ВСЕРОССИЙСКИЙ КОНКУРС

╚КОСМОС╩

 

 

Летающий космодром Бай-2

 

 

 

 

Мельчаков Алексей (Студент КЛПК, г. Киров)

Синицын Михаил (Студент КАТ, г. Киров)

 

 

Киров, 2001

 

1. Назначение

Летающий космодром БАЙ-2 предназначен для запуска ракетоносителей на высоте нескольких километров над земной поверхностью. Также при дополнительном оборудовании грузового отсека дирижабль способен перевозить крупногабаритные грузы (буровые, ретрансляторные вышки, турбины и другие неразъ╦мные грузы) на дальние расстояния. При установке на дирижабль мощной радиолокационной системы он может быть использован в качестве платформы дальнего радиолокационного оповещения (аналоги: А-50 (СССР), АВАКС (США)).

2. Преимущества

При запуске ракетоносителя на высоте около 7 километров расходуется горючего значительно меньше, чем при старте обычного ракетоносителя с поверхности Земли.═ Этот проект способен решить для России проблему северного расположения космодромов, так как чем ближе к Северному полюсу Земли, тем выше ускорение свободного падения. Следовательно, чем севернее стартует ракета, тем больше необходимо горючего для е╦ вывода на околоземную орбиту. Летающий космодром может осуществлять запуск ракеты ближе к экватору, так как он способен самостоятельно передвигаться по воздуху. Теоретическая грузоподъ╦мность дирижабля равна 195√270 т., поэтому перевозка══ крупногабаритных грузов══ на дирижабле оказывается втрое дешевле, чем на самолете, и в 12 раз дешевле перевозки на вертолетах. Наконец, чрезвычайно важно, что дирижабли могут обходиться без аэродромов и ангаров.═══════════ Если технология будет находиться на должном уровне, то огромная площадь газовых камер позволит разместить на их верхней части огромные площади полупроводниковых фотоэлементов. Электрический ток, вырабатываемый ими, будет поступать к электродвигателям с изменяемым вектором тяги, что сделает пол╦т дирижабля экологически чистым. Также летающий космодром позволит "повесить" спутник над страной-заказчиком с наименьшими затратами, одновременно решив проблему экспорта космических технологий.

═══════════════ ЛК БАЙ-2 имеет ряд преимуществ перед ╚воздушным стартом╩, осуществляемым с борта транспортного самол╦та:

1.      Возможность запуска крупногабаритных ракет-носителей.

2. Возможность беспосадочного перел╦та от места загрузки до места старта РН, что снимает необходимость в поиске крупных взл╦тных полос на пути следования ЛА для его заправки и аварийной посадки.

 

3.Конструкция летающего космодрома.

Летающий космодром (ЛК) БАЙ-2 представляет собой тандем из двух баллонов жесткой═ конструкции. Такая схема помогает более рационально разместить═ ракету-носитель, а также пренебречь изготовлением баллонов чрезмерно большого удлиннения, что позволит избежать чрезмерных нагрузок на изгиб. Между этими баллонами находятся термогазгольдеры, позволяющие более эффективно управлять аппаратом в пол╦те. В носовой части дирижабля находится кабина экипажа и приборное оборудование. В центральной части расположена стартовая установка (меняющая угол на 90╟) с ракетоносителем и системы ее крепления к корпусу. В хвостовой части размещается задний термогазгольдер.

 

Устройство ЛК: 1 - термогазгольдеры, 2 - ракета-носитель, 3 - двигатель маневрирования, 4 -═ кабина пилотов с РЛС, 5 - баллоны.

 

3.1. Устройство баллонов.

Баллоны имеют устройство, сходное с аналогичными агрегатами, строившимися ранее. В цилиндрической части расположены несколько раздельных секций с несущим газом. Секции для гелия выполняются из многослойных синтетических материалов пут╦м склеивания. За основу могут быть взяты пл╦нки из майлара и дакрона. Также возможно применение кевлара и тайлара. Каждая секция имеет термо-электрический нагреватель, который включается для нагрева несущего газа, что увеличивает подъ╦мную силу, а охлаждение секции происходит за сч╦т вентиляции е╦ поверхности наружным воздухом.

В головной и хвостовой частях располагаются топливные баки═ и ╦мкости для при╦мки балласта.

На боковых частях смонтированы двигатели управления, а в хвостовой части имеются маршевые ═двигатели. В качестве двигателей выгоднее всего использовать газотурбинные установки, так как они имеют наименьший удельный вес и не нуждаются в высотных компрессорах. Двигатели управления расположены в кольцевом тоннеле, что позволяет увеличить их тягу без повышения мощности. Подобные тоннели предполагается широко использовать в дирижаблестроении, т. к. они помогают уменьшить диаметр воздушного винта. Подобные двигатели фирмы Porsche в кольцевом тоннеле установлены на современном дирижабле Aeroship-600.

С целью снижения аэродинамического═ сопротивления можно использовать ряд уже известных мер:═ это применение особых материалов, заставляющих как бы═ ╚прилипать╩ пограничный слой, препятствуя═ его отрыву. В некоторых местах, где отрыв═ пограничного слоя═ неизбежен, его можно ╚отсасывать╩ через отверстия в обшивке.

Для сохранения целостности обшивки при работе двигателя ракеты-носителя, места наиболее сильного воздействия продуктов горения защищены химо- и термостойким материалом.

 

3.2. Устройство термогазгольдеров.

═════════ Термогазгольдеры представляют собой емкости, имеющие выпускные клапаны и нагревательные устройства. Сами емкости изготовлены из материала, которое должно выдерживать нагревание до 200⁰ . Работа═ нагревательных устройств и выпускных клапанов должна обеспечивать быстрый нагрев и быстрое охлаждение внутреннего объема с целью управления величиной подъемной силы. Для нагрева воздуха в термогазгольдерах используются пропановые горелки.

 

3.3. Устройство кабины.

════════════ В качестве пилотской кабины можно использовать части фюзеляжа отслуживших свой срок пассажирских и транспортных лайнеров. В отсеках фюзеляжа размещаются каюты для отдыха именного экипажа, а также для обслуживающего персонала стартового комплекса. Но основной объем занимают вычислительные комплексы, обеспечивающие точную навигацию, предстартовую диагностику ракеты-носителя и автоматизацию полета ЛК. В нижней носовой части кабины установлена РЛС наблюдения за поверхностью, которая указывает на препятствия впереди ЛК. Для обеспечения безопасного пол╦та каждый член экипажа имеет индивидуальные средства спасения, аналогично тем, которые используют пилоты ВВС.

 

4.Особенности конструкции РН.

Для═══ запуска══ с══ летающего═══ космодрома предполагается использовать ракетоносители созданные на основе межконтинентальных баллистических ракет, а так же обычные ракетоносители, имеющие массу, соответствующую грузоподъ╦мности дирижабля.

═Чтобы при старте РН максимально избежать влияния продуктов работы ракетного двигателя на баллоны ЛК, можно применить специальные насадки на сопло двигателя с целью придания факелу пламени безопасной формы. Эта носадка должна будет сгореть через некоторый промежуток времени после отделения РН от ЛК и ухода на═ безопасное расстояние.═ Также для отделения РН можно использовать небольшие РДТТ, которые уведут РН на безопасное расстояние.

 

5.Этапы работы ЛК

1.      При помощи двигателей маневрирования и охлаждения несущих емкостей ЛК осуществляет посадку═ на приемочную площадку, где происходит прием балласта и фиксация═ тросами.═ В качестве балласта выступает вода, которая загружается в крайние секции баллонов и═ газгольдеры. После фиксации ЛК осуществляется установка РН.

 

2.      После погрузки РН осуществляется сброс балласта и подъем ЛК на заданную высоту. Эта высота должна обеспечить безопасный полет ЛК над местностью при минимальных энергетических затратах.

 

3.      ЛК осуществляет крейсерский полет в зону запуска. При этом, в случае изменения═ атмосферного давления и изменения подъемной силы ЛА, для сохранения определенной высоты полета ЛК может идти с углом атаки, что увеличит (или уменьшит) подъемную силу.

 

 

 

4.      При подходе к точке запуска ЛК увеличивает угол атаки, обращает двигатели маневрирования вертикально вниз и нагревает несущие емкости, увеличивая высоту полета до максимально возможной. В этот же момент происходит═ подготовка к запуску═ РН═ ( диагностика систем и ориентация в пространстве ).

 

 

5. После занятия максимально возможной высоты полета, осуществляется запуск двигателей РН. Одновременно, чтобы компенсировать работу ракетного двигателя, начинается охлаждение несущих емкостей, и двигатели═ маневрирования═ начинают═ работать вертикально вверх.

 

6.      Запустив РН, аэростат занимает оптимальную высоту и возвращается к месту базирования.

 

Литература.

Исполины пятого океана (Перевод из журнала SKEZYDLATA POLSKA) //Моделист-конструктор. 1972, ╧9.

Из прошлого - в будущее //Крылья Родины. 1989, ╧11.

Цеппелины возвращаются // Техника - молод╦жи. 2000, ╧2.

 

 

 

Ó Мельчаков А. Н. 2001

Ó Синицын М. А. 2001