مشروع DARPA Rascal - الإطلاق الجوي بناء على طلب القوات الجوية الأمريكية

في عام 2001 ، ملأ سلاح الجو الأمريكي طلب MNS * ( فيما يلي ، تشير العلامة النجمية إلى المصطلحات والاختصارات ، والتي يتم تقديم فك تشفيرها في نهاية المقالة ) التي تحدد متطلبات "نظام إطلاق الفضاء التكيفي التشغيلي" (ORS *).



اشتملت متطلبات MNS على المهام الأساسية التالية:

- وقت استجابة سريع للمهمة (الإطلاق) ؛
- إمكانية البدء (إطلاق المركبة الفضائية *) من أي خط عرض للولايات المتحدة وحلفائها ؛
- إمكانية الوصول (تكلفة سحب 1 كجم PN * لـ DOE *) على أساس كل مهمة والتكلفة الإجمالية المنخفضة للبرنامج (R&D).

استجابة إلى MNS ، ومع مراعاة الاحتياجات التجارية المتوقعة لسوق الإطلاق الفضائي ، تم اقتراح العديد من المفاهيم لتلبية هذه المتطلبات.





وكان المشروع الأكثر واقعية يعتمد على مبدأ الإطلاق "الجوي". إطلاق سهل الوصول إلى الشحنات الصغيرة بأسعار معقولة.



إطلاق الهواء (أ) -طريقة لإطلاق الصواريخ أو الطائرات من ارتفاع عدة كيلومترات ، حيث يتم تسليم مركبة الإطلاق. غالبًا ما تكون مركبة التسليم طائرة أخرى ، ولكن يمكن أيضًا استخدام البالون أو المنطاد.

المزايا الرئيسية للطائرة:

- كقاعدة عامة ، يمكن إعادة استخدام هذا النظام (أو جزء منه) بتكلفة منخفضة لنقل PN * إلى IEO. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن المرحلة الأولى الأكثر صعوبة من الناحية الفنية هي الأغلى أيضًا ؛

- يستخدم ما هو "الهدية الترويجية" التي يقدمها لنا الكون ، وتحديدا الغلاف الجوي. بدلاً من ذلك ، فإن خصائص الغلاف الجوي أثناء حركة أو وجود أجسام مادية فيه: قوة الرفع و / أو قوة أرخميدس ، أي تلك العوامل التي تعوق مركبات الإطلاق التقليدية ؛

- نظام الطائرات غير مرتبط بمركب الإطلاق (SK) أو موقع الإطلاق (SP) ، وهو يتحدث تقريبًا إلى ميناء فضاء مكلف مع جميع البنية التحتية. وبالتالي لا توجد إشارة إلى اتساع الإطلاق (صداع لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية وروسيا الآن).

في الواقع ، يمكن استخدام أي مدرج ، عسكري ومدني ، من الفئة الضرورية ؛



- اللوجستيات (جميع العناصر ، بما في ذلك مركبات النقل الحاملة) ، ومكونات الوقود - مكونات الوقود التقليدية للطائرات في عصرنا ؛

- الكفاءة ؛

- انخفاض تكلفة مكونات النظام والإنتاج التجاري الراسخ ؛

- الجانب البيئي (مناطق الاستبعاد تحت المراحل المتساقطة لمركبة الإطلاق) ؛

الخ.

هناك أيضًا عيوب:

- كتلة صغيرة من الحمولة والقيود المعروضة على المركبة الفضائية ؛

- من الناحية العملية (بسبب قيود الكتلة والحجم للناقل) ، لا يمكن تحقيق سوى المدارات الأرضية المنخفضة أو المدارات الأعلى ، مع انخفاض كبير في كتلة الكمبيالة ؛

- صعوبات الحساب والتنفيذ لكل من الناقل القادر على تحمل السرعات القريبة من سرعة الصوت وفرط الصوت (التدفئة ، الحماية الحرارية ، الديناميكا الهوائية ، وما إلى ذلك) ؛

- الصابورة المنقولة بشكل دائم (إمدادات الوقود للعودة والهبوط في المرحلة الأولى) ؛

- أخرى:

مشروع RASCAL ، الذي بدأ في مارس 2002 ، هو محاولة بدعم ورعاية TTO * DARPA ، لتطوير نظام إطلاق فضائي في الهواء يمكن إعادة استخدامه جزئيًا وقادر على توصيل حمولات إلى LEO بسرعة وبشكل منتظم بسعر اقتصادي للغاية.

المرحلة الثانية - بدأت مرحلة تطوير البرنامج لمدة 18 شهرًا في مارس 2003 باختيار شركة الصواريخ الفضائية SLC (إيروين ، كاليفورنيا) كمقاول عام ومتكامل للنظام.





يعتمد RASCAL على بنية Spacelift (VKS *) الجوية ، والتي تتكون من طائرة قابلة لإعادة



الاستخدام وصاروخ للاستخدام مرة واحدة (وحدة معززة) (ELV *) ، والتي تسمى في هذه الحالة ERV *.







يتم تصنيع المحركات النفاثة لمركبة قابلة لإعادة الاستخدام في نسخة قسرية ، معروفة منذ الخمسينيات - مثل MIPCC *.

تعتبر تقنية MIPCC رائعة لتحقيق أرقام Mach عالية عند الطيران في الغلاف الجوي.







بعد الوصول إلى سرعات تفوق سرعة الصوت تقريبًا (أو تفوق سرعة الصوت مع M> 5) في الرحلة الأفقية ، يقوم الناقل بإجراء مناورة ديناميكية هوائية من نوع "التل الديناميكي" من نوع (Zoom Maneuver) ويقوم بإجراء جو خارجي (من ارتفاعات تزيد عن 50 كم) ويطلق صاروخًا للاستخدام مرة واحدة (مرحلة تعزيز).





لا يسمح الإمداد بالطاقة العالية لمحركات التربو بتكنولوجيا MIPCC بتصميم مبسط على مرحلتين من ERV فحسب ، بل يقلل أيضًا بشكل كبير من المتطلبات الهيكلية لـ ERV ، والتي لا تواجه مع ملف الإخراج هذا أي حمولات ديناميكية هوائية كبيرة.

من المتوقع أن تكون إعادة التشغيل اللاحقة للتكاليف أقل من 750.000 دولار لتسليم حمولة 75 كجم إلى وزارة الطاقة.







كما تدعم بنية RASCAL دورة إطلاق بين البعثات تقل عن 24 ساعة.

في المستقبل ، من المفترض استخدام الخيار مع مرحلة ثانية قابلة لإعادة الاستخدام من النظام.



في عام 2002 ، حصل رئيس شركة Destiny Aerospace السيد توني ماتيرنا ، المستوحى من أموال DARPA وآفاقه ، على فكرة استخدام طائرة Convair F-106 Delta Dart الأمريكية ذات المحرك الواحد والمعترضة الأسرع من الصوت المعتادة لهذا النظام.





في الواقع ، حول تعديل Convair F-106B في الستينيات ، تم بالفعل اختبار تكنولوجيا MIPCC وتطبيقها ، إذا لم أكن مخطئًا ، فقد تم تطويرها عليها.





من المؤسف أن مشروع RASCAL الرخيص وسريع التنفيذ المستند إلى F-106 لم يتحرك بعيدًا عن الأرض بعد عامين تقريبًا من البحث.

تم تخفيض الأسطول الصغير من طائرات F-106 القابلة للطيران السبعة المتبقية المتوفرة في قاعدة Davis Monthan AFB AZ لأول مرة إلى 4 وحدات (تم تسليم ثلاث طائرات F-106 لمعارض المتحف في Castle CA و Hill AFB و UT & Edwards AFB، CA) ، و لم ينتظر توني ماتير الاهتمام والاستثمار.

→ اقرأ المسودة النهائية لهذا الاقتراح أدناه

ملاحظة. يتم تنفيذ مشروع تطوير مماثل من حيث المبدأ ومع معلمات مماثلة في روسيا في OAO Molniya NPO حول موضوع عمل مولوت البحثي. تفاصيل ويمكن الاطلاع هنا و هنا .

المصطلحات والاختصارات المميزة بعلامة "*"

MNS — Mission Need Statement= ()



→ MNS

ORS — Operationally Responsive Spacelift =



— , (air-launched spacelift) = - .

Rascal — Responsive Access Small Cargo Affordable Launch= .



—
LEO() — (Low Earth orbit)





—

— -

ELV — expendable launch vehicle



→ ERV — Expendable Rocket Vehicle

MIPCC — Mass Injection Pre-Compressor Cooling = J-75, Mach 3.

, , .

, ( ). - , .

100%, 200% 300%, .

J-75 , .

→ TTO — Tactical Technology Office

, :

www.nasa.gov
www.yumpu.com
en.wikipedia.org
www.faa.gov
www.space.com
www.darpa.mil
robotpig.net
www.456fis.org
www.f-106deltadart.com
www.aerosem.caltech.edu

Source: https://habr.com/ru/post/ar401245/