Техника - молодёжи 2004-12, страница 33

гонка (см «ТМ», №5 за 1998 г) оь. Обещанный приз в раздала калифорнийская ком-Ей первой из более чем конкурса удал ось выпол-роить без какой-либо ансовой помощи су-ческий аппарат, ко двумя пассажира -пентным по мае-борту смог бы 100 км, благо-ься на Землю

о¹

полет в те-< недель.

о

UQ

£

М О Ж -

н о с т ь испытать основные системы косм ического аппарата еще при полетах носителя, что существенно повысило их надежность и снизило стоимость разработки. Масса конструкции и полезной нагрузки - 3628 кг, топлива - 2900 кг Максимальная высота полета - 16 км. Двигательная установка - 2 х ТРД J-85-GE-5. Размах крыла - 28 м

Кабина вмещает 3 человека, но управлять может 1 пилот. СЖО поглощает С0₂, и осушает воздух. Система подачи топлива не требует управления в полете.

Суборбитальный корабль «SpaceShipOne» представляет собой трехместную высотную пилотируемую ракету, предназначенную для полетов на высотах до 100 км (в реальных полетах корабль поднимался на большую высоту). Подъем с поверхности Земли осуществляется на борту самолета-носителя. На высоте около 15 км при скорости 215 км/ч происходит разделение. После нескольких секунд свободного полета, необходимых для удаления аппаратов друг от друга на безопасное расстояние, запускается ракетный двигатель и «SpaceShipOne» под углом около 85° устремляется к границам атмосферы.

В полете 21 июня (четвертом по счету «моторном») двигатель корабля работал 80 с. После выключения аппарат продолжает свободный полет, достигает апогея (21 июня - 100 км 124 м, 29 сентября - 102 км 937 м и 4 октября - 112 км) и переходит к снижению. Полет по баллистическому участку длится примерно 3 -3,5 мин - это то время, которое отводится пассажирам на то, чтобы насладиться невесомостью и полюбоваться видом родной планеты со стороны.

Следующий этап полета - вход в атмосферу. Конечно, это не возвращение с орбиты, и скорость корабля составляет не 25М, а всего 3,5 - 4М. Тем не менее проблема обеспечения устойчивости при полете с большим углом атаки и, главное, проблема защиты от нагрева при торможении встала и перед Рутаном. Сложная система управления, подобная применяемой на «челноках»,

снизила бы надежность аппарата и сказалась на его стоимости. Кроме того, потребовалась бы специальная подготовка пилота. Поэтому было найдено весьма оригинальное решение - изменение конфигурации корабля.

При возврате в атмосферу пневматический привод отклоняет вверх поворотные хвостовые балки со стабилизаторами, хорошо видные на фотографии. Центр аэродинамического сопротивления при этом смещается далеко назад, обеспечивая устойчивое движение по траектории спуска вообще без участия астронавта, а сам аппарат ориентируется к набегающему потоку нижней частью фюзеляжа и плоскостью крыла. Благодаря снижению баллистического коэффициента при полете в такой конфигурации, торможение аппарата начинается уже в верхних слоях атмосферы, что значительно снижает нагрев конструкции (пиковые значения не превышают 600° С). Тем не менее теплозащита на «SpaceShipOne» имеется - около четверти поверхности корабля покрыто аблирующим ТЗП толщиной около 0,9 мм, на передней кромке крыла толщина слоя даже несколько больше.

На высоте около 12 км аппарат принимает прежнюю конфигурацию и после снижения до высоты 3 - 5 км переходит в горизонтальный полет и со скоростью 185 км/ч планирует к месту посадки.

Несколько слов о системе управления. На участках полета с дозвуковой скоростью астронавт управляет движением аппарата вручную. При полете на «сверхзвуке» для отклонения управляющих поверхностей уже требуются большие усилия, поэтому на этих участках используются электрические сервоусилители. Наконец, для ориентации аппарата на внеатмосферном участке полета служит третья, газодинамическая СУ. Ее исполнительные органы - сопла, из которых истекает сжатый воздух. Управление с использованием всех трех систем осуществляется единой ручкой и педалями.

Пневмосистема служит для привода хвостовых балок, снабжения рабочим телом двигателей ориентации, питания системы обдува окон и поддержания заданного давления в кабине.

Корабль оснащен инерциальной системой навигации, GPS - приемником, визуальной системой привода на ВПП Система отображения информации выдает на LCD-дисплей данные о параметрах траектории, состоянии систем аппарата, предупредительные сообщения и детальную карту местности.

Фюзеляж корабля монококовой конструкции. Оболочка многослойная - обшивки изготовлены из композитного материала «углерод-угле-род» на эпоксидной смоле, наполнителем служат соты из материала Nomex. Привлекает внимание не

обычное остекление кабины. Понятно, что туристический космоплан должен предоставлять пассажирам хороший обзор, поэтому одним фонарем пилота здесь не ограничишься. Однако полностью остеклить носок фюзеляжа, подобно штурманским кабинам на бомбардировщиках Второй мировой войны, не позволяет высокая разница давлений при полете в безвоздушном пространстве. Посему было найдено компромиссное решение - множество иллюминаторов со всех сторон корпуса. Стекла сдвоенные - внешние противостоят тепловым потокам, а внутренние воспринимают давление воздуха в кабине.

«SpaceShipOne» оборудован гибридным ракетным двигателем (ГРД), использующим жидкий окислитель (закись азота N₂0) и твердое горючее (НТРВ - hydroxyl terminated polybutadiene). Такой тип ракетного двигателя является одним из наиболее простых и безопасных, сочетающих преимущества характеристик ЖРД и простоту конструкции РДТТ.

Самонаддувающийся бак окислителя изготовлен из композитного материала. Он является неотъемлемой частью фюзеляжа корабля и связан с обшивкой через резиновую конструкцию, которая предохраняет корпус от вибраций двигателя, а бак - от возможных повреждений Через переходный фланец в кормовой части к нему консольно крепится блок CTN (от англ. Case, Throat and Nozzle - корпус, критическое сечение и сопло) - собственно, камера сгорания. Они соединяются друг с другом через специальную переборку, причем клапан подачи окислителя и форсунки смонтированы непосредственно на ней, внутри бака. Такая конструкция, без больших трубопроводов и прочих подобных элементов, практически устраняет вероятность.утечки, кроме того, отпадает необходимость в силь-фонах. А консольное крепление камеры сгорания позволяет при необходимости изменять ее длину и диаметр без изменения схемы монтажа или конструкции бака.

Центр управления полетом представляет собой мобильный комплекс аппаратуры, смонтированной на базе грузовика. Он обеспечивает в режиме реального времени прием и запись передаваемых телеметрических данных. Кроме того, на мониторах воспроизводятся показания авионики, установленной в пилотской кабине корабля. ЦУП оборудован электрогенератором, приемными и передающими антеннами, средствами связи и компьютерами. Данные, получаемые с борта КА, также транслируются в офис «Scaled Composites». Этот автомобиль может использоваться и для термостатиро-вания на Земле кабин обоих летательных аппаратов.

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 12 2004