RU2479469C1 - Gliding spaceship (versions) with folding nose cone and method of controlling its descent to airfield - Google Patents

Gliding spaceship (versions) with folding nose cone and method of controlling its descent to airfield Download PDF

Info

Publication number
RU2479469C1
RU2479469C1 RU2011135313/11A RU2011135313A RU2479469C1 RU 2479469 C1 RU2479469 C1 RU 2479469C1 RU 2011135313/11 A RU2011135313/11 A RU 2011135313/11A RU 2011135313 A RU2011135313 A RU 2011135313A RU 2479469 C1 RU2479469 C1 RU 2479469C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spacecraft
planning
wing
head fairing
landing
Prior art date
Application number
RU2011135313/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011135313A (en
Inventor
Николай Николаевич Рябуха
Original Assignee
Николай Николаевич Рябуха
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 Николай Николаевич Рябуха filed Critical Николай Николаевич Рябуха
Priority to RU2011135313/11A priority Critical patent/RU2479469C1/en
Priority to PCT/RU2012/000692 priority patent/WO2013039426A1/en
Publication of RU2011135313A publication Critical patent/RU2011135313A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2479469C1 publication Critical patent/RU2479469C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/52Protection, safety or emergency devices; Survival aids
    • B64G1/58Thermal protection, e.g. heat shields
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/002Launch systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/14Space shuttles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/62Systems for re-entry into the earth's atmosphere; Retarding or landing devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Critical Care (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to aerospace engineering. Proposed spaceship comprises heat-resistant airframe, rotary outer wings, aerodynamic and jet rudders, plug-in modules at rocket propellant tanks, and rocket carrier sustainer power plant module. In compliance with first version, spaceship comprises rocket carrier sustainer power plant module nozzle arranged at spaceship airframe front part and oriented forward relative to said airframe. In compliance with second version, spaceship comprises habitable cargo-and-passenger compartment with space pilot workstation at nose dome communicated with separable conformal orbital compartment via sealed hatch. Proposed method of control comprises inputting corrections to gliding spaceship orientation and its path by aerodynamic and gas-dynamic rudders in compliance with preset law of controlling descent and landing at airfield runway. Control effects using aerodynamic forces are effected in pitch channel be deflecting elevators.Those in bank channel are effected by asymmetric deflection of outer wings. Those in track channel are performed by combined deflection of elevator and asymmetric deflection of outer wings. Besides, additionally, synchronous outer wing elevation or sinking may be used in air speed channel.
EFFECT: decreased overall dimensions.
10 cl, 10 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретения относятся к ракетно-космической технике, а точнее к областям ракетоносителей и космических транспортных кораблей многократного применения, и направлены на совершенствование компоновок таких аппаратов, а также способа управления возвращением на аэродром их многоразовых модулей.The invention relates to rocket and space technology, and more specifically to the areas of launch vehicles and space transport vehicles of repeated use, and is aimed at improving the layout of such vehicles, as well as the way to control the return to the airport of their reusable modules.

Уровень техники.The level of technology.

Задача многократного применения космического корабля с маршевой силовой установкой второй ступени ракетоносителя и его приборным оборудованием была впервые успешно решена на практике в начале 80-х годов XX века на созданной в США многоразовой транспортной космической системе (МТКС) «Space Shuttle». Совокупность основных технических решений, обеспечивающих получение этого технического результата, описана, например, в патенте US 3702688 от 14.11.1972. Появление указанного патента отражает достижение определенного технологического уровня, в соответствии с которым для летательного аппарата с неподвижным крылом были определены основные правила формирования аэродинамической компоновки, обеспечивающей приемлемые аэротермодинамические характеристики на режимах полета от момента схода с низкой земной орбиты и до посадки на аэродром. Была создана технология применения новейших по тем временам легких теплозащитных материалов, выдерживающих аэродинамический нагрев носовой части корпуса и передних кромок крыла до температуры порядка 1600°С. На базе этих основных, а также ряда других достижений, была создана конструкция космического корабля ракетоплана, у которого в хвостовой части была размещена многоразовая маршевая ракетная силовая установка второй ступени. Ракетное топливо для этой установки размещалось во внешнем одноразовом блоке баков.The task of multiple use of a spacecraft with a marching propulsion system of the second stage of the launch vehicle and its instrumentation was first successfully solved in practice in the early 80s of the 20th century on the Space Shuttle Space Shuttle, created in the USA. The set of basic technical solutions that provide this technical result is described, for example, in patent US 3702688 from 11/14/1972. The appearance of this patent reflects the achievement of a certain technological level, according to which the basic rules for the formation of an aerodynamic configuration were determined for an aircraft with a fixed wing, which provided acceptable aerothermodynamic characteristics in flight modes from the moment of descent from low Earth orbit to landing on the airfield. A technology was created for the use of the latest at that time light heat-shielding materials that withstand aerodynamic heating of the nose of the body and the leading edges of the wing to a temperature of about 1600 ° C. On the basis of these main, as well as a number of other achievements, the design of the rocket-plane spacecraft was created, in which a reusable marching rocket propulsion system of the second stage was placed in the rear part. The rocket fuel for this installation was located in an external disposable block of tanks.

Однако на этапе эксплуатации МТКС «Space Shuttle» в полной мере проявились просчеты, допущенные при формировании ее технического облика и определившие, в конечном счете, более низкий уровень эффективности (по показателю удельной стоимости вывода на низкую орбиту полезного груза) по сравнению с эффективностью транспортных систем на базе одноразовых ракетоносителей. В частности, стало очевидно, что обеспечивать возвращение на Землю маршевой ракетной установки второй ступени в составе транспортного космического корабля нерационально. Постоянное наличие на борту этой достаточно тяжелой, но не используемой в орбитальном полете установки ухудшает характеристики космического корабля. Как известно, в советском аналогичном проекте «Энергия-Буран», который осуществлялся вслед за американским проектом «Space Shuttle», маршевые двигатели второй ступени были размещены уже не на орбитальном корабле «Буран», а на центральном блоке ракеты «Энергия». На втором этапе развития проекта (известном как «Энергия-2», или ГК-175, 1989 год) планировалось объединить центральный блок ракетоносителя с трансформируемым грузовым отсеком и сделать такую вторую ступень полностью многоразовой, специализированной только на выведение полезных нагрузок на низкую орбиту. В США со средины 80-х годов также прорабатывались различные варианты модернизации МТКС, опирающиеся на имеющийся потенциал системы «Space Shuttle» (см. проекты «Space Shuttle С», «Space Shuttle Z», «Advanced Launch System» и др.). По-видимому, наибольшее разнообразие компоновок и предложений по специализированным функциям модулей МТКС в развитие системы «Space Shuttle» содержится в патенте US 4834324 от 30.05.1989 г.However, at the stage of operation of the Space Shuttle MTKS, miscalculations were fully manifested that were made during the formation of its technical appearance and determined, ultimately, a lower level of efficiency (in terms of the unit cost of putting a payload into a low orbit) compared with the efficiency of transport systems based on disposable launch vehicles. In particular, it became obvious that it was not rational to ensure the return to Earth of a second-stage marching rocket launcher as part of a transport spacecraft. The constant presence on board of this rather heavy installation, but not used in orbital flight, worsens the characteristics of the spacecraft. As you know, in a similar Soviet project, Energia-Buran, which was carried out after the American project Space Shuttle, mid-flight engines of the second stage were no longer placed on the Buran orbital ship, but on the central block of the Energia rocket. At the second stage of the project development (known as Energia-2, or GK-175, 1989), it was planned to combine the central rocket carrier block with a transformable cargo compartment and make this second stage completely reusable, specialized only in putting payloads into a low orbit. In the USA, from the mid-80s, various options for MTKS modernization have also been studied, based on the existing potential of the Space Shuttle system (see the projects Space Shuttle C, Space Shuttle Z, Advanced Launch System, etc.). Apparently, the greatest variety of layouts and proposals for the specialized functions of the MTKS modules in the development of the Space Shuttle system is contained in patent US 4834324 dated 05/30/1989.

Изменившиеся представления на то, какой должна быть рациональная конфигурация частично многоразовой транспортной космической системы отражены в патенте US 5143327 от 01.09.1992. Ядром компоновки ракетоносителя в соответствии с этим патентом является блок из топливных баков (в наиболее полной конфигурации - для кислорода, метана и водорода), объединенных тандемно. К нижней части этого блока баков по пакетной схеме присоединены четыре многоразовых крылатых модуля с парой маршевых жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) на каждом, а сверху на блоке баков размещается выводимая в космос полезная нагрузка, в частности, таковой может быть многоразовый крылатый орбитальный корабль - космоплан. В варианте наиболее полной совокупности технических решений этого патента определено, что в кормовой части крылатого двигательного модуля расположен шарнирный механизм, который предназначен для перемещения спаренных ЖРД из заданного рабочего положения из-под днища блока баков в заданное транспортное положение в грузовом отсеке в средней части корпуса крылатого модуля. Грузовой отсек многоразового двигательного модуля закрывается створкой (створками). На этапе выведения ракетоносителя маршевые ЖРД выдвинуты под днище блока топливных баков и механически соединены с силовой конструкцией этого днища дистанционно открываемыми замками, а также сопряжены посредством разрывных разъемов с соответствующими топливными магистралями.Changed views on what should be the rational configuration of a partially reusable transport space system are reflected in patent US 5143327 from 09/01/1992. The core of the rocket launcher arrangement in accordance with this patent is a block of fuel tanks (in the most complete configuration for oxygen, methane and hydrogen) combined in tandem. Four reusable winged modules with a pair of marching liquid rocket engines (LRE) on each are attached to the lower part of this block of tanks in a batch scheme, and a payload that is launched into space is placed on top of the block of tanks, in particular, it can be a reusable winged orbital ship - a spaceplane . In the variant of the most complete set of technical solutions of this patent it is determined that in the aft part of the winged propulsion module there is a hinged mechanism that is designed to move the twin rocket engines from a given working position from under the bottom of the tank block to a given transport position in the cargo compartment in the middle of the winged hull module. The cargo compartment of a reusable propulsion module is closed by a sash (sashes). At the launch vehicle launch stage, the marching liquid propellant rocket engines are extended under the bottom of the fuel tank block and are mechanically connected to the power structure of this bottom by remotely unlockable locks, and are also interfaced via tear-off connectors to the corresponding fuel lines.

Следует отметить, что в первых независимых пунктах формулы патента US 5143327 нет указаний на применение шарнирного механизма для перемещений маршевых ЖРД. Это означает, что исходной компоновкой крылатого двигательного модуля является конфигурация с неизменным расположением маршевых ЖРД, по-видимому, аналогичная компоновке орбитального корабля «Space Shuttle».It should be noted that in the first independent claims of the patent US 5143327 there is no indication of the use of the articulated mechanism for the movement of marching rocket engines. This means that the initial layout of the winged propulsion module is the configuration with the fixed location of the marching rocket engines, apparently similar to the layout of the Space Shuttle orbiter.

Каждый из четырех крылатых многоразовых двигательных модулей оснащен необходимым набором элементов для обеспечения планирующего полета к аэродрому посадки: органами аэродинамического управления, соответствующим приборным оборудованием и посадочным устройством. По крайней мере, у двух из четырех возвращаемых двигательных модулей имеются еще и средства обеспечения орбитального маневрирования - двигатель орбитального маневрирования (ДОМ) и реактивная система управления (РСУ) ориентацией.Each of the four winged reusable engine modules is equipped with the necessary set of elements to ensure a planning flight to the landing aerodrome: aerodynamic control bodies, appropriate instrumentation and landing gear. At least two of the four returned engine modules also have means to ensure orbital maneuvering — an orbital maneuvering engine (DOM) and a reactive control system (DCS) with orientation.

В патенте US 5143327 предложен следующий способ применения описанных многоразовых двигательных модулей. При старте ракетоносителя включаются маршевые ракетные установки на всех четырех модулях. На участке выведения при достижении скорости M≈3 производят отделение от блока баков двух диаметрально противоположных двигательных модулей, выключают на них ЖРД и переводят их на траектории планирования к аэродрому космодрома. Маршевые ракетные установки двух оставшихся двигательных модулей разгоняют ракетную систему почти до орбитальной скорости, после чего на них также выключают ЖРД и производят отделение от блока баков. Далее эти модули с помощью системы орбитального маневрирования переводят на траекторию орбитального полета, а потом на заданном удалении от аэродрома космодрома дают импульс на сход с орбиты. Планирующий спуск в атмосфере, предпосадочное маневрирование и заход на посадку каждого из этих двух двигательных модулей планируется выполнять подобно тому, как это осуществляется на «Space Shuttle». Таким образом, все четыре двигательных модуля должны завершить полет бездвигательной посадкой на аэродроме космодрома парами, с небольшой разницей в моментах приземления в паре и примерно часовым интервалом задержки между парами. Модулю полезной нагрузки после отделения его от одноразового блока баков сообщают на заданной высоте соответствующий импульс для перехода на опорную или рабочую орбиту, а блок баков по баллистической траектории входит в зону безопасного разрушения в верхних слоях атмосферы.In the patent US 5143327 proposed the following method of using the described reusable propulsion modules. At the start of the launch vehicle, marching rocket launchers on all four modules are switched on. At the launch site, when reaching speed M≈3, two diametrically opposite engine modules are separated from the tank block, the rocket engine is switched off on them and transferred to the planning trajectories to the aerodrome of the cosmodrome. Marching rocket launchers of the two remaining engine modules accelerate the rocket system to near orbital speed, after which the rocket engine is also turned off and separated from the tank block. Further, these modules are transferred to the orbital flight path using the orbital maneuvering system, and then at a given distance from the aerodrome of the cosmodrome they give an impulse to exit from orbit. Planning descent in the atmosphere, pre-landing maneuvering, and landing approach for each of these two propulsion modules is planned to be carried out in the same way as it is done on the Space Shuttle. Thus, all four propulsion modules must complete the flight with a non-motor landing at the aerodrome of the cosmodrome in pairs, with a small difference in the moments of landing in the pair and about an hourly delay interval between the pairs. The payload module, after separating it from the disposable tank unit, is informed at a predetermined height of the corresponding impulse to transfer to the support or working orbit, and the tank unit along the ballistic trajectory enters the safe destruction zone in the upper atmosphere.

Оценка совокупности технических решений патента US 5143327 с позиций современного научно-технического уровня позволяет указать на ряд недостаточно совершенных свойств как в облике многоразовых двигательных модулей, так и в формировании концепции ракетоносителя в целом.Evaluation of the totality of technical solutions of the patent US 5143327 from the standpoint of the modern scientific and technical level allows us to indicate a number of insufficiently perfect properties both in the form of reusable propulsion modules, and in the formation of the concept of a launch vehicle as a whole.

Во-первых, проработки различных проектов МТКС с вертикальным стартом ракетоносителя и горизонтальной посадкой его многоразовых модулей (такие системы обозначаются в зарубежной литературе аббревиатурой VTOHL - vertical take-of and horizontal landing) показали предпочтительность отделения многоразовых блоков первой ступени на скорости M≈6÷7, а не на M=3. Определено, что при разделении ступеней ракетоносителя на скорости до M≈7 потенциально возможно на характерных траекториях полета возвращаемых первых ступеней обойтись без применения в существенных масштабах в конструкции таких ступеней специальных теплозащитных материалов. Попутно можно напомнить, что для таких самолетов как МиГ-25, SR-71 и МиГ-31 скорость M≈3 входит в их рабочий диапазон. У крылатых космических аппаратов, предназначенных для спуска с орбиты с начальной скоростью M≈25, вес специализированной плиточной теплозащиты составляет около 9% от веса собственной конструкции космоплана («Space Shuttle», «Буран»). Следовательно, космические модули из-за наличия специальной теплозащиты являются перетяжеленными для авиационного диапазона скоростей и поэтому использовать одни и те же крылатые двигательные модули в качестве образующих маршевую силовую установку как первой, так и второй ступени неэффективно. Для скорости разделения M≈7 характерен иной облик многоразовых первых ступеней (см., например, патенты RU 2321526, US 6616092, US 6612522, US 6450452, RU 2148536 и RU 2053936).Firstly, the development of various MTKS projects with vertical launch of the launch vehicle and horizontal landing of its reusable modules (such systems are designated in the foreign literature by the abbreviation VTOHL - vertical take-of and horizontal landing) showed the preference for separating reusable first-stage blocks at a speed of M≈6 ÷ 7 , but not on M = 3. It is determined that when separating the stages of the launch vehicle at speeds up to M≈7, it is potentially possible on the characteristic flight paths of the returned first stages to dispense with the use of special heat-shielding materials on a significant scale in the design of such stages. Along the way, we can recall that for such aircraft as the MiG-25, SR-71 and MiG-31, the speed M≈3 is included in their operating range. For winged spacecraft designed to launch from orbit with an initial speed of M≈25, the weight of specialized tiled thermal protection is about 9% of the weight of its own spacecraft design (Space Shuttle, Buran). Therefore, space modules, due to the presence of special thermal protection, are overweight for the aviation speed range and therefore it is inefficient to use the same winged propulsion modules as forming a marching propulsion system of both the first and second stages. The separation speed M≈7 is characterized by a different appearance of reusable first stages (see, for example, patents RU 2321526, US 6616092, US 6612522, US 6450452, RU 2148536 and RU 2053936).

Во-вторых, существенно выступающие за миделевое сечение центрального блока баков элементы сравнительно коротких двигательных модулей заметно увеличивают аэродинамическое сопротивление ракетоносителя на этапе его полета в плотных слоях атмосферы. Понятно, что на преодоление этого дополнительного сопротивления потребуется израсходовать ракетное топливо, уменьшив при этом долю веса полезной нагрузки.Secondly, the elements of relatively short propulsion modules, which protrude significantly beyond the mid-section of the central block of tanks, significantly increase the aerodynamic drag of the carrier at the stage of its flight in dense layers of the atmosphere. It is clear that overcoming this additional resistance will require rocket fuel, while reducing the proportion of the payload weight.

В-третьих, возможности по формированию ракетоносителей различной мощности на базе двигательных модулей патента US 5143327 крайне ограничены. Например, легко представить конфигурацию ракетоносителя с двумя крылатыми модулями (один модуль - с функцией силовой установки первой ступени, а второй модуль - с функцией силовой установки второй ступени). Но проблематично сформировать ракетоноситель из шести и большего числа модулей, так как выступающие крылья создают серьезное препятствие для их объединения вокруг центрального блока топливных баков.Thirdly, the possibilities for the formation of rocket carriers of various capacities based on the propulsion modules of US Pat. No. 5,143,327 are extremely limited. For example, it is easy to imagine the configuration of a launch vehicle with two winged modules (one module with the power plant function of the first stage, and the second module with the power plant function of the second stage). But it is problematic to form a rocket carrier of six or more modules, since the protruding wings create a serious obstacle to their unification around the central block of fuel tanks.

По характерным параметрам движения на режимах спуска в атмосфере и посадки на аэродром крылатые модули второй ступени ракетоносителя сходны с многоразовыми планирующими космическими кораблями. Это обстоятельство позволяет в известной мере использовать наработки по аэродинамическим компоновкам и средствам теплозащиты крылатых космических кораблей для оценок технических решений спасаемых двигательных модулей второй ступени. Хотя по целевым функциям эти летательные аппараты относятся к разным классам, в формировании их облика в отношении обеспечения операций возвращения на Землю имеет смысл руководствоваться одним общим принципом: сохранять для многократного применения важнейшие системы, силовые устройства и другое оборудование с высокой удельной стоимостью. С позиций этого принципа, например, нерационально спасать пустые топливные баки или газовые баллоны: для серьезной тепловой защиты таких объемных, но тонкостенных конструкций потребуется затратить заметную долю выводимой на орбиту массы. По-видимому, для большинства применений предпочтительнее разгонять до орбитальной скорости не теплозащиту таких баков, а вместо нее увеличить на соответствующую величину долю массы полезной нагрузки.According to the characteristic parameters of movement during the descent in the atmosphere and landing on the airfield, the winged modules of the second stage of the launch vehicle are similar to reusable planning spacecraft. This circumstance makes it possible to use, to a certain extent, the achievements in aerodynamic layouts and thermal protection of cruise spacecraft for evaluating the technical solutions of salvage propulsion modules of the second stage. Although the target functions of these aircraft belong to different classes, it makes sense to be guided by one general principle in the formation of their appearance with regard to the operations of returning to Earth: to preserve the most important systems, power devices and other equipment with a high unit cost for repeated use. From the standpoint of this principle, for example, it is irrational to save empty fuel tanks or gas cylinders: for serious thermal protection of such voluminous, but thin-walled structures, it will be necessary to spend a noticeable fraction of the mass put into orbit. Apparently, for most applications, it is preferable to accelerate to the orbital speed not the thermal protection of such tanks, but instead to increase the proportion of the payload mass by an appropriate amount.

Одним из характерных отражений уровня техники в рассматриваемой области является эволюция представлений в «РКК «Энергия» им. С.П.Королева» на облик пилотируемого транспортного космического корабля (см. патенты RU 2083448 от 10.07.1997, RU 2220077 от 27.12.2003 и RU 2334656 от 27.09.2008). В последнем из перечисленных патентов предложен оригинальный вариант профилирования носовой части корабля, позволяющий существенно снизить тепловой поток к передним кромкам неподвижного стреловидного крыла. Утверждается, что при размерности космического корабля, соответствующей весу до 15 тонн, обеспечивается реализуемость предложенной конструкции на основе имеющихся теплозащитных материалов, проверенных на «Буране». Эффективность предложенного решения иллюстрируется с помощью оценки теплового потока к передним кромкам крыла известной компоновки корабля типа «Space Shuttle» или «Буран», но уменьшенного до размеров соответствующих весу 15 тонн (то есть, по линейным размерам примерно вдвое). Для такого гипотетического объекта максимальная величина теплового потока возрастает примерно вдвое, а это исключает, по утверждениям авторов патента, реализуемость его конструкции на базе современных материалов.One of the characteristic reflections of the state of the art in the field under consideration is the evolution of representations in RSC Energia named after S.P. Korolev ”on the appearance of a manned transport spacecraft (see patents RU 2083448 dated 07/10/1997, RU 2220077 dated 12/27/2003 and RU 2334656 dated 09/27/2008). In the last of these patents, an original profiling of the bow of the ship was proposed, which significantly reduces the heat flux to the leading edges of the fixed swept wing. It is alleged that with a spacecraft dimension corresponding to a weight of up to 15 tons, the feasibility of the proposed design on the basis of the existing heat-shielding materials tested at Buran is ensured. The effectiveness of the proposed solution is illustrated by evaluating the heat flux to the leading edges of the wing of a well-known ship of the Space Shuttle or Buran type, but reduced to a size corresponding to a weight of 15 tons (that is, approximately twice as much in linear dimensions). For such a hypothetical object, the maximum heat flux increases approximately twice, and this excludes, according to the authors of the patent, the feasibility of its design based on modern materials.

На основании данных патента RU 2334656 можно поставить под сомнение реализуемость ряда технических решений более раннего патента US 6193187 от 27.02.2001, относящихся к компоновкам многоразовой второй ступени (обозначенной в патенте как «reusable spacecraft») и многоразового разгонного блока (обозначенного в патенте как «reusable orbit transfercraft»). У этих аппаратов имеются раскладываемые крылья, которые компактно прижимают к корпусу на этапе выведения и фиксируют в разложенном рабочем положении (примерно параллельно строительной горизонтали) на этапе спуска. Учитывая уровень развития авиации и то, что запуск второй ступени планируется производить из носовой части гиперзвукового самолета-разгонщика, реальный прототип которому с беспрецедентной системой обеспечения устойчивости создать пока никому не удалось, размерности такой второй ступени, а также разгонного блока, должны попасть в весовой класс до 15 тонн. Носовая часть второй ступени выполнена трансформируемой, имеющей вращающийся сегмент в центре. Угол поворота этого подвижного сегмента относительно вертикальной оси составляет 180°. Выпуклая сферическая сторона сегмента является теплозащитным экраном на этапе спуска, а на противоположной поверхности этого элемента размещены замки, которые на этапе выведения фиксируют модуль полезной нагрузки (или разгонный блок с полезной нагрузкой). У другого космического летательного аппарата из рассматриваемого патента - разгонного блока - носовая часть выполнена из четырех поворотных теплозащитных створок-лепестков, которые в открытом положении позволяют произвести компактное сопряжение этого блока с полезной нагрузкой, а на этапе спуска в закрытом положении образуют полусферический головной обтекатель, закрывающий замки крепления полезной нагрузки. Варианты двух технических решений патента US 6193187 по разделению носовых частей возвращаемых космических аппаратов на сегменты определяют не очень удачное положение границ разделов между этими сегментами (зазоров между створками) - как раз в области максимальных температур, что сопряжено с существенными проблемами в обеспечении надежной теплозащиты. Необходимы специальные меры (про которые в патенте ничего не написано) для блокирования проникновения через границы разделов межу сегментами обтекателя внутрь конструкции космоплана раскаленного газа. Напомним, что у всех известных летавших крылатых космических аппаратов носовые коки были выполнены как цельная деталь, выдерживающая рабочий нагрев до температуры примерно 1600°C.Based on the data of patent RU 2334656, the feasibility of a number of technical solutions of the earlier patent US 6193187 of February 27, 2001 relating to the layout of the reusable second stage (indicated in the patent as “reusable spacecraft”) and the reusable booster block (indicated in the patent as “ reusable orbit transfercraft "). These devices have folding wings, which are compactly pressed to the body at the stage of launching and fixed in the unfolded working position (approximately parallel to the horizontal construction) at the stage of descent. Given the level of aviation development and the fact that the launch of the second stage is planned to be made from the bow of a hypersonic accelerator aircraft, no one has yet been able to create a real prototype with an unprecedented stability system, the dimensions of such a second stage, as well as an acceleration unit, should fall into the weight class up to 15 tons. The nose of the second stage is made transformable, having a rotating segment in the center. The rotation angle of this movable segment relative to the vertical axis is 180 °. The convex spherical side of the segment is a heat shield at the descent stage, and locks are placed on the opposite surface of this element, which fix the payload module (or an accelerating block with a payload) at the output stage. For another spacecraft from the patent in question - the booster block - the bow is made of four rotary heat-shielding flaps-petals, which in the open position allow compact pairing of this block with the payload, and at the descent stage in the closed position form a hemispherical head fairing that covers payload locks. The options for two technical solutions of US Pat. No. 6,193,187 on dividing the bow of the returned spacecraft into segments determine the not very good position of the boundaries of the sections between these segments (gaps between the wings) - just in the region of maximum temperatures, which is associated with significant problems in providing reliable thermal protection. Special measures are required (about which nothing is written in the patent) to block the penetration of sections of the fairing between the segments of the fairing into the structure of the spacecraft of hot gas. Recall that for all known flying winged spacecraft, nasal coca was made as a single piece, withstanding working heat to a temperature of about 1600 ° C.

Следует отметить, что известны технические решения по обеспечению теплозащиты сравнительно тонких крыльев, успешно примененные в 1982-1984 годах на космопланах серии «Бор-4» (масса аппарата на орбите 1074 кг, длина корпуса 3859 мм, более подробно см. www.buran.ru). У этих аппаратов крылья выполнены раскладываемыми и на участках траектории спуска с наиболее интенсивным аэродинамическим нагревом были повернуты на такой угол, что направление относительных векторов скорости потока вблизи передних кромок крыла ориентировано примерно вдоль этих кромок, и поэтому исключалось возникновение на наветренной поверхности крыльев зон торможения. Кроме того, в тонких крыльях космопланов «Бор-4» была реализована испарительная система охлаждения нагреваемых участков поверхности (см. патент SU 1840531 от 27.05.2007). Дополнительно к основным результатам по отработке теплозащиты «Бурана» на этих аппаратах была впервые в натурных условиях подтверждена эффективность аэродинамического управления в канале крена на гиперзвуковых скоростях за счет несимметричного отклонения консолей крыла.It should be noted that technical solutions for providing thermal protection of relatively thin wings are known that were successfully applied in 1982-1984 on the Bor-4 series space planes (the mass of the device in orbit is 1074 kg, the length of the body is 3859 mm, for more details see www.buran. ru ). The wings of these apparatuses are made folding and, in sections of the descent trajectory with the most intense aerodynamic heating, they are turned to such an angle that the direction of the relative flow velocity vectors near the leading edges of the wing is oriented approximately along these edges, and therefore the occurrence of braking zones on the windward surface of the wings was excluded. In addition, an evaporative cooling system for heated surface sections was implemented in the thin wings of the Bor-4 space planes (see patent SU 1840531 of 05.27.2007). In addition to the main results on the development of thermal protection “Burana” on these devices, the effectiveness of aerodynamic control in the roll channel at hypersonic speeds due to the asymmetric deflection of the wing consoles was first confirmed under natural conditions.

По совокупности ряда основных отличительных признаков компоновочные решения космоплана «Бор-4», а также створчатая конструкция головного обтекателя разгонного блока по патенту US 6193187 выбраны в качестве прототипов для настоящей заявки на изобретение.In the aggregate of a number of main distinguishing features, the layout decisions of the Bor-4 spaceplane, as well as the wing structure of the head fairing of the upper stage according to US Pat. No. 6,193,187, were selected as prototypes for the present invention application.

Общим недостатком большинства известных автору компоновок крылатых космических аппаратов является обширная донная область в районе кормовой части корпуса. Наиболее значимо негативное влияние этой области на летно-технические характеристики космопланов проявляется на дозвуковой скорости и особенно критично такое влияние на посадочном режиме.A common drawback of most winged spacecraft configurations known to the author is the extensive bottom area in the area of the rear of the hull. The most significant negative impact of this area on the flight performance of space planes is manifested at subsonic speed, and this effect is especially critical on the landing mode.

В целом же, выводя обобщенную оценку достигнутому к настоящему времени уровню техники, приходится признать, что, несмотря на обилие различных проектов космопланов и определенное продвижение в реализации некоторых из них, тем не менее в космонавтике продолжается доминирование одноразовых ракетоносителей и достойной замены одноразовому транспортному космическому кораблю «Союз» так и не удалось создать.On the whole, deriving a generalized assessment of the level of technology achieved to date, we have to admit that, despite the abundance of various spacecraft projects and a certain progress in the implementation of some of them, nevertheless, the dominance of disposable launch vehicles and a worthy replacement for a disposable transport spacecraft continues in space exploration. “Union” was never created.

Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.

Исходя из того, что по-прежнему остается актуальной проблема создания эффективной МТКС, в качестве задачи изобретения поставлен синтез трансформируемой компоновки планирующего космического аппарата (космоплана) как одного из базовых элементов такой системы, причем обеспечивающий сочетание в единой конструкции следующих свойств:Based on the fact that the problem of creating an effective MTKS remains relevant, the synthesis of the transformable layout of the planning spacecraft (spaceplane) as one of the basic elements of such a system is set as a task of the invention, and this ensures the combination of the following properties in a single design:

- компактность стартовой конфигурации космоплана должна позволять сопрягать его с минимальными издержками с другими модулями ракетной системы;- the compactness of the launch configuration of the spaceplane should allow it to be coupled with minimal costs with other modules of the rocket system;

- аэротермодинамические характеристики, устойчивость и управляемость космоплана в конфигурации гиперзвукового полета должны быть не хуже, чем у лучших аналогов предыдущего поколения;- aerothermodynamic characteristics, stability and controllability of the spaceplane in the configuration of hypersonic flight should be no worse than the best analogues of the previous generation;

- максимальное аэродинамическое качество космоплана в посадочной конфигурации должно быть выше, чем у аналогов предыдущего поколения.- The maximum aerodynamic quality of the spaceplane in the landing configuration should be higher than that of analogues of the previous generation.

Выбранная концепция обеспечения возвращения на Землю достигающих низких орбит многоразовых модулей ракетной системы определяет много общего в их облике и конструкции. Однако учет специфики целевого применения таких модулей может приводить к отличающимся исполнениям технических решений по отдельным агрегатам даже при воплощении одного и того же принципа. Применительно к настоящей заявке на изобретение определяются компоновки двух вариантов космопланов:The selected concept of ensuring the return to Earth of reusable low-orbit reusable modules of the rocket system defines a lot in common in their appearance and design. However, taking into account the specifics of the targeted use of such modules can lead to different versions of technical solutions for individual units, even when the same principle is implemented. In relation to the present application for the invention, the layouts of two spacecraft variants are defined:

- многоразового двигательно-приборного модуля (МДПМ);- reusable propulsion and instrument module (MDM);

- крылатого модуля транспортного космического корабля (КМТКК).- winged module of a transport spacecraft (KMTKK).

В результате объединения по тандемной схеме одного или нескольких МДПМ с блоком баков ракетного топлива получается вторая ступень ракетоносителя. А в результате объединения по пакетной схеме КМТКК с одноразовыми модулями: конформным обитаемым орбитальным отсеком и ракетными блоками системы аварийного спасения - двигателями орбитального маневрирования (САС/ДОМ), - получается транспортный космический корабль.As a result of combining in a tandem scheme one or more MDMs with a block of rocket fuel tanks, the second stage of the launch vehicle is obtained. And as a result of combining the KMTKK in a batch scheme with disposable modules: a conformal inhabited orbital compartment and rocket blocks of the emergency rescue system - orbital maneuvering engines (CAC / HOUSE), we get a transport spacecraft.

Общим в решении поставленной задачи изобретения для двух выбранных вариантов космопланов является то, что они могут иметь одинаковую аэродинамическую форму в конфигурациях для этапов спуска и посадки, причем на этапе спуска при поднятых консолях крыла эту форму следует отнести к классу «несущий корпус», а на этапе посадки - к классу «бесхвостка». Основной целевой агрегат (для МДПМ это направленное вперед сопло / сопла ЖРД, для КМТКК - стыковочный агрегат) располагают в носовой части корпуса и закрывают на указанных этапах полета теплозащитными створками, которые образуют головной обтекатель. Носовой кок выполняют в виде фасонного блока из жаростойкого материала с верхней границей рабочего диапазона температур не ниже 1650°C (например, из композиционного материала «углерод-углерод») и закрепляют на передней части нижней створки головного обтекателя. В закрытом положении створки обтекателя (как минимум, одна нижняя и две верхних) скрепляются подтягивающими замками, обеспечивающими заданные условия для теплового уплотнения на границах сопряжения этих подвижных элементов между собой, а также со средней частью корпуса космоплана. Хвостовую часть корпуса выполняют сужающейся, сопрягаемой с минимальными аэродинамическими потерями с рулем высоты. Консоли крыла космопланов должны быть управляемыми, вращающимися относительно осей, которые примерно параллельны продольной оси аппарата. При необходимости в консолях крыла должна быть установлена система охлаждения, например, испарительного типа. В стартовой конфигурации консоли поворачивают к корпусу в крайнее заданное положение (поднимают), обеспечивая компактность модуля. Кроме аэродинамических органов управления на космопланах также должны быть установлены ракетные управляющие устройства - РСУ и ДОМ. Информационно-управляющий комплекс должен обеспечивать соответствующее программе полета управление на всех его этапах - от старта и до останова после пробега на ВПП.Common to the solution of the problem of the invention for the two selected options of spaceplanes is that they can have the same aerodynamic shape in the configurations for the stages of descent and landing, and at the stage of descent with the wing consoles raised, this form should be classified as a “supporting body”, and landing stage - to the "tailless" class. The main target unit (for the MDMM is the forward nozzle / nozzles of the rocket engine, for the KMTKK - the docking unit) is located in the bow of the hull and is closed at the indicated stages of flight by heat-shielding flaps that form the head fairing. The nasal drain is made in the form of a shaped block of heat-resistant material with an upper limit of the working temperature range of at least 1650 ° C (for example, of carbon-carbon composite material) and fixed on the front of the lower shutter of the head fairing. In the closed position, the fairing flaps (at least one lower and two upper) are fastened with tightening locks, providing the specified conditions for thermal sealing at the interface between these moving elements together, as well as with the middle part of the spacecraft hull. The tail of the hull is tapering, mating with minimal aerodynamic losses with the elevator. The space console wing consoles should be controlled, rotating relative to the axes, which are approximately parallel to the longitudinal axis of the device. If necessary, a cooling system, for example, an evaporative type, should be installed in the wing consoles. In the starting configuration, the consoles are turned to the housing to the extreme preset position (raised), ensuring the compactness of the module. In addition to aerodynamic controls on space planes, rocket control devices — DCS and HOUSES — should also be installed. The information and control complex should provide control corresponding to the flight program at all its stages - from start to stop after runway runway.

В стартовой конфигурации МДПМ створки головного обтекателя должны быть открыты и компактно смещены на среднюю часть корпуса космоплана так, чтобы не мешать штатному функционированию маршевой ракетной установки. Узлы силового сопряжения с блоком топливных баков второй ступени, а также узлы сопряжения с топливными магистралями располагают за миделевым сечением корпуса МДПМ преимущественно на верхней его части.In the initial MISP configuration, the head fairing flaps should be open and compactly displaced to the middle part of the spacecraft hull so as not to interfere with the normal operation of the mid-flight rocket launcher. The nodes of the power interface with the block of fuel tanks of the second stage, as well as the nodes of interface with the fuel lines are located behind the midsection section of the MPDM housing mainly on its upper part.

Створки головного обтекателя КМТКК должны быть открыты на этапе орбитального полета при осуществлении операции стыковки с другим космическим объектом, причем на внутренней поверхности створок могут быть установлены приборы, обеспечивающие управление стыковкой. Кинематическую схему перемещения верхних створок головного обтекателя и размещение рабочего места хотя бы одного пилота в носовой части космоплана выполняют таким образом, чтобы в открытом положении между створками имелся достаточный сектор обзора в передней полусфере, позволяющий пилоту визуально контролировать процесс стыковки. На этапах полета «выведение» и «спуск» в КМТКК пассажиров располагают на ложементах в позе «лежа на спине» преимущественно перпендикулярно плоскости симметрии космоплана, причем ось вращения каждого из ложементов также преимущественно перпендикулярна этой же плоскости и смещена от продольной оси тела пассажира (в указанной позе) ближе к его груди.The flaps of the head fairing KMTKK should be open at the stage of orbital flight during the operation of docking with another space object, and on the inner surface of the flaps can be installed devices that control the docking. The kinematic diagram of the movement of the upper flaps of the head fairing and the placement of the workplace of at least one pilot in the nose of the spaceplane are performed so that in the open position between the flaps there is a sufficient viewing sector in the front hemisphere, allowing the pilot to visually control the docking process. At the flight stages, the “take-off” and “descent” in the CMTC passengers are placed on the lodgements in the pose “lying on their back” mainly perpendicular to the plane of symmetry of the space plane, and the axis of rotation of each of the lodges is also predominantly perpendicular to the same plane and offset from the longitudinal axis of the passenger’s body (in indicated position) closer to his chest.

Сформированная в настоящей заявке на изобретение совокупность технических решений ориентирована на получение следующих технических результатов:The set of technical solutions formed in this application for the invention is focused on obtaining the following technical results:

- расширение области достижимости аэродромов посадки и понижение напряженности выполнения заключительных посадочных режимов - выравнивания и выдерживания - по сравнению с аналогами (за счет более высокого максимального аэродинамического качества новой компоновки космоплана);- expanding the reachability area of landing aerodromes and lowering the tension of the final landing regimes — leveling and maintaining — in comparison with analogs (due to the higher maximum aerodynamic quality of the new space plan layout);

- обеспечение возможности формирования на базе унифицированных МДПМ конфигураций вторых ступеней ракетоносителя с кратно различающейся мощностью маршевой ракетной установки;- providing the possibility of forming, on the basis of unified MDPM configurations of the second stages of the launch vehicle with a multiple-varying power marching rocket launcher;

- обеспечение минимально приемлемого объема в кабине КМТКК для комфортного положения пассажиров на режимах выведения и спуска относительно переменного вектора воздействующей на них перегрузки;- ensuring the minimum acceptable volume in the KMTKK cabin for a comfortable position of passengers in the modes of departure and descent relative to the variable vector of the overload acting on them;

- обеспечение наиболее естественной визуализации пилоту внешнего пространства на его рабочем месте в КМТКК при проведении стыковки на орбите, также как и на режимах спуска и посадки, что способствует повышению надежности выполнения указанных операций.- providing the most natural visualization to the pilot of the external space at his workplace at the KMTKK during docking in orbit, as well as during the descent and landing modes, which improves the reliability of these operations.

Таким образом, в соответствии с заявляемым изобретением получение положительного эффекта ожидается за счет того, что при формировании компоновок космопланов и их интеграции в конструкцию МТКС должна быть добавлена новая совокупность следующих отличительных признаков:Thus, in accordance with the claimed invention, a positive effect is expected due to the fact that when forming space plan layouts and their integration into the MTKS design, a new combination of the following distinctive features should be added:

a) Один из основных агрегатов космоплана (ЖРД у МДПМ или стыковочный агрегат у КМТКК) располагают в носовой части корпуса так, чтобы обеспечивалась возможность штатного функционирования этого агрегата при открытых створках головного обтекателя и надежная его теплозащита на этапах спуска и посадки при закрытых створках, когда они образуют головной обтекатель.a) One of the main units of the spaceplane (LRE for MDM or docking unit for KMTKK) is located in the bow of the hull so that it is possible to operate normally with open shutters of the head fairing and reliable heat protection during the descent and landing stages when the shutters are closed, when they form a head fairing.

b) Носовой жаростойкий кок должен быть выполнен как элемент единой теплозащитной конструкции в составе нижней створки головного обтекателя космоплана.b) The nose heat-resistant coke should be made as an element of a single heat-shielding structure as a part of the lower wing of the head fairing of the spaceplane.

c) Кормовая часть корпуса космоплана должна быть выполнена сужающейся на руль высоты и иметь форму, определяемую условиями минимизации ее вклада в аэродинамическое сопротивление этого летательного аппарата в дозвуковом диапазоне скоростей полета.c) The aft part of the spacecraft's hull must be made tapering to the elevator and have a shape determined by the conditions for minimizing its contribution to the aerodynamic drag of this aircraft in the subsonic range of flight speeds.

d) На сужающейся кормовой части корпуса МДПМ, преимущественно сверху, должны быть расположены узлы встречного его сопряжения по тандемной схеме с кормовой частью блока баков ракетного топлива второй ступени ракетоносителя.d) On the tapering stern of the MPDM hull, mainly from above, there should be its counter-coupled units in tandem with the stern of the rocket fuel tank unit of the second stage of the launch vehicle.

e) Верхние створки головного обтекателя пилотируемого космоплана в открытом положении должны фиксироваться так, чтобы в образовавшемся секторе обзора передней полусферы пилот мог осуществлять визуальный контроль сближения с кооперируемым объектом при выполнении операции стыковки на орбите.e) The upper flaps of the head fairing of the manned spacecraft in the open position should be fixed so that in the resulting viewing sector of the front hemisphere, the pilot can visually control the approach to the cooperating object during the docking operation in orbit.

f) Пассажиры космоплана на этапах выведения, спуска и посадки должны размещаться на самоориентирующихся ложементах в позе «лежа на спине», причем ось вращения каждого из ложементов должна быть примерно перпендикулярна плоскости симметрии космоплана и смещена от продольной оси тела пассажира в район его груди.f) Passengers of the spaceplane at the stages of launching, launching and landing should be placed on self-orienting lodgements in the “lying on back” pose, with the axis of rotation of each of the lodgements should be approximately perpendicular to the plane of symmetry of the spacecraft and offset from the longitudinal axis of the passenger’s body to the area of his chest.

g) На верхней части корпуса пилотируемого космоплана, преимущественно по его бокам, должны быть расположены узлы сопряжения по пакетной схеме с ракетными блоками САС/ДОМ и по клинообразной схеме с конформным орбитальным отсеком.g) On the upper part of the manned spacecraft’s hull, mainly on its sides, there should be located interface nodes in a packet scheme with SAS / DOM rocket blocks and in a wedge-shaped scheme with a conformal orbital compartment.

h) При управлении темпом рассеивания механической энергии на посадочном режиме может быть использован одновременный скоординированный поворот консолей крыла в противоположных направлениях (то есть, одновременный их подъем или опускание), изменяющий аэродинамическое качество космоплана.h) When controlling the rate of dissipation of mechanical energy in the landing mode, a simultaneous coordinated rotation of the wing consoles in opposite directions (that is, their simultaneous raising or lowering), which changes the aerodynamic quality of the spaceplane, can be used.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Основные технические решения настоящей заявки на изобретение проиллюстрированы на десяти рисунках.The main technical solutions of the present application for the invention are illustrated in ten figures.

Фиг.1. Компоновка второй ступени ракетоносителя с одним однодвигательным МДПМ.Figure 1. The layout of the second stage of the launch vehicle with one single-engine MPM.

Фиг.2. Стартовая конфигурация однодвигательного МДПМ.Figure 2. Starting configuration of a single-engine MPM.

Фиг.3. Вариант схемы шарнирного механизма для перемещения нижней створки головного обтекателя МДПМ.Figure 3. A variant of the hinge mechanism for moving the lower leaf of the MDFM fairing.

Фиг.4. Промежуточная конфигурация МДПМ с закрытыми створками головного обтекателя и со сложенными консолями крыла.Figure 4. MISM intermediate configuration with closed head fairing flaps and with folded wing consoles.

Фиг.5. МДПМ в конфигурации спуска в атмосфере.Figure 5. MISM in the configuration of descent in the atmosphere.

Фиг.6. МДПМ в посадочной конфигурации - консоли крыла опущены и выпущено шасси.6. MDPM in landing configuration - wing consoles lowered and landing gear released.

Фиг.7. Пилотируемый космоплан в стартовой конфигурации в составе выводимой на орбиту головной части МТКС.7. The manned spacecraft in the launch configuration as part of the MTKS head part put into orbit.

Фиг.8. Орбитальная конфигурация частично многоразового транспортного космического корабля.Fig. 8. The orbital configuration of a partially reusable transport spacecraft.

Фиг.9. Пилотируемый космоплан в конфигурации спуска в атмосфере на гиперзвуковой скорости.Fig.9. Manned spacecraft in the configuration of descent in the atmosphere at hypersonic speed.

Фиг.10. Типовая схема применения МДПМ.Figure 10. Typical application pattern for MPPM.

На этих фигурах использованы следующие обозначения:The following notation is used in these figures:

1 - корпус космоплана1 - spacecraft body

2 - сопло ЖРД2 - LPRE nozzle

3 - блок баков ракетного топлива второй ступени3 - block rocket fuel tanks of the second stage

4 - космическая головная часть4 - space warhead

5 - кормовой обтекатель второй ступени - капот МДПМ5 - aft fairing of the second stage - hood MDM

6 - верхний (центральный) силовой элемент сопряжения второй ступени с МДПМ6 - upper (central) power element of the interface of the second stage with the MPM

7 - боковой силовой элемент сопряжения второй ступени с МДПМ7 - lateral power element of the interface of the second stage with the MPM

8 - верхняя теплозащитная створка головного обтекателя8 - upper heat shield of the head fairing

9 - нижняя теплозащитная створка головного обтекателя9 - lower heat shield of the head fairing

10 - поворотная консоль крыла10 - rotary wing console

11 - центральный аэродинамический руль11 - central aerodynamic steering wheel

12 - боковой узел сопряжения с силовым элементом 712 - side node interface with the power element 7

13 - сопло РСУ курсового канала13 - nozzle RSU course channel

14 - верхнее сопло РСУ каналов тангажа/крена14 - the upper nozzle of the DCS of pitch / roll channels

15 - предпочтительные точки размещения на задней кромке теплозащитной створки15 - preferred placement points on the trailing edge of the heat shield

ответных частей фиксаторовmates of clamps

16 - предпочтительные точки размещения подтягивающих замков16 - preferred placement of pull locks

17 - интерцептор17 - interceptor

18 - шарнирный механизм перемещения нижней створки МДПМ18 - hinged mechanism for moving the lower sash of the MPPM

19 - центральный узел силового сопряжения МДПМ с блоком баков второй ступени19 - the Central node of the power interface MDPM with the block of tanks of the second stage

20 - узел фиксации консоли крыла в стартовой конфигурации20 - fixation unit of the wing console in the starting configuration

21 - элевон21 - elevon

22 - разрывный разъем сопряжения с топливной магистралью22 - a breakaway interface connector with the fuel line

23 - сопло двигателя орбитального маневрирования23 - nozzle of the orbital maneuvering engine

24 - контейнер тормозного посадочного парашюта24 - container brake parachute landing

25 - основные стойки шасси25 - the main landing gear

26 - передняя колесная опора шасси26 - front wheel landing gear

27 - модуль первой ступени ракетоносителя27 - module of the first stage of the launch vehicle

28 - участок траектории выведения ракетоносителя до точки разделения ступеней28 - section of the trajectory of the launch vehicle to the point of separation of steps

29 - участок траектории полета второй ступени ракетоносителя29 - section of the flight path of the second stage of the launch vehicle

30 - опорная орбита30 - reference orbit

31 - участок траектории полета модуля первой ступени после момента разделения31 - section of the flight path of the module of the first stage after the moment of separation

32 - траектория полета МДПМ на аэродром после схода с орбиты32 - the trajectory of the flight MDM to the aerodrome after leaving orbit

33 - взлетно-посадочная полоса аэродрома33 - airfield runway

34 - жаростойкий носовой кок34 - heat resistant nasal coca

35 - обитаемый отсек космоплана35 - inhabited spacecraft compartment

36 - пилот космоплана36 - space pilot

37 - кресло члена экипажа космоплана37 - space crew member seat

38 - самоориентирующийся ложемент пассажира космоплана38 - self-orienting tool tray of a spaceplane passenger

39 - стыковочный агрегат39 - docking unit

40 - переходный люк между космопланом и орбитальным модулем40 - access hatch between the spaceplane and the orbital module

41 - конформный орбитальный модуль41 - conformal orbital module

42 - обитаемый отсек орбитального модуля42 - inhabited compartment of the orbital module

43 - блок двигателей РСУ орбитального модуля43 - engine block DCS orbital module

44 - агрегатный отсек орбитального модуля44 - aggregate compartment of the orbital module

45 - приборно-агрегатный отсек космоплана45 - instrument-aggregate compartment of the spaceplane

46 - крышка переходного люка46 - passageway cover

47 - граница рабочей зоны самоориентирующегося ложемента47 - border of the working area of the self-orienting tool tray

48 - ракетные блоки САС/ДОМ48 - missile blocks SAS / HOUSE

49 - узел сопряжения ракетного блока САС/ДОМ с космопланом49 - interface unit missile block SAS / HOUSE with a spaceplane

50 - узел сопряжения космоплана с конформным орбитальным отсеком50 - spacecraft interface unit with a conformal orbital compartment

51 - приборная доска командира экипажа51 - dashboard of the crew commander

52 - остекление кабины командира экипажа52 - cockpit glazing

53 - узел сопряжения орбитального отсека с блоком топливных баков второй ступени53 - interface unit of the orbital compartment with the block of fuel tanks of the second stage

54 - точка отделения модулей первой ступени ракетоносителя от центрального блока54 - the point of separation of the modules of the first stage of the launch vehicle from the Central unit

55 - точка отделения МДПМ и головной части от блока баков второй ступени ракеты55 - the point of separation of the MPM and the head from the block of tanks of the second stage of the rocket

56 - переставное сопло ракетного блока САС/ДОМ56 - permissible nozzle rocket block SAS / HOUSE

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

В предыдущих разделах настоящей заявки на изобретение было раскрыто значение двух разновидностей космопланов со створчатым обтекателем для формирования компоновок вторых ступеней МТКС нового поколения. На фиг.1 в изометрической проекции изображена вторая ступень МТКС с однодвигательным МДПМ в стартовой конфигурации с открытым соплом 2 маршевой ракетной установки (см. отличительный признак а). Кормовая часть корпуса 1 МДПМ соединена встречно по тандемной схеме с кормовой частью блока баков 3 второй ступени (см. отличительный признак d) посредством силовых элементов сопряжения 6, 7 и соответствующих замков. К другому торцу блока баков 3 присоединена космическая головная часть 4. Часть корпуса МДПМ со сложенными консолями крыла и смещенными в крайнее открытое положение створками головного обтекателя закрыта кормовым обтекателем 5 второй ступени. Этот обтекатель должен обеспечивать не только приемлемые аэродинамические характеристики кормовой части второй ступени с учетом создания благоприятных условий для функционирования сопла 2 маршевой ракетной установки, но также экранировать МДПМ от воздействия на него других неблагоприятных газодинамических факторов на этапе выведения. По внешнему виду компоновка второй ступени ракетоносителя с МДПМ может мало чем отличаться от типичной компоновки одноразовой второй ступени, разве что несколько большей длиной.In the previous sections of the present application for the invention, the significance of two types of winged cowl-winged space planes for the formation of the second generation MTKS second stage layouts was disclosed. Figure 1 in isometric projection shows the second stage of the MTKS with single-engine MPM in the starting configuration with the open nozzle 2 of the main missile launcher (see distinctive feature a). The aft part of the body 1 of the MDPM is connected in an opposite manner in tandem with the aft part of the tank block 3 of the second stage (see hallmark d) by means of the power coupling elements 6, 7 and the corresponding locks. A space head part 4 is attached to the other end of the tank block 3. A part of the MDPM hull with the wing consoles folded and the wing fairing flaps displaced to the extreme open position is closed by the aft cowl 5 of the second stage. This fairing should provide not only acceptable aerodynamic characteristics of the stern of the second stage, taking into account the creation of favorable conditions for the functioning of the nozzle 2 of the mid-flight rocket launcher, but also shield the MISP from the influence of other adverse gas-dynamic factors on it at the stage of elimination. In appearance, the layout of the second stage of the launch vehicle with the MISP may not differ much from the typical layout of the disposable second stage, except perhaps for a slightly longer length.

На фиг.2 более подробно показана изометрическая проекция стартовой конфигурации МДПМ. Над сужающейся кормовой частью корпуса 1 «шалашиком» сложены поворотные консоли крыльев 10. На них сверху компактно надвинуты и зафиксированы верхние теплозащитные створки 8 головного обтекателя. Для улучшения компактности стартовой конфигурации МДПМ задние кромки створок 8, также как и нижней створки 9, выполнены фигурными, с выступами посредине и вырезами по краям. Средние выступы на этих кромках должны быть ответными фрагментами для закрытия ниш на корпусе МДПМ в районе, где начинается сопло ЖРД. В эти ниши опускаются носовые части створок в открытом положении. Подрезанные края позволяют в открытом положении плотнее приблизить створку к корпусу. На фиг.2 наглядно видно, что смещенные на достаточное расстояние назад створки головного обтекателя позволяют обеспечить штатные условия функционирования направленного относительно корпуса вперед сопла 2 маршевой ракетной установки второй ступени (см. отличительный признак а). На этом рисунке также показаны предпочтительные места расположения сопел РСУ для управления в канале рыскания (позиция 13) и в каналах тангажа/крена (позиция 14). Ответные части фиксаторов 15 на створках расположены вблизи крайних точек их выпуклых поверхностей, чтобы в открытом положении створки удобно было закрепить на соответствующих элементах кормовой части корпуса или консолей крыла. Места расположения подтягивающих замков 16 для фиксации створок в закрытом положении тогда должны быть определены на ответных продольных выступах поверхности корпуса.Figure 2 shows in more detail an isometric projection of the initial configuration of the MDPM. Above the tapering stern of the hull 1, the “hut” has pivoting wing consoles 10. The upper heat-shielding flaps 8 of the head fairing are compactly pulled from above and fixed on top of them. To improve the compactness of the initial MISP configuration, the trailing edges of the flaps 8, as well as the lower flap 9, are made curly, with protrusions in the middle and cutouts at the edges. The middle protrusions on these edges should be reciprocal fragments for closing the niches on the MDPM case in the area where the LPRE nozzle begins. The nasal parts of the valves in the open position are lowered into these niches. Cropped edges allow the sash to be closer to the body in the open position. In Fig. 2 it is clearly seen that the head fairing flaps offset by a sufficient distance back allow us to provide normal operating conditions for the nozzle 2 of the second stage sustainer rocket launcher directed relative to the casing forward (see distinctive feature a). This figure also shows the preferred locations for the DCS nozzles for control in the yaw channel (key 13) and in pitch / roll channels (key 14). The counterparts of the latches 15 on the wings are located near the extreme points of their convex surfaces, so that in the open position of the wings it would be convenient to fix them on the corresponding elements of the stern of the hull or wing consoles. The locations of the tightening locks 16 for fixing the flaps in the closed position should then be determined on the mating longitudinal protrusions of the housing surface.

На фиг.3 изображена одна из простейших возможных схем шарнирного механизма 18 перемещения нижней створки 8 головного обтекателя. Пунктиром обозначено положение элементов конструкции в закрытом положении, а сплошной линией - в открытом положении. На приведенной схеме проиллюстрирована одна из ключевых идей решения по обеспечению компактности стартовой конфигурации МДПМ, а именно: использование характерного сужения обводов ракетного двигателя в районе горловины сопла, чтобы сместить в образовавшуюся «ложбину» сравнительно громоздкую носовую часть нижней теплозащитной створки - жаростойкий кок 34. Следует отметить, что в компоновке МДПМ с двумя соплами условия для «погружения» носового кока между ними лучше, чем в варианте одного сопла.Figure 3 shows one of the simplest possible schemes of the hinge mechanism 18 for moving the lower sash 8 of the head fairing. The dotted line indicates the position of the structural elements in the closed position, and the solid line in the open position. The above diagram illustrates one of the key ideas of the solution to ensure the compactness of the MISM starting configuration, namely, the use of the characteristic narrowing of the rocket engine contours in the area of the nozzle neck to shift the relatively bulky nose of the lower heat-shielding shutter into the formed “hollow” - a heat-resistant cocoon 34. It should It should be noted that in the MISM arrangement with two nozzles, the conditions for “immersion” of nasal coca between them are better than in the case of a single nozzle.

На фиг.4 показана промежуточная конфигурация МДПМ, когда теплозащитные створки 8, 9 перемещены вперед и зафиксированы подтягивающими замками 16 в форме головного обтекателя, закрывающего сопло. Граница раздела нижней створки от верхних створок определена с учетом условий рациональной интеграции в конструкцию жаростойкого кока 34 (см. отличительный признак b), а также получения компактной стартовой конфигурации МДПМ. Теплозащита на границах створок обтекателя может быть обеспечена на базе апробированных технических решений, примененных в конструкциях аэрокосмических аппаратов первого поколения, например в конструкциях створок ниш шасси «Бурана». Чтобы создать достаточные усилия для плотного прилегания кромок, обеспечивающего требуемые условия работоспособности теплозащитных уплотнений, подтягивающие замки 16 должны размещаться не только в отмеченных на фиг.4 точках, но и в других местах по периметру створок. В виде открытой собачки (позиция 19) обозначен центральный узел сопряжения МДПМ с силовым элементом 6, через который на блок баков 3 передается основная часть силы тяги маршевой ракетной установки (см. отличительный признак d). Места подхода боковых силовых элементов 7 к корпусу МДПМ обозначены в виде пазов 12 на корневой части консоли крыла 10. Эти пазы автоматически перекрываются при повороте консолей крыла из стартового в рабочее положение на этапах спуска и посадки. В стартовом положении для обеспечения жесткости конструкции концы консолей крыла 10 соединены замком 20. В набор органов аэродинамического управления МДПМ (в составе руля высоты 11 и поворотных консолей крыла 10) могут быть добавлены элевоны 21 в качестве средства продольно-поперечного управления, а также (при синхронном разнонаправленном отклонении с рулем высоты) выполнения функций воздушного тормоза.Figure 4 shows the intermediate configuration of the MDPM when the heat-shielding flaps 8, 9 are moved forward and secured by tightening locks 16 in the form of a head fairing covering the nozzle. The interface between the lower cusp and the upper cusps is determined taking into account the conditions of rational integration into the design of heat-resistant coca 34 (see hallmark b), as well as obtaining a compact starting configuration of the MPPM. Thermal protection at the borders of the fairing flaps can be provided on the basis of proven technical solutions used in the designs of the first generation aerospace vehicles, for example, in the designs of the flaps of the Burana landing gear niches. In order to create sufficient forces for a tight fit of the edges, providing the required operating conditions for heat-shielding seals, the tightening locks 16 should be placed not only at the points marked in Fig. 4, but also in other places around the perimeter of the wings. In the form of an open dog (position 19), the central unit for interfacing the MPM with the power element 6 is indicated, through which the main part of the thrust of the main missile launcher is transmitted to the tank unit 3 (see distinguishing feature d). The places of approach of the lateral power elements 7 to the MDPM body are indicated in the form of grooves 12 on the root of the wing console 10. These grooves automatically overlap when the wing consoles rotate from the starting to the working position during the descent and landing stages. In the starting position, to ensure structural rigidity, the ends of the wing consoles 10 are connected by a lock 20. Elevons 21 can be added to the set of MDPM aerodynamic controls (consisting of the elevator 11 and rotary wing consoles 10) as well as synchronous multidirectional deviation with elevator) perform the functions of the air brake.

Для иллюстрации влияния на компоновку космопланов отличительного признака с, на фиг.5 изображен МДПМ в ракурсе «сбоку сверху» из задней полусферы в конфигурации гиперзвукового полета. Консоли крыла 10 повернуты в рабочее положение на угол, соответствующий режиму самобалансировки (примерно 45÷50° вверх относительно строительной горизонтали корпуса). Дополнительно к ранее уже описанным элементам, на этом рисунке показаны предпочтительные места расположения следующих агрегатов: сопла двигателя орбитального маневрирования 23, разрывных разъемов 22 топливных магистралей, а также контейнера 24 посадочного тормозного парашюта. В выбранном ракурсе на верхней поверхности консоли крыла показан интерцептор 17. Элевоны 21 и/или интерцепторы 17 могут быть включены в состав органов аэродинамического управления космоплана в том случае, если в силу каких-либо причин эффективность управления посредством поворотных консолей крыла 10 и руля высоты 11 окажется недостаточной.To illustrate the effect on the layout of the spacecraft of the distinctive feature c, Fig. 5 shows the MDM in the view "from above from above" from the rear hemisphere in the configuration of hypersonic flight. The wing consoles 10 are rotated to the operating position by an angle corresponding to the self-balancing mode (approximately 45 ÷ 50 ° upwards relative to the horizontal construction of the body). In addition to the previously described elements, this figure shows the preferred locations of the following units: nozzles of the orbital maneuvering engine 23, explosive connectors 22 of the fuel lines, as well as the container 24 of the landing brake parachute. In a selected perspective, an interceptor 17 is shown on the upper surface of the wing console. Elevons 21 and / or interceptors 17 can be included in aerodynamic control bodies of the space plan if, for any reason, the control efficiency is via rotary wing consoles 10 and elevator 11 will be insufficient.

Характерный вид посадочной конфигурации МДПМ приведен на фиг.6. Стойки шасси 25, 26 выпущены, консоли крыла 10 опущены почти до строительной горизонтали. Эта конфигурация ориентирована на получение близких к максимально возможным несущим свойствам компоновки и приемлемых характеристик путевой устойчивости аппарата.A typical view of the landing configuration MDPM shown in Fig.6. Chassis racks 25, 26 are released, wing consoles 10 are lowered almost to the horizontal of construction. This configuration is aimed at obtaining close to the maximum possible bearing properties of the layout and acceptable characteristics of the directional stability of the apparatus.

Вписанная в обводы типичной формы космической головной части 4 компоновка транспортного космического корабля с пилотируемым космопланом в стартовой конфигурации представлена на фиг.7. Подвижные створки 8, 9 головного обтекателя закрывают стыковочный агрегат 39, расположенный в носовой части корпуса космоплана 1 и ориентированный вдоль продольной оси инерции всей сборки. Среднюю часть корпуса космоплана занимает обитаемый отсек 35, в котором рабочее место командира экипажа 36 скомпоновано в соответствии с авиационными канонами. Это относится к ориентации позы пилота в кресле 37 и расположению информационно-управляющего поля - приборной доски 51, остекления 52, а также органов управления (не показано). Пассажиры космоплана на этапах выведения, спуска и посадки размещаются на самоориентирующихся ложементах 38 в позе «лежа на спине» (см. отличительный признак f). Это позволяет, во-первых, рационально использовать особенности формы сужения корпуса от средней эллипсообразной до кормовой клинообразной с горизонтальным ребром и, во-вторых, улучшить условия переносимости перегрузки за счет подстройки ориентации тела пассажира на линию воздействия по направлению «грудь-спина». Между обитаемым отсеком 35 космоплана и обитаемым отсеком 42 конформного орбитального модуля 41 имеется проход через герметичный люк 40. Модуль 41 соединен с корпусом космоплана 1 замками 50 (см. отличительный признак g). Силовые элементы 53 на кормовом торце модуля 41 служат для его разъемного соединения с блоком баков 3. На этом же торце может быть установлен блок двигателей РСУ 43, предназначенный преимущественно для управления ориентацией космического корабля на этапе орбитального полета. Ракетные блоки 48, присоединенные замками 49 к корпусу 1 космоплана (см. отличительный признак g), могут использоваться в качестве движителя в системе аварийного спасения (САС) и в качестве двигателя орбитального маневрирования (ДОМ). В первом из перечисленных вариантов применения после открытия замков 50 должно быть одновременно включено достаточное количество блоков 48, чтобы увести космоплан от аварийного ракетоносителя. Условная точка приложения равнодействующей от реактивных тяг этих блоков должна находиться перед центром масс отделившегося пакета. Второй вариант использования ориентирован на раздельное включение одного или нескольких блоков 48, когда для орбитального маневра космического корабля требуется придать ему достаточно большой импульс. Сопла 56 блоков 48 после выхода на орбиту должны быть переставлены так, чтобы направление действия тяги проходило через центр инерции космического корабля.Inscribed in the contours of a typical shape of the space head part 4, the layout of the transport spacecraft with a manned spaceplane in the launch configuration is presented in Fig.7. The movable flaps 8, 9 of the head fairing close the docking unit 39, located in the bow of the hull of the spaceplane 1 and oriented along the longitudinal axis of inertia of the entire assembly. The middle part of the spacecraft’s hull is occupied by the inhabited compartment 35, in which the workplace of the crew commander 36 is arranged in accordance with the aviation canons. This relates to the orientation of the pilot's posture in the seat 37 and the location of the information-control field - the dashboard 51, glazing 52, as well as the controls (not shown). Passengers of the spaceplane at the stages of launching, launching and landing are placed on self-orienting lodges 38 in the “lying on their back” pose (see hallmark f). This allows, firstly, to rationally use the features of the shape of the hull narrowing from the middle elliptical to the stern wedge-shaped with a horizontal rib and, secondly, to improve the conditions of overload tolerance by adjusting the orientation of the passenger’s body to the line of action in the "chest-back" direction. Between the inhabited compartment 35 of the spaceplane and the inhabited compartment 42 of the conformal orbital module 41 there is a passage through the sealed hatch 40. The module 41 is connected to the spacecraft 1 by the locks 50 (see hallmark g). Power elements 53 at the aft end of the module 41 are used for its detachable connection with the block of tanks 3. At the same end can be installed the engine block RSU 43, designed primarily to control the orientation of the spacecraft at the stage of orbital flight. Missile blocks 48, attached by locks 49 to the spacecraft’s hull 1 (see hallmark g), can be used as a propulsion device in the emergency rescue system (CAC) and as an orbital maneuvering engine (HOUSE). In the first of the listed applications, after opening the locks 50, a sufficient number of blocks 48 must be switched on at the same time to remove the spaceplane from the emergency launch vehicle. The conditional point of application of the resultant from the jet rods of these blocks should be in front of the center of mass of the separated package. The second use case is focused on the separate inclusion of one or more blocks 48, when for the orbital maneuver of the spacecraft it is required to give it a sufficiently large momentum. The nozzles 56 of blocks 48, after entering orbit, must be rearranged so that the direction of action of the thrust passes through the center of inertia of the spacecraft.

На фиг.8 показана основная конфигурация транспортного космического корабля для этапа орбитального полета. Створки 8 и 9 головного обтекателя открыты. Пилот 36 может визуально контролировать часть пространства в передней полусфере через имеющийся между открытыми верхними створками 8 сектор обзора (см. отличительный признак e). Крышка 46 переходного люка 40 между обитаемыми отсеками космоплана и конформного орбитального отсека открыта. В приборно-агрегатном отсеке 45 космоплана размещено преимущественно сложное оборудование (электронные блоки, электромеханические системы и др.), а в агрегатном отсеке 44 орбитального модуля - преимущественно емкости с запасами жидких и газообразных рабочих тел.On Fig shows the main configuration of the transport spacecraft for the stage of orbital flight. Flaps 8 and 9 of the head fairing are open. The pilot 36 can visually control part of the space in the front hemisphere through the viewing sector between the open upper wings 8 (see hallmark e). The cover 46 of the access hatch 40 between the inhabited compartments of the spaceplane and the conformal orbital compartment is open. In the instrument-aggregate compartment 45 of the spaceplane, mainly sophisticated equipment (electronic components, electromechanical systems, etc.) is located, and in the aggregate compartment 44 of the orbital module, mainly containers with stocks of liquid and gaseous working bodies.

Изображенная на фиг.9 конфигурация пилотируемого космоплана на этапе спуска аналогична по состоянию основных аэродинамических элементов конфигурации МДПМ на фиг.5. Сопоставление положений пассажиров на фиг.7 и фиг.9 позволяет проиллюстрировать эффект применения отличительного признака f. Самоориентирующиеся ложементы 38 обеспечивают ориентацию тел пассажиров в положении, минимизирующем негативное воздействие на них перегрузки. По сути, ориентация относительно вектора перегрузки направления «грудь-спина» у пассажиров космоплана на этапах выведения и спуска примерно такая же, как, например, у космонавтов «Союза» на соответствующих этапах полета. Поскольку общий уровень перегрузок у космоплана на «планирующих» траекториях спуска ниже, чем на «скользящих» или «баллистических» траекториях капсулы «Союза», то, следовательно, уровень комфорта для пассажиров по этому показателю на новом средстве спуска с орбиты должен быть выше.The configuration of a manned spacecraft depicted in FIG. 9 at the launching stage is similar in state to the main aerodynamic elements of the MISM configuration in FIG. 5. A comparison of the positions of passengers in Fig.7 and Fig.9 allows to illustrate the effect of the application of the hallmark f. Self-orienting lodges 38 provide the orientation of the bodies of passengers in a position that minimizes the negative impact on them of overload. In fact, the orientation with respect to the overload vector of the “chest-back” direction for the passengers of the spaceplane at the stages of launching and launching is approximately the same as, for example, for the cosmonauts of the Soyuz at the corresponding stages of flight. Since the overall level of overloads on the spaceplane on the “planning” descent trajectories is lower than on the “sliding” or “ballistic” trajectories of the Soyuz capsule, therefore, the level of comfort for passengers on this indicator in the new means of descent from orbit should be higher.

Последовательность основных операций по использованию МДПМ, типичная для одного из двух вариантов компоновок космопланов со створчатым головным обтекателем, схематично представлена на фиг.10. Ключевые отличия в этой последовательности от наиболее близкого аналога по способу применения (см. патент US 5143327) состоят в операциях по перемещению створок головного обтекателя, а также в особенностях вариантов законов формирования управляющих воздействий на посадочном режиме с использованием возможностей раскладки консолей крыла.The sequence of basic operations for the use of MISP, typical of one of the two layout options for space planes with a wing head fairing, is shown schematically in FIG. 10. The key differences in this sequence from the closest analogue in the method of application (see US Pat. No. 5,143,327) consist in operations to move the head fairing flaps, as well as in the particularities of the variants of the laws of formation of control actions in the landing mode using the wing console layout options.

Типовая программа полета МДПМ в составе МТКС согласно заявленному изобретению должна включать следующую последовательность операций:A typical MPLM flight program as part of the MTKS according to the claimed invention should include the following sequence of operations:

1. Осуществляют вертикальный старт ракетоносителя, который затем летит по траектории выведения 28 до точки разделения 54. На фиг.10 изображен ракетоноситель в варианте трехблочной компоновки, состоящий из двух многоразовых модулей первой ступени 27 и второй ступени в конфигурации фиг.1 с одним МДПМ.1. Carry out a vertical launch of the launch vehicle, which then flies along the launch path 28 to the separation point 54. Figure 10 shows the launch vehicle in a three-block arrangement, consisting of two reusable modules of the first stage 27 and the second stage in the configuration of figure 1 with one MDM.

2. После разделения в точке 54 на скорости примерно M≈7 и выключения маршевых ЖРД на многоразовых модулях 27 первой ступени, они осуществляют планирующий полет в автоматическом режиме к аэродрому (аэродромам) посадки по соответствующим траекториям 31. Вторая ступень в составе модулей 1, 3, 4 продолжает полет по траектории выведения 29 до точки разделения 55.2. After dividing at point 54 at a speed of approximately M≈7 and turning off the marching rocket engines on reusable modules 27 of the first stage, they plan a flight in automatic mode to the landing aerodrome (s) along the corresponding paths 31. The second stage consisting of modules 1, 3 , 4 continues the flight along the trajectory of the output 29 to the point of separation 55.

3. На участке траектории 29 полета до точки 55, при достижении заданной суборбитальной скорости, выключают маршевый ЖРД на МДПМ.3. On the flight path 29 to point 55, when the specified suborbital speed is reached, the marching rocket engine on the MPD is turned off.

4. После разделения модулей второй ступени в точке 55, производят отвод МДПМ и модуля полезной нагрузки от блока баков 3. МДПМ из стартовой конфигурации (см. фиг.2) преобразуют в конфигурацию спуска в атмосфере (см. фиг.5).4. After the separation of the second-stage modules at point 55, the MPDM and the payload module are removed from the tank block 3. The MPDMs from the starting configuration (see FIG. 2) are converted to the descent configuration in the atmosphere (see FIG. 5).

5. Модуль полезной нагрузки 4, который может быть как одноразовым космическим аппаратом, так и КМТКК, довыводят на заданную опорную орбиту по типовой процедуре. МДПМ с помощью РСУ (поз.13, 14) ориентируют в пространстве нужным образом, затем в соответствующий момент включают ДОМ (поз.23) на заданное время, чтобы продолжить полет уже по орбитальной траектории 30.5. The payload module 4, which can be either a disposable spacecraft or KMTKK, is brought into a given reference orbit according to the standard procedure. MDPM with the help of DCS (pos.13, 14) is oriented in space as needed, then at the appropriate moment turn on the HOUSE (pos.23) for a specified time in order to continue the flight along the orbital path 30.

6. На заданном удалении от выбранного аэродрома посадки (по штатной программе полета это должен быть аэродром космодрома) выполняют операцию схода с орбиты МДПМ, повторно применив для этого РСУ (поз.13, 14) и ДОМ (поз.23).6. At a predetermined distance from the selected landing aerodrome (according to the regular flight program, this should be the aerodrome of the cosmodrome), the MPPM descend from the orbit and perform the DCS (pos. 13, 14) and DOM (pos. 23) for this purpose.

7. Управление траекторией полета МДПМ с помощью аэродинамических поверхностей на гиперзвуковом участке спуска осуществляют аналогично тому, как управляли аппаратами серии «Бор-4» - асимметричным поворотом консолей крыла 10 относительно заданного балансировочного угла их раскладки. В продольном канале дополнительно возможно использование руля высоты 11, который на больших углах атаки действует как балансировочный щиток.7. The MDPM flight path is controlled by aerodynamic surfaces on the hypersonic section of the descent in the same way as the Bor-4 series was controlled - the asymmetric rotation of the wing consoles 10 relative to a given balancing angle of their layout. In the longitudinal channel, it is additionally possible to use a rudder of height 11, which at large angles of attack acts as a balancing shield.

8. Аэродинамическое управление на участке 32 траектории полета космоплана на умеренных сверхзвуковых и дозвуковых скоростях осуществляют:8. Aerodynamic control on the portion 32 of the spacecraft flight path at moderate supersonic and subsonic speeds is carried out:

i. в канале тангажа - за счет отклонения руля высоты (поз.11);i. in the pitch channel - due to the deviation of the elevator (pos. 11);

ii. в канале крена - за счет несимметричного поворота консолей крыла (поз.10);ii. in the roll channel - due to the asymmetric rotation of the wing consoles (10);

iii. в путевом канале - за счет скоординированного отклонения руля высоты (поз.11) и несимметричного поворота консолей крыла (поз.10);iii. in the track channel - due to the coordinated deviation of the elevator (pos. 11) and asymmetric rotation of the wing consoles (pos. 10);

iv. в канале скорости - за счет отклонения руля высоты (поз.11) и/или симметричного подъема/опускания консолей крыла (поз.10).iv. in the speed channel - due to the deviation of the elevator (pos. 11) and / or the symmetrical raising / lowering of the wing consoles (pos. 10).

9. На заключительном участке траектории выравнивания производят уменьшение угла поперечного V консолей крыла 10 до минимальной заданной величины (по-видимому, примерно до - 5°). Управление приземлением космоплана на ВПП (поз.33), а также управление на пробеге производят в соответствии с известными авиационными процедурами.9. In the final section of the alignment trajectory, the angle of the transverse V of the wing consoles 10 is reduced to a minimum predetermined value (apparently, to about -5 °). The landing planes landing control on the runway (pos. 33), as well as run control, is carried out in accordance with well-known aviation procedures.

В основе определения состава исполнительных органов для канала управления скоростью находятся следующие соображения. Как известно, (см., например. Гуськов Ю.П., Загайнов Г.И. Управление полетом самолетов. М.: Машиностроение, 1980, стр.166) при формировании самолетных систем автоматического управления посадкой функцию регулирования скорости полета возлагают преимущественно на подсистему управления силой тяги движителя. При этом более быстродействующие аэродинамические рули также дают определенный вклад в обеспечение высокого качества процесса управления скоростью, попутно используясь и в других контурах управления. На многоразовых аппаратах первого поколения («Space Shuttle», «Буран») в качестве эффективного средства обеспечения решения ряда проблем, связанных с получением приемлемых аэродинамических характеристик, был использован воздушный тормоз, который был выполнен в виде двух раскрывающихся половинок руля направления. Для целей управления скоростью воздушный тормоз на «Буране» использовался при М≤0.8 (см. Многоразовый орбитальный корабль «Буран». Ю.П.Семенов, Г.Е.Лозино-Лозинский и др.; - М.: «Машиностроение» 1995, стр.300). По получаемому эффекту регулирование скорости с использованием воздушного тормоза на этих аппаратах стало эквивалентом управляющих воздействий, оказываемых за счет изменения силы тяги воздушного движителя у самолетов.The following considerations are the basis for determining the composition of the executive bodies for the speed control channel. As is known, (see, for example, Guskov Yu.P., Zagainov GI Flight control of aircraft. M: Mashinostroenie, 1980, p. 166), when forming aircraft automatic landing control systems, the function of regulating flight speed is assigned primarily to the subsystem propulsion traction control. At the same time, faster aerodynamic rudders also make a certain contribution to ensuring the high quality of the speed control process, simultaneously being used in other control loops. On reusable first-generation vehicles (Space Shuttle, Buran), an air brake was used as an effective means of solving a number of problems associated with obtaining acceptable aerodynamic characteristics, which was made in the form of two drop-down halves of the rudder. For speed control purposes, an air brake on the “Buran” was used at M≤0.8 (see the reusable orbiter “Buran”. Yu.P. Semenov, G.E. Lozino-Lozinsky et al .; - M .: “Mechanical Engineering” 1995 , p. 300). According to the effect obtained, speed control using an air brake on these devices has become the equivalent of control actions provided by changing the thrust of an air propulsion device in airplanes.

Регулирование силы аэродинамического сопротивления посредством воздушного тормоза приводит к соответствующим изменениям коэффициента аэродинамического качества летательного аппарата, влияющим на определение устанавливающихся значений угла планирования и скорости. Но аэродинамическое качество можно регулировать также и за счет изменения несущих свойств летательного аппарата, что как раз и происходит при одновременном подъеме/опускании консолей крыла (поскольку изменяется проекция эффективной несущей поверхности на горизонтальную строительную плоскость аппарата). Таким образом, в предложенном варианте компоновки космоплана совокупность управляющих органов «поворотные консоли крыла + руль высоты» является для системы управления функциональным аналогом примененной ранее на аппаратах «Space Shuttle» и «Буран» совокупности «воздушный тормоз + элевоны». Или (несколько отдаленнее) совокупности «воздушный движитель + руль высоты (элевоны)», характерной для большинства самолетов с системой автоматического захода на посадку.Regulation of aerodynamic drag by means of an air brake leads to corresponding changes in the aerodynamic quality coefficient of the aircraft, affecting the determination of the established values of the planning angle and speed. But aerodynamic quality can also be controlled by changing the load-bearing properties of the aircraft, which just happens with the simultaneous raising / lowering of the wing consoles (since the projection of the effective bearing surface on the horizontal building plane of the device changes). Thus, in the proposed version of the spaceplane layout, the set of governing bodies “rotary wing consoles + elevator” is for the control system a functional analogue of the “air brake + elevons” set previously used on Space Shuttle and Buran devices. Or (somewhat more distant) the aggregate “air mover + elevator (elevons)”, typical for most aircraft with an automatic approach system.

Предполагается, что для космопланов с новой компоновкой опорная программа изменения скорости при заходе на посадку будет определяться преимущественно углом раскладки (углом поперечного V) консолей крыла, причем программа будет такой, чтобы запасы по углу отклонения руля высоты в обе стороны номинально были примерно одинаковыми, с соблюдением выполнения типичных ограничений на посадке на другие параметры полета. Эти принципы, собственно, и определяют то, как должно осуществляться управление скоростью.It is assumed that for space planes with a new layout, the reference program of speed change during approach will be determined mainly by the layout angle (the angle of the transverse V) of the wing consoles, and the program will be such that the reserves along the angle of the elevator in both directions are nominally approximately the same, with compliance with typical restrictions on landing on other flight parameters. These principles, in fact, determine how speed control should be implemented.

Основные отличия в способе применения космоплана в составе транспортного космического корабля (по сравнению с вышеизложенным способом для МДПМ) состоят в следующем:The main differences in the method of using the spaceplane as part of a transport spacecraft (compared with the above method for MIS) are as follows:

I. В стартовой конфигурации теплозащитные створки 8, 9 закрыты и образуют головной обтекатель.I. In the starting configuration, the heat-shielding flaps 8, 9 are closed and form the head fairing.

II. В случае возникновения нештатной ситуации при запуске МТКС, предусмотрена возможность экстренного отделения космоплана от аварийного ракетоносителя и орбитального отсека в любой точке траектории выведения 28, 29, с последующей посадкой на ВПП.II. In the event of an emergency during the launch of the MTKS, it is possible to urgently separate the spaceplane from the emergency rocket carrier and the orbital compartment at any point on launch path 28, 29, followed by landing on the runway.

III. Створки головного обтекателя 8, 9 обязательно открывают только при необходимости использования стыковочного агрегата 39.III. Flaps of the head fairing 8, 9 necessarily open only if you need to use the docking unit 39.

IV. Обитаемый отсек космоплана, закрытый люком 40, может быть использован в качестве шлюзовой камеры при осуществлении выхода космонавта в открытый космос через люк стыковочного агрегата 39.IV. The habitable spacecraft compartment, closed by hatch 40, can be used as a lock chamber when the astronaut enters outer space through the hatch of docking unit 39.

V. Дополнительно к закрытию створок 8, 9 головного обтекателя (если они были открыты) перед сходом с орбиты производят расстыковку космоплана и конформного орбитального отсека 41, а после отработки импульса схода - отстыковывают также и корпуса 48 всех ракетных блоков САС/ДОМ.V. In addition to closing the head fairing flaps 8, 9 (if they were open), before leaving the orbit, the spaceplane and the conformal orbital compartment 41 are undocked, and after the descent pulse has been worked out, the hull 48 of all SAS / DOM missile units is also undocked.

Как известно, у экспериментальных аппаратов «Бор-4», основное назначение которых состояло в натурных испытаниях элементов теплозащиты «Бурана», в качестве аэродинамических органов управления были применены только две асимметрично отклоняемых в поперечном канале консоли крыла. Тем не менее система управления с такими усеченными возможностями обеспечила решение задач по моделированию гиперзвукового участка траектории полета «Бурана» и приведению «Бора-4» в заданный район приводнения. В настоящей заявке на изобретение предложено расширить примерно до 130÷150° суммарный диапазон углов поворота консоли крыла космоплана по сравнению с известными предыдущими аналогами (проекты «Спираль», «Бор-4», МАКС). Такое решение позволяет обеспечить компактность стартовой конфигурации космоплана и максимально возможно использовать его несущие свойства на сверхзвуковых и дозвуковых скоростях планирования. Добавление же в состав аэродинамических органов управления космоплана третьей подвижной поверхности - руля высоты - создает возможности полноценного регулирования (раздельно и комбинированно) по четырем каналам, а именно: по тангажу, крену, пути и воздушной скорости. Позитивный эффект от предложенного технического решения по конфигурации аэродинамических органов управления состоит не только в том, что в теплонапряженной конструкции космопланов удается вдвое уменьшить количество подвижных рулевых поверхностей (с шести, как у «Space Shuttle», или семи, как у «Бурана») до трех. Позитивно и то, что открывается возможность рационально избавиться от сложностей с обеспечением устойчивости и управляемости в определенных диапазонах скоростей полета, которые были выявлены у шатловской компоновки.As is known, in the Bor-4 experimental apparatuses, the main purpose of which was to conduct full-scale tests of the Buran thermal protection elements, only two asymmetrically deflected wing consoles in the transverse channel were used as aerodynamic controls. Nevertheless, a control system with such truncated capabilities ensured the solution of the problems of modeling the hypersonic section of the Burana flight path and bringing the Bora-4 to the specified splashdown area. In the present application for the invention, it is proposed to expand to approximately 130 ÷ 150 ° the total range of angles of rotation of the console of the wing of the spaceplane in comparison with the known previous counterparts (projects "Spiral", "Bor-4", MAKS). Such a solution makes it possible to ensure the compactness of the launch plan of the space plan and to maximize its load-bearing properties at supersonic and subsonic planning speeds. The addition of the third moving surface — the elevator — to the aerodynamic controls of the spaceplane creates the possibility of full regulation (separately and combined) through four channels, namely, pitch, roll, track and airspeed. The positive effect of the proposed technical solution for the configuration of aerodynamic controls is not only that in the heat-stressed design of space planes it is possible to halve the number of movable steering surfaces (from six, like the Space Shuttle, or seven, like the Buran) three. It is also positive that the opportunity arises to rationally get rid of the difficulties with ensuring stability and controllability in certain ranges of flight speeds that were identified in the Shuttle assembly.

В заключение настоящего раздела необходимо отметить, что для реализации предложенных технических решений в компоновке и конструкции космоплана потенциально достаточен тот технологический уровень, на котором были созданы «Space Shuttle» и «Буран». Но применение новой совокупности этих решений должно позволить достичь более высокий уровень летно-технических и эксплуатационных характеристик у следующего поколения МТКС, чем удалось получить на предыдущем.In conclusion of this section, it should be noted that for the implementation of the proposed technical solutions in the layout and design of the spaceplane, the technological level at which Space Shuttle and Buran were created is potentially sufficient. But the use of a new combination of these solutions should allow achieving a higher level of flight-technical and operational characteristics of the next generation of MTKS than it was possible to obtain at the previous one.

Claims (10)

1. Планирующий космический аппарат со створчатым головным обтекателем, содержащий несущий теплозащищенный корпус, поворотные консоли крыльев, оси шарнирных соединений которых с корпусом примерно параллельны его продольной оси, аэродинамические и реактивные рули, приборное оборудование для обеспечения управления орбитальным полетом, спуском и посадкой этого аппарата на аэродром, убираемое посадочное устройство (шасси), разъемные узлы силового, пневмогидравлического, электрического и информационного сопряжения с ответными частями на блоке баков ракетного топлива, а также модуль маршевой силовой установки ракетоносителя, отличающийся тем, что сопло модуля маршевой силовой установки, расположенной в передней части корпуса планирующего космического аппарата, ориентировано вперед относительно этого корпуса, носовая часть которого содержит также одну нижнюю и не менее двух верхних теплозащитных подвижных створок головного обтекателя, компактно наложенных в стартовой конфигурации на среднюю часть корпуса планирующего космического аппарата так, чтобы обеспечить возможность штатного функционирования маршевой силовой установки, и имеющих возможность их выдвижения вперед с образованием в посадочной конфигурации поверхности головного обтекателя вокруг сопла маршевой силовой установки, при этом соседние створки попарно плотно соединяются между собой и с кромкой средней части корпуса планирующего космического аппарата замковыми устройствами, создавая необходимые условия для функционирования теплового уплотнения по кромкам этих створок, а нижняя створка головного обтекателя содержит носовой жаростойкий кок, выполненный как элемент единой теплозащитной конструкции, кроме того, кормовая часть корпуса планирующего космического аппарата выполнена сужающейся и сопряжена с обводами руля высоты, при этом встречное сопряжение кормовых частей планирующего космического аппарата и блока баков ракетного топлива второй ступени ракетоносителя выполнено по тандемной схеме, причем разъемные узлы сопряжения расположены преимущественно в верхней части и по бокам сужающегося кормового отсека планирующего космического аппарата.1. Planning spacecraft with a wing head fairing, comprising a heat-bearing supporting body, rotary wing consoles, the axis of articulation of which with the body are approximately parallel to its longitudinal axis, aerodynamic and jet steering wheels, instrumentation to provide control of orbital flight, descent and landing of this device on airfield, retractable landing gear (landing gear), detachable units of power, pneumohydraulic, electrical and information interface with mates the rocket fuel tank unit, as well as the module of the propulsion carrier propulsion system, characterized in that the nozzle of the propulsion module of the propulsion system located in front of the planning spacecraft body is oriented forward relative to this body, the bow of which also contains one lower and at least two upper heat-shielding movable flaps of the head fairing, compactly superimposed in the launch configuration on the middle part of the body of the planning spacecraft so as to provide the standard operation of the marching power plant, and having the possibility of their advance forward with the formation in the landing configuration of the surface of the head fairing around the nozzle of the marching power plant, while the adjacent wings are pairwise tightly connected to each other and to the edge of the middle part of the hull of the planning spacecraft by locking devices, creating the necessary conditions for the functioning of the heat seal along the edges of these flaps, and the lower cusp of the head fairing contains nasal heat a good cook, made as an element of a single heat-shielding design, in addition, the aft part of the planning spacecraft’s hull is made tapering and paired with the elevator contours, while the counter-coupling of the aft parts of the planning spacecraft and the rocket fuel tank block of the second stage of the launch vehicle is made according to the tandem scheme, moreover, detachable interface nodes are located mainly in the upper part and on the sides of the tapering stern compartment of the planning spacecraft. 2. Планирующий космический аппарат со створчатым головным обтекателем по п.1, отличающийся тем, что модуль маршевой силовой установки содержит два сопла, ориентированных вперед относительно корпуса этого планирующего космического аппарата.2. Planning spacecraft with a wing head fairing according to claim 1, characterized in that the marching propulsion module contains two nozzles oriented forward relative to the hull of this planning spacecraft. 3. Планирующий космический аппарат со створчатым головным обтекателем по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что задние кромки теплозащитных створок головного обтекателя выполнены фигурными так, что в закрытом положении прикрывают имеющиеся в передней части корпуса ниши, которые предназначены для расположения в них передних сегментов этих створок в раскрытом положении.3. Planning spacecraft with a flap head fairing according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the trailing edges of the heat-protective flaps of the head fairing are shaped so that in the closed position they cover the niches in the front of the hull that are designed to be located in them front segments of these valves in the open position. 4. Планирующий космический аппарат со створчатым головным обтекателем по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что на верхней поверхности консолей крыла расположены интерцепторы.4. Planning spacecraft with a wing head fairing according to any one of claims 1 to 3, characterized in that on the upper surface of the wing consoles are spoilers. 5. Планирующий космический аппарат со створчатым головным обтекателем по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что на консолях крыла расположены элевоны.5. Planning spacecraft with a wing head fairing according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the elevons are located on the wing consoles. 6. Планирующий космический аппарат со створчатым головным обтекателем, содержащий несущий теплозащищенный корпус, поворотные консоли крыльев, вращающиеся относительно осей, примерно параллельных продольной оси его корпуса, аэродинамические рули, реактивные двигатели и приборное оборудование для обеспечения управления орбитальным полетом, спуском и посадкой этого аппарата на аэродром, убираемое посадочное устройство (шасси), отличающийся тем, что планирующий космический аппарат содержит обитаемый грузопассажирский отсек с рабочим местом летчика-космонавта в носовой части, сопрягаемый с отделяемым конформным орбитальным отсеком через герметичный люк, разъемные узлы силового, электрического, пневмогидравлического и информационного сопряжения, которые расположены преимущественно на верхней части корпуса планирующего космического аппарата, стыковочный агрегат, установленный в носовой части корпуса этого аппарата и плотно закрытый подвижными теплозащитными створками головного обтекателя на участках выведения, спуска и посадки с возможностью раскрытия створок на орбитальном участке полета так, что обеспечиваются условия непосредственного визуального контроля с рабочего места летчика-космонавта заданного сектора сближения с кооперируемым объектом, носовой жаростойкий кок выполнен как элемент единой теплозащитной конструкции нижней створки головного обтекателя, а кормовая часть корпуса планирующего космического аппарата выполнена сужающейся и сопряженной с обводами руля высоты, преимущественно по бокам верхней поверхности корпуса планирующего космического аппарата установлены узлы силового разъемного сопряжения по пакетной схеме с двигательными блоками орбитального маневрирования, перемещаемые сопла которых в стартовом положении обеспечивают работу системы аварийного спасения, а в обитаемой зоне грузопассажирского отсека расположены узлы навески ложементов.6. Planning spacecraft with a wing head fairing, comprising a heat-bearing supporting body, rotary wing consoles rotating relative to axes approximately parallel to the longitudinal axis of its body, aerodynamic rudders, jet engines and instrumentation to provide control of orbital flight, descent and landing of this device on aerodrome, retractable landing device (landing gear), characterized in that the planning spacecraft contains an inhabited cargo-passenger compartment with a working m by the astronaut’s pilot’s nose, interfaced with a detachable conformal orbital compartment through an airtight hatch, detachable components of power, electric, pneumohydraulic and information interfaces, which are located mainly on the upper part of the planning spacecraft’s body, a docking unit installed in the bow of the body of this device and tightly closed by movable heat-shielding flaps of the head fairing in the areas of removal, descent and landing with the possibility of opening the flaps n the orbital portion of the flight so that conditions are provided for direct visual control from the workplace of the pilot-cosmonaut of a given approach sector with a cooperating object, the nose heat-resistant cock is made as an element of the unified heat-shielding structure of the lower wing of the head fairing, and the aft part of the body of the planning spacecraft is made tapering and paired with elevator contours, mainly on the sides of the upper surface of the hull of the planning spacecraft, power units are installed new detachable interface in a batch scheme with orbital maneuvering engine blocks, the movable nozzles of which in the starting position ensure the operation of the emergency rescue system, and lodgement units are located in the inhabited area of the cargo-passenger compartment. 7. Планирующий космический аппарат со створчатым головным обтекателем по п.6, отличающийся тем, что в обитаемой зоне грузопассажирского отсека корпуса установлены самоориентирующиеся ложементы пассажиров, подстраивающие положение тел пассажиров так, что на этапах полета «выведение» и «спуск» перегрузка воздействует на них по направлению «грудь-спина», ось вращения каждого из ложементов преимущественно перпендикулярна плоскости симметрии планирующего космического аппарата, и пассажиры размещаются на ложементах в позе «лежа на спине» также примерно перпендикулярно этой плоскости симметрии.7. Planning spacecraft with a wing head fairing according to claim 6, characterized in that self-orienting passenger lodgements are installed in the habitable zone of the cargo-passenger compartment of the hull, adjusting the position of the passenger bodies so that at the flight stages the "launch" and "descent" overload affects them in the "chest-back" direction, the axis of rotation of each of the lodgements is predominantly perpendicular to the plane of symmetry of the planning spacecraft, and passengers are placed on the lodgements in the "supine" also approximately perpendicular to this plane of symmetry. 8. Планирующий космический аппарат со створчатым головным обтекателем по любому из пп.6 и 7, отличающийся тем, что на верхней поверхности консолей крыла расположены интерцепторы.8. Planning spacecraft with a wing head fairing according to any one of claims 6 and 7, characterized in that on the upper surface of the wing consoles there are spoilers. 9. Планирующий космический аппарат со створчатым головным обтекателем по любому из пп.6-8, отличающийся тем, что на консолях крыла расположены элевоны.9. Planning spacecraft with a wing head fairing according to any one of claims 6 to 8, characterized in that elevons are located on the wing consoles. 10. Способ управления возвращением с орбиты планирующего космического аппарата, который имеет компоновку по любому из пп.1-9, включающий выполнение орбитальных операций ориентации, схода с орбиты и стабилизации, обеспечивающих вход этого аппарата в атмосферу планеты с заданными параметрами, осуществление корректирующих воздействий на ориентацию планирующего космического аппарата и траекторию его движения с помощью аэродинамических и газодинамических рулей в соответствии с заданным законом управления траекторией спуска и посадки на взлетно-посадочную полосу аэродрома, отличающийся тем, что управляющие воздействия с использованием аэродинамических сил осуществляют в канале тангажа отклонением руля высоты, в канале крена путем асимметричного отклонения консолей крыла, в путевом канале за счет комбинированного отклонения руля высоты и асимметричного отклонения консолей крыла, а в качестве дополнительного средства управляющих воздействий в канале воздушной скорости используют синхронный подъем или опускание консолей крыла. 10. A method for controlling the return from orbit of a planning spacecraft, which has a layout according to any one of claims 1 to 9, including performing orbital operations of orientation, descent from orbit and stabilization, ensuring the entry of this spacecraft into the planet’s atmosphere with specified parameters, corrective actions on the orientation of the planning spacecraft and the trajectory of its movement with the help of aerodynamic and gas-dynamic rudders in accordance with the given law of controlling the trajectory of descent and landing on the flight strip of the aerodrome, characterized in that the control actions using aerodynamic forces are carried out in the pitch channel by deflecting the elevator, in the roll channel by asymmetric deviation of the wing consoles, in the track channel due to the combined deviation of the elevator and asymmetric deviation of the wing consoles, and in As an additional means of control actions in the airspeed channel, synchronous raising or lowering of the wing consoles is used.
RU2011135313/11A 2011-08-25 2011-08-25 Gliding spaceship (versions) with folding nose cone and method of controlling its descent to airfield RU2479469C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011135313/11A RU2479469C1 (en) 2011-08-25 2011-08-25 Gliding spaceship (versions) with folding nose cone and method of controlling its descent to airfield
PCT/RU2012/000692 WO2013039426A1 (en) 2011-08-25 2012-08-22 Gliding spacecraft with folding nose fairing (variants) and method for controlling the return thereof to the landing field

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011135313/11A RU2479469C1 (en) 2011-08-25 2011-08-25 Gliding spaceship (versions) with folding nose cone and method of controlling its descent to airfield

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011135313A RU2011135313A (en) 2013-03-10
RU2479469C1 true RU2479469C1 (en) 2013-04-20

Family

ID=47883527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011135313/11A RU2479469C1 (en) 2011-08-25 2011-08-25 Gliding spaceship (versions) with folding nose cone and method of controlling its descent to airfield

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2479469C1 (en)
WO (1) WO2013039426A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110471450A (en) * 2019-08-29 2019-11-19 大连理工大学 The method of reentry trajectory is directly planned in height velocity's section
DE102017113058B4 (en) 2017-06-14 2023-04-27 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. space transport aircraft

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10214303B1 (en) 2016-09-27 2019-02-26 Space Systems/Loral, Llc Low cost launch vehicle fairing
CN106444430B (en) * 2016-11-09 2019-06-28 上海宇航系统工程研究所 The sub grade Reentry control system of carrier rocket one and method, analogue system and method
CN107678445B (en) * 2017-10-17 2020-07-31 杨明星 Intelligent stage system based on unmanned aerial vehicle and control method thereof
CN109264029A (en) * 2018-09-27 2019-01-25 宁波天擎航天科技有限公司 A kind of carrier rocket
CN109014857B (en) * 2018-09-27 2024-01-19 杭州先锋电子技术股份有限公司 Automatic installation device of IPEX antenna and IPEX on-board antenna base
CN109711069B (en) * 2018-12-29 2023-05-12 中国运载火箭技术研究院 Carrier rocket final stage reentry forecasting method
CN110758730B (en) * 2019-10-23 2022-04-22 南京航空航天大学 Hypersonic aircraft and trajectory design thereof
CN111174646A (en) * 2020-03-13 2020-05-19 北京星际荣耀空间科技有限公司 Rocket fairing recovery system and method
CN112977883B (en) * 2020-08-11 2023-10-17 中国科学院微小卫星创新研究院 Thin atmospheric flight pico-nano satellite
CN112270046B (en) * 2020-11-09 2024-04-02 北京机电工程研究所 Separation track simulation method for air inlet channel protective cover
CN112556515B (en) * 2021-02-19 2021-08-03 北京星际荣耀空间科技股份有限公司 Recovery system and method for rocket fairing
CN114408217B (en) * 2022-01-26 2022-12-13 中国科学院空间应用工程与技术中心 Cargo ship for space station cargo transportation and cargo transportation method
CN114735247B (en) * 2022-05-20 2022-08-23 精易兴航(北京)科技创新有限公司 Recoverable second grade carrier rocket of melon lamella dustcoat pneumatic separation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6193187B1 (en) * 1998-12-31 2001-02-27 Harry Scott Payload carry and launch system
RU2220077C2 (en) * 2001-12-29 2003-12-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева" Manned spacecraft
RU2259308C1 (en) * 2004-02-18 2005-08-27 Сыромятников Владимир Сергеевич Recoverable spacecraft

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2924411B1 (en) * 2007-11-29 2010-02-12 Astrium Sas REAR DEVICE SPACE BODY

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6193187B1 (en) * 1998-12-31 2001-02-27 Harry Scott Payload carry and launch system
RU2220077C2 (en) * 2001-12-29 2003-12-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева" Manned spacecraft
RU2259308C1 (en) * 2004-02-18 2005-08-27 Сыромятников Владимир Сергеевич Recoverable spacecraft

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017113058B4 (en) 2017-06-14 2023-04-27 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. space transport aircraft
CN110471450A (en) * 2019-08-29 2019-11-19 大连理工大学 The method of reentry trajectory is directly planned in height velocity's section

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013039426A1 (en) 2013-03-21
RU2011135313A (en) 2013-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2479469C1 (en) Gliding spaceship (versions) with folding nose cone and method of controlling its descent to airfield
JP6981993B2 (en) Vertical take-off and landing aircraft and its operating process
US3702688A (en) Space shuttle vehicle and system
US6119985A (en) Reusable rocket-propelled high altitude airplane and method and apparatus for mid-air oxidizer transfer to said airplane
CN101910002B (en) Spacecraft afterbody device
US7654489B2 (en) Lifting body aircraft and reentry vehicle with chines
Polsgrove et al. Human Mars Entry, Descent, and Landing Architecture Study: Rigid Decelerators
RU2442727C1 (en) Reusable missile and aircraft unit and way to return it to spaceport
US3148848A (en) Wingless supersonic aircraft
Sippel et al. Advanced simulations of reusable hypersonic rocket-powered stages
US6948682B1 (en) Lifting body aircraft and reentry vehicle
US3114520A (en) Stabilization and control system for pilotless, vertical take-off and landing aircraft
RU2213682C2 (en) Spacecraft for descent in atmosphere of planet and method of its descent (variants)
RU2321526C1 (en) Launch vehicle recoverable booster
Stillwell X-15 research results
RU2466061C2 (en) Flight vehicle (versions), flight vehicles parts, method of exploiting flight vehicle and its parts
RU2769791C1 (en) Multi-element composite aerospace complex for vertical take-off and landing in the sea launch system
NELMS Studies of aerodynamic technology for VSTOL fighter/attack aircraft
Austin Evolutionary design of robust flight control for a hypersonic aircraft
Zhandildinova et al. Ummanned aerial vehicle control with a wing circulation system
RU2725567C1 (en) Transformable underwater reconnaissance-strike system
Yağmur et al. Design of a 3-DOF thrust control system for rocket engines
De Luca Sub-Transonic and Supersonic STRATOFLY MR3 Aerodatabase develompment by means of CFD Simulations
RU186186U1 (en) Aircraft - reusable flight demonstrator
EP4279383A1 (en) Convertible aircraft capable of hovering

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170826