SpaceLiner - SpaceLiner - Wikipedia

Tento článek je o vozidle pro přepravu cestujících DLR. Další definice viz spaceliner (disambiguation).
SpaceLiner
SpaceLiner7-Aufstieg DLR.jpg
Umělecký dojem ze SpaceLiner 7 během výstupu
ZeměNěmecko
Postaveníve studii
Členové posádky2 posádky
50 cestujících

SpaceLiner je koncept pro suborbitální, nadzvukový, okřídlený cestující nadzvukový transport, koncipovaný na Německé letecké středisko (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt nebo DLR) v roce 2005.[1] Ve své druhé roli je SpaceLiner zamýšlen jako opakovaně použitelná nosná raketa (RLV) schopný dopravit na oběžnou dráhu velká užitečná zatížení.[2]

SpaceLiner je velmi dlouhodobý projekt a v současné době nemá finanční prostředky seřazené pro spuštění systému rozvoj od roku 2017. Prognózy v roce 2015 byly takové, že pokud bude nakonec zajištěno odpovídající financování, koncept SpaceLiner by se mohl stát funkčním kosmická loď ve 40. letech 20. století.[3][2]

Pojem

Koncept SpaceLiner se skládá z dvoustupňového, vertikální vzlet, horizontální přistání konfigurace s velkým odšroubovaným posilovačem a pódiem s posádkou určeným pro 50 cestujících a 2 členy posádky. Plně opakovaně použitelný systém je urychlován celkem jedenácti raketovými motory na kapalná paliva (9 pro stupeň posilovače, 2 pro stupeň pro cestující), které mají být provozovány pomocí kryogenního kapalného kyslíku (LOX ) a vodík (LH2 ). Po vypnutí motoru vstoupí fáze pro cestující do vysokorychlostní klouzavé letové fáze a musí být schopná urazit dlouhé mezikontinentální vzdálenosti ve velmi krátké době. Nadmořské výšky 80 kilometrů a rychlost dále Mach 20 se promítá v závislosti na misi a související letové trajektorii. Doba letu SpaceLineru z Austrálie do Evropy, vybrané referenční mise, by měla trvat 90 minut. Kratší vzdálenosti, například z Evropy do Kalifornie, by pak byly dosažitelné za ne více než 60 minut.[4] Zrychlení pro cestující, a to pouze během letového úseku s pohonem, je navrženo tak, aby zůstalo pod 2,5 ga výrazně pod zátěží Raketoplán astronauti.

Koncepční návrh rovněž předpokládá, že kabina pro cestující bude fungovat jako autonomní záchranná kapsle, kterou lze v případě nouze oddělit od vozidla, což cestujícím umožní bezpečný návrat na Zemi.[5]

Klíčovým aspektem konceptu SpaceLiner je jeho plná opětovná použitelnost a hromadná výroba vozidel, která by se velmi podobala rychlosti výroby leteckého průmyslu. Očekává se, že sériová výroba významně zvýší nákladovou efektivitu ve srovnání s konvenčními kosmickými dopravními systémy na počátku 2000.[6] Hlavní výzva spočívá ve zlepšení bezpečnostních standardů a zejména robustnosti a spolehlivosti vesmírných komponent, jako jsou raketové motory, aby se staly vhodnými pro každodenní provoz osobního transportéru, jako je SpaceLiner, a zároveň splňovaly požadovaná kritéria opětovného použití.[4]

Od roku 2013, koncepční studie byla financována z interních zdrojů DLR, stejně jako v kontextu7. RP financované projekty jako FAST20XX a CHATT. Kromě DLR jsou zapojeni různí partneři z evropského leteckého sektoru.[7]

Historie vývoje SpaceLiner až do verze 7

Vývoj konceptu

Na konci roku 2012 vedly vyšetřování a probíhající studie prováděné v kontextu rámce FAST20XX k vylepšení a definici verze SpaceLiner 7.[8] Na základě výsledků předchozích studií vývoj neustále postupuje se stále podrobnějšími a podrobnějšími úvahami, modelováním a simulacemi různých subsystémů a prováděním jejich návrhu a integrace. Byly studovány vybrané varianty základní konfigurace s ohledem na různé požadavky a specifikace s přidruženými výsledky ovlivňujícími a přesměrovanými na celý proces konfigurace.[9]

SpaceLiner 1 byla první verze koncipovaná v roce 2005.[1]

SpaceLiner 2 odkazuje na první verzi, která se vyznačovala integrací inovativního systému aktivního chlazení[10] pro oblasti zvláště vysokého tepelného namáhání během atmosférického, opětovného vstupu, kterými jsou nosní a křídlové náběžné hrany.

The SpaceLiner 4 Koncept představuje vývoj verze 2 v roce 2015 se zlepšenými aerodynamickými a letovými dynamickými charakteristikami. Na základě této konfigurace byly experimentálně a numericky zkoumány různé technologie nezbytné pro SpaceLiner, což byl výzkum financovaný z výzkumného projektu EU FAST20XX.[11]

Od roku 2015, nejnovější studovaná konfigurace na DLR je SpaceLiner 7.[3] Na základě výsledků získaných aplikací numerických optimalizačních metod, které vedly ke zlepšení aerodynamických, tepelných a strukturně-mechanických vlastností v hypersonickém letu, byla počáteční delta křídlo předchozích verzí byl upraven a nahrazen jediným delta křídlem. V současné době subsystémy jako kabina pro cestující, kryogenní nádrže, systém přívodu paliva a tepelná ochrana vozidla[12] byly předběžně definovány a integrovány.[3][13][14] Byly provedeny také studie o ekonomických a logistických aspektech koncepce s předběžnými výpočty předpokládaného vývoje programu a výrobních nákladů za předpokladu nezbytných předpokladů.[7][6]

Klasifikace možných tras pro SpaceLiner

Byly identifikovány možné trasy, které poté vytvořily základ pro analýzu trajektorií pro SpaceLiner. Ty jsou klasifikovány a seskupeny podle jejich vzdáleností, přičemž třída 1 představuje nejdelší trasu a třída 3 popisuje nejkratší, přesto stále ekonomicky zajímavou a relevantní vzdálenost. V souladu s tím byla zkoumána upravená verze modelu SpaceLiner 7 schopná letět na střední vzdálenosti a přepravovat 100 cestujících. S názvem SL7-100 je tato koncepční varianta vhodná pro dálkové lety třídy 2 a třídy 3.[15] Aby bylo možné přizpůsobit se různým konfiguracím SpaceLiner, byla proto považována dlouhá a krátká verze posilovací stanice, která odpovídajícím způsobem splňuje požadavky mise v závislosti na požadovaném rozsahu, a to buď v kombinaci s verzí 50 nebo 100 cestujících. Kromě toho byl proveden výzkum možných variant kosmodromu, který určoval možnosti pevniny, pobřežní platformy a umělých ostrovů, jakož i požadovanou infrastrukturu pro potenciální kosmodrom SpaceLiner.[3][6]

Technická data

SpaceLiner7 výkresů

Specifikace verze SpaceLiner 7 pro cestující jsou:[5]

ParametryPódium pro cestující
(Verze pro 50 cestujících)		Posilovač
(dlouhá verze)		Celkový
(Mise Austrálie – Evropa)
Celková délka:65,6 m82,3 m
Rozpětí křídel:33,0 m36,0 m
Celková výška:12,1 m8,7 m21,5 m
Délka kabiny:15,3 m-
Max. průměr trupu:6,4 m8,6 m
Prázdná hmotnost:130 t198 t328 t
Celková hmotnost:366 t1467 t1832 t
Hmotnost hnacího plynu:220 t1272 t1502 t
Mezní hmotnost hlavních motorů:151 t213 t
Max. nadmořská výška:Cca. 80 kmCca. 75 km
Max. Rychlost:7 km / s (25 200 km / h)3,7 km / s (13 300 km / h)
Max. Machovo číslo:2414
Max. rozsah:až asi. 18 000 km
Počet motorů:2911

Pohon

Koncept SpaceLiner má v úmyslu použít jediný typ opakovaně použitelného raketového motoru na kapalné palivo, který pracuje v plnoprůtokové stupňovité spalování režim cyklu. Společný design motoru pro obě fáze SpaceLiner je v souladu se shodou systému a předpokládá se, že podpoří optimalizaci nákladů ve vývojové i produkční fázi. Poměr expanze trysek je přizpůsoben různým úkolům stupňů posilovače a spolujezdce. Dále kapalný vodík a kapalný kyslík budou použity jako pohonné hmoty, což je kombinace, která je velmi výkonná a přitom zůstává ekologická.[3][16]

VlastnostiFáze cestujících
Posilovač
Poměr směsi:6.0
Tlak spalovací komory:16.0 MPa
Hmotnostní průtok (na motor):515 kg / s
Poměr expanze:59.033.0
Specifický impuls (vakuum):449 s437 s
Specifický impuls (hladina moře):363 s389 s
Tah na motor (vakuum):2268 kN2206 kN
Tah na motor (hladina moře):1830 kN1961 kN

Viz také

externí odkazy

  • „SpaceLiner“, Institut für Raumfahrtsysteme, Systemanalyse Raumtransport (SART), DLR.
  • „Nová cestovní mapa pro DLR Suborbitální SpaceLiner“, Letecký týden, 18. srpna 2015.
  • „SpaceLiner - film (2019)“, THE SPACELINER MOVIE 4K erson hypersonické cestování v roce 2050 (video).
  • Do Austrálie za 90 minut nadzvukovou rychlostí (blog) (video), DE: DLR.
  • „SpaceLiner - Animation (2012)“, Youtube (video).
  • „SpaceLiner“, Youtube (video).

Reference

  1. ^ A b Sippel, M; Klevanski, J; Steelant, J (říjen 2005), „Srovnávací studie o možnostech vysokorychlostní mezikontinentální osobní dopravy: dýchání vzduchem vs. raketový pohon“ (PDF), Iac-05-D2.4.09
  2. ^ A b Sippel, M; Trivailo, O; Bussler, L; Lipp, S; Valluchi, C; Kaltenhäuser, S; Molina, R (září 2016), „Vývoj SpaceLineru směrem k opakovaně použitelnému spouštěči TSTO“ (PDF), IAC-16-D2.4.03, 67. mezinárodní astronautický kongres, Guadalajara, Mexiko.
  3. ^ A b C d E Sippel, M; Schwanekamp, ​​T; Trivailo, O; Kopp, A; Bauer, C; Garbers, N (červenec 2015), „SpaceLiner technický pokrok a definice mise“ (PDF), AIAA 2015-3582, 20. konference AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference, Glasgow.
  4. ^ A b Sippel, M (červen – červenec 2010). „Slibné alternativy plánu pro SpaceLiner“ (PDF). Acta Astronautica. 66 (11–12): 1652–58. Bibcode:2010AcAau..66.1652S. doi:10.1016 / j.actaastro.2010.01.020.
  5. ^ A b Sippel, M; Bussler, L; Kopp, A; Krummen, S; Valluchi, C; Wilken, J; Prévereaud, Y; Vérant, J.-L .; Laroche, E; Sourgen, E; Bonetti, D (březen 2017), „Pokročilé simulace opakovaně použitelných hypersonických fází poháněných raketou“ (PDF), AIAA 2017-2170, 21. konference AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference, 6. – 9. Března 2017, Xiamen, Čína
  6. ^ A b C Trivailo, O (březen 2015), „Inovativní přístupy nákladového inženýrství, analýzy a metody aplikované na SpaceLiner - pokročilá, hypersonická, suborbitální případová studie kosmické roviny“, Ph.D. Teze
  7. ^ A b M. Sippel; T. Schwanekamp; O. Trivailo; A. Lentsch. „Pokrok ve vysokorychlostním konceptu s raketovým pohonem SpaceLiner“ (PDF; 2370 kB). IAC 2013. IAF. Citováno 2014-04-24.
  8. ^ Sippel, M; et al. (2012). „Technické zrání konceptu SpaceLiner“ (PDF). 18. konference AIAA / 3AF International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference. AIAA. doi:10.2514/6.2012-5850. ISBN  978-1-60086-931-0.
  9. ^ Schwanekamp, ​​T; Bauer, C; Kopp, A. „Vývoj konceptu SpaceLiner a jeho nejnovější pokrok“ (PDF; 1672 kB). 4. konference CSA-IAA o pokročilých vesmírných technologiích, září 2011. DE: DLR. Citováno 2013-05-10.
  10. ^ van Foreest, A; a kol., „Chlazení transpirace pomocí kapalné vody“ (PDF), Časopis termodynamiky a přenosu tepla, DLR, 23 (4), vyvoláno 26. srpna 2015
  11. ^ van Foreest, A (2009). „Pokrok v designu SpaceLiner v rámci programu FAST 20XX“. 16. konference AIAA / DLR / DGLR Mezinárodní kosmická letadla a hypersonické systémy a technologie. AIAA. doi:10.2514/6.2009-7438. ISBN  978-1-60086-968-6.
  12. ^ Garbers, N (2013). „Celkový předběžný návrh systému tepelné ochrany pro osobní vozidlo s hypersonickým raketovým pohonem na dlouhé vzdálenosti (SpaceLiner)“ (PDF; 138 kB). 7. evropský seminář o systémech tepelné ochrany a horkých strukturách. Citováno 2014-04-24.
  13. ^ T. Schwanekamp; C. Ludwig; M. Sippel. „Studie designu nádrže a kryogenního hnacího plynu v rámci projektu CHATT“ (PDF; 2370 kB). 19. konference AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference, červen. 2014. Citováno 2015-10-14.
  14. ^ T. Schwanekamp, ​​F. Meyer, T. Reimer, I. Petkov, A, Tröltzsch, M. Siggel. „Systémové studie aktivní tepelné ochrany hypersonického suborbitálního osobního vozidla“ (PDF; 2370 kB). AIAA Aviation Conference, AIAA 2014-2372, Atlanta, June. 2014. Citováno 2015-10-14.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  15. ^ T. Schwanekamp; J. Bütünley; M. Sippel. „Předběžné multidisciplinární studie designu vylepšeného derivátu SpaceLiner pro 100 cestujících“ (PDF; 2370 kB). 18. konference AIAA / 3AF International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference. 2012. Citováno 2013-05-10.
  16. ^ Sippel, M; Schwanekamp, ​​T; et al. (2014). „Definice subsystému raketového motoru s fázovým spalováním pro budoucí pokročilou přepravu osob“ (PDF). Space Propulsion 2014, Session 30 - ST - Future Liquid Stages & Engines. Citováno 2015-10-14.

Vesmírný let Země-Země