RU2165870C2 - Transportation space system - Google Patents

Transportation space system Download PDF

Info

Publication number
RU2165870C2
RU2165870C2 RU98123339A RU98123339A RU2165870C2 RU 2165870 C2 RU2165870 C2 RU 2165870C2 RU 98123339 A RU98123339 A RU 98123339A RU 98123339 A RU98123339 A RU 98123339A RU 2165870 C2 RU2165870 C2 RU 2165870C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen
combustion chambers
central body
chambers
launch vehicle
Prior art date
Application number
RU98123339A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98123339A (en
Inventor
Н.Ф. Иванов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" filed Critical Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева"
Priority to RU98123339A priority Critical patent/RU2165870C2/en
Publication of RU98123339A publication Critical patent/RU98123339A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2165870C2 publication Critical patent/RU2165870C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

FIELD: rocketry and space engineering; single-stage facilities for injection of payloads into Earth satellite orbit. SUBSTANCE: system includes payload bay and launch vehicle arranged in tandem. Launch vehicle is provided with liquid-propellant engine plant with central body and modular combustion chambers which are secured on the outside of bearer frame inside fairings which are mounted at spaced relation to central body. Gaseous hydrogen rings heated to high temperature are admitted to active leg into external atmosphere from combustion chambers (from screen of their internal cooling). Excessive hydrogen is burnt finally in incoming flow of air where fairing with chambers are introduced. EFFECT: increased specific impulse of lox/liquid hydrogen engines; increased mass of payload. 5 dwg, 1 tbl

Description

Транспортная космическая система (ТКС) относится к ракетно-космической технике и предназначена для одноступенчатых средств выведения полезных грузов (ПГ) на орбиту спутника Земли. The space transport system (TCS) refers to rocket and space technology and is intended for single-stage means of launching payloads (GH) into the orbit of an Earth satellite.

Перспектива исследования и использования космоса во многом зависит от эффективности ТКС, в основном определяемой стоимостью выведения на орбиту ПГ и надежностью ТКС. Первые проекты снижения стоимости выведения путем перехода на многоразовые системы ("Спейс Шаттл" и "Буран") не увенчались успехом. Это объясняется попыткой решения новых задач старыми методами. Стремясь максимально повысить массовую отдачу систем, предельно форсировали их жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) по давлению в камере сгорания (более 200 кГ/см2). В результате кислородно-водородные двигатели "Шаттла" вынуждены перебирать после каждого полета, вместо прогнозируемого ресурса в 55 полетов. Отечественные водородные ЖРД обеспечивали только однократное использование. Однако определяющую роль для эффективности ТКС в настоящее время приобретает надежность в связи со значительным ростом стоимости ПГ. Например, потери при авариях ракеты-носителя (РН) "Титан-4" в 1993 и 1998 гг. оцениваются по 1 млрд. долл. [1]. Стоимость орбитального телескопа "Хаббл", наиболее сложных связных спутников достигает 200000 долл./кг [2]. Даже при рентабельности средств выведения в 1000 долл. с кг полезной нагрузки потребуется свыше 200 коммерческих пусков только на компенсацию потери такого аппарата. Существующее поколение РН практически исчерпало возможности повышения надежности (дублирование элементов, конструктивное решение систем, максимальный объем наземной отработки и др.). Существенное повышение надежности может быть получено на одноступенчатых ТКС, где исключаются операции по разделению ступеней и запуску двигателей на траектории выведения. Основным недостатком одноступенчатых систем является малая относительная масса ПГ. Этот недостаток усугубляется прямой зависимостью массы ПГ от массы конструкции ТКС - возрастание массы конструкции на такую же величину уменьшает ПГ. Указанный недостаток может быть устранен повышением удельного импульса двигателя. Как показал опыт "Шаттла" и "Бурана", традиционный путь повышения удельного импульса за счет форсирования ЖРД по давлению в камере сгорания неприемлем для многоразовых систем.The prospect of space exploration and use largely depends on the effectiveness of the TCS, mainly determined by the cost of launching the orbit of the GHG and the reliability of the TCS. The first projects to reduce the cost of elimination by switching to reusable systems (Space Shuttle and Buran) were unsuccessful. This is due to an attempt to solve new problems by old methods. In an effort to maximize the mass return of the systems, they extremely accelerated their liquid rocket engines (LRE) by the pressure in the combustion chamber (more than 200 kg / cm 2 ). As a result, Shuttle's oxygen-hydrogen engines are forced to sort out after each flight, instead of the projected life of 55 flights. Domestic hydrogen liquid propellant rocket engines provided only single use. However, the decisive role for the effectiveness of TCS is currently gaining reliability due to a significant increase in the cost of GHGs. For example, casualties in accidents of the Titan-4 launch vehicle (LV) in 1993 and 1998. estimated at $ 1 billion. [1]. The cost of the Hubble orbiting telescope, the most complex communications satellites, reaches $ 200,000 / kg [2]. Even with the profitability of launch vehicles of $ 1,000 per kg payload, more than 200 commercial launches will be required only to compensate for the loss of such a device. The existing launch vehicle generation has practically exhausted the possibilities of increasing reliability (duplication of elements, constructive solution of systems, maximum amount of ground mining, etc.). A significant increase in reliability can be obtained on single-stage TKS, where operations to separate the stages and start the engines on the withdrawal path are excluded. The main disadvantage of single-stage systems is the low relative mass of GHGs. This disadvantage is compounded by the direct dependence of the GHG mass on the mass of the TKS structure - an increase in the mass of the structure by the same amount reduces the GHG. The specified disadvantage can be eliminated by increasing the specific impulse of the engine. As the experience of the Shuttle and the Buran showed, the traditional way of increasing the specific impulse due to forcing the liquid propellant rocket engine by the pressure in the combustion chamber is unacceptable for reusable systems.

Известен проект одноступенчатого многоразового аппарата самолетного типа NASP, создание которого было объявлено в конце 80-х годов национальной задачей США [3,4]. Повышение удельного импульса в этой ТКС достигается использованием воздуха в комбинированной двигательной установке (ДУ), включающей турбореактивные, прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ВРД) и ВРД сверхзвукового горения. На программу NASP было затрачено несколько млрд. долл. Проведенные работы показали невозможность повышения эффективности такого аппарата при современном уровне техники из-за значительного увеличения массы комбинированной ДУ и сложности реализации сверхзвукового горения. В настоящее время опытно-конструкторские работы по этой программе прекращены. К ее позитивным результатам следует отнести подтверждение эффективности сверхзвукового горения водорода [4, рис. 1]. Вместе с тем выявлена в качестве основной для ВРД сверхзвукового горения проблема смесеобразования водородно-воздушного топлива из-за кратковременности пребывания сверхзвуковой струи в зоне горения [4, стр.4]. The famous project is a single-stage reusable aircraft-type apparatus NASP, the creation of which was declared in the late 80s a national task of the United States [3,4]. The increase in specific impulse in this TKS is achieved by using air in a combined propulsion system (DU), including turbojet, ramjet engines and supersonic combustion engines. Several billion dollars were spent on the NASP program. The work carried out showed the impossibility of increasing the efficiency of such an apparatus with the current level of technology due to a significant increase in the mass of the combined remote control and the difficulty of implementing supersonic combustion. Currently, development work on this program has been discontinued. Its positive results include confirmation of the effectiveness of supersonic combustion of hydrogen [4, Fig. 1]. At the same time, the problem of mixture formation of hydrogen-air fuel due to the short duration of stay of the supersonic jet in the combustion zone has been identified as the main one for supersonic combustion propulsion, [4, p. 4].

Основным проектом, реализуемым в США в настоящее время, является одноступенчатый аппарат вертикального взлета и горизонтальной посадки "Венчур стар", который создается в рамках программы RLV с выходом на летные испытания в 1999 г. [5]. Успех программы связывают с применением новых кислородно-водородных ЖРД с центральным телом и углепластиковых баков компонентов топлива. Характерная особенность двигателя с центральным телом - свойство авторегулирования, т.е. естественного обеспечения оптимального для удельного импульса режима, когда давление на срезе сопла поддерживается равным атмосферному на основной части траектории выведения. Углепластиковые баки позволяют существенно уменьшить массу конструкции. Недостатки этого аппарата связаны с его горизонтальной посадкой, которая накладывает жесткие ограничения на габариты (для обеспечения приемлемых аэродинамических характеристик). В результате центральное тело выполнено с малой степенью расширения, что ограничило удельный пустотный импульс 455 кГ·с/кг. Другим следствием габаритных ограничений явилась необходимость выполнения водородных баков несущими, что существенно снижает массовые преимущества углепластикового материала, т.к. удельная прочность растяжения последнего на 25% превышает удельную прочность сжатия [6]. The main project currently being implemented in the USA is the single-stage vertical take-off and horizontal landing apparatus Venture Star, which is being created as part of the RLV program with access to flight tests in 1999 [5]. The success of the program is associated with the use of new oxygen-hydrogen rocket engines with a central body and carbon-fiber tanks of fuel components. A characteristic feature of an engine with a central body is the property of auto-regulation, i.e. natural provision of the optimum regime for the specific impulse, when the pressure at the nozzle exit is maintained equal to atmospheric on the main part of the withdrawal path. Carbon fiber tanks can significantly reduce the weight of the structure. The disadvantages of this device are associated with its horizontal landing, which imposes severe restrictions on the dimensions (to ensure acceptable aerodynamic characteristics). As a result, the central body is made with a small degree of expansion, which limited the specific void impulse to 455 kg · s / kg. Another consequence of overall limitations was the need to carry hydrogen tanks as carriers, which significantly reduces the mass advantages of carbon fiber material, because the specific tensile strength of the latter is 25% higher than the specific compressive strength [6].

Известен проект многоразовой кислородно-водородной ТКС вертикальных взлета и посадки типа "Волан", свободный от этих недостатков и принятый за прототип предлагаемого изобретения [7]. ТКС содержит тандемно расположенный отсек ПГ и одноступенчатую РН, включающую баки компонентов топлива и ЖРД с центральным телом и модульными камерами сгорания, закрепленными с внешней стороны силовой рамы под обтекателями. Вертикальная посадка снимает ограничения на габариты центрального тела, что позволяет увеличить степень расширения ЖРД и довести удельный импульс до величины около 470 кГ·с/кг. Установка ПГ на боковых несущих баках кислорода разгружает центральный бак водорода от сжимающих усилий, обеспечивая его работу только на растяжение. Однако большой диаметр РН приводит к повышенному аэродинамическому сопротивлению на участке выведения с соответствующей потерей в массе ПГ. A known project of reusable oxygen-hydrogen TCS vertical take-off and landing type "Shuttlecock", free from these shortcomings and adopted as a prototype of the invention [7]. The TCS contains a tandemly located GHG compartment and a single-stage launch vehicle, including tanks of fuel components and a liquid propellant rocket engine with a central body and modular combustion chambers mounted on the outside of the power frame under the cowls. Vertical landing removes restrictions on the dimensions of the central body, which allows to increase the degree of expansion of the LRE and bring the specific impulse to about 470 kg · s / kg. The installation of GHGs on the lateral oxygen storage tanks unloads the central hydrogen tank from compressive forces, ensuring its operation only in tension. However, the large diameter of the launch vehicle leads to increased aerodynamic drag at the elimination site with a corresponding loss in the mass of the greenhouse.

Задачей данного изобретения является повышение массы ПГ. Достигается поставленная задача тем, что в ТКС, содержащей тандемно расположенный отсек ПГ и РН, включающую баки компонентов топлива и ЖРД с центральным телом и модульными камерами сгорания, закрепленными с внешней стороны силовой рамы под обтекателями, камеры сгорания размещены внутри обтекателей замкнутой формы, установленных с зазором относительно силовой рамы и центрального тела. The objective of the invention is to increase the mass of GHGs. The task is achieved in that in a TCS containing a tandem compartment of the PG and LV, including tanks of fuel components and a liquid propellant rocket engine with a central body and modular combustion chambers mounted on the outside of the power frame under the cowls, the combustion chambers are located inside the cowls of closed shape installed with clearance relative to the power frame and the central body.

Сущность изобретения поясняется чертежами:
фиг. 1 - грузовой вариант ТКС;
фиг. 2 - пилотируемый вариант ТКС;
фиг. 3 - схема функционирования ТКС;
фиг. 4 - схема установки модульных камер сгорания;
фиг. 5 - вид по стрелке А фиг. 4.
The invention is illustrated by drawings:
FIG. 1 - cargo version of the TKS;
FIG. 2 - manned version of the TCS;
FIG. 3 is a diagram of the functioning of the TCS;
FIG. 4 - installation diagram of modular combustion chambers;
FIG. 5 is a view along arrow A of FIG. 4.

На чертежах представлены:
1 - ракета-носитель;
2 - полезный груз;
3 - подвесной бак водорода;
4 - силовая рама;
5 - несущие баки кислорода;
6 - шарнирные соединения;
7 - ЖРД;
8 - модульные камеры сгорания;
9 - центральное тело;
10 - рулевые камеры;
11 - обтекатели камер сгорания;
12 - стабилизирующий парашют;
13 - фиксирующие тросы;
14 - силовые узлы крепления камер сгорания.
The drawings show:
1 - booster;
2 - payload;
3 - suspended hydrogen tank;
4 - power frame;
5 - carrying tanks of oxygen;
6 - swivel joints;
7 - LRE;
8 - modular combustion chambers;
9 - the central body;
10 - steering cameras;
11 - fairings of combustion chambers;
12 - stabilizing parachute;
13 - fixing cables;
14 - power nodes mounting the combustion chambers.

РН 1 обеспечивает выведение ПГ 2 на орбиту. Подвесной бак водорода 3 служит для размещения жидкого водорода. Силовая рама 4 конструктивно увязывает основные элементы ТКС. Несущие баки кислорода 5 служат для размещения жидкого кислорода и крепления ПГ, после разворота вокруг шарниров 6 - для стабилизации и посадки РН 1 при возвращении. ЖРД 7 обеспечивает тягу, необходимую для выведения ТКС на орбиту и посадку РН 1. Основную часть тяги создают модульные камеры сгорания 8. Центральное тело 9 воспринимает тягу продуктов сгорания, истекающих из камер 8, и дополнительную тягу дожигания завесы внутреннего охлаждения камер 8 в сверхзвуковом потоке. Рулевые камеры 10 создают управляющие усилия по каналу крена. Обтекатели камер сгорания 11 защищают камеры 8 от набегающего воздуха и формируют поток для дожигания водородной завесы внутреннего охлаждения камер 8. Стабилизирующий парашют 12 разворачивает РН 1 в посадочное положение и снижает скорость посадки. Фиксирующие тросы 13 закрепляют баки 5 в посадочном положении и обеспечивают амортизацию при посадке. Силовой узел крепления камер сгорания 14 передает усилие тяги камер сгорания 8 на силовую раму 4. RN 1 provides the launch of GHG 2 into orbit. Suspended hydrogen tank 3 is used to accommodate liquid hydrogen. The power frame 4 structurally links the main elements of the TCS. Bearing oxygen tanks 5 are used to accommodate liquid oxygen and the fastening of the steam generator, after a turn around the hinges 6 - to stabilize and land the pH 1 upon return. The liquid propellant rocket engine 7 provides the thrust necessary for launching the TCS into orbit and landing of the launch vehicle 1. The main part of the thrust is created by modular combustion chambers 8. The central body 9 receives the thrust of the combustion products flowing from the chambers 8 and the additional thrust of the afterburning of the curtain of internal cooling of the chambers 8 in a supersonic flow . Steering chambers 10 create control efforts along the roll channel. The fairings of the combustion chambers 11 protect the chambers 8 from the incoming air and form a flow for afterburning the hydrogen curtain of the internal cooling of the chambers 8. The stabilizing parachute 12 turns the PH 1 to the landing position and reduces the landing speed. The locking cables 13 secure the tanks 5 in the landing position and provide cushioning during landing. The power unit mounting the combustion chambers 14 transmits the thrust of the combustion chambers 8 to the power frame 4.

Функционирует ТКС следующим образом. В исходном положении ТКС вертикально установлена на стартовой позиции. Баки 3 и 5 заправлены жидкими водородом и кислородом. Функционирование системы начинается с запуска ЖРД 7. Одновременно, за счет эжекции воздуха струями газа модульных камер сгорания 8, начинается дожигание водородной завесы внутреннего охлаждения в сверхзвуковом потоке. Формирование воздушного потока для дожигания водородной завесы обеспечивается обтекателями камер сгорания 11. По достижении необходимой тяги проводится старт изделия. По мере роста скоростного напора набегающего потока воздуха интенсифицируется процесс сверхзвукового горения. После выхода за пределы атмосферы ТКС довыводится на орбиту только на ЖРД. На орбите ПГ 2 отделяется от РН 1 и выполняет свое функциональное назначение. РН находится на орбите в режиме ожидания для посадки в районе старта. Перед спуском баки 5 разворачиваются вокруг шарнирных соединений 6 и фиксируются в заднем положении фиксирующими тросами 13 (фиг. 3), образуя самостабилизирующуюся при прохождении атмосферы компоновку типа "Волан". Вхождение в атмосферу обеспечивается выдачей тормозного импульса ЖРД 7. После прохождения зоны высоких скоростных напоров РН стабилизирующим парашютом 12 разворачивается в посадочное положение. Мягкая посадка обеспечивается ЖРД 7, дополнительная амортизация осуществляется за счет упругости тросов 13 и вращения баков в шарнирных соединениях 6. После проведения профилактических работ РН готовится к новому полету. The TCS operates as follows. In the initial position, the TCS is vertically installed at the starting position. Tanks 3 and 5 are charged with liquid hydrogen and oxygen. The functioning of the system begins with the launch of the liquid-propellant rocket engine 7. At the same time, due to air ejection by the gas jets of the modular combustion chambers 8, the afterburning of the hydrogen curtain of internal cooling in a supersonic flow begins. The formation of the air flow for afterburning the hydrogen curtain is provided by the fairings of the combustion chambers 11. Upon reaching the required draft, the product is launched. As the speed pressure of the incoming air flow increases, the process of supersonic combustion intensifies. After going beyond the atmosphere, the TCS is put into orbit only on the LRE. In orbit, the GHG 2 is separated from the RN 1 and performs its functional purpose. The launch vehicle is in standby orbit for landing in the launch area. Before the descent, the tanks 5 are deployed around the swivel joints 6 and are fixed in the rear position by the fixing cables 13 (Fig. 3), forming a shuttle-type arrangement self-stabilizing during the passage of the atmosphere. Entering into the atmosphere is ensured by the issuance of a brake impulse of the liquid propellant rocket engine 7. After passing through the zone of high high-pressure heads, the stabilizing parachute 12 unfolds into the landing position. A soft landing is provided by the rocket engine 7, additional depreciation is due to the elasticity of the cables 13 and the rotation of the tanks in the swivel joints 6. After carrying out maintenance work, the LV is preparing for a new flight.

Положительным эффектом изобретения является увеличение массы ПГ за счет повышения удельного импульса ЖРД путем дожигания завесы охлаждения камер сгорания в сверхзвуковом потоке. Как уже указывалось выше, основной проблемой сверхзвукового горения, так и не реализованного в американском одноступенчатом аппарате NASP, является смесеобразование водородно-воздушного топлива. Предложенная конструкция решает эту проблему за счет вынесения модульных камер сгорания ЖРД в набегающий воздушный поток, при этом в воздушную атмосферу поступают из камер сгорания тонкие, прогретые до высокой температуры кольца газообразного водорода, уже подготовленные к горению. Современные кислородно-водородные ЖРД работают со значительным избытком водорода (соотношение компонентов топлива Km = 6:1 при стехиометрическом соотношении 8: 1), используемым для завесы внутреннего охлаждения камер сгорания. Как видно из приведенного соотношения, расход через завесу достигает 3% суммарного расхода топлива. Например, для ДУ систем "Шаттл" и "Буран" с рабочим запасом кислородно-водородного топлива около 700 т количество выбрасываемого в атмосферу водорода превышает 20 т.A positive effect of the invention is an increase in the mass of GHGs by increasing the specific impulse of the liquid propellant rocket engine by afterburning the cooling curtain of the combustion chambers in a supersonic flow. As already mentioned above, the main problem of supersonic combustion, which was never implemented in the American single-stage NASP apparatus, is the mixture formation of hydrogen-air fuel. The proposed design solves this problem by moving the liquid-fuel rocket engine modular chambers into the incoming air stream, while thin rings of hydrogen gas heated up to high temperature, already prepared for combustion, enter the air atmosphere from the combustion chambers. Modern oxygen-hydrogen rocket engines operate with a significant excess of hydrogen (the ratio of the components of the fuel is K m = 6: 1 with a stoichiometric ratio of 8: 1) used for the curtain of internal cooling of the combustion chambers. As can be seen from the above ratio, the flow through the curtain reaches 3% of the total fuel consumption. For example, for the remote control systems of the Shuttle and Buran systems with a working supply of oxygen-hydrogen fuel of about 700 tons, the amount of hydrogen released into the atmosphere exceeds 20 tons.

Для получения количественного значения возрастания массы ПГ по сравнению с прототипом следует определить среднетраекторное приращение удельного импульса в контуре сверхзвукового горения ΔIср.т. При этом приняты следующие исходные данные:
расход водорода через завесу охлаждения составляет 3% суммарного расхода топлива;
предельное значение скорости набегающего потока ограничено величиной 7М (выход за пределы атмосферы для баллистической траектории выведения);
средний удельный импульс сверхзвукового горения водорода равен около 2000 кГ·с/кг (график рис. 1 [4], экстраполированный в зону малых скоростей);
количество топлива, вырабатываемое ЖРД до достижения скорости 7М, составляет около 70% рабочего запаса топлива;
потери на неполноту сгорания и несовершенство процесса сверхзвукового горения приняты 30% (на порядок больше ЖРД).
To obtain a quantitative value of the increase in the mass of GHGs in comparison with the prototype, the average trajectory increment of the specific impulse in the supersonic combustion circuit ΔIav.t. The following initial data were adopted:
hydrogen consumption through the cooling curtain is 3% of the total fuel consumption;
the limiting value of the velocity of the incident flow is limited to 7M (going beyond the atmosphere for a ballistic trajectory of removal);
the average specific impulse of supersonic combustion of hydrogen is about 2000 kg · s / kg (graph of Fig. 1 [4], extrapolated to the low-velocity zone);
the amount of fuel produced by the rocket engine before reaching a speed of 7M is about 70% of the working fuel supply;
Losses due to incomplete combustion and imperfection of the supersonic combustion process are assumed to be 30% (an order of magnitude larger than the LRE).

Тогда
ΔIср.т. = 2000·0,03·0,7 = 30 кГ·с/кг.
Then
ΔIav.t. = 2000 · 0.03 · 0.7 = 30 kg · s / kg.

Исходя из этого значения приращения среднетраекторного импульса в таблице представлены сравнительные данные прототипа и предлагаемой ТКС. Based on this value of the increment of the average trajectory pulse, the table shows the comparative data of the prototype and the proposed TCS.

Как показывают результаты оценки, масса ПГ возрастает при реализации предлагаемого изобретения в 2,3 раза, что существенно снижает риск разработки одноступенчатых ТКС при современном уровне техники. As the evaluation results show, the mass of GHG increases with the implementation of the invention by 2.3 times, which significantly reduces the risk of developing single-stage TCS with the current level of technology.

Оптимальной конструкцией с точки зрения реализации изобретения при сегодняшнем уровне технике представляется ТКС типа "Волан". По сравнению с рассмотренными аналогами - одноступенчатыми аппаратами NASP и "Венчур Стар" - она обладает следующими преимуществами:
1. Вертикальные старт и посадка снимают жесткие ограничения на мидель аппарата, что позволяет выполнить ЖРД с высокой степенью расширения и соответствующим повышением удельного импульса. Повышенное аэродинамическое сопротивление на участке выведения компенсируется дожиганием завесы внутреннего охлаждения в набегающем потоке воздуха и кратковременностью пребывания ТКС на атмосферным участке.
The optimal design from the point of view of implementing the invention at the current level of technology seems TCS type "Shuttlecock". Compared with the considered analogues - single-stage devices NASP and Venture Star - it has the following advantages:
1. Vertical launch and landing remove severe restrictions on the midship of the apparatus, which allows you to perform a rocket engine with a high degree of expansion and a corresponding increase in specific impulse. The increased aerodynamic drag in the elimination section is compensated by the afterburning of the internal cooling curtain in the incoming air flow and the short duration of the TCS in the atmospheric section.

2. Появляется возможность выполнить водородный бак, занимающий свыше 70% общего объема баков, подвесным, т.е. работающим только на растяжение, что на 25% уменьшает его массу при применении углепластикового материала. 2. There is an opportunity to make a hydrogen tank, which occupies over 70% of the total volume of tanks, suspended, ie working only in tension, which reduces its weight by 25% when using carbon fiber material.

3. Отсутствие воздушно-реактивных двигателей снижает выводимую на орбиту массу конструкции до приемлемых величин. 3. The absence of jet engines reduces the mass of the structure brought into orbit to acceptable values.

4. Автономное выполнение РН и отсека ПГ обеспечивает:
унификацию грузового и пилотируемого вариантов ТКС;
возможность возвращения дорогостоящих ПГ на орбитальном корабле при аварии РН;
расширение возможностей по маневрированию орбитального корабля на орбите за счет отделения РН;
возможность повышения темпов пуска за счет отдельного функционирования орбитального корабля и РН при наземном обслуживании и орбитальных операциях;
возможность использования опыта, накопленного при создании орбитальных кораблей типа "Буран" и "Шаттл".
4. Autonomous execution of the LV and the GHG compartment provides:
unification of cargo and manned TCS options;
the possibility of the return of expensive GHGs on an orbital ship in the event of an accident;
expanding the ability to maneuver an orbital ship in orbit by separating the launch vehicle;
the possibility of increasing the launch rate due to the separate functioning of the orbital ship and LV during ground handling and orbital operations;
the possibility of using the experience gained in the creation of orbital ships of the Buran and Shuttle types.

5. Принятый вариант вертикальной посадки РН расширяет ее эксплуатационные возможности, обеспечивая посадку на неподготовленные площадки, в том числе, водную поверхность. 5. The adopted version of the vertical landing of the LV expands its operational capabilities, providing landing on unprepared sites, including the water surface.

ЛИТЕРАТУРА
1. Расследование причин катастрофы РН "Титан-4А" и "Дельта-3". - "Аэрокосмос", N 38, 1998 г., ИТАР-ТАСС.
LITERATURE
1. Investigation of the causes of the accident "Titan-4A" and "Delta-3". - "Aerospace", N 38, 1998, ITAR-TASS.

2. Надежность ракетной техники. - Экспресс-информация "Астронавтика и ракетодинамика", N 15, 1990 г., ВИНИТИ. 2. The reliability of rocket technology. - Express information "Astronautics and Rocket Dynamics", N 15, 1990, VINITI.

3. О конкурентоспособности техники, создаваемой по программе NASP, на мировом рынке. - Экспресс-информация "Астронавтика и ракетодинамика", N 24, 1990 г., ВИНИТИ. 3. On the competitiveness of technology created by the NASP program in the world market. - Express information "Astronautics and Rocket Dynamics", N 24, 1990, VINITI.

4. Концепции двигателей гиперзвуковых летательных аппаратов. - Экспресс-информация "Астронавтика и ракетодинамика", N 28, 1988 г., ВИНИТИ. 4. Concepts of engines of hypersonic aircraft. - Express information "Astronautics and Rocket Dynamics", N 28, 1988, VINITI.

5. О разработке аппаратов Х-33 и RLV. - Экспресс-информация "Ракетная и космическая техника", N 2, 1997 г., ЦНИИМАШ. 5. On the development of X-33 and RLV devices. - Express information "Missile and space technology", N 2, 1997, TSNIIMASH.

6. Углепластики в авиационно-космической технике. - "Аэрокосмический журнал", N 1, 1998 г. Военный парад. 6. CFRP in aerospace engineering. - "Aerospace Journal", N 1, 1998. Military parade.

7. Проект "Волан". - "Вестник авиации и космонавтики", N 2-3, 1998 г., Москва. 7. The project "Shuttlecock". - "Bulletin of Aviation and Cosmonautics", N 2-3, 1998, Moscow.

Claims (1)

Транспортная космическая система, содержащая тандемно расположенные отсек полезного груза и одноступенчатую ракету-носитель, включающую в себя баки компонентов топлива и жидкостный ракетный двигатель с центральным телом и модульными камерами сгорания, закрепленными с внешней стороны силовой рамы внутри обтекателей, отличающаяся тем, что указанные обтекатели модульных камер сгорания установлены с зазором относительно указанной силовой рамы. A space transport system comprising a tandemly located payload compartment and a single-stage launch vehicle including fuel component tanks and a liquid propellant rocket engine with a central body and modular combustion chambers mounted on the outside of the power frame inside the fairings, characterized in that the said fairings are modular combustion chambers are installed with a gap relative to the specified power frame.
RU98123339A 1998-12-23 1998-12-23 Transportation space system RU2165870C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98123339A RU2165870C2 (en) 1998-12-23 1998-12-23 Transportation space system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98123339A RU2165870C2 (en) 1998-12-23 1998-12-23 Transportation space system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98123339A RU98123339A (en) 2000-09-27
RU2165870C2 true RU2165870C2 (en) 2001-04-27

Family

ID=20213803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98123339A RU2165870C2 (en) 1998-12-23 1998-12-23 Transportation space system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2165870C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Проект "Волан". Вестник авиации и космонавтики. - М., 1998, № 2 - 3. В.Н.КОЧЕТКОВ. Золотая подкова. - М., 1994, с.199 - 202, 220 - 221. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10815935B2 (en) Throttleable propulsion launch escape systems and devices
JP4169132B2 (en) Device for launching payload into low earth orbit
US4796839A (en) Space launch vehicle
US20070012820A1 (en) Reusable upper stage
US6530543B2 (en) Hypersonic and orbital vehicles system
US8534598B2 (en) Direct flight far space shuttle
Sarigul-Klijn et al. A study of air launch methods for RLVs
US20070068138A1 (en) Rocket vehicle and engine
US6257527B1 (en) Hypersonic and orbital vehicles system
GB2359876A (en) Method and apparatus for placing satellites in low-earth orbitt
EA018524B1 (en) Method and system for feeding jet engines
RU2165870C2 (en) Transportation space system
Naumann et al. Green, Highly Throttleable and Safe Gelled Propellant Rocket Motors–Application Potentials for In-Space Propulsion
Sarigul-Klijn et al. Gravity air launching of earth-to-orbit space vehicles
Sarigul-Klijn et al. A comparative analysis of methods for air-launching vehicles from earth to sub-orbit or orbit
McDonald Solid rockets-An affordable solution to future space propulsion needs
US20100083634A1 (en) Solid fuel rocket, solid rocket fuel and method
Ruppe Design considerations for future space launchers
Nau A comparison of fixed wing reusable booster concepts
Dornheim New path to space?
Sivolella Boosting the Booster
van Pelt et al. Reusable launchers
Mizobata et al. Reusable launch vehicle concepts based on hybrid rockets
Mori et al. Parametric sizing study for future SSTO spaceplane
GB2611811A (en) Renewable Fuel Hybrid Atmospheric and Orbital Passenger Airspace Plane