18 октября 1985 года концерн "Messerschmidt-Boelkow-Bloehm" начал разработку космического многоразового корабля "Зенгер". В начале 1987 года немецкое правительство финансировало дальнейшие работы над кораблем. который после всех доработок стал называться "Зенгер-2". В 1994 голу пришли к заключению, что программа создания такого многоразового корабля крайне дорогостоящая, а стоимость доставки грузов на орбиту будет ниже по сравнению с Ариан 5 только на 10-30%. Поэтому проект был закрыт ...
«Зенгер-2» должен был иметь взлетный вес 750 тонн и подымать на орбиту в пилотируемом варианте (два космонавта) 3000 кг груза. В беспилотном варианте выводилось на орбиту 15000 кг. Две уменьшенные копии должны были быть изготовлены в конце 1990-х годов, а полномасштабный образец к 2005 году. Первая ступень - самолет-разгонщик с прямоточными воздушнымо-реактивными двигателями. Вторая орбитальная ступень стартует на высоте более 30 км при скорости 6,8 Маха. стартовая масса системы - 340 т, из них 100 т водорода. Вторая ступень несет 65,5 т ракетного топлива. Экипаж - 2 пилота, 4 пассажира, груз - 2-3 тонны. первая ступень проектировалась как гиперзвуковой пассажирский самолет на 250 мест. Орбитальная допускала модификацию на 36 пассажиров.
"Зенгер" представляет собой перспективную двухступенчатую транспортную космическую систему - базовый аппарат в национальной технологической программе Германии по гиперзвуковым летательным аппаратам. Практическая реализация программы "Зенгер" обеспечила бы западноевропейским странам сравнительно дешевый и независимый от США доступ в космос с возможностью горизонтального старта с обычных воздушных взлетно-посадочных полос в Европе и непосредственного выведения полезного груза на любую заданную орбиту. Применение в маршевых двигателях экологически "чистых" компонентов топлива - жидкого кислорода и жидкого водорода - исключает выброс в атмосферу вредных продуктов сгорания. При проектировании системы предполагалось использовать проверенные технические решения, что существенно снижает риск разработки. Существует реальная возможность унификации разгонной первой ступени, способной совершать гиперзвуковой крейсерский полет с перспективным гиперзвуковым пассажирским самолетом.
За период с 1984 по 1987 годы проектных исследований по программе "Зенгер", выполненных фирмами МББ (МВВ), "Дорнье", МТУ (MTU), центром ДФВЛР (DFVLR) и авиакомпанией "Люфтганза", изучен большой круг вопросов по аэродинамике, аэротермодинамике, управлению полетом, конструкциям и теплозащитным материалам и двигателям. Выполнены анализ и сравнение ряда вариантов летательного аппарата "Зенгер".
По материалам проработок того времени летательный аппарат имел стартовую массу 340 т, длину фюзеляжа 81,3 м, размах крыльев 41,4 м, взлетную скорость 500 км/ч.
Первая ступень ЕШТВ (EHTV) массой 259 т с максимальным (до 100 т) запасом водорода. Маршевая двигательная установка представляла собой связку из пяти комбинированных турбопрямоточных воздушно-реактивных двигателей. Умеренный нагрев конструкции ступени (не более 600 °С) при скорости М=4-4,5 позволял использовать титановые и алюминиево-литиевые сплавы. Особое внимание уделялось созданию бака жидкого водорода объемом более 1500 м3 с обеспечением максимального теплопритока от несущей конструкции фюзеляжа. Первая ступень разрабатывалась с учетом унификации ее характеристик с характеристиками перспективного гиперзвукового пассажирского самолета. Дальность крейсерского полета самолета с 250 пассажирами на борту составляла 10 тыс. км. Скорость полета до М=4,5, высота полета 25 км, удельный импульс тяги 365 единиц. Самолет мог преодолеть за 3 ч 15 мин. расстояние от Франкфурта-на-Майне до Токио через Лос-Анджелес.
Вторая ступень "Хорус" являлась пилотируемым космическим летательным аппаратом, во многом сходным с орбитальными кораблями "Шаттл" и "Гермес". Основное отличие - в наличии на борту большого (до 65,5 т) запаса кислородно-водородного топлива. В этой связи низкий баллистический коэффициент ступени (отношение массы к площади поверхности, встречающейся с аэродинамическим потоком при снижении), равный 100 кг/м2 (для сравнения, у орбитального самолета "Шаттл" и корабля "Гермес" - 200 кг/м2), позволяет уменьшить тепловые нагрузки при входе в атмосферу и улучшить ее аэродинамические характеристики. Полная масса ступени 87,7 т, используемый маршевый двигатель имеет тягу до 120 т и удельный импульс 472 единицы. Расчетная продолжительность орбитального полета составляла одни сутки. Корабль вмещает экипаж корабля - два пилота, четыре пассажира и две-три тонн груза. В туристском варианте в кабине можно разместить до 36 пассажиров.
Главным назначением ступени "Хорус" является материально-техническое обеспечение орбитальной станции. Возможны суборбитальные перевозки пассажиров со скоростью 16 тыс. км/ч.
Грузовая ступень "Каргус" одноразового использования - уменьшенная модификация ступени ракета-носителя "Ариан-5" - предназначалась для выведения на низкую орбиту полезного груза до 15 тонн, с возможностью последующих стартов на геостационарную орбиту. Полная масса грузовой ступени 62 т. Двигатель - кислородно-водородный НМ60 "Вулкан" с тягой приблизительно 105 т и удельным импульсом 439 единиц. Длина 33 м, диаметр 5 м.
Полет летательного аппарата "Зенгер" предполагался следующим. После горизонтального взлета корабль выполняет подъем до высоты 25 км, над критическим озоновым слоем, и далее на этой высоте совершает крейсерский полет со скоростью до М=4,5. Трасса от старта в центре Европы или на побережье Германии, Франции, Испании или Англии направлена на заданную широту в сторону Америки. Затем следует участок разгона с набором высоты 30-31 км и увеличением скорости до значения М порядка 6,8-7. После разделения вторая ступень выходит на орбиту, а первая - возвращается к месту старта.
Национальная программа предусматривала создание на предварительном этапе демонстрационной модели летательного аппарата, проведение летных испытаний, после чего на стыке столетий планируется приступить к непосредственной разработке штатного корабля "Зенгер".
В середине 1990 г. был завершен первый этап исследований по программе воздушно-космического летательного аппарата в рамках национальной программы Германии по гиперзвуковым летательным аппаратам.
По первой разгонной ступени, или самолету-разгонщику, выполнен второй цикл проектных разработок, подтвердивший концепцию в целом и компоновочную схему гиперзвукового самолета со скоростями полета, соответствующими числу Маха М=6,8. На втором этапе планировалось решение вопросов оптимизации массовых характеристик и интеграции двигательной установки.
По вторым ступеням осталась неизменной идеология создания двух различных вариантов - беспилотного и пилотируемого космического самолета. Исходя из экономических соображений, вместо одноразовой ступени "Каргус" (Cargus) будет разрабатываться беспилотный космический самолет "Хорус-С" (Horus-C) с грузовым отсеком, который доставляет на орбиту высотой 200 км полезный груз массой до 7,7 т и до 6,2 т - на космическую станцию. Пилотируемая верхняя ступень "Хорус-М" со стыковочным и переходным отсеками предназначена для обслуживания космической станции, при этом масса выносимого полезного груза составляет три тонны, что включает и массу экипажа из трех человек.
По результатам первого этапа исследований были начаты предварительные проработки по экспериментальному самолету, способному достигать скорости до М=5,5, с целью подтверждения данных численного моделирования и результатов продувок. Основные характеристики следующие. Полная стартовая масса воздушно-космического аппарата "Зенгер" 366 т, самолета-разгонщика EHTY - 254 т. Массы космических самолетов "Хорус" модификаций "С" и "М" - до 112 т. Самолеты могут совершать маневры в атмосфере, с боковой дальностью, достаточной для приземления космической ступени в Западной Европе, что эквивалентно боковой дальности до 2700 км. Дальность полета первой ступени до момента разделения составляет 2700 км. Предполагалось обеспечить ежегодный темп в 40 полетов. Вторая ступень способна совершить 100 штатных полетов. Полная масса верхней ступени является весьма критическим параметром. Требуется более высокий, чем при разработке космического самолета "Гермес" (Hermes), технологический уровень. Предполагалось использование переохлажденного водорода.
Затраты на ремонт воздушно-космического аппарата являются одной из самых неопределенные статей расходов. Интересны зависимости стоимости одного полета от стоимости нового аппарата, которые были привлечены при анализе эксплуатационных расходов различных авиационных и аэрокосмических систем. Они составляют (в процентах): для "Торнадо" (Tornado) - 0,004, В-747 - 0,006, "Конкорд" (Concorde) - 0,008, Х-15 - 2,3, "Шаттл" - 1,8, "Зенгер-Хорус" - 0,55.
Комментариев нет:
Отправить комментарий