RU2432303C1 - Method of launching spaceships by reusable system and system for multiple launching of spaceships - Google Patents
Method of launching spaceships by reusable system and system for multiple launching of spaceships Download PDFInfo
- Publication number
- RU2432303C1 RU2432303C1 RU2010108747/11A RU2010108747A RU2432303C1 RU 2432303 C1 RU2432303 C1 RU 2432303C1 RU 2010108747/11 A RU2010108747/11 A RU 2010108747/11A RU 2010108747 A RU2010108747 A RU 2010108747A RU 2432303 C1 RU2432303 C1 RU 2432303C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- space
- aircraft
- cable
- launching
- winch
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/80—Energy efficient operational measures, e.g. ground operations or mission management
Landscapes
- Tires In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ракетно-космической технике и, в частности, к устройствам для запуска в космос космических объектов.The invention relates to rocket and space technology and, in particular, to devices for launching space objects into space.
Одной из важнейших характеристик ракетных систем для вывода в космос космических объектов является экономичность запуска космических объектов, показателем которой является стоимость запуска в космос 1 кг полезного груза, которая в настоящее время составляет 10…40 тыс. $ США [Ж. «Новости космонавтики» №3, 2009 г., стр.71]. Такая большая стоимость затрудняет широкое хозяйственное освоение космического пространства. Существенное снижение стоимости запуска в космос одного килограмма полезного груза (до 2000 $ США) предполагается получить с помощью многоразовой авиационно-космической системы (МАКС) [Ж. «Новости космонавтики» №3, 2009 г., стр.72], однако и эта предполагаемая стоимость остается непомерно высокой.One of the most important characteristics of rocket systems for launching space objects into space is the cost-effectiveness of launching space objects, the indicator of which is the cost of launching 1 kg of payload into space, which currently amounts to 10 ... 40 thousand US dollars [J. “Cosmonautics News” No. 3, 2009, p. 71]. Such a high cost makes it difficult to widely exploit outer space. A significant reduction in the cost of launching into space of one kilogram of payload (up to $ 2000 US) is supposed to be obtained using a reusable aerospace system (MAKS) [J. “Cosmonautics News” No. 3, 2009, p. 72], however, even this estimated cost remains prohibitive.
Известный способ вывода в космос с помощью состоящей из самолета и закрепленной на его фюзеляже ракетной ступени многоразовой авиационно-космической системы (МАКС) космических объектов включает горизонтальный взлет, подъем до определенной высоты (~14 км) и разгон до максимально возможной расчетной скорости полета оборудованного воздушно-реактивными двигателями (ВРД) самолета, вертикальные взлет и вывод в космос оборудованной ракетными двигателями космической ступени [Ж. «Новости космонавтики» №3, 2009 г., стр.72].The known method of launching into space using a rocket stage of a reusable aerospace system (MAKS) of space objects consisting of an airplane and mounted on its fuselage includes horizontal take-off, ascent to a certain height (~ 14 km) and acceleration to the maximum possible estimated speed of an equipped airborne -reactive engines (WFD) of an airplane, vertical take-off and launch into space of a space stage equipped with rocket engines [J. “Cosmonautics News” No. 3, 2009, p. 72].
Известно устройство для вывода в космос с помощью многоразовой авиационно-космической системы (МАКС) космических объектов, содержащее оборудованный воздушно-реактивными двигателями (ВРД) самолет, на фюзеляже которого закреплена оборудованная ракетными двигателями (РД) ракетная ступень.A device is known for launching into space using a reusable aerospace system (MAKS) space objects containing an aircraft equipped with air jet engines (WF), on the fuselage of which is fixed a rocket stage equipped with rocket engines (RD).
Работает устройство следующим образом. На взлетно-посадочную полосу (ВПП) выводится самолет с закрепленной на его фюзеляже ракетной ступенью. Запускается ВРД самолета. Он разбегается, взлетает, поднимается на высоту 13…14 км и разгоняется до расчетного значения скорости полета. По достижении расчетной скорости полета запускаются РД ракетной ступени. По достижении расчетного режима работы РД ракетная ступень отсоединяется от самолета и уходит в космическое пространство. После отсоединения ракетной ступени самолет переходит в режим снижения и по достижении поверхности земли садится на ВПП. В известных способе и устройстве значительная часть топлива для работы двигателей самолета расходуется на подъем летательного аппарата до расчетной высоты полета, на которой стартует ракетная ступень летательного аппарата. Стоимость этого топлива составляет существенную долю стоимости запуска в космос космического объекта, что является недостатком известных способа и устройства для вывода в космос космических объектов.The device operates as follows. A plane with a missile stage fixed on its fuselage is displayed on the runway. Starts the WFD of the aircraft. It runs up, takes off, rises to a height of 13 ... 14 km and accelerates to the calculated value of the flight speed. Upon reaching the estimated flight speed, the rocket stage taxiways are launched. Upon reaching the calculated mode of operation of the taxiway, the rocket stage is disconnected from the aircraft and goes into outer space. After disconnecting the rocket stage, the aircraft enters a descent mode and, upon reaching the earth's surface, lands on the runway. In the known method and device, a significant part of the fuel for the operation of aircraft engines is spent on raising the aircraft to the estimated altitude at which the rocket stage of the aircraft starts. The cost of this fuel is a significant fraction of the cost of launching a space object into space, which is a disadvantage of the known method and device for launching space objects into space.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в разработке способа и системы для многоразового вывода в космос космических объектов, обеспечивающих более низкую стоимость вывода в космос этих объектов.The technical problem solved by the invention is to develop a method and system for reusable launch into space of space objects, providing a lower cost of launching these objects into space.
Это достигается тем, что в известном способе вывода в космос космических объектов с помощью многоразовой системы, состоящей из оборудованного воздушно-реактивными двигателями (ВРД) самолета и пристыкованной к нему оборудованной жидкостными ракетными двигателями (ЖРД) ракетной ступени, включающем последовательно запуск ВРД, разбег по взлетно-посадочной полосе (ВПП), взлет, подъем на заданную высоту, разгон самолета до заданной скорости и запуск ракетных двигателей (РД) ракетной ступени, согласно изобретению сначала осуществляют разбег по ВПП, взлет, подъем на заданную высоту путем буксировки самолета с помощью троса, приводимого в движение закрепленной на земной поверхности в направлении полета лебедкой, и только после этого запускают ВРД самолета, осуществляют разгон его до заданной скорости и затем запускают ЖРД ракетной ступени.This is achieved by the fact that in the known method of launching space objects into space using a reusable system consisting of an aircraft equipped with air-jet engines (WRE) and equipped with a rocket stage equipped with liquid-propellant rocket engines (LRE), including the launch of the WRE, the take-off run runway (runway), takeoff, rise to a given height, accelerating the aircraft to a predetermined speed and starting rocket engines (RD) of the rocket stage, according to the invention, they first take off Runways, take-off, climb to a predetermined height by the towing aircraft by a cable driven by the fixed on the earth's surface in the direction of flight of the winch, and only after that start WFD plane, acceleration is carried out to a preset speed and then launching the rocket stage LRE.
Это можно достигнуть также тем, что в известном способе перед стартом в самолете устанавливают дополнительные баки с ракетным топливом, а после достижения самолетом при его буксировке заданных высоты и скорости полета включают подачу топлива из этих баков в ЖРД, запускают эти двигатели и после опорожнения дополнительных баков отсоединяют ракетную ступень от самолета и направляют ее в космос, а самолет к ВПП.This can also be achieved by the fact that in the known method, before launching, additional tanks with rocket fuel are installed in the aircraft, and after reaching the specified altitude and flight speed when the aircraft tows it, turn on the fuel supply from these tanks to the LRE, start these engines and after emptying the additional tanks disconnect the rocket stage from the plane and direct it into space, and the plane to the runway.
Это достигается также тем, что в известной системе для многоразового вывода в космос космических объектов, включающей установленный на взлетно-посадочной полосе (ВПП) самолет с закрепленной на его фюзеляже оборудованную жидкостными ракетными двигателями (ЖРД) ракетной ступенью, к передней части самолета подключен трос от установленной на земной поверхности в направлении полета лебедки. Подключенный к самолету конец троса оборудован тормозным парашютом, а сам трос уложен на закрепленные, например, в коробе ролики. Второй конец троса на выходе из лебедки пропущен между двумя дополнительными роликами, установленными на консоли, закрепленной с возможностью качания ее в горизонтальной плоскости этот конец троса направлен в бассейн с незамерзающей жидкостью.This is also achieved by the fact that in the known system for re-launching space objects into space, including a plane mounted on a runway with a rocket stage mounted on its fuselage equipped with liquid rocket engines (LRE), a cable from mounted on the earth's surface in the direction of flight of the winch. The end of the cable connected to the aircraft is equipped with a brake parachute, and the cable itself is laid on rollers fixed, for example, in the box. The second end of the cable at the exit of the winch is skipped between two additional rollers mounted on a console fixed with the possibility of swinging it in a horizontal plane, this end of the cable is directed to a pool with non-freezing liquid.
Кроме этого, по всей длине поднимаемой в воздух части троса с интервалом, например, один километр закреплены крылья (планеры). Используемая в системе лебедка выполнена в виде, например, двух многоручейковых фрикционных шкивов, на которые последовательно намотан уложенный в ручейки трос, при этом валы шкивов подключены к газотурбинному или электрическому приводу. Имеющаяся в системе консоль с роликами подключена к приводу для качания ее в горизонтальной плоскости.In addition, the wings (gliders) are fixed along the entire length of the part of the cable lifted into the air at intervals of, for example, one kilometer. The winch used in the system is made, for example, in the form of two multi-ribbed friction pulleys onto which a cable laid in brooks is sequentially wound, while the pulley shafts are connected to a gas turbine or electric drive. The console with rollers in the system is connected to the drive to swing it in a horizontal plane.
На фиг.1 показана система в плане. На фиг.2 схематично показана система в стадии завершения буксировки. На фиг.3 показан (увеличено) фрагмент I фиг.1. На фиг.4 показана лебедка.Figure 1 shows the system in plan. Figure 2 schematically shows the system at the stage of completion of the tow. Figure 3 shows (enlarged) fragment I of figure 1. Figure 4 shows a winch.
Система содержит летательный аппарат 1, состоящий из самолета 2 и ракетной ступени 3. К аппарату 1 посредством троса 4 подключена лебедка 5. На выходе из лебедки 5 трос 4 опущен в бассейн 6 с незамерзающей жидкостью. Между летательным аппаратом 1 и лебедкой 5 трос 4 уложен на закрепленные, например, в коробе 7 ролики 8. Через лебедку 5 трос 4 протягивается с помощью привода 9, который может быть выполнен в виде газотурбинной установки или силового агрегата с электрическими двигателями. Для уменьшения нагрузки на лебедку 5 часть роликов 8 может быть оборудована автономными приводами с обгонными муфтами 10. Для упорядочения укладки троса 4 в бассейне 6 на выходе из лебедки 5 он пропущен между двумя дополнительными роликами 11, закрепленными на консоли 12. Консоль 12 при запуске летательного аппарата 1 совершает колебательные движения с помощью сервопривода 13. Для предупреждения неупорядоченного движения троса 4 после отстыковки его в полете от летательного аппарата 1 и поддержании его в натянутом состоянии на пристыкованном к летательному аппарату 1 на конце троса 4 закреплен тормозной парашют 14.The system comprises an aircraft 1, consisting of an
При подъеме летательного аппарата 1 с помощью троса 4 вверх на летательный аппарат, кроме силы тяжести, будет воздействовать также вертикальная составляющая силы натяжения троса, а также сила веса троса. Чтобы уменьшить эту силу или полностью устранить ее, на тросе можно закрепить (на некотором расстоянии от летательного аппарата) одно или большее количество подобных планеру крыльев 15. При взлете летательный аппарат разгоняется по взлетно-посадочной полосе (ВПП) 16. Закрепленный на ВПП 16 короб 7 выполняется с поперечными размерами, меньшими поперечных размеров проема между колесами шасси (шасси на рисунке не показано) летательного аппарата 1. Этим обеспечивается беспрепятственное перемещение летательного аппарата по ВПП над коробом.When the aircraft 1 is lifted using the
Лебедка 5 выполнена, например, в виде двух расположенных параллельно фрикционных шкивов с ручейками 19, на которые намотан трос 4. Валы 18 барабанов приводятся во вращение с помощью привода 9. В качестве источника механической энергии в этом приводе могут использоваться газотурбинные или другие двигатели.The
Работает система следующим образом. На ВПП 6 над коробом 7 устанавливается летательный аппарат 1 с включенным тормозом шасси. К летательному аппарату 1 пристыковывается предварительно уложенный на ролики 8 передний конец троса 4 и сложенный тормозной парашют 14. По команде на взлет запускается с помощью привода 9 лебедка 5 и с ее помощью натягивается трос 4. По достижении требуемого натяжения троса 4 отпускается тормоз шасси самолета и он начинает разбег. При достижении достаточной для взлета скорости он переходит по наклонной траектории в набор высоты. По достижении заданной (расчетной) высоты, например 14 км, самолет переходит на горизонтальный полет. По достижении максимально достижимой с помощью лебедки расчетной скорости полета запускаются ВРД самолета 2 летательного аппарата 1 и после развития ими тяги, близкой или больше тяги, создаваемой лебедкой, от летательного аппарата 1 отстыковывается трос 4 с тормозным парашютом 14, открывается тормозной парашют 14,и трос 4 с помощью лебедки подается в бассейн с незамерзающей жидкостью, где тормозится и благодаря качанию в одной (горизонтальной) плоскости консоли 12 с роликами 11 он упорядоченно опускается на дно бассейна 6.The system works as follows. On runway 6 above the
После отстыковки троса 4 от летательного аппарата 1 он с помощью ВРД разгоняется до максимально достижимой для используемых ВРД высоты и скорости полета летательного аппарата, после этого запускаются ракетные двигатели второй ступени 3 и после выхода их на штатный режим работы вторая ступень отстыковывается от самолета 2 и уходит в космос, а самолет направляется к ВПП 16 на посадку.After undocking the
Оборудование части роликов приводами 10 позволит уменьшить нагрузку на лебедку в момент старта летательного аппарата в наземных условиях, а использование приводов 10 с обгонными муфтами обеспечит свободное вращение роликов 8 при выключенных приводах 10. Закрепление на передней части троса 4 вспомогательных крыльев 15 позволит уменьшить вертикальную нагрузку на летательный аппарат 1, а также уменьшить провисание троса 4.The equipment of a part of the rollers with the drives 10 will reduce the load on the winch at the time of starting the aircraft in ground conditions, and the use of the drives 10 with overrunning clutches will allow the free rotation of the rollers 8 when the drives are off 10. Fastening 4
В соответствии со вторым вариантом способа на самолете можно установить баки с ракетным топливом и присоединить эти баки к ракетным двигателям ракетной ступени, т.е. использовать самолет в качестве грузового планера. В этом случае самолет будет выполнять функцию спасаемых дополнительных баков.In accordance with the second embodiment of the method, tanks with rocket fuel can be mounted on an airplane and these tanks can be attached to rocket engines of the rocket stage, i.e. Use the plane as a cargo glider. In this case, the aircraft will perform the function of rescuing additional tanks.
Работает этот вариант системы следующим образом. Путем буксировки самолет разгоняют до максимально достижимых высоты и скорости полета. После этого включают подачу ракетного топлива из расположенных на самолете баков, запускают ракетные двигатели, отсоединяют трос и направляют летательный аппарат в космос. После опорожнения установленных на самолет баков ракетная ступень отделяется от самолета и продолжает полет в космос, а самолет направляется на ВПП. В этом случае на самолете могут использоваться маломощные посадочные ВРД.This version of the system works as follows. By towing the aircraft accelerate to the maximum achievable altitude and speed. After that, they turn on the supply of rocket fuel from tanks located on the plane, launch rocket engines, disconnect the cable and direct the aircraft into space. After emptying the tanks installed on the aircraft, the missile stage is separated from the aircraft and continues to fly into space, and the aircraft is sent to the runway. In this case, low-powered landing air-propelled wing aircraft can be used on an airplane.
Как следует из описания работы системы, предлагаемое изобретение позволит летательному аппарату не только подняться на необходимую для старта ракетной ступени высоту при неработающих ВРД самолета, но и разогнать его до определенной скорости, что значительно уменьшит потребное, по сравнению с известными способом и устройством, количество горючего для работы ВРД самолета летательного аппарата, а тем самым существенно снизить стоимость запуска в космос 1 кг полезного груза.As follows from the description of the system, the invention will allow the aircraft not only to rise to the required height for the launch of the rocket stage with idle aircraft propulsion, but also to accelerate it to a certain speed, which will significantly reduce the amount of fuel required compared to the known method and device for the WFD of an aircraft, and thereby significantly reduce the cost of launching into space 1 kg of payload.
Необходимо также отметить, что запуск ВРД самолета в режиме полета позволит использовать на самолете прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ВРД) или гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ГПВРД), позволяющие разогнать самолет летательного аппарата до более высоких значений высоты и скорости полета (для посадки самолета на ВПП могут быть использованы при этом дополнительные маломощные газотурбинные двигатели (ГТД)).It should also be noted that launching an aircraft WFD in flight mode will allow the use of ramjet engines or hypersonic ramjet engines (GPVRD), which allow the aircraft to be dispersed to higher altitudes and flight speeds (for landing) aircraft on the runway can be used with additional low-power gas turbine engines (GTE)).
Анализ возможности реализации предлагаемых способа и системы многократного запуска космических объектов показывает, что для рассматриваемого в заявке случае потребуется длина троса ≈100 км. Оценим его геометрические и весовые характеристики.An analysis of the feasibility of the proposed method and system for multiple launching of space objects shows that for the case considered in the application, a cable length of ≈100 km is required. We will evaluate its geometric and weight characteristics.
Предположим, что он изготовлен из материала, близкого к материалу рыболовной лески. Согласно ценникам в магазинах, например, с помощью лески толщиной 0,45 мм можно поднять рыбу весом до 18 кг. Если из подобного материала изготовить трос, то расчет показывает, что для создания тяги F=100 тc потребуется трос диаметром ≈34 мм. При плотности материала троса, например, ρ=1,5 г/см3 вес такого троса длиной 100 км составит P=l35 тc. Этот грубооценочный пример показывает возможность практической реализации предлагаемого изобретения.Suppose that it is made of material similar to the fishing line material. According to price tags in stores, for example, using a fishing line with a thickness of 0.45 mm, you can raise fish weighing up to 18 kg. If a cable is made from such a material, the calculation shows that to create a thrust F = 100 tc, a cable with a diameter of ≈34 mm is required. With the density of the cable material, for example, ρ = 1.5 g / cm 3, the weight of such a cable 100 km long will be P = l35 tc. This rough evaluation example shows the possibility of practical implementation of the invention.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010108747/11A RU2432303C1 (en) | 2010-03-09 | 2010-03-09 | Method of launching spaceships by reusable system and system for multiple launching of spaceships |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010108747/11A RU2432303C1 (en) | 2010-03-09 | 2010-03-09 | Method of launching spaceships by reusable system and system for multiple launching of spaceships |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2432303C1 true RU2432303C1 (en) | 2011-10-27 |
Family
ID=44998079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010108747/11A RU2432303C1 (en) | 2010-03-09 | 2010-03-09 | Method of launching spaceships by reusable system and system for multiple launching of spaceships |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2432303C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106314814A (en) * | 2016-09-28 | 2017-01-11 | 天津大学 | Fixed-wing-unmanned-aerial-vehicle portable taking-off device for field scientific research and application method |
-
2010
- 2010-03-09 RU RU2010108747/11A patent/RU2432303C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106314814A (en) * | 2016-09-28 | 2017-01-11 | 天津大学 | Fixed-wing-unmanned-aerial-vehicle portable taking-off device for field scientific research and application method |
CN106314814B (en) * | 2016-09-28 | 2018-12-18 | 天津大学 | A kind of field the scientific research portable launching apparatus of fixed-wing unmanned plane and application method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2191145C2 (en) | System of injection of payload into low-altitude near-earth orbit | |
EP2279945B1 (en) | Launching system and launching apparatus | |
EP3219612A1 (en) | Unmanned aerial vehicle | |
US6913224B2 (en) | Method and system for accelerating an object | |
CN110435889A (en) | System and method for emitting and/or recycling unmanned vehicle and/or other payload | |
CN202345677U (en) | Fast carrying structure used for transportation | |
ES2881673T3 (en) | Procedures and systems for in-flight fueling of aircraft | |
US9944410B1 (en) | System and method for air launch from a towed aircraft | |
RU97110200A (en) | RUNNING FACILITIES FOR SPACE VEHICLES, PERFORMED AS A PLANER AND TOWED TO THE RUNNING HEIGHT OF A USUAL PLANE | |
US20150183520A1 (en) | Unmanned aerial vehicle and method for launching | |
US3113747A (en) | Tug aircraft combination | |
CN106379552A (en) | Small-sized unmanned plane withdrawing and releasing method based on tethered balloon | |
CN106314814B (en) | A kind of field the scientific research portable launching apparatus of fixed-wing unmanned plane and application method | |
CN102975722A (en) | Fast carrying structure used for transportation and uses thereof | |
RU2432303C1 (en) | Method of launching spaceships by reusable system and system for multiple launching of spaceships | |
RU2549728C2 (en) | Passengers and cargoes air transportation and system to this end | |
RU84342U1 (en) | MULTI-DISPLACEMENT UNMANNED AIRCRAFT | |
US3428273A (en) | Aircraft launching | |
IL315744A (en) | Aerial system and method of transferring cargo to orbit and into the atmosphere | |
RU2353546C2 (en) | Mobile aircraft rocket-and-space system | |
RU111516U1 (en) | SYSTEM OF LIFTING INTO THE EARTH'S ORBIT AND DOWN | |
CN112937900A (en) | Aircraft launching system, launching method and aircraft | |
RU2454355C1 (en) | Method of launching spaceships by reusable system and system for multiple launching of spaceships | |
CN113335526A (en) | Intercontinental rapid arrival transportation system based on rocket power | |
RU2686608C1 (en) | Aerodynamic platform |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120310 |