Беляев Кирилл Александрович, 18 лет
г. Уфа, Республика Башкортостан, Российская Федерация
Преподаватель по конструкции двигателей Дикова Флорида Амировна
Историко-исследовательская работа:
Почему создавались самолеты с ракетными двигателями?
Иллюстрации не закачаны на сайт, их демонстрация не гарантируется (Прим.модератора)
Содержание
Введение
- История создания самолетов с ракетными двигателями
- Перспективы использования ракетопланов
- Заключение
Список литературы:
- https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/675961
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Буран_(космический_корабль)
- http://www.planeta-zemla.info/bzv_050.html
Введение
Самолёты с реактивными двигателями пришли на смену обычным винтовым летательным аппаратам. Реактивные самолёты, впервые появляющиеся в небе, вызывали восторг у всех, кто имел возможность наблюдать их. Одним из используемых видов двигателя были ракетные двигатели. Хотя они сначала создавались как очередное оружие в гонке вооружений, самолеты с ракетными двигателями актуальны и в настоящее время в связи с освоением космоса.
Целью работы является исследование - почему создавались самолеты с ракетными двигателями.
Для этого решаются следующие задачи:
- Рассмотреть историю создания самолетов с ракетными двигателями
- Показать перспективы использования в настоящее время.
1. История создания самолетов с ракетными двигателями:
Самолет с ракетным двигателем называют ракетопланом.
Ракетоплан – это летательный аппарат, траектория которого включает разгон и набор высоты с помощью ракетного двигателя и последующее планирование (отсюда название) с выключенным двигателями за счёт аэродинамической подъёмной силы крыла или несущего корпуса. Ввиду большого расхода топлива ракетным двигателем фаза активного участка полёта с работающим двигателем сравнительно непродолжительна (несколько минут), но достигаемые при этом скорость и высота могут быть, в зависимости от типа разгонного двигателя, весьма большими, вплоть до орбитальных.
Проекты ракетопланов появились в 1920—1930х годах в связи с появлением технологии ЖРД и применением этих двигателей в многочисленных разработках самолётов в технологически передовых странах, начиная с первого ракетно-реактивного самолёта He-176 из Нацистской Германии.
В 1944 году в Германии создан нереализованный детальный проект Зенгера «Зильберфогель» наиболее технологически-революционного ракетоплана — дальнего гиперзвукового бомбардировщика, совершающего суборбитальный полёт у границы атмосферы, используя движение по траектории волны, а не планирующего спуска.
В США в 1950-1960-е гг и позже были созданы запускаемые с самолётов-носителей экспериментальные ракетопланы, в том числе первый в мире гиперзвуковой самолёт — суборбитальный пилотируемый космопланNorth American X-15, также Bell X-1, Lockheed D-21, Boeing X-43 и др. Подобные (но не суборбитальные) системы были также во Франции (Ледюк) и других странах.
Ракетопланы-космопланы были вторыми ступенями в первых проектах МТКК X-20 США, «Лапоток», «Спираль», ЛКС СССР и др., в первых реализованных МТКК «Спейс шаттл» США и «Буран» СССР, а также в первом частном суборбитальном космоплане SpaceShipOne и многочисленных нереализованных и продолжающихся проектах МТКК и АКС разных стран и компаний.
Первый советский ракетоплан СССР:
БИ (БИ — Березняк — Исаев, также известен под именем «БИ-1») — ракетный самолёт, первый советскийсамолёт с жидкостным ракетным двигателем. Моноплан с низкорасположенным крылом, стартовая масса 1,5 тпри запасе топлива (азотная кислота и керосин) 500 кг. Размах крыла 7,5 м, продолжительность полета, мин 10, Скороподъёмность, м/сек 166 , Экипаж, человек 1.
История разработки:
Разработка начата в инициативном порядке в 1941 году конструкторами А. Я. Березняком и А. М. Исаевым в КБ завода №293 в г. Химки (директор завода и главный конструктор КБ — В. Ф. Болховитинов).
Отправной точкой для проектирования самолёта послужило ознакомление в 1940 году А.
Березняка с ракетным двигателем, разрабатываемом в НИИ-3 Л. С. Душкиным. Несмотря на то, что двигатель обладал достаточной тягой, он имел достаточно большой расход топлива и окислителя. Таким образом, время полёта самолёта могло быть всего от 1 до 4 минут. Однако при этом самолёт имел необычайно большие для того времени приемистость, скорость и скороподъемность. Именно исходя из этих особенностей, стало ясно будущее назначение самолёта — перехватчик. После начала Великой Отечественной войны работы резко ускорились: уже 9 июля эскизный проект был передан в ГКО, в августе ГКО принимает решение о постройке самолёта, а уже 1 сентября самолёт без двигателя отправляется в ЛИИ для начала лётных испытаний.
В ходе испытаний в режиме планера в сентябре-октябре 1941 лётчиком Б. Н. Кудриным было проведено 15 полетов. Было подтверждено, что все аэродинамические данные самолета, характеристики устойчивости и управляемости соответствуют расчетным.
Самописцы зафиксировали максимальную высоту полета 840 метров, скорость — 400 км/ч, скороподъемность — 23 м/с. В послеполетном донесении летчик отмечал, что полет на самолете «БИ» в сравнении с обычными типами самолетов исключительно приятен: перед летчиком нет винта и мотора, не слышно шума, выхлопные газы в кабину не попадают; летчик, сидя в передней части самолета, имеет полный обзор передней полусферы и значительно лучший, чем на обычном самолете, обзор задней полусферы; расположение приборов и рычагов управления удачное, видимость их хорошая, кабина не загромождена; по легкости управления самолет превосходит современные ему истребители.
2. Перспективы использования ракетопланов:
Bell X-1
Самолёт Bell Х1 был первым самолётом ВВС США с ракетным двигателем и специально предназначался для исследования проблем сверхзвукового полёта. Первый самолёт, преодолевший звуковой барьер (14 октября 1947 года). Построен компанией Bell.
Расчётная скорость полёта самолёта Bell Х1 на высоте 24 400 м составляла 2720 км/час. Проектирование самолёта было начато в 1943 г. и проводилось фирмой «Белл» совместно с NACA (не путать с NASA, которое было основано лишь в 1958 году) и ВВС. В 1946 г. был построен первый экземпляр самолёта Х-1, имевший обозначение Х5-1. Экспериментальный ракетный самолёт Bell Х1 представляет собой свободнонесущийцельнометаллический моноплан. Крыло самолёта прямое, с обрезанными концами и с относительной толщиной 8 %. На концевых частях крыла расположены обычные элероны, а между фюзеляжем и элеронами — посадочные щитки. Обшивка крыла изготовлена из дюралевых плит толщиной более 12,7 мм у корня и около 3,2 мм на концах. Для уменьшения вибраций при больших скоростях для самолёта спроектированы специальные демпферы. Конструкция самолёта рассчитана на перегрузки от +18 g до —10 g. Фюзеляж овального сечения, цельнометаллический, с герметической кабиной лётчика.
Буран
«Буран» — орбитальный корабль-космоплан советской многоразовой транспортной космической системы(МТКК), созданный в рамках программы «Энергия — Буран». Один из двух реализованных в мире орбитальных кораблей МТКК, «Буран» был ответом на аналогичный американский проект «Спейс шаттл». Свой первый и единственный космический полёт «Буран» совершил в беспилотном режиме 15 ноября 1988 года. «Буран» задумывался как военная система.[1] Тактико-техническое задание на разработку многоразовой космической системы выдано Главным управлением космических средств Министерства обороны СССР и утверждено Д. Ф. Устиновым 8 ноября 1976 года. «Буран» предназначался для:
- комплексного противодействия мероприятиям вероятного противника по расширению использования космического пространства в военных целях;
- решения целевых задач в интересах обороны, народного хозяйства и науки;
- проведения военно-прикладных исследований и экспериментов в обеспечение создания больших космических систем с использованием оружия на известных и новых физических принципах;
- выведения на орбиты, обслуживание на них и возвращение на землю космических аппаратов, космонавтов и грузов.
Свой первый и единственный космический полёт «Буран» совершил 15 ноября 1988 года. Космический корабль был запущен с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя «Энергия». Продолжительность полёта составила 205 минут, корабль совершил два витка вокруг Земли, после чего произвёл посадку на аэродроме «Юбилейный» на Байконуре. Полёт прошёл без экипажа в автоматическом режиме с использованием бортового компьютера и бортового программного обеспечения, в отличие от шаттла, который традиционно совершает последнюю стадию посадки на ручном управлении (вход в атмосферу и торможение до скорости звука в обоих случаях полностью компьютеризованы). Данный факт — полёт космического аппарата в космос и спуск его на Землю в автоматическом режиме под управлением бортового компьютера — вошёл в книгу рекордов Гиннесса. Над акваторией Тихого океана «Буран» сопровождал корабль измерительного комплекса ВМФ СССР «Маршал Неделин» и научно-исследовательское судно АН СССР«Космонавт Георгий Добровольский».
Технические характеристики:
Длина — 36,4 м,
Размах крыла — около 24 м,
Высота корабля, когда он стоит на шасси, — более 16 м,
Стартовая масса — 105 т.
Заключение:
В 20 веке человечество вошло в эру космических технологий. Космос является не просто научно-технической базой, но и потенциальным театром военных действий будущего.
Ракетопланы сыграли большую роль как в гонке вооружения между сверхдержавами, так и в освоении космоса.
В годы войны они были гарантом безопасности между СССР и США, были разработаны для решения военных задач.
С помощь ракетоплана X-1 исследовали проблемы сверхзвуковых полетов.
С началом космической эпохи (1960-е гг.) название стало применяться, в том числе и к запускаемым с самолётов-носителей или ракетами-носителями, суборбитальным, гиперзвуковым самолётам и орбитальным самолетам-космопланам.
Ставились задачи гражданского применения ракетопланов в освоении космоса:
- выполнение функции корабля-спасателя для эвакуации экипажа станции на Землю при возникновении экстремальной ситуации (при нахождении корабля в составе станции);
- возвращение на Землю и доставка на орбитальную станцию экипажа и полезного груза;
- выведение со станции оборудования, отработавшего свой ресурс, продуктов жизнедеятельности и т.д.;
- возврат на Землю результатов исследований и экспериментов;
- выполнение отдельных полетных операций в процессе дежурства в составе станции в рамках располагаемых ресурсов космического корабля;
Идея создания многоразового космического корабля в гражданских целях, на мой взгляд, не угасла до сих пор и может быть, технологии, достигнутые ещё в СССР, могут быть модернизированы и реализованы.
|