we've a new website! visit MechDesign.xyz
english
 
TSTO spaceplanes
 
by IKE - 19-4-2006

Boeing (Scramjet)

Στην έκδοση αυτή του συστήματος το μητρικό σκάφος είναι σχεδόν ίδιο με αυτό που περιγράφηκε πιο πάνω αλλά αντί για έναν πυραυλοκινητήρα έχει δύο (πάλι SSME προτεινόμενοι).


Το τροχιακό σκάφος έχει επίσης πτέρυγες αλλά αντί για πυραυλοκινητήρα χρησιμοποιεί scramjet σαν κύριο κινητήρα ο οποίος χρησιμοποιεί το οξυγόνο της ατμόσφαιρας για την καύση οπότε η μεταφορά οξειδωτικού (όπως το υγρό οξυγόνο) είναι περιττή. Έχει επίσης έναν μικρό πυραυλοκινητήρα για τους τροχιακούς ελιγμούς.



Το προφίλ πτήσης είναι λίγο διαφορετικό λόγω της απαίτησης του scramjet σε αέρα για την λειτουργία του. Στην περίπτωση αυτή η απογείωση είναι όπως και πριν κανονικά ενώ οι πυραυλοκινητήρες ενεργοποιούνται στο ίδιο ύψος και ταχύτητα (30.000ft / 0,85mach). Λίγο αργότερα στα 80.000ft και με ταχύτητα πλέον 2,5 mach εκκινεί και ο scramjet. Χάρις την μεγαλύτερη εγκατεστημένη ώση (πάλι 2 SSME αλλά και ο scramjet) στα 90.000ft (αντί 103.800ft) και με ταχύτητα 3.3mach πάλι γίνεται με τον ίδιο τρόπο ο διαχωρισμός.



Το μητρικό σκάφος έκτοτε κατευθύνεται προς προσγείωση. Ο scramjet κινητήρας του τροχιακού σκάφους δεν μπορεί να λειτουργήσει σε ύψος μεγαλύτερο των 40 μιλίων λόγω της πολύ αραιής ατμόσφαιρας άρα το σκάφος πρέπει πριν το υψόμετρο αυτό να έχει αποκτήσει ταχύτητα μεγαλύτερη της τροχιακής (25.700ft/s). Έτσι όσο είναι ακόμα στην ατμόσφαιρα επιταχύνει και την εγκαταλείπει με ταχύτητα 26.200ft/s, μεγαλύτερη της απαιτούμενης. Συνεχίζει να κινείται και ψηλότερα των 40 μιλίων με την αδράνειά του φτάνοντας σε ύψος περίπου 100 μιλίων μπαίνει πλέον σε τροχιά. Για να διατηρήσει την ταχύτητά του και την θέση του σε τροχιά πυροδοτεί τον μικρό βοηθητικό πυραυλοκινητήρα. Αφού εκτελέσει την αποστολή του εισέρχεται στην ατμόσφαιρα και ανεμοπορεί προς τον διάδρομο προσγείωσης.




Συμπεράσματα για τις δύο εκδόσεις

Το σύστημα αυτό είναι εξαιρετικά ευέλικτο, και τα 2 μέρη είναι πλήρως επαναχρησιμοποιήσιμα και χρειάζονται μικρή προετοιμασία για να επαναλάβουν την αποστολή τους. Μπορούν να θέσουν φορτία ή ανθρώπους σε τροχιά με προειδοποίηση και προγραμματισμό λίγων ημερών αλλά και να το επαναλάβουν επίσης σε σύντομο χρονικό διάστημα. Παράλληλα δεν χρειάζεται παρά ελάχιστη υποδομή εδάφους. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι η μετάβαση σε περιοχή κοντά στον ισημερινό με τη χρήση αποκλειστικά των στροβιλοκινητήρων ώστε η εκτόξευση του τροχιακού σκάφους να γίνει με υπό τις βέλτιστες δυνατές συνθήκες χωρίς να σπαταληθεί πυραυλικό καύσιμο. Με τους κλασσικούς πυραυλικούς φορείς η εκτόξευση πρέπει να γίνεται όσο πιο κοντά γεωγραφικά στον ισημερινό ώστε να μην σπαταλούνται καύσιμα για την μετάβαση του φορέα σε τροχιά.



Από πλευράς τεχνολογίας με την εξαίρεση του scramjet που βρίσκεται ακόμα σε πειραματικό στάδιο τα υπόλοιπα επιμέρους συστήματα είναι δοκιμασμένα και γνωστά, χωρίς αυτό να σημαίνει πως η ανάπτυξη ενός τέτοιου συστήματος θα είναι εύκολη. Το προωστικό σύστημα με τους κινητήρες F101 και SSME βρίσκονται σε χρήση εδώ και πάνω από 25 χρόνια. Αν και επίσημα δεν κατασκευαστικέ ποτέ κάποια στοιχεία του ίσως προέρχονται ή χρησιμοποιήθηκαν στο σύστημα Blackstar (ανεπίσημο όνομα) που περιγράφεται στη συνέχεια
Previous Page Next Page up


index
 
Ramjet


Ο κινητήρας αυτός (αυλοωθητήρας στα ελληνικά) είναι πολύ απλός στην κατασκευή. Ουσιαστικά είναι ένας σωλήνας με ένα κεντρικό εξόγκωμα και με εγχυτήρες καυσίμου. Ο αέρας εισέρχεται με ταχύτητα στην εισαγωγή, συμπιέζεται λόγω της γεωμετρίας και εμπλουτίζεται με καύσιμο το οποίο στη συνέχεια αναφλέγεται. Η αποτόνωση παράγει την προωστική δύναμη.

Οι αυλωθητήρες λειτουργούν αποδοτικά σε υπερηχητικές ταχύτητες αλλά η ροή θα πρέπει να επιβραδυνθεί από το σύστημα εισαγωγής σε ταχύτητα μικρότερη αυτής του ήχου για να λειτουργήσει σωστά ο κινητήρας.

Οι κινητήρες αυτοί λειτουργούν επιτυχώς εδώ και δεκαετίες, είναι αποδοτικοί σε μεγάλες ταχύτητες, μεγαλύτερες των 2 mach.
Scramjet


Ο κινητήρας αυτός είναι παρόμοιος στην αρχή λειτουργίας του με τον ramjet με τη βασική διαφορά πως εδώ η ροή είναι υπερηχητική και μέσα στον κινητήρα. Τα κρουστικά κύματα που σχηματίζονται μέσα στον κινητήρα συνεισφέρουν σημαντικά στον ολικό λόγο συμπίεσης. Η καύση είναι πολύ δύσκολο να είναι ομαλή και ελεγχόμενη στις συνθήκες αυτές και οι κινητήρες αυτοί ακόμη είναι σε δοκιμαστικό στάδιο (X-43 της NASA ή το HyShot III της Qinetiq).

Εφόσον μπορέσουν να λειτουργήσουν σωστά μπορούν να είναι αποδοτικοί σε πολύ μεγάλες ταχύτητες (~10+ mach) και υψόμετρα ενώ τα αεροσκάφη που τους φέρουν θα είναι ελαφρύτερα από αντίστοιχα πυραυλοκίνητα μιας και δεν χρειάζεται να φέρουν οξειδωτικό εφόσον ο κινητήρας αναρροφά αέρα από την ατμόσφαιρα.

 





Κείμενα, σχέδια και φωτογραφίες είναι πνευματική ιδιοκτησία του robotpig.net εφόσον δεν αναφέρεται κάτι διαφορετικό.
Για αναδημοσίευση οποιοδήποτε τμήματος της ιστοσελίδας απαιτείται έγγραφη άδεια. © robotpig.net