不是一个猎鹰-根本不同的可重用ESA和ULA项目

SpaceX的Falcon运载火箭可重复使用的第一阶段引发了人们对可重复使用火箭的兴趣。 举例来说,如果中国的LinkSpace公司展示了一个类似的系统示意图,即发动机安装在折叠腿上,那么其他设计师则可以使用机翼或空气捕捉器,以不同的原理提供系统。 一些项目已经设法关闭,但也有新宣布的项目。

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Adeline技术演示者

Adeline不再


2015年,有消息传出,空中客车防务和航天公司正在开发可重复使用的Adeline模块,该模块是带有第一级火箭发动机的机翼单元,以及可降落在跑道上的飞机发动机和螺旋桨。 最清楚的是,该概念由一段视频说明,该视频不再在官方频道上播放,而是由普通用户保存的。


仅保留火箭尾部的想法有其优势-据Adeline开发人员称,发动机,航空电子设备和尾部舱室设备占据了一步成本的80%,而节省下来的成本要比整个步骤大得多。 还节省了燃油,在发动机着陆时,踏板不会出现过载现象。 但是,当然,一切都有代价-燃油经济性的提高将被机翼额外质量损失所部分侵蚀。

Adeline的尾部提供给Ariane 6使用,尽管从理论上讲,它可以为其他航母改装。 当该项目正式宣布时,事实证明,该工作自2010年以来一直在进行,并且已经成功进行了大型模型的测试。 在大声宣布之后,该项目没有太多的消息-空客防务和太空公司的首要任务是新型Ariane 6运载火箭,并在2018年出现信息,表明该项目没有出于财务原因引起人们的兴趣。

猎鹰,但不是猎鹰


作为欧空局一部分的德国航空航天中心于今年3月20日宣布开始巡航导弹阶段概念的工作,该阶段将由舰载飞机捕获和拖曳。 该项目被称为FALCon(用于空中发射器第一阶段捕获演示的编队飞行,“正在飞行以演示对运载工具第一阶段的拾取”),但字母登记册除外,后者与Falcon SpaceX运载火箭的名称相吻合。 由于名字的重合,项目经理马丁·西佩尔(Martin Sippel)必须解释说,工程师是受猎鹰潜水启发的,目的是抓住受害者而不是SpaceX火箭。


FALCon工作流程,DLR插图

将火箭平台降落在发动机上有一个严重的缺点-当仍然有很多燃料留在平台上时,您必须将其分开,然后将其用于降落。 更糟糕的是,由于存在“显性”效应,因此这种燃料对于加速有效负载最有价值。 就FALCon而言,计划下降可让您消耗掉所有油箱中的燃料-牵引飞机将在着陆前拉上平台。 但是,当然,与Adeline一样,由于增加了机翼而增加了踏步的质量,因此会吃掉该增益。

该系统的重要组成部分将是拾起和拖曳踏板的设计。 工程师提到了操纵式船坞/拖车锥的设计。


引导式码头/拖车锥

我们熟悉的加油机锥面是无法控制的-加油机飞行员自己通过操纵车辆来抓住它们。 这不是一件快速而困难的事情,因此,对于在发动机关闭的情况下进行阶段规划,可控锥应可显着简化这项工作。 但是除此之外,几乎不需要对牵引飞机进行改进,以这种能力,将有可能使用普通的客机,而且二手的客机可以节省更多的成本。

FALCon的工作刚刚开始,就像Adeline一样,第一批试验将在无人驾驶飞机而不是火箭上进行。 到目前为止,已为该项目分配了260万欧元,虽然不算多,但足以用于第一个实验。 该项目的期限很长-该系统的适航性应该在2028年左右达到,以便有可能用于可能出现在2035年左右的下一代步骤中。

ULA的不同降落伞


猎鹰9着陆阶段执行了多达三个引擎启动-升压燃烧,其中该阶段瞄准着陆区域,进入燃烧,制动阶段,以使其不会过热,以及最终着陆。 这三者都消耗宝贵的燃料,尽管降落伞无法提供准确的着陆,但它们的重量却比这些机动所需的燃料少。 使用降落伞和直升机拦截器的想法将由ULA发射服务提供商在其Vulcan发射器中实施。 第一阶段的尾部必须放下,打开一个超音速降落伞以在浓密的大气层中制动,放下它,打开一个引导降落伞的机翼,由直升机将其捡起,运到地面,进行测试并重新使用。


ULA计划

在视频中:


该项目的最新消息可以追溯到2018年8月,当时美国宇航局(ULA)从美国宇航局(NASA) 获得了190万美元的资金,以演示对从轨道返回的物体进行空中拾取的技术。

普罗米修斯和卡利斯托


法国国家太空研究中心(CNES)也从事可重用性实验。 卡里斯托(Callisto)是具有火箭着陆功能的亚轨道可重复使用阶段的技术演示者,与SpaceX的GrassXper相当,但其氢氧发动机不同。


CNES展示框架

将来,成熟的运载火箭可以从中发展出来,但很快就可以了-CNES的首要任务是首先降低已开发运载火箭的成本,然后减少返回阶段。 这种方法非常强大,我记得马斯克首先提供了一款具有竞争力的一次性Falcon 9,开始接受订单,然后才开始将其转变为可重复使用的导弹。

CNES工作的另一个领域是Prometheus甲烷发动机。 他们将使用包括3D打印在内的新技术,使其价格比Ariane 5中央块引擎(第二阶段)便宜10倍,如果一切顺利,该引擎将用于新的Ariane 6修改版或下一代ESA火箭。


Prometheus引擎,CNES图像

结论


中国皇帝秦始皇(后来被毛泽东重新使用)的短语受到了各种可重复使用火箭的实验的欢迎:“让一百朵花开,让一百所学校竞争”。 每个技术解决方案都有其优点和缺点,并让实践表明哪种选择更好。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN445108/


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