RU2739477C1 - Mobile launcher unit - Google Patents
Mobile launcher unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2739477C1 RU2739477C1 RU2020102200A RU2020102200A RU2739477C1 RU 2739477 C1 RU2739477 C1 RU 2739477C1 RU 2020102200 A RU2020102200 A RU 2020102200A RU 2020102200 A RU2020102200 A RU 2020102200A RU 2739477 C1 RU2739477 C1 RU 2739477C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- power frame
- braking
- chassis
- unit
- Prior art date
Links
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003380 propellant Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 7
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 6
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 101001003151 Caretta caretta Chelonianin Proteins 0.000 description 1
- 241001544487 Macromiidae Species 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
- B64F1/04—Ground or aircraft-carrier-deck installations for launching aircraft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
- B64F1/04—Ground or aircraft-carrier-deck installations for launching aircraft
- B64F1/10—Ground or aircraft-carrier-deck installations for launching aircraft using self-propelled vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационной технике, а именно к системам укороченного взлета летательных аппаратов. В ходе развития авиационной техники появились различные устройства, позволяющие при недостаточной длине взлетной полосы обеспечить взлет летательного аппарата. Некоторые из них основываются на использовании стартовой установки - тележки - для обеспечения взлета летательного аппарата. В данном случае для дальнейшего упоминания целесообразным представляется ввести термин «связка летательный аппарат - стартовая установка» или сокращенно - «связка ЛАСУ». Для обеспечения взлета связки ЛАСУ определенной массы требуется затратить некоторое количество кинетической энергии. Отношение кинетической энергии связки ЛАСУ к ее массе является показателем энергомассовой эффективности обеспечения взлета и торможения.The invention relates to aeronautical engineering, namely to systems for shortened take-off of aircraft. In the course of the development of aviation technology, various devices have appeared that make it possible, with an insufficient length of the runway, to ensure the takeoff of an aircraft. Some of them are based on the use of a launch vehicle - a bogie - to support the takeoff of an aircraft. In this case, for further reference, it seems appropriate to introduce the term "aircraft - launch pad" or in abbreviated form - "LASU link". To ensure the take-off of a LASU bundle of a certain mass, a certain amount of kinetic energy is required. The ratio of the kinetic energy of the LASU bundle to its mass is an indicator of the energy-mass efficiency of ensuring takeoff and braking.
Известен твердотопливный ракетный ускоритель (сайт «Авиация, понятная всем», статья «О ракетных ускорителях в авиации, часть 1», ссылка на источник (URL): http://avia-simply.ru/raketnije-uskoriteli-chast-1/), так же, как и его принципиальная основа - ракетный двигатель на твердом топливе. Один из режимов его применения - это стартовый или взлетный режим. Поэтому твердотопливные (или пороховые) ускорители в основе своей стартовые и предназначены для улучшения взлетных характеристик летательных аппаратов. В октябре 1933 года твердотопливные ускорители конструкции В.И. Дудакова были опробованы на тяжелом бомбардировщике ТБ-1 (АНТ-4). Они устанавливались на крыле по три штуки на каждой консоли. Варианта установки было два (как и используемых самолетов). В первом на верхней части консоли устанавливались два ускорителя и один на нижней. Во втором все три ускорителя стояли на верхней части консоли.Known solid-propellant rocket booster (site "Aviation, understandable to everyone", article "On rocket boosters in aviation,
Данный тип двигателей, а также его применение имеют ряд существенных недостатков: большая тяга, развиваемая практически мгновенно, оказывает очень сильное, фактически ударное воздействие на узлы крепления твердотопливного ускорителя с летательным аппаратом. Большой объем пороховых газов и наличие в них крупных частиц негативно воздействуют как на конструкцию летательного аппарата, вплоть до возможности возникновения бафтинга и деформации, так и на взлетно-посадочную полосу, поверхность которой контролируется по величине неровности, - что особенно пагубно влияет на взлетно-посадочные полосы авианосцев и авианесущих крейсеров.This type of engine, as well as its use, has a number of significant disadvantages: a large thrust, which is developed almost instantly, has a very strong, in fact, shock effect on the attachment points of a solid-fuel accelerator with an aircraft. A large volume of powder gases and the presence of large particles in them negatively affect both the design of the aircraft, up to the possibility of buffering and deformation, and the runway, the surface of which is controlled by the amount of unevenness, which is especially detrimental to the takeoff and landing bands of aircraft carriers and aircraft-carrying cruisers.
Известна паровая катапульта (журнал «Популярная механика», №10(48), октябрь 2006, статья «Выстрел в воздух. Самолетометы», стр. 89), включающая два параллельных цилиндра, каждый диаметром 53 см и длиной 100 м. Поршни цилиндров соединены между собой и прикреплены к колесной платформе (тележке-челноку), которая перемещается по направляющим, расположенным ниже поверхности верхней палубы авианосца. Узел крепления, который тянет самолет за переднюю стойку шасси, прикреплен к колесной платформе паровой катапульты. Баллоны-аккумуляторы паровой катапульты предназначены для накопления пара и подачи его в цилиндры. Количество пара в цилиндрах, а, следовательно, и ускорение определяются в зависимости от типа самолета, его взлетного веса, скорости и направления ветра, и от температуры воздуха.Known steam catapult (magazine "Popular Mechanics", No. 10 (48), October 2006, article "Shot in the air. Aircraft", page 89), which includes two parallel cylinders, each with a diameter of 53 cm and a length of 100 m. The pistons of the cylinders are connected between themselves and attached to a wheeled platform (shuttle trolley), which moves along the guides located below the surface of the upper deck of the aircraft carrier. The attachment point that pulls the aircraft by the front landing gear is attached to the wheeled platform of the steam catapult. Cylinders-accumulators of the steam catapult are designed to accumulate steam and supply it to the cylinders. The amount of steam in the cylinders, and, consequently, the acceleration are determined depending on the type of aircraft, its takeoff weight, wind speed and direction, and air temperature.
К недостаткам указанной паровой катапульты следует отнести значительные габариты параллельных цилиндров и направляющих - их длина соизмерима с длиной разбега летательного аппарата, вследствие чего паровая катапульта обладает значительной массой и занимает большой объем подпалубного пространства. Кроме того, так как паровая катапульта является тепловой машиной, то ее коэффициент полезного действия сравнительно невысок. Все вышеописанное приводит к снижению энергомассовой эффективности обеспечения взлета.The disadvantages of this steam catapult include the significant dimensions of the parallel cylinders and guides - their length is commensurate with the takeoff run of the aircraft, as a result of which the steam catapult has a significant mass and occupies a large volume of underdeck space. In addition, since the steam catapult is a heat engine, its efficiency is relatively low. All of the above leads to a decrease in the energy-mass efficiency of take-off support.
ВМС США разрабатывают аналог паровой катапульты -электромагнитную авиационную пусковую установку или, иначе, «электромагнитную катапульту» (источники: 1) журнал «Популярная механика», №10(48), октябрь 2006, статья «Выстрел в воздух. Самолетометы», стр. 90-91; 2) сайт «Новые ведомости», статья «Революция в морском деле: авианосец США с электромагнитной катапультой», ссылка на источник (URL): http://nvdaily.ru/info/74111.html; 3) сайт «Defense Industry Daily», статья «EMALS/AAG: Electro-Magnetic Launch & Recovery for Carriers)), ссылка на источник (URL): http://www.defenseindustrydaily.com/emals-electro-magnetic-launch-for-carriers-05220/). В электромагнитной катапульте самолет вместо паровых поршней (как у паровой катапульты) будет разгоняться линейным индукционным двигателем (ЛИД), ротор которого не круглый, а вытянутый вдоль стартовой полосы. Длина стартовой полосы (то есть электромагнитной катапульты) составляет 91 метр. В пусковом устройстве есть специальная тележка, к которой самолет цепляется передней стойкой шасси и движется между двумя направляющими с электромагнитами, как по рельсам. По команде электроэнергия поступает к ЛИД. Электромагнитные секции ЛИД после прохождения мимо них тележки с самолетом отключаются, а те, к которым тележка с самолетом приближается, включаются, разгоняя таким образом самолет. В конце разгона тележку будет останавливать не гидротормоз, как в паровой системе, а электрические силы.The US Navy is developing an analogue of a steam catapult - an electromagnetic aircraft launcher or, in other words, an "electromagnetic catapult" (sources: 1) Popular Mechanics magazine, No. 10 (48), October 2006, article "Shot in the air. Aircraft ", pp. 90-91; 2) the site "Novye Vedomosti", article "Revolution in naval affairs: the US aircraft carrier with an electromagnetic catapult", link to the source (URL): http://nvdaily.ru/info/74111.html; 3) Defense Industry Daily website, article EMALS / AAG: Electro-Magnetic Launch & Recovery for Carriers)), link to source (URL): http://www.defenseindustrydaily.com/emals-electro-magnetic-launch -for-carriers-05220 /). In an electromagnetic catapult, instead of steam pistons (like in a steam catapult), the plane will be accelerated by a linear induction motor (LID), the rotor of which is not round, but elongated along the starting strip. The length of the launch strip (i.e. the electromagnetic catapult) is 91 meters. The launcher has a special trolley to which the aircraft is attached by the front landing gear and moves between two guides with electromagnets, like on rails. On command, electricity is supplied to the LEAD. After the carts with the plane pass by them, the electromagnetic sections of the LID are switched off, and those to which the carriage with the plane is approaching are switched on, thus accelerating the plane. At the end of the acceleration, the trolley will be stopped not by the hydraulic brake, as in the steam system, but by electrical forces.
К недостаткам указанной электромагнитной катапульты следует отнести значительные габариты и массу линейного индукционного двигателя и направляющих - их длина соизмерима с длиной разбега летательного аппарата, вследствие чего электромагнитная катапульта обладает значительной массой и занимает большой объем подпалубного пространства. Большая трудность заключается в том, как получить достаточное количество энергии. Требования к большим энергозатратам только лишь для одного пуска - 100 млн джоулей - влекут за собой необходимость установки на новых американских авианосцах класса «Джеральд Форд» двенадцати генераторов, массой свыше 36 тонн и следующих габаритов: более 4 м в длину, почти 3,5 м в ширину и почти 2,5 м в высоту.The disadvantages of this electromagnetic catapult include the significant dimensions and mass of the linear induction motor and guides - their length is commensurate with the takeoff run of the aircraft, as a result of which the electromagnetic catapult has a significant mass and occupies a large volume of underdeck space. The big challenge is how to get enough energy. Requirements for high energy consumption for just one launch - 100 million joules - entail the need to install twelve generators on new American aircraft carriers of the Gerald Ford class, weighing over 36 tons and the following dimensions: more than 4 m in length, almost 3.5 m wide and almost 2.5 m high.
Известен «Способ предстартового разгона летательного аппарата и устройство для его осуществления «РТПИ» (SU 1784529 А1). По способу предстартового разгона летательного аппарата катапультной тележкой, заключающемуся в разбеге тележки, установленной на опорах качения на направляющих трамплинной горки, по траектории взлета до достижения скорости, соответствующей потребной скорости в момент отрыва аппарата от тележки, в процессе разбега тележки осуществляют перевод взаимодействия опорной поверхности тележки с направляющими горки с режима качения на режим скольжения с низким коэффициентом трения, для чего тележка снабжена дополнительной опорной поверхностью скольжения, а горка - дополнительными направляющими под эту опорную поверхность и, так что на начальном участке горки тележка скатывается по направляющим (рельсам), а на заключительном скользит по дополнительной (ледяной дорожке).Known "Method for prelaunch acceleration of an aircraft and a device for its implementation" RTPI "(SU 1784529 A1). According to the method of prelaunch acceleration of the aircraft with a catapult bogie, which consists in the takeoff run of the bogie installed on the rolling bearings on the ramps of the springboard slide, along the takeoff trajectory until the speed corresponding to the required speed at the moment of separation of the vehicle from the bogie is reached, in the process of the bogie takeoff, the interaction of the bogie support surface with slide guides from rolling mode to sliding mode with a low coefficient of friction, for which the trolley is equipped with an additional supporting sliding surface, and the slide is equipped with additional guides for this supporting surface and, so that at the initial section of the slide, the trolley rolls along the guides (rails), and on the final slides along the additional (ice track).
Данная катапультная тележка имеет ряд существенных недостатков: вследствие установки достаточно тяжелого летательного аппарата на катапультную тележку, последняя имеет соизмеримую с ним массу и значительные габариты, что необходимо для обеспечения требуемой жесткости и прочности конструкции. Кроме того, необходимость создания трамплинной горки и ледяной дорожки требует значительных финансовых, временных затрат, а также наличия свободного пространства, что далеко не всегда представляется возможным. Все вышеописанное приводит к снижению энергомассовой эффективности обеспечения взлета и торможения.This catapult bogie has a number of significant disadvantages: due to the installation of a rather heavy aircraft on the ejection bogie, the latter has a comparable mass and considerable dimensions, which is necessary to ensure the required rigidity and strength of the structure. In addition, the need to create a springboard slide and an ice path requires significant financial and time costs, as well as the availability of free space, which is not always possible. All of the above leads to a decrease in the energy-mass efficiency of take-off and braking.
Известен «Способ запуска летательного аппарата с помощью катапультной тележки с разгонным устройством - РТПИ-2» (патент RU 2096273). Обязательным условием обеспечения разгона катапультной тележки с размещенным на ней летательным аппаратом является наличие трамплинной горки, переходящей в горизонтальный и далее подъемный участки с ледяным покрытием. Верхняя часть разгонной тележки с летательным аппаратом включает ложементную секцию и постоянно сцепленную с ней кормовую секцию. Обе секции установлены на рельсовые направляющие, проложенные по открытому тракту «В» на участке спуска. Нижняя часть тележки составлена из выдвинутой головной секции и секции, несущей жидкостной ракетный двигатель (ЖРД) с топливными баками, и образует разгонное устройство. При этом сопло ЖРД ориентировано в направлении разбега. Нижняя часть тележки так же, как и ее верхняя часть, установлена на рельсовые направляющие, проложенные в тоннеле «Т». Обе части тележки связаны между собой шарнирным звеном шатунного типа, проходящим сквозь щель «Щ», образованном в потолочном перекрытии тоннеля «Т». Головная секция нижней части тележки соединена с разгонным устройство посредством разрывного болта. Верхняя и нижняя части тележки взаимодействуют с ледяным покрытием верхних и нижних направляющих соответственно. В такое покрытие внизу переходят рельсовые направляющие и далее плавно переходят в подъемный участок трамплина. Закрепленный на головной секции струеотражательный полый щиток и кормовой щиток на верхней части тележки своей вогнутой рабочей поверхностью сопряжен с продольными осями сопл двигателя разгонного устройства и летательного аппарата соответственно.Known "Method for launching an aircraft using a catapult cart with an accelerating device - RTPI-2" (patent RU 2096273). A prerequisite for ensuring the acceleration of the catapult cart with the aircraft placed on it is the presence of a springboard slide, which turns into a horizontal and further lifting sections with an ice cover. The upper part of the accelerating bogie with the aircraft includes a lodgement section and a stern section permanently coupled to it. Both sections are installed on rails laid along the open tract "B" in the descent section. The lower part of the bogie is made up of an extended head section and a section carrying a liquid-propellant rocket engine (LRE) with fuel tanks, and forms an accelerating device. In this case, the rocket engine nozzle is oriented in the direction of the takeoff run. The lower part of the bogie, as well as its upper part, is installed on the rail guides, laid in the tunnel "T". Both parts of the trolley are interconnected by a connecting rod-type hinge link passing through the slot "Ш", formed in the ceiling of the tunnel "T". The head section of the lower part of the bogie is connected to the accelerating device by means of a breaking bolt. The upper and lower parts of the cart interact with the ice cover of the upper and lower rails, respectively. The rail guides pass into such a coating at the bottom and then smoothly pass into the lifting section of the springboard. The jet-reflecting hollow flap and the aft flap fixed on the head section on the upper part of the bogie with its concave working surface is mated with the longitudinal axes of the nozzles of the accelerator engine and the aircraft, respectively.
Данная катапультная тележка имеет ряд существенных недостатков: вследствие установки достаточно тяжелого летательного аппарата на катапультную тележку, которая состоит из двух массивных и крупногабаритных верхней и нижней частей - наземной и подземной, - катапультная тележка имеет соизмеримую с летательным аппаратом массу и значительные габариты, что необходимо для обеспечения требуемой жесткости и прочности конструкции. Кроме того, необходимость создания трамплинной горки, имеющей к тому же подземный тоннель с рельсовыми направляющими, и ледяной дорожки требует значительных финансовых, временных затрат, а также наличия свободного пространства, что далеко не всегда представляется возможным. Все вышеописанное приводит к снижению энергомассовой эффективности обеспечения взлета и торможения.This ejection bogie has a number of significant drawbacks: due to the installation of a rather heavy aircraft on the ejection bogie, which consists of two massive and large-sized upper and lower parts - ground and underground, - the ejection bogie has a mass commensurate with the aircraft and significant dimensions, which is necessary for ensuring the required rigidity and strength of the structure. In addition, the need to create a springboard hill, which also has an underground tunnel with rail guides, and an ice track requires significant financial and time costs, as well as the availability of free space, which is far from always possible. All of the above leads to a decrease in the energy-mass efficiency of take-off and braking.
Известна стартовая тележка с двигательной установкой на жидком топливе (по патенту «Способ запуска летательного аппарата с помощью стартовой тележки с двигательной установкой на жидком топливе» RU 2046071), включающая силовую раму, разгонную реактивную камеру с топливными баками и питающими трубопроводами, а также тормозную реактивную камеру с соответствующими баками и питающими трубопроводами. Последние соединены с баками маршевой двигательной установки посредством трубопроводов с разъемами и нормально закрытыми разделительными клапанами.Known launch cart with a propulsion system on liquid fuel (according to the patent "Method for starting an aircraft using a launch vehicle with a propulsion system on liquid fuel" RU 2046071), including a power frame, a booster jet chamber with fuel tanks and supply pipelines, as well as a brake jet chamber with appropriate tanks and supply lines. The latter are connected to the tanks of the propulsion system by means of pipelines with connectors and normally closed dividing valves.
Данная стартовая тележка имеет ряд существенных недостатков: вследствие установки достаточно тяжелого летательного аппарата на стартовую тележку, последняя имеет соизмеримую с ним массу и значительные габариты, что необходимо для обеспечения требуемой жесткости и прочности конструкции. Кроме того, летательный аппарат вынужден во время разгона нести пассивную массу топлива, которую используют для торможения стартовой тележки путем реверса тяги. Также для обеспечения торможения на стартовой тележке должна быть размещена тормозная реактивная камера с соответствующими баками и питающими трубопроводами, что увеличивает массу стартовой тележки, вследствие чего повышается значение кинетической энергии, затрачиваемой на торможение. Все вышеописанное приводит к снижению энергомассовой эффективности обеспечения взлета и торможения.This launch bogie has a number of significant disadvantages: due to the installation of a rather heavy aircraft on the launch bogie, the latter has a comparable mass and significant dimensions, which is necessary to ensure the required rigidity and strength of the structure. In addition, during acceleration, the aircraft is forced to carry a passive mass of fuel, which is used to brake the launch vehicle by reversing the thrust. Also, to ensure braking on the starting carriage, a brake reaction chamber with corresponding tanks and supply pipelines must be placed, which increases the mass of the starting carriage, as a result of which the value of the kinetic energy spent on braking increases. All of the above leads to a decrease in the energy-mass efficiency of take-off and braking.
Известно стартовое устройство (по патенту «Таке off trolleys for flight vehicles)) - «Стартовые устройства, обеспечивающие взлет летательных аппаратов)), GB 2211155), включающее силовую раму, параллельные колесные модули, причем каждый колесный модуль снабжен разгонной и маневровой реактивными двигательными установками, а также системой торможения, источник энергии, узел стыковки стартового устройства с летательным аппаратом, устройство подъема, позволяющее изменять угловое положение летательного аппарата в вертикальной плоскости, и систему управления.Known launching device (patent "Take off trolleys for flight vehicles)) -" Launching devices that provide takeoff of aircraft)), GB 2211155), including a power frame, parallel wheel modules, and each wheel module is equipped with an accelerating and shunting jet propulsion systems , as well as a braking system, an energy source, a docking unit for the launching device with the aircraft, a lifting device that allows you to change the angular position of the aircraft in the vertical plane, and a control system.
Данное стартовое устройство имеет существенный недостаток: вследствие установки достаточно тяжелого летательного аппарата на стартовое устройство, последнее имеет соизмеримую с ним массу и значительные габариты, что необходимо для обеспечения требуемой жесткости и прочности конструкции. Также для обеспечения торможения на стартовом устройстве должны быть размещены ретро-двигатели, что увеличивает массу стартового устройства, вследствие чего повышается значение кинетической энергии, затрачиваемой на торможение стартового устройства. Все вышеописанное приводит к снижению энергомассовой эффективности обеспечения взлета и торможения.This launch device has a significant drawback: due to the installation of a rather heavy aircraft on the launch device, the latter has a comparable mass and significant dimensions, which is necessary to ensure the required rigidity and strength of the structure. Also, in order to provide braking, retro motors must be placed on the starting device, which increases the mass of the starting device, as a result of which the value of the kinetic energy spent on braking the starting device increases. All of the above leads to a decrease in the energy-mass efficiency of take-off and braking.
Известно стартовое устройство (по патенту «Aircraft/spacecraft ground accelerator)) - «Наземный ускоритель летательного/космического аппарата», US 3963196), включающее силовую раму, аэродинамический обтекатель, передние и задние пары шасси ходовой части, разгонную реактивную двигательную установку, системы торможения и замедления, источник энергии, узел стыковки стартового устройства с летательным аппаратом и систему управления.Known starting device (patent "Aircraft / spacecraft ground accelerator) -" Ground accelerator aircraft / spacecraft ", US 3963196), including a power frame, aerodynamic fairing, front and rear pairs of chassis chassis, accelerating jet propulsion system, braking systems and deceleration, energy source, docking unit of the launching device with the aircraft and the control system.
Данное стартовое устройство имеет существенный недостаток: вследствие установки достаточно тяжелого летательного аппарата на стартовое устройство, последнее имеет соизмеримую с ним массу и значительные габариты, что необходимо для обеспечения требуемой жесткости и прочности конструкции. Для обеспечения замедления предусмотрен металлический тормозной парашют больших массы и габаритов. Все вышеописанное приводит к снижению энергомассовой эффективности обеспечения взлета и торможения.This launch device has a significant drawback: due to the installation of a rather heavy aircraft on the launch device, the latter has a comparable mass and significant dimensions, which is necessary to ensure the required rigidity and strength of the structure. To ensure deceleration, a metal brake parachute of large mass and dimensions is provided. All of the above leads to a decrease in the energy-mass efficiency of take-off and braking.
Наиболее близким к заявляемому устройству является мобильная стартовая установка (заявка на изобретение РФ №2018110748), которая включает шасси, силовую раму, установленную на шасси. Узел стыковки мобильной стартовой установки с летательным аппаратом прикреплен к силовой раме. На силовой раме установлены: разгонная реактивная двигательная установка; по меньшей мере один топливный бак, связанный по меньшей мере одним топливопроводом с разгонной реактивной двигательной установкой. Система торможения мобильной стартовой установки представляет собой устройство реверса тяги разгонной реактивной двигательной установки в виде подвижной поверхности, прикрепленной к силовой раме и пересекающей в положении реверса вектор тяги разгонной реактивной двигательной установки. Система управления мобильной стартовой установки информационно связана с системой управления летательного аппарата.The closest thing to the claimed device is a mobile launcher (RF invention application No. 2018110748), which includes a chassis, a power frame mounted on the chassis. The unit for docking the mobile launch vehicle with the aircraft is attached to the power frame. On the power frame are installed: accelerating jet propulsion system; at least one fuel tank connected by at least one fuel line with the booster jet propulsion system. The braking system of the mobile launch system is a thrust reversing device of the accelerating jet propulsion system in the form of a movable surface attached to the power frame and crossing the thrust vector of the accelerating jet propulsion system in the reverse position. The control system of the mobile launcher is informationally connected with the control system of the aircraft.
Данная мобильная стартовая установка имеет существенный недостаток: она не оптимизирована по массе и габаритам. Так, например, она имеет тяжелую силовую раму, тяжелые шасси, тяжелые амортизаторы колес шасси, тяжелый узел торможения колес шасси, большой топливный бак. Несущая способность силовой рамы и несущая способность шасси велики, а узел торможения колес шасси имеет высокую энергоемкость. Все вышеописанное приводит к снижению энергомассовой эффективности обеспечения взлета и торможения.This mobile launcher has a significant drawback: it is not optimized in terms of weight and dimensions. For example, it has a heavy load frame, heavy chassis, heavy shock absorbers for the chassis wheels, a heavy braking unit for the chassis wheels, and a large fuel tank. The load-bearing capacity of the load frame and the load-carrying capacity of the chassis are large, and the braking unit of the chassis wheels has a high energy consumption. All of the above leads to a decrease in the energy-mass efficiency of take-off and braking.
Целью заявляемого изобретения является повышение энергомассовой эффективности обеспечения взлета и торможения.The aim of the claimed invention is to increase the energy and mass efficiency of takeoff and braking.
Предлагаемая мобильная стартовая установка включает облегченную силовую раму; несущая способность силовой рамы уменьшена, причем силовая рама рассчитана на нагрузки от мобильной стартовой установки и нагрузку от передачи горизонтального импульса движения летательному аппарату. Шасси мобильной стартовой установки выполнены облегченными, а несущая способность шасси уменьшена. Прикрепленный к силовой раме по меньшей мере один узел стыковки мобильной стартовой установки с летательным аппаратом выполнен для передачи горизонтальной составляющей механических нагрузок летательному аппарату. Разгонная реактивная двигательная установка установлена на силовой раме. По меньшей мере один топливный бак, установленный на силовой раме и связанный по меньшей мере одним топливопроводом с разгонной реактивной двигательной установкой, выполнен уменьшенным. Система торможения, включающая устройство реверса тяги разгонной реактивной двигательной установки, дополнительно содержит облегченный узел торможения колес шасси, выполненный со сниженной энергоемкостью. Мобильная стартовая установка включает систему управления.The proposed mobile launcher includes a lightweight power frame; the load-carrying capacity of the power frame is reduced, and the power frame is designed for loads from a mobile launch unit and a load from the transmission of a horizontal impulse of motion to an aircraft. The chassis of the mobile launcher is made lightweight, and the carrying capacity of the chassis is reduced. Attached to the power frame at least one unit for docking the mobile launcher with the aircraft is made to transfer the horizontal component of mechanical loads to the aircraft. The accelerating jet propulsion system is installed on a power frame. At least one fuel tank mounted on the power frame and connected by at least one fuel line with the booster jet propulsion system is made smaller. The braking system, including the thrust reversing device of the accelerating jet propulsion system, additionally contains a lightweight unit for braking the chassis wheels, made with reduced energy consumption. The mobile launcher includes a control system.
Система торможения мобильной стартовой установки дополнительно включает по меньшей мере один тормозной экран, соединенный с силовой рамой и пересекающий в положении раскрытия поверхность фигуры с образующей, представляющей собой контур выходного сечения сопла двигательной установки летательного аппарата, со стороны истечения газов двигательной установки летательного аппарата.The braking system of the mobile launcher additionally includes at least one braking screen connected to the power frame and intersecting in the opening position the surface of the figure with the generatrix representing the contour of the outlet section of the nozzle of the propulsion system of the aircraft, from the side of the outflow of gases of the propulsion system of the aircraft.
Узел торможения колес шасси мобильной стартовой установки информационно связан с системой управления.The unit for braking the wheels of the chassis of the mobile launcher is informationally connected with the control system.
Таким образом, достигнута заявленная цель, а именно: повышена энергомассовая эффективность обеспечения взлета и торможения.Thus, the declared goal has been achieved, namely: the energy-mass efficiency of take-off and braking has been increased.
На Фиг. 1 изображена мобильная стартовая установка, вид слева.FIG. 1 shows a mobile launcher, left side view.
На Фиг. 2 изображена мобильная стартовая установка, вид снизу.FIG. 2 shows a mobile launcher, bottom view.
Заявляемое изобретение включает облегченные шасси 1 (см. Фиг. 1), облегченную силовую раму 2 с меньшим количеством силовых элементов для обеспечения ее пониженных жесткости и прочности, например, выполненную в виде ферменной конструкции, рассчитанной на нагрузки от мобильной стартовой установки (далее по тексту - МСУ) и нагрузку от передачи горизонтального импульса движения летательному аппарату 3 (далее по тексту - ЛА). По меньшей мере один узел стыковки 4 (см. Фиг. 2) МСУ с ЛА 3 прикреплен к силовой раме 2 таким образом, чтобы во время взлета передавать горизонтальную составляющую механических нагрузок от МСУ летательному аппарату 3, то есть обеспечить возможность МСУ толкать ЛА 3 по заданной целевой траектории. Вследствие всего вышеперечисленного несущая способность силовой рамы 2 уменьшена, и существенно уменьшена ее масса по сравнению с ближайшим аналогом. Силовая рама 2 оснащена шасси 1, выполненными облегченными, а несущая способность шасси 1 уменьшена. Амортизаторы колес шасси 1 выполнены облегченными из-за перемещаемых масс меньшей величины, а именно - облегченной силовой рамы 2, облегченных шасси 1, по меньшей мере одного уменьшенного топливного бака 5, разгонной реактивной двигательной установки 6 (далее по тексту - РРДУ). Также амортизаторы колес шасси 1 выполнены облегченными, поскольку рассчитаны на применение МСУ на контролируемой по величине неровности поверхности. На силовой раме 2 установлены: РРДУ 6; по меньшей мере один уменьшенный топливный бак 5, связанный по меньшей мере одним топливопроводом с РРДУ 6. Система торможения МСУ содержит устройство реверса тяги РРДУ 6. Также система торможения дополнительно содержит облегченный узел торможения колес шасси 1, выполненный со сниженной энергоемкостью, причем облегченный узел торможения колес шасси 1 информационно связан с системой управления, в частности, для повышения управляемости МСУ. Система торможения может содержать дополнительно по меньшей мере один тормозной экран 7 (см. Фиг. 2), соединенный с силовой рамой 2 и пересекающий в положении раскрытия поверхность фигуры с образующей, представляющей собой контур выходного сечения сопла двигательной установки 8 ЛА 3, со стороны истечения газов двигательной установки 8 ЛА 3. Конфигурация тормозных экранов 7, их количество, расположение на МСУ и способ пересечения тормозными экранами 7 в положении раскрытия поверхности фигуры с образующей, представляющей собой контур выходного сечения сопла двигательной установки 8 ЛА 3, со стороны истечения газов двигательной установки 8 ЛА 3, выбираются в том числе исходя из конфигурации двигательной установки 8 ЛА 3, а также исходя из динамического соотношения траектории ухода ЛА 3 от МСУ. Система управления МСУ информационно связана с системой управления ЛА 3.The claimed invention includes a lightweight chassis 1 (see Fig. 1), a
Таким образом, снижаются требования к жесткости, прочности и несущей способности конструкции МСУ, благодаря чему могут быть уменьшены масса и габариты силовой рамы 2 МСУ и всех элементов МСУ, обеспечивающих движение, таких, как: облегченные шасси 1 - в частности, облегченные амортизаторы колес шасси 1; облегченный узел торможения колес шасси 1; по меньшей мере один уменьшенный топливный бак 5. Соответственно, снижаются требования к потребной мощности РРДУ 6.Thus, the requirements for the rigidity, strength and bearing capacity of the MSU structure are reduced, due to which the mass and dimensions of the
Устройство работает следующим образом. Сначала заправляют МСУ в объеме, необходимом для запуска данного типа и веса ЛА 3 в данных метеоусловиях при данной длине взлетной полосы. Выбор объема заправки МСУ позволяет повысить энергомассовую эффективность обеспечения взлета и торможения, так как при заправке МСУ учитывают вышеуказанные параметры, и, в зависимости от набора этих параметров, заливают требуемое количество жидкого топлива в, по меньшей мере, один уменьшенный топливный бак 5, связанный по меньшей мере одним топливопроводом с РРДУ 6.The device works as follows. First, the MSU is refueled in the amount necessary to launch the given type and weight of the
Затем производят механическое соединение ЛА 3 и МСУ с помощью по меньшей мере одного узла стыковки 4, прикрепленного к силовой раме 2 МСУ. Важно отметить, что силовая рама 2 МСУ, в отличие от ближайшего аналога, не воспринимает на себя вес ЛА 3.Then make a mechanical connection of the
Система управления (далее по тексту - СУ) МСУ и СУ ЛА 3 находятся в координации друг с другом - то есть каждая из систем передает набор данных другой системе о текущих параметрах движения своего носителя. СУ ЛА 3 подает команду, по которой запускают двигательные установки 8 ЛА и МСУ. Вертикальную составляющую механических нагрузок передают от ЛА 3 взлетной полосе через штатные средства ЛА 3 для передачи механических нагрузок взлетной полосе - шасси 9 ЛА 3. По меньшей мере один узел стыковки 4 передает горизонтальную составляющую механических нагрузок летательному аппарату 3. Важно отметить, что МСУ толкает ЛА 3, а не везет его на себе. Облегченные шасси 1 МСУ, несущая способность которых уменьшена, обеспечивают движение только МСУ по заданной целевой траектории. Облегченные амортизаторы колес шасси 1 гасят динамические колебания МСУ, вызванные перемещением масс меньшей величины, а именно - облегченной силовой рамы 2; облегченных шасси 1 - в частности, облегченного узла торможения колес шасси 1; по меньшей мере одного уменьшенного топливного бака 5. В случае возникновения эксцентриситета тяги система управления МСУ подает команду и на РРДУ 6, и на облегченный узел торможения колес шасси 1 МСУ, а также на узел торможения колес шасси 9 ЛА 3, и происходит приведение в соответствие текущей траектории к заданной путем притормаживания колес шасси 1,9 связки ЛАСУ - таким образом повышают управляемость связки ЛАСУ. Движение связки ЛАСУ обеспечивают до достижения кинетической энергией ЛА 3 величины, позволяющей ЛА 3 данного типа и веса за счет располагаемой им тяги собственной двигательной установки 8 взлететь, не выходя за пределы данной взлетной полосы в данных метеоусловиях.The control system (hereinafter referred to as the SU) MSU and
Система управления ЛА 3 подает команду на торможение МСУ. Скорость МСУ снижается, и, таким образом, расстояние между ЛА 3 и МСУ увеличивается - происходит разъединение ЛА 3 и МСУ. СУ ЛА 3 динамически следит за текущими параметрами функционала - в частности, такими, как расстояние до конца взлетно-посадочной полосы, расстояние между ЛА 3 и МСУ, скорость ЛА 3 и скорость МСУ. При достижении набором параметров заданных значений обеспечивают безопасное разъединение и безопасную траекторию ухода ЛА 3 от МСУ. Облегченный узел торможения колес шасси 1, выполненный со сниженной энергоемкостью, гасит меньший объем кинетической энергии в единицу времени. Кроме того, торможение МСУ обеспечивают с помощью устройства реверса тяги РРДУ 6. Данный способ является очень эффективным, поэтому следует обеспечивать торможение с помощью устройства реверса тяги РРДУ 6, как только это станет возможным по условиям безопасности воздействия истекающих газов РРДУ 6 на ЛА 3. Дополнительно система торможения МСУ может включать по меньшей мере один тормозной экран 7, соединенный с силовой рамой 2. Тормозной экран 7 пересекает в положении раскрытия поверхность фигуры с образующей, представляющей собой контур выходного сечения сопла двигательной установки 8 ЛА 3, со стороны истечения газов двигательной установки 8 ЛА 3. Тормозной экран 7 эффективно работает, находясь в струе истекающих газов двигательной установки 8 ЛА 3, по сравнению с нахождением тормозного экрана 7 в воздушной среде, относительно которой осуществляют разгон ЛА 3. Следует отметить, что тормозной экран 7 имеет малую массу при высоких энергетических характеристиках обеспечения торможения.The
После полной остановки МСУ перемещение МСУ в сторону исходного положения обеспечивают с помощью устройства реверса тяги РРДУ 6 и притормаживанием колес шасси 1 МСУ. При этом можно производить перемещение МСУ в сторону исходного положения как по прямой траектории, возвращая МСУ в место старта, так и по криволинейной траектории с целью расположения МСУ в месте, отличном от места старта, и освобождения таким образом взлетной полосы для старта очередного ЛА 3.After the full stop of the MSU, the movement of the MSU towards the initial position is provided with the help of the thrust reverse device of the
Применение одной и той же РРДУ 6 как для обеспечения взлета ЛА 3, так и для последующего торможения МСУ, и ее перемещения в сторону исходного положения предполагает использование одной РРДУ 6 для произведения описанных выше операций вместо использования нескольких двигательных установок, выполняющих данные операции раздельно. Следовательно, снижаются массово-габаритные характеристики МСУ при неизменных энергетических характеристиках связки ЛАСУ.The use of the
Применение облегченной конструкции МСУ, а именно - облегченной силовой рамы 2; облегченных шасси 1 - в частности, облегченных амортизаторов колес шасси 1; облегченного узла торможения колес шасси 1; по меньшей мере одного уменьшенного топливного бака 5, - позволяет уменьшить потребную мощность РРДУ 6. При этом разницу между потребной мощностью РРДУ 6 и располагаемой мощностью РРДУ 6, если таковая имеется, возможно направить на достижение более высоких значений ускорений во время взлета и во время торможения и, как следствие, сокращение длины участка движения связки ЛАСУ и длины тормозного пути МСУ.The use of a lightweight MSU design, namely, a
Таким образом, достигнута заявленная цель, а именно: повышена энергомассовая эффективность обеспечения взлета и торможения.Thus, the declared goal has been achieved, namely: the energy-mass efficiency of take-off and braking has been increased.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020102200A RU2739477C1 (en) | 2020-01-20 | 2020-01-20 | Mobile launcher unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020102200A RU2739477C1 (en) | 2020-01-20 | 2020-01-20 | Mobile launcher unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2739477C1 true RU2739477C1 (en) | 2020-12-24 |
Family
ID=74062890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020102200A RU2739477C1 (en) | 2020-01-20 | 2020-01-20 | Mobile launcher unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2739477C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3963196A (en) * | 1974-06-12 | 1976-06-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Aircraft/spacecraft ground accelerator |
RU2027642C1 (en) * | 1990-06-07 | 1995-01-27 | Борис Михайлович Климович | Assisted flight vehicle take-off unit |
CN201737161U (en) * | 2010-08-05 | 2011-02-09 | 卢茂高 | Aircraft carrier aircraft taking-off run-up device |
RU2684546C2 (en) * | 2018-04-11 | 2019-04-09 | Георгий Яковлевич Пустовой | Platform for takeoff and landing aircraft, self-propelled on rails |
RU2018110748A (en) * | 2018-03-26 | 2019-09-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | MOBILE STARTUP |
-
2020
- 2020-01-20 RU RU2020102200A patent/RU2739477C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3963196A (en) * | 1974-06-12 | 1976-06-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Aircraft/spacecraft ground accelerator |
RU2027642C1 (en) * | 1990-06-07 | 1995-01-27 | Борис Михайлович Климович | Assisted flight vehicle take-off unit |
CN201737161U (en) * | 2010-08-05 | 2011-02-09 | 卢茂高 | Aircraft carrier aircraft taking-off run-up device |
RU2018110748A (en) * | 2018-03-26 | 2019-09-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова (БГТУ "ВОЕНМЕХ") | MOBILE STARTUP |
RU2684546C2 (en) * | 2018-04-11 | 2019-04-09 | Георгий Яковлевич Пустовой | Platform for takeoff and landing aircraft, self-propelled on rails |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102015452B (en) | Ground-based device for aircraft takeoff, landing and run-off processes | |
AU693968B2 (en) | Space launch vehicles configured as gliders and towed to launch altitude by conventional aircraft | |
CN1027556C (en) | Rocket-accelerated aircraft launched from an aircraft | |
US6029928A (en) | Space launch vehicles configured as gliders and towed to launch altitude by conventional aircraft | |
US12065267B2 (en) | Earth to orbit transportation system | |
CN102975722A (en) | Fast carrying structure used for transportation and uses thereof | |
RU2739477C1 (en) | Mobile launcher unit | |
CN112896539B (en) | Ground assisted take-off runway and method for wheel type horizontal take-off and landing carrier | |
RU2342288C1 (en) | Method of servicing cosmic articles and shuttle aerospace system for its implementation | |
RU2129508C1 (en) | Aircraft launch complex | |
CN113184219A (en) | Air-based launching system and method based on sub-transonic carrier | |
Jincai et al. | Study on Feasibility of Reusable Rocket Launching Technology by Use of Scramjet and Maglev Technologies# br## br | |
RU2158214C1 (en) | Aviation launch complex for transportation, filling and launch in air of launch vehicle | |
RU2759060C1 (en) | Reusable transport apparatus | |
RU2758725C1 (en) | Aircraft for intercontinental flights in the stratosphere | |
CN215285312U (en) | Air-based transmitting system based on double-body flat wing layout aircraft carrier | |
RU2288136C1 (en) | Aerospace complex, aircraft and multi-stage rocket and method of launching spacecraft | |
Buzuluk et al. | A completely reusable aerospace system based on subsonic carrier with the return of the first stages to the starting point | |
RU2359870C2 (en) | Aviation rocket complex | |
RU2636447C2 (en) | Aircraft rocket launch site formed on basis of space-mission vehicle adapted from topol-m icbm and carrier aircraft il-76mf for insertion of small spacecrafts into final orbits by inserting smv from aircraft using combined transport-launching platform and lifting-stabilizing parachute | |
RU2688649C2 (en) | Aircraft short takeoff method | |
Lantz | Accelerators and decelerators for large hypersonic aircraft | |
RU2359881C2 (en) | Aviation rocket complex | |
RU2359872C2 (en) | Aviation rocket complex | |
Woodcock et al. | Reusable launch architecture to support sustainable human exploration of the Solar system |