RU2790478C1 - Reusable space aircraft - Google Patents

Reusable space aircraft Download PDF

Info

Publication number
RU2790478C1
RU2790478C1 RU2022101901A RU2022101901A RU2790478C1 RU 2790478 C1 RU2790478 C1 RU 2790478C1 RU 2022101901 A RU2022101901 A RU 2022101901A RU 2022101901 A RU2022101901 A RU 2022101901A RU 2790478 C1 RU2790478 C1 RU 2790478C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stage
modules
stages
landing
iii
Prior art date
Application number
RU2022101901A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иосифович Филимонов
Original Assignee
Александр Иосифович Филимонов
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Иосифович Филимонов filed Critical Александр Иосифович Филимонов
Application granted granted Critical
Publication of RU2790478C1 publication Critical patent/RU2790478C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: space technology.
SUBSTANCE: invention relates to reusable space aircraft (RSA) flying in space both around the Earth and in interplanetary space. The RSA contains three stages, each of which consists of eight modules, twelve lifting propeller power plants (LSPP) with in-flight folding propellers located in the upper part of the power modules, the rotation of the blades of which from vertical to horizontal position and vice versa is carried out by mechanisms, solid-fuel rocket engines (SFRE), including acceleration and braking, eight turbofan engines (TFE) with fuel tanks installed at the bottom of the power modules of stage I, aerodynamic surfaces installed on all stages to create lifting power with diving rudders and aerodynamic surfaces with jaw rudders, docking devices for connecting the stages to each other and access through the door hatch of the retractable telescopic tube from the lower stage I to the upper stage III when getting through an access tube installed in each central module, landing devices of stage I and landing devices of stages II and III, which are installed on each stage from the bottom of power modules equipped with LSPP.
EFFECT: expansion of the range of solutions to build reusable space aircraft.
1 cl, 7 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к многоразовым космическим летательным аппаратам (МКЛА), совершающим полеты в космосе как вокруг Земли, так и в межпланетном пространстве.SUBSTANCE: invention relates to reusable spacecraft (SCV) flying in space both around the Earth and in interplanetary space.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Известны МКЛА, в частности космическая ракета-носитель Falcon9 американской компании SpaceX первая ступень которой (возможно и вторая) может использоваться несколько раз для запуска космических кораблей, а также космолета Roton С - 9 с турбовинтовой посадочной системой, автором которой является американский инженер Гэри Хадсон. Основными недостатком вышеуказанных МКЛА является невозможность из-за высоких температур и скоростей истечения струй из сопел двигателей, совершать взлет и посадку без использования специального наземного оборудования и стартовых площадок, хотя для космолета Roton предусмотрена посадка за счет турбовинтовой системы.MKLA are known, in particular, the Falcon9 space launch vehicle of the American company SpaceX, the first stage of which (possibly the second) can be used several times to launch spacecraft, as well as the Roton C - 9 spacecraft with a turboprop landing system, authored by American engineer Gary Hudson. The main disadvantage of the above-mentioned SCLAs is the impossibility, due to the high temperatures and speeds of the jets from the engine nozzles, to take off and land without the use of special ground equipment and launch pads, although the Roton spacecraft is provided for landing due to the turboprop system.

Кроме того, из-за больших продольных габаритов ступеней при вертикальной посадке возможно их опрокидывание, что снижает надежность МКЛА. In addition, due to the large longitudinal dimensions of the steps during a vertical landing, they may overturn, which reduces the reliability of the SMAC.

Также существенными недостатками указанных многоразовых пилотируемых ракет-носителей, например типа Falcon, предназначенных для доставки людей, например на планету Марс, является то, что не решены проблемы долговременного пребывания человека в космическом пространстве, в том числе проблема невесомости.Also, significant disadvantages of these reusable manned launch vehicles, for example, the Falcon type, designed to deliver people, for example, to the planet Mars, is that the problems of a long-term stay of a person in outer space, including the problem of weightlessness, have not been solved.

Указанные недостатки, в частности обеспечение достаточно надежной посадки, долговременного пребывания в космосе за счет создания искусственного тяготения решены в заявке на выдачу российского патента на изобретение пилотируемого космического летательного аппарата (ПКЛА) №2020142840 от 23.12.2020 г.These shortcomings, in particular, ensuring a sufficiently reliable landing, long-term stay in space due to the creation of artificial gravity, are resolved in the application for the issuance of a Russian patent for the invention of a manned spacecraft (PCLA) No. 2020142840 dated 12/23/2020.

Основным недостатком ПКЛА является следующее.The main disadvantage of PCLA is the following.

Его конструкция, состоящая из модулей, собирается в космосе на околоземной орбите. При этом доставка каждого модуля на орбиту с помощью ракет-носителей сопровождается огромными затратами, связанными с большим расходом топлива, использования большого количества ракет-носителей, потерей ее ступеней. Кроме того, для запуска ракет-носителей необходимо использование дорогостоящего наземного оборудования: стартовых столов, мачт обслуживания и др.Its design, consisting of modules, is assembled in space in near-Earth orbit. At the same time, the delivery of each module into orbit using launch vehicles is accompanied by huge costs associated with high fuel consumption, the use of a large number of launch vehicles, and the loss of its stages. In addition, to launch launch vehicles, it is necessary to use expensive ground equipment: launch pads, service masts, etc.

Эти и другие вышеуказанные недостатки устранены в конструкции предложенного МКЛА.These and other above-mentioned shortcomings are eliminated in the design of the proposed MKLA.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задача настоящего изобретения заключается в разработке конструкции многоступенчатого МКЛА с улучшенными эксплуатационными качествами, где в качестве ступеней используется совокупность параллельно расположенных модулей в количестве девяти штук (для примера) восемь из которых расположены равномерно по кругу и которые связаны с одним (девятым) модулем в центре круга (центральным модулем) по типу ПКЛА.The objective of the present invention is to develop a design of a multi-stage SMAC with improved performance, where a set of parallel modules in the amount of nine pieces (for example) eight of which are evenly located in a circle and which are connected with one (ninth) module in the center of the circle are used as steps (central module) according to the PKLA type.

В задачу изобретения входит также обеспечение режима эксплуатации МКЛА, включая многоразовую посадку и взлет ступеней с неподготовленных поверхностей Земли и других планет, используя для полета в атмосфере воздушные газотурбинные двигатели.The objective of the invention is also to ensure the mode of operation of the SCLA, including reusable landing and takeoff of stages from unprepared surfaces of the Earth and other planets, using air gas turbine engines for flight in the atmosphere.

Кроме того, в задачу изобретения входит разработка конструкций ступеней МКЛА, способных автономно собираться (стыковаться) между собой как на Земле (так и на другой планете), так и в космическом полете. При этом сборка (изготовление) модулей ступеней осуществляется в земных условиях.In addition, the objective of the invention is to develop structures for the stages of the SCLA, capable of autonomous assembly (docking) with each other both on Earth (and on another planet) and in space flight. In this case, the assembly (manufacturing) of the step modules is carried out in terrestrial conditions.

Для решения этих задач МКЛА, содержащий две, три и более ступеней продольного расположения, каждая из которых представляет собой совокупность взаимосвязанных между собой модулей, жидкостные или твердотопливные ракетные двигатели, установленные на модулях ступеней, универсальные посадочные устройства, стыковочные устройства согласно изобретению:To solve these problems, the SCLA, containing two, three or more stages of a longitudinal arrangement, each of which is a set of interconnected modules, liquid or solid propellant rocket engines mounted on stage modules, universal landing devices, docking devices according to the invention:

- выполнен из двух, трех и более универсальных ступеней, состоящих из совокупности параллельно расположенных по кругу модулей, соединенных радиальными связями с центральным модулем ступени;- made of two, three or more universal steps, consisting of a set of parallel modules arranged in a circle, connected by radial connections with the central module of the step;

- ступени МКЛА собираются между собой за счет стыковочных устройств, расположенных на торцах центральных модулей;- SCLA stages are assembled together by means of docking devices located at the ends of the central modules;

- часть модулей ступеней, расположенных по кругу, оснащены подъемными винтовыми силовыми установками (ПВСУ) со складывающимися в полете малонагруженными винтами;- part of the stage modules arranged in a circle are equipped with lifting propeller power plants (PVPU) with lightly loaded propellers folding in flight;

- в качестве ПВСУ могут быть применены турбовинтовые двигатели (ТВД) или подъемные винты с реактивным приводом от газогенератора на перекиси водорода (парогазогенератора) по типу турбовинтовой системы космолета Roton - 9;- turboprop engines (TVD) or lifting propellers with a jet drive from a hydrogen peroxide gas generator (steam gas generator) similar to the turboprop system of the Roton-9 spacecraft can be used as PVSU;

- модули первой ступени, кроме ПВСУ, имеют воздушные газотурбинные двигатели типа турбовентиляторных (ТВЛД);- modules of the first stage, in addition to PVSU, have air gas turbine engines of the turbofan type (TVLD);

- радиальными связями в каждой ступени являются аэродинамические поверхности с рулями высоты и направления, а также удобообтекаемые профили.- radial links in each stage are aerodynamic surfaces with elevators and rudders, as well as streamlined airfoils.

Такое устройство МКЛА позволяет значительно упростить его конструкцию за счет применения универсальных ступеней.Such a device for the MCLA makes it possible to significantly simplify its design due to the use of universal stages.

При этом ступени с параллельно расположенными взаимосвязанными модулями, которые позволяют уменьшить высоту конструкции МКЛА в 3…4 раза по сравнению с ракетами продольного расположения ступеней и во столько же раз увеличить его ширину (диаметр) и, как следствие, обеспечить устойчивость на взлете и посадке.At the same time, stages with parallel interconnected modules, which make it possible to reduce the height of the SLBM structure by 3–4 times compared to rockets with longitudinal arrangement of stages, and increase its width (diameter) by the same amount and, as a result, ensure stability during takeoff and landing.

Кроме того, в связи с применением ПВСУ исключается необходимость в использовании наземного оборудования для запуска космических ракет-носителей (стартовых столов, мачт обслуживания и др.), т.к. запуск МКЛА можно осуществлять с любой естественной площадки, что позволит в несколько раз снизить затраты на запуск ракет-носителей, в том числе многоразовых.In addition, in connection with the use of PVSU, the need to use ground equipment for launching space launch vehicles (launch pads, service masts, etc.) is eliminated. SMSC launch can be carried out from any natural site, which will allow several times to reduce the cost of launching launch vehicles, including reusable ones.

Также исключается потеря ступеней, так как каждая из них может за счет применения ТВЛД и ПВСУ надежно и безопасно возвращена на Землю.The loss of stages is also excluded, since each of them can be reliably and safely returned to Earth due to the use of TVLD and PVSU.

Применение авиационных воздушных газотурбинных двигателей позволит в несколько раз снизить стоимость пуска, а весовую отдачу по полезной нагрузке увеличить до 20% (вместо 3…5% у применяющихся в настоящее время ракет-носителей).The use of aviation air gas turbine engines will allow several times to reduce the cost of launch, and increase the weight return on payload up to 20% (instead of 3 ... 5% for currently used launch vehicles).

Применение аэродинамических поверхностей, установленных на каждой ступени, позволит получить дополнительную подъемную силу при взлете и управляемый полет в условиях атмосферы.The use of aerodynamic surfaces installed at each stage will provide additional lift during takeoff and controlled flight in atmospheric conditions.

Конструкция МКЛА позволяет создавать околоземные орбитальные станции с большими объемами жизненного пространства с обеспечением искусственного тяготения и радиационной защиты.The design of the MCLA makes it possible to create near-Earth orbital stations with large volumes of living space, providing artificial gravity and radiation protection.

И, наконец, МКЛА в пилотируемом варианте может обеспечить надежную и безопасную доставку людей на другие планеты, в частности на Марс, с последующим их освоением человеком для обитания.And, finally, the manned version of the MCLA can provide reliable and safe delivery of people to other planets, in particular to Mars, with their subsequent development by humans for habitation.

По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемого МКЛА не известны из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».According to the information available to the applicant, the totality of the essential features of the claimed MCLA are not known from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty".

По мнению заявителя, сущность заявляемого изобретения не следует главным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на достигаемый технический результат -новые свойства объекта - совокупность признаков, которые отличаются от известных космических ЛА (ПКЛА, космолет Roton) заявляемый МКЛА, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «изобретательский уровень».According to the applicant, the essence of the claimed invention does not follow mainly from the prior art, since it does not reveal the above effect on the achieved technical result - new properties of the object - a set of features that differ from the known space aircraft (PCLA, Roton spacecraft) , which allows us to conclude that it meets the criterion of "inventive step".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть многократно использована в производстве МКЛА, конструкция которого выполнена из нескольких ступеней, модули которых, кроме ракетных двигателей, оснащены дополнительно авиационными воздушными двухконтурными газотурбинными двигателями типа ТВЛД и малонагруженными воздушными винтами ПВСУ с получением технического результата, заключающегося в упрощении конструкции МКЛА, надежной и безопасной доставки человека на другие планеты, значительного сокращения эксплуатационных затрат МКЛА по сравнению с существующими космическими ЛА, что позволяет сделать вывод о соответствии МКЛА критерию «промышленная применяемость».The set of essential features that characterize the essence of the invention can be reused in the production of small-scale aircraft, the design of which is made of several stages, the modules of which, in addition to rocket engines, are additionally equipped with aircraft air bypass gas turbine engines of the TVLD type and low-load propellers PVSU with obtaining a technical result consisting in the simplification of the design of the SLAV, the reliable and safe delivery of a person to other planets, a significant reduction in the operating costs of the SLV compared to existing space LA, which allows us to conclude that the MKLA meets the criterion of "industrial applicability".

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by drawings, which show:

На фиг. 1 - МКЛА, вид сбоку в сеч. А-А;In FIG. 1 - MKLA, side view in section. A-A;

На фиг. 2 - МКЛА, вид в плане;In FIG. 2 - MKLA, plan view;

На фиг. 3 - модули ступени I МКЛА:In FIG. 3 - modules of stage I MKLA:

а) модуль силовой, оснащенный ПВСУ и ТВЛД;a) power module equipped with PVSU and TVLD;

б) модуль силовой, оснащенный РДТТ и ТВЛД;b) power module equipped with solid propellant rocket motor and TVLD;

в) модуль центральный, оснащенный РДТТ;c) central module, equipped with solid propellant rocket motor;

На фиг. 4 - модули МКЛА ступени II МКЛА:In FIG. 4 - MKLA modules of stage II MKLA:

а) модуль силовой, оснащенный ПВСУ и РДТТ;a) power module equipped with PVSU and solid propellant rocket motor;

б) модуль силовой, оснащенный ПВСУ и РДТТ;b) power module equipped with PVSU and solid propellant rocket motor;

в) центральный модуль, оснащенный РДТТ;c) central module equipped with solid propellant rocket motor;

На фиг. 5 - модуль ступени III МКЛА, преобразованный в тороид:In FIG. 5 - MKLA stage III module converted into a toroid:

На фиг. 6 - модуль ступени III МКЛА силовой, оснащенный РДТТ и ПВСУ с реактивным приводом винта, характерный также для ПВСУ I и II ступеней;In FIG. 6 - stage III MKLA power module, equipped with solid propellant rocket motor and PVSU with a jet propeller drive, also characteristic of PVSU I and II stages;

На фиг. 7 - взлетно-посадочные траектории полета МКЛА и его ступеней.In FIG. 7 - take-off and landing flight paths of the MKLA and its stages.

Рассматривается в качестве примера трехступенчатый МКЛА, конфигурация ступеней которого идентичны друг другу с тем отличием, что ступень I кроме ПВСУ и ракетных двигателей, как и остальные ступени, оснащены воздушными газотурбинными двухконтурными двигателями типа ТВЛД.A three-stage SMSC is considered as an example, the configuration of the stages of which are identical to each other with the difference that stage I, in addition to PVSU and rocket engines, like the rest of the stages, is equipped with TVLD-type air gas turbine bypass engines.

МКЛА содержит ступени I, II и III, каждая из которых состоит из восьми модулей, включая силовые модули 1 и бытовые модули 2 с их параллельным расположением по кругу, центрального многофункционального модуля 3, радиальных связей 4 в виде удобообтекаемых профилей, соединяющих каждый круговой модуль с центральным модулем с помощью стыковочных устройств 5, которые еще дополнительно на ступени III обеспечивают поворот модулей из вертикального в горизонтальное положение до соприкосновения модулей друг с другом с образованием тороида (фиг. 5), двенадцати ПВСУ 6 со складывающимися в полете винтами 7, расположенными в верхней части силовых модулей 1, поворот лопастей которых из вертикального в горизонтальное и наоборот осуществляется за счет механизмов 8, ракетных двигателей твердотопливных (РДТТ), включая разгонные 9 и тормозные 10, восьми ТВЛД 11 с топливными баками 12, установленными снизу силовых модулей 1 ступени I, установленных на всех ступенях аэродинамических поверхностей 13 для создания подъемной силы с рулями высоты 14 и аэродинамических поверхностей 15 с рулями направления 16, стыковочных устройств 17 для соединения ступеней между собой и доступа через дверной люк 18 выдвижной телескопической трубы 19 из нижней ступени I в верхнюю ступень III при посадке через трубу - лаз 20, установленной в каждом центральном модуле 3, посадочных устройств 21 ступени I и посадочных устройств 22 ступеней II и III, которые установлены на каждой ступени снизу силовых модулей 1, оснащенных ПВСУ, съемных в полете обтекателей 23 силовых модулей 1 и съемных или откидных обтекателей 24 центральных модулей 3.MKLA contains stages I, II and III, each of which consists of eight modules, including power modules 1 and household modules 2 with their parallel arrangement in a circle, a central multifunctional module 3, radial connections 4 in the form of streamlined profiles connecting each circular module with the central module with the help of docking devices 5, which additionally at stage III ensure the rotation of the modules from a vertical to a horizontal position until the modules come into contact with each other to form a toroid (Fig. 5), twelve PVSU 6 with propellers 7 folding in flight, located in the upper parts of the power modules 1, the rotation of the blades of which from vertical to horizontal and vice versa is carried out by means of mechanisms 8, solid propellant rocket engines (SSRM), including accelerating 9 and brake 10, eight TVLD 11 with fuel tanks 12 installed below the power modules 1 stage I, 13 aerodynamic surfaces installed on all stages to create lift force with rudders 14 and aerodynamic surfaces 15 with rudders 16, docking devices 17 for connecting the steps to each other and access through the door hatch 18 of the retractable telescopic tube 19 from the lower stage I to the upper stage III when landing through a pipe - manhole 20, installed in each central module 3, landing devices 21 of stage I and landing devices 22 of stages II and III, which are installed on each stage from below the power modules 1 equipped with PVSU, removable in flight fairings 23 power modules 1 and removable or folding fairings 24 of the central modules 3.

На фиг. 6 (для примера) показан силовой модуль ступени III (характерный также для ступеней I и II) с подъемным винтом 7 ПВСУ с реактивным приводом, в состав которого входят втулка 25, сопла 26, газогенератор 27, топливный бак 28 с перекисью водорода.In FIG. 6 (for example) shows the stage III power module (also typical for stages I and II) with an elevating screw 7 PVSU with a jet drive, which includes a sleeve 25, nozzles 26, a gas generator 27, a fuel tank 28 with hydrogen peroxide.

На фиг. 7 показаны взлетно-посадочные траектории полета МКЛА в целом и его ступеней.In FIG. 7 shows the takeoff and landing flight paths of the SMV as a whole and its stages.

Траектории полета 29 и 30 являются взлетными, 31 - орбитальной околоземной траекторией полета ступени III, а траектории 32, 33 и 34 являются посадочными для ступеней I, II, и III раздельно на Землю 35.Flight paths 29 and 30 are take-off, 31 are the stage III orbital near-Earth flight path, and trajectories 32, 33 and 34 are landing stages I, II, and III separately to Earth 35.

Эксплуатация МКЛА с многоразовым использованием как ступеней, так и их модулей производится следующим образом.The operation of MCLA with reusable use of both stages and their modules is carried out as follows.

В полностью готовый к полету МКЛА, заправленный топливом для обеспечения работы ПВСУ и ТВЛД и снаряженный РДТТ, через дверной люк 18 осуществляется посадка командного экипажа и других космонавтов, которые поочередно через трубу - лаз 20 с помощью лифта (не показано) доставляются в кабину ступени III. Это осуществляется, если МКЛА пилотируемый.The command crew and other cosmonauts are boarded in a completely ready-to-flight SCV, filled with fuel to ensure the operation of the PVSU and TVLD and equipped with solid propellant rocket motors, through the door hatch 18, which are taken in turn through the pipe - manhole 20 using an elevator (not shown) to the stage III cabin . This is done if the MKLA is manned.

При этом МКЛА опирается на четыре посадочные устройства 21 ступени I.In this case, the MCLA relies on four landing devices of the 21st stage I.

Взлет МКЛА осуществляется вертикально с любой площадки за счет тяги всех подъемных винтов 7 ПВСУ 6 и тяги всех ТВЛД 11. Перед взлетом вначале включаются ПВСУ, лопасти винтов которых из сложенного положения устанавливаются в раскрытое рабочее положение за счет механизмов 8. Затем с использованием тяги сопел 26, в которые поступает газ под давлением из газогенератора 28, работающим на перекиси водорода, находящимся в топливном баке 27, производится раскрутка винтов 7 с образованием необходимой подъемной тяги. После этого включаются ТВЛД с образованием также подъемной тяги. Поступающий воздушный поток от ПВСУ смешивается с газовоздушным потоком от ТВЛД, уменьшая скоростное и температурное воздействие на взлетную площадку до приемлемого уровня.The take-off of the SMAC is carried out vertically from any platform due to the thrust of all lifting screws 7 PVSU 6 and the thrust of all TVLD 11. Before takeoff, the PVSU is first turned on, the propeller blades of which are set from the folded position to the open operating position due to the mechanisms 8. Then using the thrust of the nozzles 26 , into which gas is supplied under pressure from the gas generator 28, running on hydrogen peroxide, located in the fuel tank 27, the propellers 7 are spinning up with the formation of the necessary lifting thrust. After that, the TVLD is switched on with the formation of lifting thrust as well. The incoming air flow from the PVSU is mixed with the gas-air flow from the TVLD, reducing the speed and temperature impact on the take-off area to an acceptable level.

На высоте 100…200 метров МКЛА из вертикального положения переходит в горизонтальное с набором высоты по самолетному, при этом к вертикальной составляющей тяги ТВЛД и винтов 7 ПВСУ добавляется подъемная сила от аэродинамических поверхностей 13 ступеней I, II III. При этом управление МКЛА по высоте и направлению осуществляется соответственно за счет рулей 14 и 16.At an altitude of 100...200 meters, the SCLA changes from a vertical position to a horizontal one with an aircraft climb, while the vertical component of the thrust of the TVLD and propellers 7 PVSU is added to the lift from the aerodynamic surfaces of 13 steps I, II III. At the same time, the control of the MKLA in height and direction is carried out, respectively, due to the rudders 14 and 16.

По достижении скорости полета 150…200 км/час ПВСУ отключаются и лопасти винтов складываются вдоль силовых модулей 1 на всех ступенях.Upon reaching the flight speed of 150...200 km/h, the PVSU is switched off and the propeller blades are folded along the power modules 1 at all stages.

На следующем этапе на высоте 10…15 км ТВЛД отключаются с одновременным включением разгонных РДТТ 9 ступени I, хотя они могут быть включены раньше при полете в атмосфере. При этом также может быть включена часть разгонных РДТТ ступени II. По достижении высоты полета 100 км происходит отстыковка ступени I. Дальнейший полет осуществляется за счет тяги разгонных РДТТ ступени II с выводом ее вместе со ступенью III на околоземную орбиту, где происходит отстыковка ступени II и полет ступени III.At the next stage, at an altitude of 10 ... 15 km, TVLDs are switched off with the simultaneous switching on of upper stage solid propellant rocket engines 9 of stage I, although they can be switched on earlier when flying in the atmosphere. In this case, a part of the stage II booster solid propellant rocket motors can also be included. Upon reaching a flight altitude of 100 km, stage I is undocked. Further flight is carried out due to the thrust of upper stage solid propellant rocket engines of stage II with its launch together with stage III into a near-Earth orbit, where stage II is undocked and stage III is flown.

После отстыковки ступеней I и II происходит их управляемый спуск к земной поверхности (фиг. 7).After stages I and II are undocked, they are controlled to descend to the earth's surface (Fig. 7).

Ступень I после отстыковки включает тормозные РДТТ 10 и на скорости 1000…1500 км/час и высоте 10…15 км РДТТ отключаются и включаются ТВЛД 11 со снижением высоты и скорости с направлением посадки в заданную точку. По достижении скорости полета 150…200 км/час включаются ПВСУ с одновременным отключением ТВЛД и с высоты 50…100 м происходит вертикальная посадка ступени МКЛА за счет тяги винтов ПВСУ на заданную площадку с использованием посадочных устройств 21 (фиг. 3).Stage I after undocking turns on braking solid propellant motors 10 and at a speed of 1000…1500 km/h and an altitude of 10…15 km solid propellant motors are turned off and TVLD 11 is switched on with a decrease in altitude and speed with the direction of landing to a given point. Upon reaching a flight speed of 150...200 km/h, the PVSU is switched on with simultaneous disconnection of the TVLD, and from a height of 50...100 m, the vertical landing of the SCLA stage occurs due to the thrust of the PVSU propellers to a given site using landing devices 21 (Fig. 3).

Ступень II после отстыковки также включает тормозные РДТТ 10 и совершает управляемый спуск, не допуская перегрева конструкции в плотных слоях атмосферы. Также по достижению скорости полета 150…200 км/час и с высоты 50…100 м производится посадка ступени МКЛА за счет тяги винтов ПВСУ с использованием посадочных опор 22 (фиг. 4).Stage II after undocking also includes braking solid propellant rocket motors 10 and performs a controlled descent, preventing overheating of the structure in dense layers of the atmosphere. Also, upon reaching the flight speed of 150...200 km/h and from a height of 50...100 m, the landing of the SCLA stage is performed due to the thrust of the PVSU propellers using the landing legs 22 (Fig. 4).

После возвращения на Землю ступени I и II заправляются топливом, также они оснащаются новыми РДТТ и стыкуются с новой ступенью III. После сборки всех ступеней, проверки всех систем МКЛА имеет готовность к повторному запуску.After returning to Earth, stages I and II are refueled, they are also equipped with new solid propellant rocket motors and docked with a new stage III. After assembling all the stages, checking all the systems, the MKLA is ready for a restart.

Стыковка ступеней МКЛА в земных условиях с использованием стыковочных устройств 17 может производиться как за счет грузоподъемных средств, так и за счет использования подъемных винтов 7 ПВСУ 6.Docking stages of SCLA in terrestrial conditions using docking devices 17 can be carried out both by means of lifting means and by using lifting screws 7 PVSU 6.

Находясь на околоземной орбите или совершая длительные полеты на другие планеты ступень III за счет поворота модулей вокруг осей радиальных связей и стыковки их между собой за счет стыковочных устройств 5 преобразуются в тороидальную конструкцию - тороид, который затем приводится во вращение вокруг центрального модуля с целью создания необходимого искусственного тяготении (аналогично ПКЛА), если МКЛА находится в пилотируемом режиме полета.While in low-Earth orbit or making long-term flights to other planets, stage III, due to the rotation of the modules around the axes of radial bonds and their docking with each other due to docking devices, 5 are converted into a toroidal structure - a toroid, which is then driven into rotation around the central module in order to create the necessary artificial gravity (similar to the PCLA), if the UCLA is in the manned flight mode.

Таким образом, ступень III является космическим кораблем и может выступить в качестве орбитальной околоземной космической станции или межпланетным космическим кораблем и также может самостоятельно совершать посадку на Землю, а также посадку и взлет на других планетах солнечной системы. Из восьми модулей тороида четыре штуки являются силовыми, которые оснащены подъемными ПВСУ и РДД, и четыре штуки предназначены для размещения космонавтов, оборудования для обеспечения жизнедеятельности и др. В центральном модуле ступени III в верхней части размещается вращающаяся капсула с командным экипажем (аналогично ПКЛА), а в нижней части - РДТТ.Thus, stage III is a spacecraft and can act as an orbiting Earth space station or an interplanetary spacecraft and can also independently land on Earth, as well as land and take off on other planets in the solar system. Of the eight modules of the toroid, four pieces are power units, which are equipped with lifting PVSU and LRM, and four pieces are designed to accommodate astronauts, equipment for life support, etc. In the central module of stage III, a rotating capsule with a command crew (similar to the PCLA) is located in the upper part and in the lower part - solid propellant rocket motor.

Предложенный МКЛА, ступени которого выполнены из параллельно расположенных в большей своей части универсальных модулей, взаимосвязанных между собой и оснащенных кроме ракетных двигателей дополнительно авиационными воздушными газотурбинными двигателями и подъемными винтами, может совершать многоразовые взлеты и посадки как в земных, так и во внеземных условиях без использования дорогостоящего стартового оборудования, также обеспечивать надежно и безопасно длительные полеты как на околоземной орбите, так и в космическом межпланетном пространстве, что позволяет сделать вывод о «промышленной применимости» МКЛА.The proposed MKLA, the stages of which are made of universal modules arranged in parallel for the most part, interconnected and equipped, in addition to rocket engines, additionally with aircraft air gas turbine engines and lifting propellers, can perform multiple takeoffs and landings both in terrestrial and extraterrestrial conditions without using expensive launch equipment, also ensure reliable and safe long-term flights both in near-Earth orbit and in space interplanetary space, which allows us to draw a conclusion about the "industrial applicability" of MKLA.

Claims (1)

Многоразовый космический летательный аппарат (МКЛА), содержащий две, три и более ступени продольного расположения, каждая из которых представляет собой совокупность взаимосвязанных между собой модулей, жидкостные или твердотопливные ракетные двигатели, установленные на модулях ступеней, универсальные посадочные и стыковочные устройства, отличающийся тем, что МКЛА содержит три ступени, каждая из которых состоит из восьми модулей, включая силовые модули и бытовые модули с их параллельным расположением по кругу, центральный многофункциональный модуль, радиальные связи в виде удобообтекаемых профилей, соединяющих каждый круговой модуль с центральным модулем с помощью стыковочных устройств, обеспечивающих дополнительно на третьей ступени III поворот модулей из вертикального в горизонтальное положение до соприкосновения модулей друг с другом с образованием тороида, двенадцать подъемных винтовых силовых установок (ПВСУ) со складывающимися в полете винтами, расположенными в верхней части силовых модулей, поворот лопастей которых из вертикального в горизонтальное положение и наоборот осуществляется за счет механизмов, ракетные двигатели твердотопливные (РДТТ), включая разгонные и тормозные, восемь турбовентиляторных двигателей (ТВЛД) с топливными баками, установленными снизу силовых модулей ступени I, установленные на всех ступенях аэродинамические поверхности для создания подъемной силы с рулями высоты и аэродинамические поверхности с рулями направления, стыковочные устройства для соединения ступеней между собой и доступа через дверной люк выдвижной телескопической трубы из нижней ступени I в верхнюю ступень III при посадке через трубу-лаз, установленный в каждом центральном модуле, посадочные устройства ступени I и посадочные устройства ступеней II и III, которые установлены на каждой ступени снизу силовых модулей, оснащенных ПВСУ, съемные в полете обтекатели силовых модулей и съемные или откидные обтекатели центральных модулей.A reusable spacecraft (SCV) containing two, three or more stages of a longitudinal arrangement, each of which is a set of interconnected modules, liquid or solid propellant rocket engines mounted on stage modules, universal landing and docking devices, characterized in that MKLA contains three stages, each of which consists of eight modules, including power modules and household modules with their parallel arrangement in a circle, a central multifunctional module, radial connections in the form of streamlined profiles connecting each circular module with the central module using docking devices that provide additionally, at the third stage III, the modules are rotated from a vertical to a horizontal position until the modules come into contact with each other to form a toroid; th modules, the rotation of the blades of which from a vertical to a horizontal position and vice versa is carried out by mechanisms, solid propellant rocket engines (SSRM), including accelerating and braking, eight turbofan engines (TVLD) with fuel tanks installed below the stage I power modules, installed on all airfoils for creating lift with elevators and airfoils with rudders, docking devices for connecting the steps to each other and access through the door hatch of the retractable telescopic tube from the lower stage I to the upper stage III when landing through a manhole pipe installed in each the central module, stage I landing gears and stage II and III landing gears, which are installed on each stage from below the power modules equipped with PVSU, removable power module fairings in flight and removable or folding central module fairings.
RU2022101901A 2022-01-26 Reusable space aircraft RU2790478C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2790478C1 true RU2790478C1 (en) 2023-02-21

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4384692A (en) * 1980-02-14 1983-05-24 Preukschat A Werner Satellite system configuration
US20070200033A1 (en) * 2006-02-28 2007-08-30 Bigelow Aerospace Method for assemblying and landing a habitable structure on an extraterrestrial body
RU2684839C1 (en) * 2017-11-27 2019-04-15 Борис Никифорович Сушенцев Reusable launch vehicle (embodiments)
US10661918B2 (en) * 2016-10-04 2020-05-26 Space Systems/Loral, Llc Self-assembling persistent space platform
RU2749908C1 (en) * 2020-09-16 2021-06-18 Александр Георгиевич Семенов Step space rocket

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4384692A (en) * 1980-02-14 1983-05-24 Preukschat A Werner Satellite system configuration
US20070200033A1 (en) * 2006-02-28 2007-08-30 Bigelow Aerospace Method for assemblying and landing a habitable structure on an extraterrestrial body
US10661918B2 (en) * 2016-10-04 2020-05-26 Space Systems/Loral, Llc Self-assembling persistent space platform
RU2684839C1 (en) * 2017-11-27 2019-04-15 Борис Никифорович Сушенцев Reusable launch vehicle (embodiments)
RU2749908C1 (en) * 2020-09-16 2021-06-18 Александр Георгиевич Семенов Step space rocket

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10246200B2 (en) Centripetal aerodynamic platform spacecraft
US6193187B1 (en) Payload carry and launch system
US6029928A (en) Space launch vehicles configured as gliders and towed to launch altitude by conventional aircraft
US5626310A (en) Space launch vehicles configured as gliders and towed to launch altitude by conventional aircraft
JP5817739B2 (en) Rocket launch system and support device
US6450452B1 (en) Fly back booster
EA037795B1 (en) Aircraft with vertical takeoff and landing and method of operating same
WO2006119056A2 (en) Lighter than air supersonic vehicle
US11754368B2 (en) Low cost rocket
US20020130222A1 (en) Method of using dwell times in intermediate orbits to optimize orbital transfers and method and apparatus for satellite repair
US20100044494A1 (en) Space launcher
RU2482030C2 (en) Carrier rocket
Corda et al. Stratolaunch air-launched hypersonic testbed
RU2790478C1 (en) Reusable space aircraft
RU2717406C1 (en) Reusable space system and method for control thereof
EP0631931B1 (en) Spacecraft with an escape system for the crew
RU2342288C1 (en) Method of servicing cosmic articles and shuttle aerospace system for its implementation
RU2730300C2 (en) Device for mass delivery of tourists to stratosphere and subsequent return to ground
RU2769791C1 (en) Multi-element composite aerospace complex for vertical take-off and landing in the sea launch system
RU2164882C1 (en) Non-expandable aero-space system
RU2798583C1 (en) Airship of intercity air transportation of various ranges
Sarigul-Klijn et al. A comparative analysis of methods for air-launching vehicles from earth to sub-orbit or orbit
RU2743061C1 (en) Rocket launch complex with a rocket-catapult vehicle for flights to the moon and back
Ehricke Analysis of orbital systems
CA2875464C (en) Docking station for a rocket launch system