Авіаційно-космічна система

Авіаційно-космічна система, що містить літакносій 1, ракету-носій 2, корисне навантаження З, яка відрізняється тим, що ракета-носій 2 з рідинними ракетними рушійними установками 4, розміщена всередині фюзеляжу 5 літака-носія 1 в транспортно-пусковому контейнері 6 з теплоізоляцією 18 за допомогою установних елементів 12 принаймні в двох поясах, між глухим торцем 13 транспортно-пускового контейнера 6 і торцем ракети-носія 2 утворена герметична пневматична камера 14, в якій розташовані бортові елементи пристроїв заправляння ракети-носія паливом і робочими тілами 8, елементи пристрою дренажу 9, елементи пристрою підживлення 10 рідинних ракетних рушійних установок паливом, причому всі згадані пристрої 9, 10, електричні зв'язки 11 і бортові елементи 8 приєднані до торця ракети-носія 2 за допомогою роз'ємних з'єднань 15, при цьому транспортно-пусковий контейнер забезпечений пристроєм пневматичного десантування 7 ракети-носія, виконаного у вигляді джерела високого тиску 16, з'єднаного запірною арматурою 17 з пневматичною камерою 14 і розташованого в транспортно-пусковому контейнері 6, інший - вільний торець 19 якого закритий мембраною, що розривається 20, і герметично з'єднаний з периметром отвору в фюзеляжі 5 для виходу ракети-носія з літака-носія О (О Винахід відноситься до аерокосмічної техніки і, зокрема, може бути використаний для виведення на низькі і середньовисокі навколоземні орбіти різних корисних навантажень, наприклад, супутників зв'язку, навігації, моніторингу, в тому числі екологічного, апаратури для наукових досліджень, а також для оперативної доставки корисних вантажів у віддалені точки Землі і Світового океану Попередній рівень техніки За даними європейської фірми «Евроконсалт» в період 2000 - 2015 років виникне потреба вивести в космос близько 1800 супутників за більш, ніж 200 проектами, на навколоземні орбіти з висотою до 3000 ~ 5000км з різними нахилами Потенціал ринку стартових послуг складе близько 15 20млрд дол США Враховуючи актуальність створення засобів виведення ракет легкого класу, розробки по них ведуться в США, ФРН, Великобританії, Україні, Роси, Японії, Китаї У США створена і експлуатується авіаційнокосмічна система «Пегас» вантажопідйомністю близько 450кг, в Україні ведуться роботи по проекту «Оріль», в Роси - по проекту «Штиль-ЗА», «Бурлак-Діана» Проекти «Оріль» і «Штиль-ЗА» використовують як ракети-носм міжконтинентальні балістичні ракети на токсичному паливі АТ-НДМТ і не забезпечують екологічної безпеки експлуатації ВІДОМІ авіаційно-космічні системи запуску літальних апаратів з «даху» літака-носія, наприклад, ракети-носія або малорозмірного космічного літака (патент РФ № 2061630, МКИ6 B64G 1/14) Недоліком таких систем є необхідність запуску ракетних двигунів для відходу з літака-носія, що є надзвичайно небезпечним при аваріях ракети в процесі її запуску Проект «Бурлак-Діана» (журнал «Aviation со (О Ю 56364 Week and Space Technol», 11 01 99, crop 444, USA) і проект німецької фірми Даймлер-Бенц Ае6 роспейс П Г (патент РФ № 2120398, МКИ B64G 1/14) використовують крилату ракету-носій, що підвішується знизу під фюзеляжем або крилом літака-носія Недоліками цих проектів є обмеження по діаметру ракети-носія, що визначаються розмірами, що розташовуються між нижньою поверхнею літака і злітною смугою, а також необхідністю створення на ракеті-носм аеродинамічних поверхонь для здійснення маневру набору висоти після горизонтального відділення від літака-носія Відома авіаційно-космічна система фірми Rockwell International Corporation (патент США № 6 5402965, МКИ B64G, 1/14), що складається з літака-носія і встановленої під ним ракети-носія з космічним літальним апаратом (корисне навантаження), що повертається, який здійснює горизонтальний старт з аеродрому, доставку ракети-носія з корисним навантаженням в точку и відділення від літака-носія, виведення ракетоюносієм корисного навантаження в задану точку орбіти і відділення навантаження з подальшим її поверненням на Землю Відоме також технічне рішення по патенту РФ № 2026798, МКИ6 B64D, 5/00 фірми Orbital Sciences Corporation, US, що представляє ракетуносій, яка скидається з літака-носія, що містить ступені з рушійними установками, крило і корисне навантаження Недоліки вищезазначених технічних рішень по патенту США № 5402965 і патенту РФ № 2026798 повторюють недоліки системи «Бурлак-Діана», описаної вище, і, крім того, ускладнюють систему управління через необхідність управляти як на ДІЛЬНИЦІ аеродинамічного польоту з використанням крила, так і на ДІЛЬНИЦІ реактивного польоту Найбільш близьким аналогом винаходу, що пропонується є авіаційно-космічна система «Пегас» по патенту США № 4901949, МКИ6 B64G 1/14, що містить літак-носій, ракету-носій, з пороховими двигунами, крило і корисне навантаження Недоліками даної системи є згадані вище обмеження по діаметру ракети-носія, що підвішується під літаком-носієм, наявність на ракеті-носм крила для набору висоти після горизонтального відділення від літака-носія, ускладнена система управління (для двох режимів для польоту на крилі і для реактивного польоту), а також, як наслідок, низька вантажопідйомність цієї системи і висока питома вартість корисного навантаження, що виводиться Розкриття винаходу Задачею винаходу, що пропонується є збільшення вантажопідйомності авіаційно-космічної системи, зниження питомої вартості виведення корисного навантаження і забезпечення збільшених габаритів зони для розміщення корисних навантажень, при одночасному забезпеченні безпеки літака-носія і його екіпажу, а також екологічної безпеки системи Поставлена задача досягається тим, що в авіаційно-космічній системі, що містить літак-носій, ракету-носій і корисне навантаження, ракета-носій з рідинними ракетними рушійними установками розміщена всередині фюзеляжу літака-носія в транспортно-пусковому контейнері з пристроєм пневматичного десантування, бортовими елементами пристроїв заправляння ракети-носія паливом і робочими тілами, елементами пристроїв дренажу і підживлення рідинних ракетних рушійних установок паливом Ракета-носій встановлена в транспортнопусковому контейнері за допомогою настановних елементів, принаймні, в двох поясах, а між и торцем і глухим торцем транспортно-пускового контейнера утворена герметична пневматична камера, в якій розміщені бортові елементи згаданих пристроїв заправляння, елементи пристроїв дренажу і підживлення, які приєднані до ракети в її торці за допомогою роз'ємних з'єднань, причому пристрій пневматичного десантування виконаний у вигляді джерела високого тиску, сполученого за допомогою запірної арматури з пневматичною камерою транспортно-пускового контейнера, який забезпечений теплоізоляцією Вільний торець транспортно-пускового контейнера співпадає з отвором в фюзеляжі ЛН і герметично з'єднаний з периметром цього отвору, причому вільний торець транспортно-пускового контейнера забезпечений мембраною, що розривається Короткий опис фігур креслення Запропонована авіаційно-космічна система зображена на Фіг, Де 1 - літак-носій (ЛН), 2 - ракета-носій (РН), 3 - корисне навантаження (КН), 4 - рідинні ракетні рушійні установки (РРРУ), 5 - фюзеляж літака-носія, 6 -транспортно-пусковий контейнер, 7 - пристрій пневматичного десантування, 8 - бортові елементи пристроїв заправляння РН паливом і робочими тілами, 9 - елементи пристрою дренажу, 10 - елементи пристрою підживлення РРРУ паливом, 11 - електричні зв'язки, 12 - настановні елементи, 13 - глухий торець транспортно-пускового контейнера, 14 - пневматична камера, 15 - роз'ємні з'єднання, 16 - джерело високого тиску, 17 - запірна арматура, 18 -теплоізоляція, 19 - вільний торець транспортно-пускового контейнера, 20 - мембрана, що розривається Переважний варіант здійснення винаходу Запропонована авіаційно-космічна система, що містить літак-носій 1, ракету-носій 2 з рідинними рушійними установками 4 і корисним навантаженням З Ракета-носій 2 розміщена всередині фюзеляжу 5 літака-носія 1 в транспортно-пусковому контейнері за допомогою настановних елементів 12, принаймні, в двох поясах РН 2 У транспортно-пусковому контейнері 6 розміщений пристрій пневматичного десантування 7, виконаний у вигляді джерела високого тиску 16 Між глухим торцем 13 транспортно-пускового 56364 контейнера і горцем ракети-носія утворена герметична пневматична камера 14, в якій розташовані бортові елементи пристрою заправляння 8 РН 2 паливом і робочими тілами, елементи пристроїв дренажу 9 і підживлення РРРУ паливом 10, які приєднані до торця ракети-носія 2 за допомогою роз'ємних з'єднань 15 Джерело високого тиску 16 з'єднане за допомогою запірної арматури 17 з пневматичною камерою 14 Транспортно-пусковий контейнер 6 забезпечений теплоізоляцією 18 Вільний торець 19 транспортно-пускового контейнера 6 закритий мембраною, що розривається 20 при виході РН 2 з ЛН 1, причому вільний торець 19 герметично сполучений з периметром отвору в фюзеляжі 5 ЛН 1 Транспортно-пусковий контейнер 6 крім функцій десантування РН 2, також служить для завантаження в нього РН 2 на технічній позиції, транспортування і завантаження в ЛН 1, для захисту РН 2 від ЗОВНІШНІХ механічних і кліматичних впливів Теплоізоляція 18 контейнера служить для термостабілізацм паливних баків РРРУ 4 Пристрій пневматичного десантування 7 служить для виштовхування РН 2 з транспортнопускового контейнера 6, розміщеного в фюзеляжі ЛН 1, і містить джерело високого тиску 16 з запірною арматурою 17 і герметичну пневматичну камеру 14, утворену глухим торцем транспортнопускового контейнера 13 і торцем РН 2 з настановними елементами 12 Бортові елементи пристроїв заправляння РН паливом і робочими тілами 8 можуть бути виконані у вигляді трубопроводів із запірною арматурою і роз'ємними елементами з'єднання і призначені для заправляння на базовому аеродромі РРРУ 4 паливом і систем РН 2 робочими тілами перед стартом ЛН 1 Елементи пристрою дренажу 9 встановлені в пневматичній камері 14 і служать для скидання пар компонентів палива, наприклад кріогенних, з баків РРРУ 4 за борт літака, як в період передстартової підготовки, так і в період польоту літака Елементи пристрою підживлення РРРУ паливом 10 служать для дозаправки баків РРРУ, як під час передстартової підготовки ЛН 1, так і під час польоту до виходу РН з контейнера Розміщення бортових елементів пристроїв заправляння РН паливом і робочими тілами, елементів пристрою дренажу і елементів пристрою підживлення РРРУ паливом, а також їх зв'язків з РН в пневматичній камері, необхідне для роз'єднання їх від РН ходом ракети, що спрощує схему від'єднання і підвищує надійність системи Герметизація вільного торця 19 транспортнопускового контейнера по периметру отвору в фюзеляжі 5 ЛН дозволяє при десантуванні з нього РН ізолювати внутрішній об'єм фюзеляжу, де знаходяться люди, супроводжуючі РН, і тим самим не наражати їх на можливу небезпеку впливу на них зовнішнього середовища Запропонована авіаційно-космічна система функціонує наступним чином Літак-носій 1, наприклад, важкий транспортний літак АН-124-100, з ракетою-носієм 2 на борту стартує з аеродрому базування і здійснює політ в розрахунковий район запуску РН, наприклад, в район екватора У районі запуску РН 2 літак-носій 1 виконує маневр з виходом на дільницю траєкторії, де вертикальне перевантаження близьке до нуля (дільниця невагомості) На цій ДІЛЬНИЦІ при досягненні розрахункових параметрів, ВІДПОВІДНИХ початку старту РН 2, наприклад, на висоті 10 - 12км, куті траєкторії до місцевого горизонту 15 - 25° і швидкості польоту 650 - 750км/година, подається команда на спрацювання пристрою пневматичного десантування 7 і відкриття запірної арматури 17 джерела високого тиску 16, з якого газ поступає в пневматичну камеру 14 При досягненні надмірного тиску газу в пневматичній камері 14, наприклад, близько однієї атмосфери, відбувається від'єднання РН 2 з настановними елементами 12 від транспортно-пускового контейнера 6 і під тиском газу починається вихід РН 2 з вільного торця 19 транспортно-пускового контейнера 6, при цьому розкривається мембрана 20 ходом РН Одночасно ходом РН 2 роз'єднуються роз'ємні з'єднання 15, відстиковуючи бортові елементи пристроїв заправляння РН паливом і робочими тілами 8, елементи пристрою дренажу 9, елементи пристрою підживлення РРРУ паливом 10, електричні зв'язки 11 Протягом розрахункового часу, наприклад, за 1,5 - 2,5сек , РН 2 здійснює вихід з фюзеляжу літака-носія 5, після чого виконує безмоторний політ протягом часу, що забезпечує досягнення безпечної відстані від ЛН 1, наприклад, на відстань 150 200м Потім включаються РРРУ 4 ракети-носія 2 і здійснюється політ ракети-носія з доставкою корисного навантаження 3 на задану орбіту Запропонований винахід дозволяє збільшити габарити зони для розміщення корисних навантажень за рахунок використання значно більших об'ємів фюзеляжу, наприклад, АН124-100 «Руслан», в порівнянні з розмірами між нижньою поверхнею фюзеляжу і злітною смугою всіх відомих систем, в тому числі системи «Пегас», збільшити вантажопідйомність і знизити питому вартість виведення корисного навантаження Наприклад, при використанні як літак-носій АН124-100 «Руслан», вартість виведення одного кілограма корисного навантаження в 5-6 раз менше подібної вартості системи «Пегас» Це досягається за рахунок розміщення РН в транспортнопусковому контейнері і пристроєм пневматичного десантування, що дозволяють реалізувати десантування РН в умовах, близьких до невагомості, забезпечити високу безпеку ЛН і його екіпажу за рахунок включення РРРУ РН на значній відстані від ЛН, можливому внаслідок того, що РН вже повідомлений початковий імпульс швидкості при десантуванні, а також за рахунок ізоляції екіпажу від впливу зовнішнього середовища при виході РН з ЛН, забезпечити екологічну безпеку системи за рахунок можливості використання РРРУ на екологічно чистих компонентах палива, наприклад, «рідкий кисень - гас» або «рідкий кисень - зріджений природний газ» Промислова застосовність Запропонований винахід може бути реалізований з використанням існуючих транспортних літаків, наприклад, АН-124-100 «Руслан» або АН 7 8 Транспортно-пусковий контейнер з пристроєм пневматичного десантування запропонованої конструкції виконуються по відомих технологіях і з використанням, в тому числі, готових комплектуючих 56364 225 «Мрія» Використання існуючих РРД, наприклад, НК-33, НК-43, РД-0124, 11Д58М, а також освоєних технологій виготовлення ракет-носмв, дозволяють створити в найкоротший термін і з мінімальними витратами ракету-носій для запропонованої авіаційно-космічної системи Фіг. Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24