Реферат по введению в авиационно-
космическую технику
Студент группы
03-109 Михеев Павел.
...Во второй полвине 50-х годов было
принято говорить и писать о
соревновании в космосе между Советским Союзом и США. Прошли годы, титула "космических держав"
удостоились Китай, Франция, Индия, на околоземных орбитах побывали
представители многих стран, пока еще не
обладающих собственными ракетами или
многоразывыми кораблями. Вместе
с тем увеличивается и число членов международного " космического клуба" . В частности, к вступлению в него уже подготовилась и
Германия.
В
20-е годы мир переживал своего рода
космический бум. Один за другим
выходили романы о межпланетных путешествиях (вспомните хотябы
"Аэлиту" А. Толстого), возникали общества исследователей других
планет, в газетах появлялись сенсационные
известия известия о таинственных
световых сигналах, якобы присланных с Марса, о пришедших ниоткуда радиособщениях,
никак не поддающихся расшифровке.
Во многих
странах инженеры и изобретатели принялись эксперементировать с
ракетными двигателями, работавшими на твердом и жидком топливе. В
нашей стране этим занимались Ф. Цандер и С. Королев, в США - Р. Годдард, в
германии - И. Венигер и Г. Оберт.
Однако
вскоре ажиотаж вокруг космоса и реактивной техники сменился покрытыми
мраком секретности работами над новыми видами вооружений,
авиационных моторов.Уже в 1938-1941 годах состоялись первые полеты
опытных летательных аппаратов в
Германии, Италии и СССР - с реактивными двигателями. В нашей стране были
сосданы реактивные системы залпового огня для Красной Армии и
реактивные снаряды для авиации.
В
нацисткое Германии в 1943 году под руководством В. фон Брауна создали одноступенчатую баллистическую ракету А-4 (она же "Фау-2") массой 12,9
тонн. Она преднозначалась для бомбардировки Лондона и других крупных
промышленных центров с дистанции 260 км.
После
войны некоторые образцы ракетного оружия, научные материалы, виднейшие
специфлисты, в том числе и фон Браун оказались за океаном, в США. Что же
касается ФРГ и ГДР, то там хоть и занимались исследованиями космоса, но ничего
даже отдаленно напоминающего баллистические ракеты не было создано. И первые
немецкие космонавты на околоземные
орбиты на советском "Союзе" и американском "Шаттле".
Лишь
сравнительно недавно стало известно, что в ФРГ вовсю идут исследования и
практические работы над аэрокосмической системой многоразового применения.
Специалисты концерна
"Мессершмитт - Бельков - Блом" в 1986 году остановились "на
концепции, в основе которой были труды одного
из пионеров
космонавтики, профессора Ойгена Зенгера
(1905-1964)". Видимо прежде чем рассказывать об этом проекте, который в
некоторых чертах схож с американским кораблем многоразового применения
"Шаттл" и советским "Бураном", стоит вспомнить, кто
такой Зенгер и почему он считается "отцом немецкой космонавтики".
Закончив
курс в 1923-1929 годах в высших
технических школах Граца и Вены, этот молодой австриец еще пять лет проработал ассистентом в последней,
потом перешел в Ракетный научно-исследовательский институт в Трауне. В годы второй мировой войны Зенгер
работал над совершенствованием планеров которые, кстати, с 1939 года весьма
широко применялись немцами в десантных операциях.
Одновременно он, как и многие авиаконструкторы и двигателестроители в
Германии и других воюющих странах, трудился над реактивными авиамоторами,
которые обещали военным самолетам невиданные скорости. Один из них, тягой в 2,4
тыс.л.с,
был установлен на выделенном для экспериментов
бомбардировщике До-217 фирмы "Дорнье", но в серийное
производство не пошел.
В 50-е
годы Зенгер много и плодотворно работал в научно-исследовательских учережденеях
ФРГ, специализирующихся на ракетной тематике. Его избирали президентом
Международной астронавтической
федерации и Немецкого общества ракетной техники и межпланетных полетов в
Штутгарте. Перу профессора принадлежат
капитальные труды по космонавтике, например, "Ракетная авиатехника",
"К механике фотонного реактивного двигателя". Заслуги О. Зегнера были высоко оценены как
соотечественниками, дважды наградившими его медалью Г. Оберта, так и
иностанными коллегами. В СССР он удостоен мепдали Ю. Гагарина. Именем Зенгера
назван один из кратеров на обратной стороне Луны.
Ну а
теперь поговорим о его идеях, которыми воспользова-лись инженеры
"Мессершмитт - Бельков - Блом". Начнем с того, что еще в
1931 году Зегнер, тогда еще
начинающий физик, спроектировал и построил в мастерских Венского университета
реактивный двигатель с оригинальной сферической камерой сгорания диаметром 50
мм и сщплом длиной 254 мм. Весьма своеобразно была решена им проблема
охлаждения - остуженное топливо сначала проходило через наружную рубашку камеры
сгорания,
отнимая ее
тепло, и только после этого попадало в камеру, где и смешивалось с газообразным
или распыленным окислителем - кислородом. Двигатель неоднократно испытывался на
стенде причем он безотказно работал по 15 с, а однажды и полминуты, развивая
солидную по тем временам тягу для опытного образца - 25 кгс.
...Вскоре
после "аншлюса" - захвата Австрии нацистской Германией, в 1938 году,
Зенгер вместе стеоретиком И. Бредтом приступил к созданию математической модели
перспективного,
сверхдальнего и сверхскоростного стратегического
бомбарди-ровщика, завершив ее к 1942 году.
По их
замыслу, гиперзвуковой реактивный самолет взлетной массой 100т. , длиной 28м ,
с крылом размаха 15м должен был взлетать с обычного аэродрома с помощью мощного
ускорителя - реактивной тележки. После
старта машина разгонялась до скорости 6км/с, одновременно поднимаясь на высоту 160км, чтобы затем
перейти в планирующий полет по пологой траектории, время от времени как бы
ныряя в плотные слои атмосферы, чтобы, оттолкнувшись от них, взмыть в
стратосферу. Уже пятый "нырок" бомбовоз совершил бы в 12,3 тыс.км от
своего аэродрома, девятый - в 15,8 тыс.км.
В заданной точке экипаж должен
был сбросить на цель 300кг бомб, затем опуститься до высоты 40км и планировать
к посадочной площадке, чтобы огромная машина коснулась бетонки на скорости
145км/ч. При необходимости бомбовоз мог проделать в верхних слоях атмосферы и беспересадочный полет вокруг земли.
Специалисты "Мессершмитт - Бельков - Блом" и создали концепцию
многоразового орбитального аппарата, воспользовавшись
рядом идей Зенгера: системой охлаждения камеры
сгорания силовой установки криогенным топливом, гиперзвуковым носителем
орбитального космолета с планирующим возвращением того и другого на обычный
аэродром.
...Это
будет, наверное космическая "Одисея" по-немецки. На одном из крупных
германских аэродромов обслуживающий пер
соналзавершиттщательный предполетный осмотр
двухкилевого сомолета "Зенгер", на первый взгляд напоминающего
сверхзвуковой авиалайнер со стреловидным крылом, только без обычных
илюминаторов по бортам. На "спине" у него примостится короткокрылый
самолет-бесхвоска "Хорус" весм более 23т.
Экипаж
занимает места, включает мощные двигатели, "этажерка" вырулевает на
взлетную полосу, останавливается, пропуская только что приземлившийся рейсовый
авиалайнер. "Полный газ", машина отрывается от бетонки и начинает
набирать высоту и скорость.
Первое
время ее силовая установка работает подобно обыч-ному турбореактивному
двигателю. Но после того, как скорость "Зенгера" достигает 3,5 М, ее
переведут на режим более выгодного в таких условиях прямоточного
воздушнореактивного. Наконец стратоплан разгонится до намеченной скорости и
поднимется на 31-37км. Там согласно программе полета произойдет расстыковка
комплекса. "Зенгер" пойдет на снижение, чтобы совершить посадку на
том же аэродроме.
А
"Хорус" устремится ввысь, на околоземную орбиту. Там исследователи
приступят к выполнению научных программ, запуску искусственных спутников, а то
исполнят роль космического такси, доставив на будующую орбитальную станцию,
которую сейчас создают в странах Западной Европы, сменный экипаж или 3,3т
приборов и оборудования, забрав приготовленные астронавтами материалы.
Одновременно с "Хорусом" немецкие конструкторы проектируют
анологичный по устройству, но непилотируемый космоплан "Каргус". За
счет экономии на местах для пилотов и системах жызнеобеспечения масса полезной
нагрузки будет достигать 7,5т.
Выполнив
задание,космолет опустится в плотные слои атмосферы и подобно
"Зенгеру" спланирует на посадку.
Орбитальный полет немецкого челнока состоится еще не скоро. Пока же
специалисты заняты выполнением первого этапа научно-исследовательских работ.
Самую
значительную сумму на него - 220 млн. марок - выделило Федеральное минестерство
научно-исследовательских и технологических разработок, еще 86 млн. - Германский
научно-исследовательский институт авиации и космонавтики, 30млн.- Немецкая
аэрокосмическая промышленность. Ряд заданий по проекту "Зенгер"
выполняют фирмы-подрадчики, различные научные и исследовательские учереждения и
университеты, в частности Аахена, Брауншвейга, Мюнхена и Штутгарта.
Уже
проводятся изыскания в области аэродинамики. В ближайшее время намечено создать
базисные технологии и новые материалы, чтобы затем на их основе спроектировать,
изготовмть и испытать прототипы силовых установок, навигационного оборудования
и других систем, устройсв и агригатов. При этом немецкими обозревателями не раз
подчеркивалась, что перспективная техника и технологии найдут применение не
только в аэрокосмическом проекте, но и в авиационной промышленности, да и в
других отраслях экономики. Иными словами. заранее предусмотрено то. что у нас
поспешили бы окрестить конвесией аэрокосмического комплекса в интересах
народного хозяйства.
...Приоритетными разработками концепции "Зенгер" считаются
двухступенчатая схема носителя и орбитального космопланаоба многоразового
применения, комбинационный двигатель первой ступени, работающий на сжиженном
водороде и расчитанный на эксплуатацию в двух режимах, и ракетная установка
второй ступени.
Работы
над воздушно-реактивным прямоточником концерн "Мессершмитт - Бельков -
Блом" начал летом 1988 года, а в декабре уже провел стендовые испытания
прототипа. Его диаметр не превышает 350мм, тогда как у "настоящего"
достигнет полутора метров. Исследователи моделировали скорость 4,7 М,
одновременно изыскивая оптимальную форму камеры сгорания.
Кстати, у прототипа она охлпаждалась пластмассовым
кожухом, а в будущей силовой установке решено воспользоваться идеей Зенгера:
перед тем как поступить в камеру сгорания, охлажденное до 230°C горючее пройдет
по сети трубопроводов, пронизывающих ее тонкостенную оболочку, чтобы
темпиратура внутри не привышала плюс 1700°С. Как рассчитывают немецкие
специалисты, непрерывно охлаждаемая силовая установка станет меньше
изнашиваться от перегрева.
После
первого было еще четыре десятка эксперементальных пусков прототипа, и все
прошли вполне благополучно. Например
7 июля 1990 года его вывели на режим,
сответствующий реальному полету будущего "Зенгера" на высоте 20 тыс.
м со скоростью, равной четырем звуковым, при этом тяга составила около тонны.
Реактивные двигатели космоплана также будут поглощать экологически чистый
водород.
...После
того как появятся прототипы других систем "Зенгера", изготовят
гиперзвуковой экспериментально-технологический самолет "Хитекс".
По мнению
немецких экспертов, аэродинамический комплекс "Зенгер" позволит
ученым проводить работы в околоземном пространстве, изучая, осваивая, а потом,
как подчеркивали представители акционерного общества "Дойче
Аэроспейс" на аэрокосмической выставке в сентябре 1990 года, "и
эксплуатируя его".
"Система самолетного типа с горизонтальными стартом и посадкой,
оснащенная воздушными водородными двигателями, представляет собой на
сегодняшний день наилучшее решение названной проблемы", - считают
специалисты "Мессершмитт - Бельков - Блом" и "Дойче
Аэроспейс".
Немецкие
ученые и инженеры полны надежд, что будующий комплекс окажется выгоднее не
только не только француской
ракетной системы "Ариан", с помощью
которой думают забрасывапть на орбиту корабль многоразывого применения
"Гермес", но и тех устройств, которые обеспечивают старты
"Шатла" и "Бурана". Имеются в виду связки рактных
ускорителей и сверхмощные ракетоносители. Видимо, не случайно англичане
заинтерисовались советским транспортным самолетом Ан-226 "Мрия",
чьи качества позволяют им удешевить доставку в
околоземное пространство своих возвращаемых аппаратов "Хотол". По
крайней мере, договоренность между специалистами Англии и СССР в этом отношении
уже достигнута.