Projeto DARPA Rascal - Lançamento aéreo a pedido da Força Aérea dos EUA

Em 2001, a Força Aérea dos EUA preencheu uma solicitação do MNS * (a seguir, um asterisco denota termos e abreviações, cuja decodificação é apresentada no final do artigo ), descrevendo os requisitos para o "Sistema de Lançamento do Espaço Operacionalmente Adaptável" (ORS *).



Os requisitos do MNS incluíam as seguintes tarefas básicas:

- tempo de resposta rápido da missão (lançamento);
- a possibilidade de iniciar (lançar a nave espacial *) a partir de qualquer latitude dos Estados Unidos e de seus aliados;
- acessibilidade (o custo de retirada de 1 kg PN * para DOE *), com base em cada missão e o baixo custo geral do programa (P&D).

Em resposta ao MNS, e também levando em consideração as necessidades comerciais antecipadas do mercado de lançamentos espaciais, vários conceitos foram propostos para atender a esses requisitos.





O projeto mais realista foi baseado no princípio do lançamento "aéreo". Acesso acessível a patifes Lançamento de pequenas cargas acessíveis.



Lançamento Aéreo (A) -uma maneira de lançar foguetes ou aviões a uma altura de vários quilômetros, onde o veículo de lançamento é entregue. O veículo de entrega geralmente é outra aeronave, mas um balão ou dirigível também pode atuar.

As principais vantagens da aeronave:

- Como regra geral, esse sistema (ou parte dele) é reutilizável com um baixo custo de transferência de PN * para o IEO. Isso se deve ao fato de que o primeiro estágio tecnicamente mais difícil também é o mais caro;

- Ele usa o que é "brinde" dado a nós pelo universo, e especificamente a atmosfera. Em vez disso, as propriedades da atmosfera durante o movimento ou a presença de corpos físicos nela: força de elevação e / ou força arquimediana, ou seja, os fatores que impedem os veículos lançadores convencionais;

- O sistema da aeronave não está vinculado ao complexo de lançamento (SK) ou à posição de lançamento (SP), falando grosso modo a um espaçoporto caro com toda a infraestrutura. E, portanto, não há referência à amplitude do lançamento (uma dor de cabeça na URSS e agora na Rússia).

De fato, qualquer pista pode ser usada, militar e civil, da categoria necessária;



- Logística (todos os elementos, incluindo veículos de transporte de carga), componentes de combustível - componentes de combustível convencionais para aeronaves do nosso tempo;

- eficiência;

- Baixo custo de componentes do sistema e produção comercial bem estabelecida;

- o aspecto ambiental (zonas de exclusão nas fases de queda do veículo lançador);

etc.

Há também desvantagens:

- Pequena massa da carga útil exibida e restrições na nave espacial;

- Na prática (devido às limitações de massa e tamanho do transportador), apenas órbitas LEO ou superiores são possíveis, com uma diminuição significativa na massa da PN;

- Dificuldades nos cálculos e na execução de uma transportadora capaz de suportar velocidades próximas e hipersônicas (aquecimento, proteção térmica, aerodinâmica etc.)

- Lastro permanentemente transportado (suprimento de combustível para retorno e aterrissagem na primeira etapa);

- O

projeto RASCAL, lançado em março de 2002, é uma tentativa, com o apoio e o patrocínio da TTO * DARPA, de desenvolver um sistema de lançamento espacial baseado em ar parcialmente reutilizável, capaz de entregar rápida e regularmente cargas úteis a LEOs a um preço muito econômico.

Fase II - A fase de desenvolvimento de 18 meses do programa começou em março de 2003 com a escolha da empresa de foguetes espaciais SLC (Irwin, Califórnia) como empreiteira geral e integradora de sistemas.





O RASCAL conta com a arquitetura Spacelift baseada em ar (VKS *), que consiste em uma aeronave reutilizável



e um foguete de uso único (unidade de reforço) (ELV *), que neste caso é chamado de ERV *.







Os motores turbojato de um veículo reutilizável são fabricados em uma versão forçada, conhecida desde os anos 50 - como o MIPCC *.

A tecnologia MIPCC é ótima para alcançar altos números de Mach ao voar na atmosfera.







Depois de atingir velocidades hipersônicas próximas (ou hipersônicas com M> 5) em vôo horizontal, a transportadora faz uma manobra aerodinâmica do tipo "colina dinâmica" (manobra de zoom) e executa um exo-atmosférico (a partir de altitudes acima de 50 km) lançando um foguete descartável (estágio de reforço).





O fornecimento de alta potência de motores turbojato com tecnologia MIPCC não apenas permite um design simplificado de ERV em dois estágios, mas também reduz significativamente os requisitos estruturais para ERV, que com esse perfil de saída não apresenta cargas aerodinâmicas significativas.

Prevê-se que o relançamento de custo subsequente seja inferior a US $ 750.000 para a entrega de carga útil de 75 kg ao DOE.







A arquitetura RASCAL também suporta um ciclo de lançamento entre missões de menos de 24 horas.

No futuro, é suposto usar a opção com um segundo estágio reutilizável do sistema.



Em 2002, o presidente da Destiny Aerospace, Tony Materna, inspirado no dinheiro e nas perspectivas da DARPA, começou a tentar usar o caça-interceptor supersônico único e único, convair F-106 Delta Dart, americano, convair F-106 Delta Dart, para esse sistema.





De fato, na modificação do Convair F-106B nos anos 60, a tecnologia MIPCC já havia sido testada e aplicada.Se não me engano, ela foi desenvolvida.





É lamentável que o projeto RASCAL barato e rapidamente implementado, baseado no F-106, não tenha decolado depois de quase dois anos de pesquisa.

A pequena frota dos sete F-106 restantes disponíveis na base de Davis Monthan AFB AZ foi reduzida primeiro para 4 unidades (três F-106 foram entregues para exposições em museus em Castle CA, Hill AFB, UT e Edwards AFB, CA) e Tony Matern não esperou por juros e investimentos.

→ Leia o rascunho final dessa proposta abaixo da

nota. Um projeto de desenvolvimento similar em princípio e com parâmetros semelhantes está sendo realizado na Rússia na OAO Molniya NPO sobre o assunto dos trabalhos de pesquisa da Molot. Os detalhes podem ser lidos aqui e aqui .

Termos e abreviações marcados com "*"

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/pt401245/