Многоразовый транспортный воздушно-космический летательный аппарат

 

987904 А1 союз советских

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ILSTOPCHOMV СаИДВтеъСтЕМ Q

С) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

f10 изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3312866/23 (22) 03.07.81 (46) 23.06.92. Брл. Г 23 (72) Р.В. Аксенов и В.С. Ильюшин (53) 629. 7. 024. 2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР " 862543, кл. В 64 С 1/00, 1979. (54)(57) МНОГОРАЗОВЫЙ ТРАНСПОРТНЫЙ

ВОЗДУШНО-КОСМИЧЕСКИЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус-крыло, выполненный в виде круглого диска, основную и вспомогательную силовые установки, -аэродинамические поверхности стабилизации и управления - кили с ру" ; лями и элевоны, систему управления, . бортовую энергетическую установку, отсек полезной нагрузки, кабину экипажа и шасси, о т л и ч а ю щ. и и с я тем, что, с целью увеличения полезной нагрузки, выводимой на орбиту, и улучшения эксплуатационных характерис. тик, корпус-крыло выполнен из двух соединенных одна с другой частей„ пеИзобретение относится к авиационно-космической технике и предназначено для выведения на. околоземные орбиты полезных грузов, а также для возвращения с орбиты на Землю косми" ческих обьектов.

Наиболее близкий из известных технических решений к изобретению - много- разовый транспортный воздушно-ко :мический летательный аппарат, содержа" щий корпус-крыло, выполненный в виде круглого диска, основную и вспомога" ® в 64 с 1/00, в t 4 r; 1/00

2 ришерийной-обтекателя и центральнЫтопливного бака в виде круглого диска, расположенного с передним эксцентриситетом относительно обтекателя.

2. Аппарат по и. 1, о т л и"ч а юшийся тем, что топливный бак выполнен из каркаса и оболочки, состоящей из внутренней и наружной обшивок,. между которыми размещен теплозащитный композиционный материал.

3. Аппарат no n. 1, .î т л и ч а юшийся тем, что, с. целью обеспечения устойчивости и управляемости anna" рата на дозвуковой скорости полета, кили разнесены и отклонены во внешние: стороны на 20-40 .

4. Аппарат по и. 1, о т. л и ч а ю+ Я .шийся тем, что,кабина экипажа и отсек полезного груза выполнены в виде единой гондолы, закрепленной на верх" ней поверхности топливного бака вдоль оси симметрии летательного аппарата. Я тельную силовые установки, аэродинамические поверхности стабилизации и уп- . равления,.систему управления, бортовую энергетическую установку отсек полезной нагрузки кабину экипажа и шасси.

Недостатки указанного летательного j аппарата заключаются в том, что

- применение ненесущих топливных баков для основной двигательной уста» новки увеличивает вес аппарата и, как

3 987904 следствие, приводит к снижению веса полезного груза, выводимого на орбиту;

- большое количество топливных ба" ков для основной двигательной установ5 ки - пять водородных и шесть кислородных — не только увеличивает массу аппарата, но и существенно усложняет его эксплуатацию (техническое обслужива-: ние, регламентные работы, осмотры и 10 т.д.); — конструктивно-компоновочная схема с одним прямым центральным килем при" водит к существенным трудностям обеспечения приемлемого запаса статической15 неустойчивости в активной системе управления аппаратом на дозвуковой скорости полета с выключенной основной двигательной установкой (например, при спуске с орбиты, при транспортировке и т,д.), Целью настоящего изобретения является увеличение полезной нагрузки, выводимой на орбиту, и улучшение эксплуатационных характеристик, а также обеспечение устойчивости и управляемости аппарата на дозвуковой скорости полета.

Указанная цель достигается тем, что у многоразового транспортного воэдуш- 3 но-космического аппарата, содержащего корпус-крыло, выполненный в виде круглого диска, основную и вспомогательную силовые установки, аэродинамичес кие поверхности стабилизации и управления - кили с рулями и злевоны, систему управления, бортовую энергетическую установку, отсек полезной нагрузки, кабину экипажа и шасси, корпускрыло выполнен из двух соединенных друг с другом частей: периферийнойобтекателя и центральной - топливного бака в виде круглого диска, располо"; женного с передним эксцентриситетом относительно обтекателя. ф

Корпус несущего топливного бака

1 многоразового транспортного воздуш0 но-космического аппарата (MTBVA) выполнен с переменным радиусом кривизны верхней и нижней поверхностей и с переменным радиусом закругления его кромки. Кабина 2 экипажа, в которой

5 выполнен люк 3 для -посадки экипажа, имеет жаростойкое остекление 4, при этом кабина экипажа с отсеком 5 полезного груза выполнена в виде обтекаемой гондолы, которая установлена на верхней поверхности несущего топливного бака (фиг. 1-5). Внутри отсека

5 расположен полезный груз 6, установленный на ложементах 7. Сверху отсек 5 закрыт поворотными створками 8.

По периметру несущего топливного бака 1 установлены и закреплены. секции корпуса-крыла (обтекателя) 9, при этом топливный бак (с компонентами топлива "жидкий водород" + "жидкий кислорор" для маршевь|х двигателей) установлен с передним зксцентриситетом вдоль продольной оси по отношению к геометрическому центру обтекателя.

Это смещает центровку аппарата вперед, что в совокупности со смещением гондолы кабины экипажа с отсеком полезного груза вперел и отклонением разнесенных килей 10 с рулями поворота 11 от плоскости симметрии аппарата на ?0»

40 обеспечивает приемлемый запас статической неустойчивости аппарата в активной системе управления на дозвуковых скоростях полета и достаточно эффективную управляемость (что особенно важно при полете с выключенными маршевыми двигателями). В кормовых секциях корпуса-крыла (обтекателя) выполнены четырехсекционные элевоны 12.

Кроме того, топливный бак BbinollHeH из каркаса и оболочки, состоящей из внутренней и наружной обшивок, между которыми размещен теплозащитный композиционный материал, кили разнесены и отклонены во внешние стороны на

20-40, кабина экипажа и отсек полезной нагрузки выполнены в виде единой гондолы, закрепленной на верхней поверхности топливного бака вдоль оси симметрии летательного аппарата.

Устройство иллюстрируется чертежами.

На Фиг. 1 схематично изображен многоразовый транспортный возлушнокосмический аппарат, вид сверху; на фиг. 2 ; то же, вид снизу; на йиг.3— то же, вид спереди; на фиг., 4 — то же, вид сбоку; на йиг. 5 -то же, вид сзади; íà фиг. б - силовая схема an" парата; на фиг. 7 - разрез А-Л на фиг, б; на фиг. 0 — вид по стрелке

Б фиг. 6 (вид сзади двигательной ус» тановки); на фиг. 9 - узел I фиг. 7; на фиг. 10 - разрез В-R на фиг. 7; на фиг. 11 - узел II фиг. 7; на фиг. 12узел III фиг, 9 (вырез панели корпуса несушего топливного бака).

987904

" двух кормовых секциях обтекателя крепления;этих секций, а по централь-, Расположен отсек двигателей, при этом ному периметру бака-дископлана устадвигатели 13 основной (маршевой) дви- новлен и закреплен жесткий силовой гательной установки размещены в два . пояс 30, относительно которого сцентряда в двух блоках, а в каждом блоке рированы секции конструкции обтекатеони смонтированы в общем карданном ля. Узлы крепления секций обтекателя, подвесе. а также узлы крепления моторамы основной двигательной установки соединены

Для маневра аппарата на о бите

Р Р а орби в 1О с силовыми элементами корпуса несущедвигатели 14 расположены между блока- го топливн го топливного ака-дископлана с поми основно" двигательной установки. мощью стержневых ферм 31. Корпус несуВ двигательном отсеке установлены ва овле ь два щего топливного бака включает наружразнесенных блока 15 вспомогательных ную оболочку 3? (обшивку) из листовой двигателей малой тяги, которые служат- жаропрочной стали, например, на осдля ориентации и стабилизации аппара- нове ниобия (верхняя поверхность ната в космосе и в верхних слоях атмо- ружной обшивки может быть изготовлесферы соответственно по тангажу - 1б, на из менее жаропрочного, менее дефипо рысканию - 17 и верньерные двига- цитного, более легкого и более дешевотели — "8. Г целью повышения эффек- 20 го материала, например, на основе тивности ориентации и стабилизации титана) . С внутренней стороны наружаппарата по крену и уменьшения расхода топлива двигатели 19 ориентации и щита, например из двух слоев сены Относительно продольной Оси аппа-25 м ИЦИ" Ого матеРиала с низкими рата к периферии корпуса-крылаи установлены на боковых секциях обтекателя, для проведения летных испытаний аппа- на также включает и внутреннюю сило" рата на дозвуковых скоростях полета вую оболочку 35, выполне ную из легкого и дешевого материала на основе алюминия. С внешней стороны преДУсмОТРе поДвеска ъемных Вспомо» б 5 та 0 ле оболочки 35 установлена криогенная изоляция 36, предназначентопливном .баке-дископлане выполненыдва отсека: отсек ..1 с жидким водора-. понентов криогенного топлива 37 внутt ом и отсек 2" с жи ки дом и отсек с жидким кислородом

35 ри несущего топливного бака в требуе õ эксплуатационных пределах. На нижней поверхности корпуса несущего топ" компонентами топлива для двигателей маневра и баки ?4 двигателей Ориента" Уста овле ы обтекаемые ливного Сака установлены о текаемые ции и стабилизации аппарата по танга- гондолы со створками 30 39 перед. Р та по та га„ 40 ней и Основных стоек шасси. В этих жу и рысканию и верньерных двигателей гондолах смонтированы убирающиеся пеустановлены перед отсеком двигателей, Баки 25 двигателей ориентации и старедние и основные стойки щасси 40 и билизации аппарата по кРенУ смонтиро- и о и и ов нн,,и

41, Отсек двигателей снаружи закрыт ваны в боковых секциях обтекателя. В пРофилиРо"нными щитками 42, закРеп45 ленными шарнирно и отклоняющимися . целях обеспечения высокой жесткости вместе с ìàðøåBûìè двигателями. Сило" несущего топливного бака и разделения вой набор элевонов аппарата включает компонентов топлива внутри этого бака нервюры 43 и стрингеры 44. Активные выполнена жесткая кольцевая герметич- элементы бортовой энергетической усная стенка 2б, разделяющая полости, тановки 45 (например, солнечной) жидкого водорода и жидкого кислорода.

- смонтированы на в. утренней стороне ,0ля подкрепления оболочки несущего поворотных створок 8 отсека полезного топливного бака-дископлана и демпфиро= груза. вания колебаний топлива в нем в его силовой набор включены кольцевые и Выбранная конструктивно-компоновочрадиальные-элементы жесткости 27 и 28. ная схема и заложенные в ней конструкНа несущем топливном баке, в местах тивные решения позволяют существенно крепления секций обтекателя, установ- . улучшить важнейшие тактико-технические лены жесткие накладки 29 с узпами характеристики аппарата: ! ч 98790 снизить вес аппарата на 10-153 и увеличить массу полезного груза, выводимого на орбиту, в 2-3 раза благодаря применению несущего топливного бака для основной двигательной установки; обеспечить приемлемый запас статической неустойчивости в активной системе управЛения аппаратом во всем интервале скоростей полета, что особен- 10 . но важно на дозвуковой скорости полета с выключенной основной двигательной установкой (например, при спуске с орбиты, при транспортировке и т.д.)

Вследствие установки топливного бака 15 с передним эксцентриситетом вдоль продольной оси аппарата по отношению к геометрическому центру конструкции обтекателя в совокупности с разнесением килей относительно продольной оси и их наклоном во внешние стороны от плоскости симметрии аппарата на

20-40, ° сократить количество топливных баков для основной двигательной уста-. новки до одного, что не только умень-. шает массу аппарата и увеличивает массу выводимого на орбиту полезного груза, но и повышает надежность аппарата и существенно упрощает его эксплуатацию (техническое обслуживание, регламентные работы, осмотры и т.д.) и снижает ее стоимость; решить эффективно и качественно тепловую проблему спуска многоразовых космических аппаратов с орбиты благодаря применению внутренней теплозащиты, внполненной из композиционного материала с низкими теплофизическими характеристиками и расположенной между внешней обшивкой из листовой жаропрочной стали, обладающей высокими характеристиками радиационного излучения, и внутренней .силовой оболочкой из дюралюминиевого материала.

987904

8:-8

Редактор F Гиринская Техред И.Иоргентал Корректор И.Сливка

Заказ 2812 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101