DARPA Rascal项目-应美国空军要求进行空中发射

图片

在2001年,美国空军填写了MNS请求*( 以下用星号表示术语和缩写,其解码在本文结尾处给出 ),概述了“操作性太空发射系统”(ORS *)的要求。

图片

MNS要求包括以下基本任务:

-快速响应任务(启动);
-从美国及其盟国的任何纬度出发(发射航天器*)的可能性;
-可访问性(为DOE提取1千克PN *的成本)基于每个任务和计划的总体低成本(R&D)。

为了响应MNS,并考虑到航天发射市场的预期商业需求,提出了几种概念来满足这些要求。

图片

图片

最现实的项目是基于“空中”发射的原则。 轻量级响应式小货物负担得起的发射。

图片

空中发射(AC)是从运载工具交付的几公里高处发射导弹或飞机的一种方法。 运载工具通常是另一架飞机,但气球或飞艇也可以起作用。

该机的主要优点:

-通常,此系统(或其一部分)可重复使用,并且将PN *撤回IEO的成本较低。 这是由于以下事实:技术上最困难的第一阶段也是最昂贵的。

-它使用的是宇宙给​​我们的“免费赠品”,特别是大气。 相反,大气在移动或存在物理物体的过程中的性质:举升力和/或阿基米德力,即 妨碍常规运载火箭的那些因素;

-飞机系统不受发射综合体(SK)或发射位置(SP)的束缚,粗略地说,这是所有基础设施的昂贵太空港。 因此,没有提及发射的广度(苏联和现在的俄罗斯令人头疼)。

实际上,可以使用任何必要类别的军事和民用跑道。

图片

-物流(包括运输车辆在内的所有要素),燃料成分-当时用于飞机的常规燃料成分;

-效率;

-低成本的系统组件和完善的商业生产;

-环境方面(运载火箭下降阶段的禁区);



也有缺点:

-所显示的有效载荷很小,并且对航天器的限制;

-在实践中(由于运载工具的质量和大小的限制),只能实现LEO或更高的轨道,而PN的质量却大大降低了;

-计算和执行能够承受近音速和高音速(加热,热保护,空气动力学等)的载具的复杂性

-经常运输镇流器(第一阶段返回和降落的燃料供应);

-其他

RASCAL项目于2002年3月启动,是在TTO * DARPA的支持和赞助下,试图开发一种可部分重用的空中航天发射系统,该系统能够以非常经济的价格快速且定期地向DOE输送有效载荷。

第二阶段-该计划为期18个月的开发阶段始于2003年3月,选择了SLC太空火箭公司(加利福尼亚州欧文)作为总承包商和系统集成商。

图片

图片

RASCAL依靠由可重复使用的飞机组成的空中航天(VKS *)架构

图片

以及一次性火箭(助推器)(ELV *),在这种情况下称为ERV *。

图片

图片

图片

可重复使用的车辆的涡轮喷气发动机采用强制版本制造,自50年代以来就广为人知-例如MIPCC *。

MIPCC技术非常适合在大气中飞行时获得高马赫数。

图片

图片

图片

在水平飞行中达到接近高超音速的速度(或M> 5的高超音速)后,航空母舰进行“动力山”型的空气动力操纵(Zoom Maneuver),并进行大气(从50公里以上的高空)发射一次性火箭(增压阶段)。

图片

图片

采用MIPCC技术的涡轮喷气发动机的高功率供应不仅可以简化ERV的两级设计,而且可以大大降低ERV的结构要求,而ERV的输出曲线不会承受任何明显的空气动力学负荷。

随后的重新启动成本预计将低于750,000美元,以将75千克有效载荷交付给DOE。

图片

图片

图片

RASCAL体系结构还支持任务间启动周期少于24小时。

将来,应该将该选项与系统的可重用第二阶段一起使用。

图片

2002年,命运航空航天公司总裁Tony Materna先生受到DARPA的资金和前景的启发,着手尝试将可用的和退役的Convair F-106 Delta Dart美国单,单引擎超音速战斗机-拦截器用于该系统。

图片

图片

实际上,在60年代Convair F-106B的改装中,MIPCC技术已经过测试和应用,如果我没记错的话,它是在上面开发的。

图片

图片

不幸的是,经过近两年的研究,以F-106为基础的廉价,快速实施的RASCAL项目并没有付诸实践。

戴维斯蒙罕空军基地AZ基地剩余的7架可飞行F-106的小型机队首先减少到4架(三架F-106移交给了加利福尼亚州古堡,希尔空军基地,UT和爱德华兹空军基地的博物馆展品),以及托尼·马特恩(Tony Matern)没有等待利息和投资。

→请在下面阅读该提案的最终草案

注意事项 俄罗斯的OAO Molniya NPO正在进行一项原则上相似且参数相似的开发项目,该项目涉及Molot研究工作。 细节可以在这里这里阅读。

标有“ *”的术语和缩写
MNS-任务需求声明=正式要求(申请)

图片

MNS

ORS-响应式航天飞机=具有快速响应的航天器发射系统

图片

飞机-空中发射, VKS (空中发射升空)=航天发射。

Rascal-响应式访问小型货物负担得起的发射=负担得起的空中发射航天器发射系统,响应时间短。

图片

KA-航天器
LEO(低地球轨道 -低地球轨道

图片

图片

星期一 -有效负载

跑道-跑道

ELV-消耗性运载工具

图片

ERV-消耗火箭车

MIPCC-喷油预压缩器冷却=一旦飞机接近3马赫,技术仅在J-75发动机压气机叶片的前部喷水。

这会导致发动机进气口处的过热空气冷却,就像在欺骗发动机一样,以较低的马赫数模拟其运行。

注水还增加了通过发动机的流量的密度及其体积(第二流速)。 涡轮喷气发动机的结果会产生更大的推力,飞机移动得越快。

理论上,根据注入的水量,抽水量可能增加100%,200%和300%。

这种方法还允许J-75涡轮喷气发动机在比其估计的设计参数高得多的高度下运行。

TTO-战术技术办公室

二手文件,照片和视频:

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/zh-CN401245/


All Articles