Войти
A подъемное тело представляет собой самолет с неподвижным крылом или космический корабль конфигурация, в которой тело само производит подъемную силу. В отличие от летающего крыла, которое представляет собой крыло с минимальным фюзеляжем или без него, подъемное тело можно рассматривать как фюзеляж с небольшим или отсутствующим обычным крылом. В то время как летающее крыло стремится максимизировать крейсерскую эффективность на дозвуковых скоростях за счет устранения неподъемных поверхностей, подъемные тела обычно сводят к минимуму сопротивление и структуру крыла для дозвуковых, сверхзвуковых и гиперзвуковой полет, или космический корабль возвращение в атмосферу. Все эти режимы полета создают проблемы для обеспечения надлежащей безопасности полетов.
Подъемные тела были основной областью исследований в 1960-х и 1970-х годах как средства создания небольших и легких пилотируемых космических кораблей. США построили ряд ракетных самолетов с подъемным фюзеляжем для проверки концепции, а также несколько ракетных самолетов для повторного входа, которые были испытаны над Тихим океаном. Интерес снизился, поскольку ВВС США потеряли интерес к пилотируемой миссии, и основные разработки закончились во время процесса проектирования космического челнока, когда стало ясно, что фюзеляжи высокой формы затрудняют установку топливный бак.
Передовые концепции космоплана в 1990-х и 2000-х годах действительно использовали конструкции подъемных тел. Примеры включают HL-20 Personnel Launch System (1990 г.) и космоплан Prometheus (2010 г.). Космический самолет с подъемным корпусом Dream Chaser, являющийся продолжением технологии HL-20, находился в разработке по состоянию на 2012 г. как один из трех транспортных средств, которые потенциально могут перевозить экипаж US на борт <145 и обратно.>Международная космическая станция. В 2015 году ESA Промежуточный экспериментальный аппарат выполнил первый в истории успешный вход в атмосферу космического корабля с подъемным корпусом.
 The Martin Aircraft Company X-24, построенный как часть экспериментальной военной программы США с 1963 по 1975 год |
 Подъемные тела X-24A, M2-F3 и HL-10 |
Подъемное тело было задумано еще в 1917 году, когда оно было описано в патенте Роем Скроггсом. Однако на малых скоростях подъемное тело неэффективно и не входило в стандартную конструкцию самолетов.
Связанные с аэрокосмической исследования подъемного корпуса возникли из идеи возвращения космического корабля на место атмосфера Земли и посадка очень похожа на обычный самолет. После возвращения в атмосферу традиционные капсулоподобные космические корабли из серий Меркурий, Близнецы и Аполлон практически не контролировали место приземления. Управляемый космический корабль с крыльями может значительно расширить зону посадки. Однако крылья аппарата должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать динамические и термические нагрузки как при входе в атмосферу, так и при гиперзвуковом полете. Предлагаемое решение полностью исключило крылья: конструкция самого фюзеляжа обеспечивала подъемную силу.
Уточнение концепции подъемного тела НАСА началось в 1962 году с Р. Дейл Рид из Центра летных исследований Армстронга НАСА. Первой полноразмерной моделью, появившейся в рамках программы Рида, была NASA M2-F1, аппарат без двигателя, сделанный из дерева. Первоначальные испытания были выполнены путем буксировки M2-F1 по высохшему дну озера на базе ВВС США Эдвардс в Калифорнии, за модифицированным Pontiac Catalina. Позже судно было отбуксировано за С-47 и выпущено. Поскольку M2-F1 был планером , был добавлен небольшой ракетный двигатель , чтобы расширить зону посадки. M2-F1 вскоре получил прозвище «Летающая ванна».
В 1963 году НАСА начало программы с более тяжелыми ракетными подъемными тележками, которые будут запускаться в воздух из-под правого крыла самолета NB-52B, производного от реактивного самолета B-52. бомбардировщик. Первые полеты начались в 1966 году. Из подъемных корпусов Драйдена все, кроме безмоторного NASA M2-F1, использовали ракетный двигатель XLR11, который использовался на Bell X-1. Последующий дизайн, обозначенный Northrop HL-10, был разработан в Исследовательском центре Лэнгли НАСА. Отрыв воздушного потока вызвал крушение подъемного корпуса Northrop M2-F2. HL-10 попытался частично решить эту проблему, наклонив порт и правый борт вертикальные стабилизаторы наружу и увеличив центральный.
С 1965 г. был разработан российский подъемный корпус МиГ-105 Микояна-Гуревича или ЭПОС (русское сокращение от экспериментального пассажирского орбитального самолета) и произведено несколько испытательных полетов. Работа завершилась в 1978 году, когда усилия были переведены на программу Буран, а работа над другим маломасштабным космическим кораблем частично продолжилась в программе Бор.
IXV - это экспериментальный корабль с подъемным кузовом Европейского космического агентства для повторного входа, предназначенный для проверки европейских многоразовых пусковых установок, которые могут быть оценены в кадр программы FLPP. IXV совершил свой первый полет в феврале 2015 года с помощью ракеты Vega.
Orbital Sciences предложила коммерческий космический самолет с подъемным корпусом в 2010 году. Prometheus больше полностью описано ниже.
Подъемные тела создают сложные проблемы управления, конструкции и внутренней конфигурации. Подъемные тела в конечном итоге были отклонены в пользу конструкции треугольного крыла для космического корабля "Шаттл". Данные, полученные в ходе летных испытаний с использованием высокоскоростных заходов на посадку с очень крутыми углами снижения и высокой скоростью снижения, использовались для моделирования профилей полета и посадки шаттла.
При планировании возвращения в атмосферу место посадки выбирается заранее. Для многоразовых космических аппаратов, как правило, предпочтительна основная площадка, которая находится ближе всего к месту запуска, чтобы снизить затраты и сократить время цикла запуска. Однако погода вблизи места посадки является важным фактором безопасности полетов. В некоторые сезоны погода в местах посадки может быстро меняться относительно времени, необходимого для инициирования и выполнения повторного входа в атмосферу и безопасной посадки. Возможно, из-за погодных условий транспортному средству придется совершить посадку в другом месте. Кроме того, в большинстве аэропортов нет взлетно-посадочных полос достаточной длины для обеспечения скорости захода на посадку и дистанции крена, необходимой космическим кораблям. В мире существует несколько аэропортов, которые могут поддерживать или быть модифицированы для поддержки этого типа требований. Таким образом, альтернативные места посадки очень широко расположены в США и по всему миру.
Дизайн треугольного крыла Shuttle был обусловлен этими проблемами. Эти требования были еще более усугублены военными требованиями (ВВС США будут использовать будущий шаттл для полезной нагрузки оборонных спутников и других задач), которые расширили зону посадки шаттла.
Хотя конфигурация подъемного тела не была бы уязвима для отказа передней кромки крыла, вызвавшего потерю второго челнока, такая конфигурация не могла соответствовать диапазону полета требования как НАСА, так и вооруженных сил.
Тем не менее, концепция подъемного тела была реализована в ряде других аэрокосмических программ, ранее упомянутых NASA X-38, Lockheed Martin X-33, BAC Multi Unit Space Transport and Recovery Device, европейский EADS Phoenix и совместное российское -Европейский космический корабль Клипер. Из трех основных конструктивных форм, обычно анализируемых для таких программ (капсула, подъемное тело, самолет), подъемное тело может предложить наилучший компромисс с точки зрения маневренности и термодинамики, при этом отвечая требованиям миссии своих клиентов.
Еще одно применение подъемного тела - первая ступень ракеты SpaceX Falcon 9. Во время попыток приземления первая ступень развертывает решетчатые ребра, которые управляют подъемной силой, создаваемой цилиндрическим корпусом первой ступени. Согласно SpaceX, решетчатые плавники могут наклонять первую ступень примерно на двадцать градусов для создания подъемной силы и направления ступени к плавающей посадочной платформе или наземной посадочной площадке.
Dream Chaser - это пилотируемый суборбитальный и орбитальный вертолет с вертикальным взлетом и горизонтальной посадкой (VTHL) подъемное тело космоплан, разрабатываемое Sierra Nevada Corporation (SNC). Проект Dream Chaser рассчитан на перевозку до семи человек на низкую околоземную орбиту и обратно. Транспортное средство запускалось вертикально на Atlas V и приземлялось горизонтально на обычных взлетно-посадочных полосах.
Burnelli General Airborne Transport XCG-16, подъемное тело самолет (1944) В некоторых самолетах с крыльями также используются тела, создающие подъемную силу. Некоторые из монопланов с высоким крылом начала 1930-х годов, разработанные Bellanca Aircraft Company, такие как Bellanca Aircruiser, имели фюзеляжи неопределенно аэродинамической формы, способные создавать некоторую подъемную силу, даже с крылом. стойки на некоторых версиях с расширенными обтекателями, чтобы дать им некоторую подъемную способность. Гоночный самолет Gee Bee R-1 Super Sportster 1930-х годов, аналогично, на основе более современных аэродинамических исследований, показал, что его конструкция фюзеляжа обладает значительной способностью создавать подъемную силу, что важно для R-1. предполагалось участвовать в гонках, в то время как в поворотах пилонов с большим наклоном во время гонок. Винсент Бернелли разработал несколько самолетов между 1920-ми и 1950-ми годами, которые использовали подъемную силу фюзеляжа. Как и более ранние монопланы Bellanca, Short SC.7 Skyvan обеспечивает значительную подъемную силу своей формы фюзеляжа, почти такую же, как 35% каждого из крыльев. Такие истребители, как F-15 Eagle, также создают значительную подъемную силу благодаря широкому фюзеляжу между крыльями. Поскольку широкий фюзеляж F-15 Eagle настолько эффективен при подъемной силе, F-15 смог успешно приземлиться только с одним крылом, хотя и на почти полной мощности, причем тяга значительно способствовала подъемной силе.
Летом 1983 года израильский F-15 устроил имитацию воздушного боя с Skyhawks в учебных целях недалеко от Нахаль Цин в пустыне Негев. Во время учений один из Skyhawk просчитался и сильно столкнулся с корневой частью крыла F-15. Пилот F-15 знал, что крыло было серьезно повреждено, но решил попытаться приземлиться на ближайшей авиабазе, не зная степени повреждения крыла. И только после приземления, когда он вылез из кабины и оглянулся назад, пилот понял, что произошло: крыло было полностью оторвано от самолета, и он приземлил самолет только с одним крылом. Спустя несколько месяцев поврежденный F-15 получил новое крыло и вернулся к боевой работе в эскадрилье. Инженеры McDonnell Douglas с трудом поверили в историю о приземлении с одного крыла: с точки зрения их моделей планирования это было невозможно.
В 2010 году Orbital Sciences предложили Прометей «комбинированный подъемный корпус» космический самолет корабль, примерно четверть размера Space Shuttle, как коммерческий вариант для перевозки космонавтов на низкую околоземную орбиту по программе коммерческих экипажей. Аппарат с вертикальным взлетом и горизонтальной посадкой (VTHL) должен был запускаться на пилотируемой ракете Atlas V, но должен был приземлиться на взлетно-посадочной полосе. Первоначальная конструкция должна была иметь экипаж из 4 человек, но могла перевозить до 6 человек или комбинацию экипажа и груза. Помимо Orbital Sciences, в консорциум, стоящий за предложением, входили Northrop Grumman, которая должна была построить космический самолет, и United Launch Alliance, которая предоставила бы ракету-носитель. Не будучи отобранным НАСА для получения награды CCDev Phase 2, Orbital объявила в апреле 2011 года, что они, вероятно, свернут свои усилия по разработке коммерческого транспортного средства для экипажа.
Принципы конструкции подъемных кузовов используются также при строительстве из гибридных дирижаблей.
Правительство США разработало множество доказательств концепции и летные испытания конструкции подъемных кузовов транспортных средств с начала 1960-х до середины 1970-х в Центре летных исследований Армстронга. К ним относятся:
| Пилот | M2-F1 | M2-F2 | HL-10 | HL-10. мод | M2-F3 | X-24A | X-24B | Всего |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Милтон О. Томпсон | 45 | 5 | - | - | - | - | - | 50 |
| Брюс Петерсон | 17 | 3 | 1 | - | - | - | - | 21 |
| Чак Йегер | 5 | - | - | - | - | - | - | 5 |
| Дональд Л. Маллик | 2 | - | - | - | - | - | - | 2 |
| Джеймс У. Вуд | * | - | - | - | - | - | - | * |
| Дональд М. Сорли | 5 | 3 | - | - | - | - | - | 8 |
| Уильям Х. Дана | 1 | - | - | 9 | 19 | - | 2 | 31 |
| Джероулд Р. Джентри | 2 | 5 | - | 9 | 1 | 13 | - | 30 |
| Фред Хейз | * | - | - | - | - | - | - | * |
| Джо Энгл | * | - | - | - | - | - | - | * |
| Джон А. Манк | - | - | - | 10 | 4 | 12 | 16 | 42 |
| Питер К. Хог | - | - | - | 8 | - | - | - | 8 |
| Сесил У. Пауэлл | - | - | - | - | 3 | 3 | - | 6 |
| Майкл В. Лав | - | - | - | - | - | - | 12 | 12 |
| Эйнар К. Эневольдсон | - | - | - | - | - | - | 2 | 2 |
| Фрэнсис Скоби | - | - | - | - | - | - | 2 | 2 |
| Томас К. Макмертри | - | - | - | - | - | - | 2 | 2 |
| ИТОГО | 77 | 16 | 37 | 36 | 27 | 28 | 36 | 221 |
Wainfan Facetmobile FMX-4 самодельный самолет с подъемным кузовом, сфотографированный сверху в f свет Поднимающие тела появлялись в некоторых научно-фантастических произведениях, в том числе в фильме Marooned, и как космический корабль Джона Крайтона Farscape-1 в сериале Farscape. Телесериал Discovery Channel выдвинул гипотезу об использовании подъемных тел для доставки зонда к далекой планете, похожей на Землю, в анимированной на компьютере Alien Planet. Джерри Андерсон 1969 Доппельгангер использовал спускаемый / восходящий аппарат VTOL, чтобы посетить планету, похожую на Землю, но потерпел крушение в обеих попытках. В его серии НЛО был показан подъемный аппарат, визуально похожий на M2-F2 для орбитальных операций («Человек, который вернулся»). В компьютерной игре Buzz Aldrin's Race Into Space модифицированный X-24A становится альтернативным космическим кораблем, способным работать на Луне, который игрок может выбрать вместо Gemini или Аполлон капсула.
Телевизионная программа 1970-х Человек за шесть миллионов долларов использовала кадры с подъемным корпусом самолета, взятые из реальных учений НАСА, в заголовке шоу . Сцены включали отделение HL-10 от своего самолета-носителя - модифицированного B-52 - и M2-F2, пилотируемого Брюсом Петерсоном, который разбился и резко кувыркался вдоль взлетно-посадочной полосы сухого дна озера Эдвардс. Причина аварии была объяснена началом голландского переката, вызванного нестабильностью управления, вызванной разделением потока.
 | Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Самолет с подъемным кузовом. |
