Четверг, 27.04.2017, 21:43
Приветствую Вас Гость | RSS
Четырнадцатая олимпиада посвящена 100-летию выдающегося советского авиаконструктора Р.Е.Алексеева
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Работы 1-го тура » В процессе подготовки

Удалить!!!

Выполнил:

Регион, город: Пермский край, Пермь

Студент группы АД-16-2 КГАПОУ “Пермский авиационный техникум имени А. Д. Швецова”

Ноговицын Иван Алексеевич (16 лет)

Руководитель:

Преподаватель КГПАОУ “Пермский авиационный техникум имени А. Д. Швецова”

Смагина Галина Олеговна

Историко-исследовательская работа

Какое будущее у аэрокосмического транспорта?

Содержание.

План:

1.Введение

2. Актуальность темы

3. Цели и задачи

4.Основная часть

4.1 Возникновение космонавтики

4.2 Преимущество воздушно-космических самолетов (ВКС) над ракетными носителями (РН)

4.3 Классификация ядерных реактивных двигателей (ЯРД)

4.4 Использование ЯРД на ВКС и Космических кораблях(КК)

4.5 Жизнеобеспечение и Радиационная защита

5. Вывод

6. Источники информации

 

1.Введение:

В ходе холодной войны появляется побочный эффект, так называемый “Космической гонкой”. Начинается напряжённое соперничество в области изучения космоса. Именно поэтому начинают конструировать новые летательные аппараты, которые являются более эффективными, и менее затратными.

2.Актуальность темы:

Изучение космоса является одной из главных целей науки т.к это позволить расширить представления человека в таких областях как химия, биология, физика (Еще не доказано, что нету жизни на других планетах. Возможность увидеть новые физические явления или химические элементы). Но к сожалению, на данный момент — это невозможно, поскольку нету технологий космического транспорта, позволяющих совершать межпланетные путешествия.

3. Цели и задачи:

1. Рассказать немного о возникновение космонавтике

2. Провести анализ сравнения между (ВКС) и (РН)

3. Изучить виды (ЯРД)

4. Узнать о использование (ЯРД) на (ВКС) и (КК)

5. Выбрать в будущем наиболее перспективное развитие аэрокосмического транспорта

6. Сделать общий вывод

4.Основная часть

4.1 Возникновение космонавтики

      Циолковский Константин Эдуардович (1857-1935) -ученный и изобретатель в области аэродинамики, ракетодинамики, теории самолета и дирижабля. Основоположник современной космонавтики. Одной из основной работы после 1884 была связана с ракетами для межпланетных путешествий. С 1896 занимался теорией движения реактивных аппаратов и предложил ряд схем ракет дальнего действия и ракет для межпланетных путешествий. А также работал над созданием теории полета реактивных самолетов, изобрел свою схему газотурбинного двигателя. В 1932 разработал теорию полета реактивных самолетов в стратосфере и схему устройства самолетов для полета с гиперзвуковыми скоростями. В 1926-1929 разработал теорию многоступенчатых ракет. Циолковский является основоположником теории межпланетных сообщений, так же доказал осуществимость межпланетных полетов.

      Циолковский Константин Эдуардович 

  ""

 Королев Сергей Павлович (1907-1966) -ученый и конструктор в области ракетостроения и космонавтики, главный конструктор первых ракет-носителей, ИСЗ, пилотируемых космических кораблей, основоположник практически космонавтики. В июля1932 назначен начальником “Группы изучения реактивного движения”, где под его руководством запущены первые ракеты на гибридном топливе “ГИРД-09” и на жидком топливе” ГИРД-Х”. Под его руководством запущена первая межконтинентальная баллистическая ракета, (РН)” Восток”. Созданы первые (КА) “Луна”,” Венера”,” Марс” и другие.

Королев Сергей Павлович

4.2 Преимущество воздушно-космических самолетов (ВКС) над ракетными носителями (РН)

Цандер Фридрих Артурович-ученый и изобретатель в области межпланетных полетов и реактивных двигателей. Основной идеей была сочетание ракеты и самолета для взлета с земли. Ракетные носители- это прошлый век, нужно двигаться дальше. В скором времени на смену одноразовым космическим системам как (РН) должно прийти новое поколение аппаратов (ВСК), которые будут обладать способностью взлетать и приземляться горизонтально, подобно обычным самолетам. На (ВКС) использовались двигатели (ЯРД), а на (РН) использовались и используются в основном жидкостные ракетные двигатели (ЖРД), то есть (ЯРД) позволяет без значительно энергетических затрат совершать межпланетные полеты, что будет более экономически доступно, и еще одно из достоинств (ЯРД) – высокий удельный импульс тяги, который недостижим для хим. РД. Так же (ВСК) может многократно выводиться на орбиту и с малым промежутком времени между повторными вылетами, что позволит транспортировать груза и сменять экипаж на орбитальные станции, возвращение грузов на землю и проведение военно-научных исследований и экспериментов в космосе.

4.3 Классификация ядерных реактивных двигателей (ЯРД)

(ЯРД)-ракетный двигатель, работающий на ядерном ракетном топливе

Радиоизотопный парус (Р. п.) - гипотетическое устройство с поверхностью, на которую нанесено тонким слоем радиоактивное вещество; сила реакции продуктов распада вещества сообщает движение (КА). Теоретически с 1 м² площади (Р. п.) можно получить тягу в несколько десятков мкН при удельном импульсе 10^6 м/с. Создание же (Р. п.) с тягой даже в сотни доли Н при приемлемой массе конструкции представляется проблематичным. Сложностью является управление работой (Р. п.), а также охлаждение (КА) и другие.

Радиоизотопный ракетный двигатель (Р.р.д)-ядерный ракетный двигатель с нагревом рабочего тела за счет энергии радиоактивного распада искусственных изотопов и последующим разгоном полученного высокотемпературного газа в реактивно сопле. Кинетическая энергия частиц – продуктов распада преобразуется в тепловую при их торможении в горючем и окружающей его металлической оболочки. Через каждый промежуток времени, равный периоду полураспада ядерного горючего, тепловая мощность (Р.р.д) снижается в двое. Важной характеристикой изотопного горючего является вид испускаемых частиц, несущих энергию. Основные проблемы: использование мощных источников гамма-излучения не желательно по причине их радиационной опасности и необходимость введения в (Р.р.д) многослойных теплообменных поверхностей для задерживания гамма-квантов. Радиоактивный распад – не контролируемый процесс, поэтому изотопное горючее расходуется и в нерабочее время, и может потребоваться охлаждение (Р.р.д) от перегрева.

Аннигиляционный ракетный двигатель (А.р.г)-представляет собой тоже самое, что фотонный ракетный двигатель (Ф.р.д)-гипотетический ракетный двигатель, тяга которого создается направленным истечением фотонов – частиц, не имеющих массы покоя и движущих со скоростью света (3 * 10 ^ 8 м/с). Как правило (Ф.р.д) отождествляется с РД, работающим на гипотетич. аннигиляционном топливе. В идеально случае удельный импульс аннигиляционного (Ф.р.д) находится в пределах 0,5-1 с, что намного превышает возможности всех других РД.

Импульсный ядерный ракетный двигатель (И.я.р.д.)-устройство создающее тягу за счет периодически ядерных взрывов малой мощностью, производимых вне (КА) или внутри тяговой камеры с интервалом от долей секунд до нескольких секунд. При этом импульс образующихся при взрыве частиц непосредственно передается буферной плите, связанной с корпусом (КА) и являющейся тяговым элементом. Дополнительная тяга может создаваться за счет абляции материала плиты или испарения жидкого рабочего тела, поступающего из бака.

Запуск (ЯРД) имеющий реактор- длится 1-2 минуты и начинается с запуска реактора, эта операция занимает несколько десятков секунд; она ограничена по времени быстродействием системы регулирования реактора и допустимым по термонапряжениям градиентами изменения реактора температуры в элементах конструкции реактора. После прогрева реактора начинается подача рабочего тела и включается ТНА. На осн. режиме системы регулирования должна поддерживать предельную допустимую температуру рабочего тела для получения макс. удельного импульса 

Твердофазный (ЯРД)- имеет твердофазный реактор деления. В нем тепловая энергия продуктов деления ядерного горючего, находящегося в твердом состоянии, используется для превращения исходного рабочего тела в высокотемпературный газ, при истечение которого из реактивного сопла создается тяга

Коллоидный ядерный ракетный двигатель (К.я.р.д)- ядерный ракетный двигатель коллоидным реактором, при работе которого ядерное горючее находится в виде мельчайших, размером от долей до сотен мкм, твердых или жидких частиц. Есть предположение, что при обтекание их рабочего тела температура может нагреваться до 4000 К и более удельный импульс (К.я.р.д) превысит 11 км/с. Предложено удерживать частицы ядерного горючего в реакторе за счёт отжатия их к периферии центробежными силами: частицы могут размещаться во вращающемся барабане или закручиваться вихревым потоком рабочего тела.

Газофазные ядерные ракетные двигатели (Г.я.р.д.)- ядерный ракетный двигатель с газофазным редактором, т.е. с ректором, в котором ядерное горючее находится в состоянии высокотемпературного газа. В тепловыделяющих элементах. Газофазного реактора образуются плазменные сгустки с температурой 30 -100 - тысяч К. Последние обтекаются рабочим телом, которое нагревается за счёт теплового излучения. Рабочим телом является водород, который целесообразно "зачернять" добавлением неона или микроскопических вольфрамовых частиц, хорошо поглощающих излучение. При этом тем или иным способом необходимо исключить смещение ядерного горючего с рабочим телом, чтобы предотвратить его унос из ЯРД. Приемлемые загрузка и размеры газофазного реактора обеспечиваются лишь при высоком давлении в активной зоне (50-100 МПа). Запуск, регулирование и выключение Г. я. р. д. являются сложной проблемой.

$IMAGE9$

4.4 Использование ЯРД на ВКС и Космических кораблях(КК)

В качестве примера использования (ЯРД), я возьму (ВКС)” М-19” и (КК)” Орион”.

И.я.р.д. разрабатывался в США в 1958-1865 по проекту” Орион”. Двигатель корабля «Орион» — ядерно-импульсный, в основу его работы положено использование энергии ядерного взрыва. Проект «Орион» закрыт в 1965 году т.к. в 1963г. был подписан договор о запрещении ядерных взрывов в космосе на земле (в атмосфере) и под водой.  Это поставило весь проект вне закона. Есть ли будущее у этого проекта? На данный момент не только не разрабатывается, но и не рассматривается в качестве потенциального направления создания двигателей для космических аппаратов. Тем не менее, ядерные «взрыволёты», разрабатывавшиеся по программе «Орион», является пока единственным типом межзвёздного корабля, который мог бы быть создан на основе имеющихся технологий и принести научные результаты в относительно недалеком будущем.

(КК)” Орион”

17 февраля 1976г. Принято постановление о создание многоразовой космической системы, например, как (ВКС).

Конструктор В.М. Мясищева предложил модель (ВКС)” М-19” с ядерным двигателем на борту. Применение в качестве транспортного средства позволяет: совершать доставки, делать замену экипажа на орбитальных станциях, возвращение грузов на землю, аварийное спасение экипажа в случае аварии на какой-либо орбитальной станции, транспортировка космических аппаратов в космосе с опорных орбит на рабочие и наоборот. проведение на орбите профилактических и регламентных работ, выполнение ремонтных и восстановительных работ.

Применение (ВКС)” М-19” в научных целях

 Позволяет нам изучить околоземное космическое пространство, провести ряд научных экспериментов, межпланетные путешествия, что дает нам возможность изучение планет, дальний космос и медико-биологические исследования. Так же можно использовать в военных целях в качестве боевой мощи (ВКС) и космической разведки

При взлетной массе 500 т., (ВКС)” М-19” должен был выводить на опорную орбиту с наклонением 57,3° полезную нагрузку массой порядка 30 т. Создание подобного проекта

одноступенчатого ВКС базировалось на реализации следующих физико-технических принципов:использование бортового ядерного реактора, использование устройства для эффективной передачи тепла набегающему потоку, использование окружающей среды в качестве рабочего тела и окислителя, использование водорода в качестве бортового запаса горючего, рабочего тела и теплоносителя в контуре ЯРД, использование аэродинамической подъемной силы аппарата.

На начальном этапе работ, рациональное использование этих принципов позволяло: снизить почти в два раза потребный коэффициент заполнения топливом, составляющий в существующих ракета-носителях более 90% от стартового веса, исключить размещение запаса кислорода на борту аппарата, составляющего более 60% от стартового веса РН «Сатурн-5»,уменьшить более чем в два раза потребную стартовую тяговооруженность, уменьшить в 50 раз расход топлива на атмосферном участке выведения, уменьшить более чем в три раза стартовый вес аппарата, по сравнению с МТКС, использующей обычное химическое топливо.

Форма (ВКС)” М-19” называется «несущий корпус». Такая форма обеспечила такие преимущества как: хорошая манёвренность, устойчивость самолета на гиперзвуковых скоростях, умеренные требования к тепловой защите и другие. Основные характеристики М-19

  Характеристики (ВКС)” М-19”:

Длина (без хвостового обтекателя) 60 м.

   Размах крыла 50 м.

   Высота 15.2 м.

   Взлетный вес 500 т.

   Полезная нагрузка 30-40 т.

    Вес конструкции 125 т.

  (ВКС)” М-19”

К сожалению проект (ВКС)” М-19” в 1980 году был полностью закрыт из-за кризиса и развала СССР

4.5 Жизнеобеспечение и Радиационная защита

Основная проблема (ЯРД)- это радиационная защита. При аварии (ВСК) использующего (ЯРД) несет огромную опасность и нам хорошо известно, какими бедами может сопровождаться радиационное заражение окружающей среды для человека и природы. Радиоактивное заражение может угрожать здоровью и жизни человека в течение тысячи лет, а то и больше. Как можно избежать радиационное бедствие. У меня возникли идеи по этому поводу. При крушении самолета, реактор мог бы капультироваться и успешно спускаться на парашютах, а также использовать пластически-деформируемую оболочку, устанавливаемую вокруг корпуса ядерного реактора. Сам корпус реактора также изготавливался из пластичного высокопрочного материала. По расчетам пластическая деформация как самого корпуса реактора, так и его оболочки должны были обеспечить поглощение энергии удара при скоростях столкновения до 300 м/с. Что бы обезопасить экипаж от радиации используется радиационная защита, установленная между реактором и отсеком экипажа. Радиационная защита состоит из нескольких слоев: слой для защиты от у-излучения, выполняемы из свинца, слой для защиты от нейтронных потоков, выполняемы из гидрида лития. Такая защита является оптимальной с точки зрения обеспечения ее наименьшей массы.

Пример на рисунке 

Система жизнеобеспечения (СЖО)- комплекс устройств, агрегатов, а также запасы продуктов питания и других веществ, служащие для обеспечения жизнедеятельности и работоспособности человека. (СЖО) поддерживает в замкнутом объеме заданный хим. состав и физ. параметры (давление, температуру, влажность, скорость движения) газовой среды, удовлетворяет потребность экипажа в пище, воде, удаляет отходы жизнедеятельности человека и других биологических объектов. Поэтому в (СЖО) выделяются подсистемы: регенерация воздуха, водообеспечения, обеспечения пищей, терморегулирование, санитарно-гигиеническое обеспечения. Рассмотрим самые основные подсистемы (регенерация воздуха, водообеспечение и обеспечение пищей)

Регенерация воздуха(Р.в) -непрерывное восстановление оптимального состава атмосферы кабины обитаемого КА. При полетах небольшой продолжительностью (Р.в) сводится к удалению из атмосферы кабины углекислого газа поглотителей, влагоделителей и т.п., а также добавление в нее кислорода, источника которого служит запас на борту КК в данном случае (ВКС), в жатом или сжиженном виде. При космических полетах значительной продолжительности перспективна биологическая (Р.в), при достаточной энерговооруженности (ВКС)необходимый для (Р.в) кислород может быть получен электролизом воды, получаемой из влагосодержащих отходов жизнедеятельности.

Регенерация воды(Р.в) –получение питьевой воды из влагосодержащих отходов жизнедеятельности человека и биокомплекса. 1-1 способ: моча обрабатывается при высоких температурах в сочетание с вакуумом (вакуумная дистилляция), что требует большой затраты энергии. 2 способ для более длительных космических полётов перспективны методы вымораживания и лиофилизации (молекулярная сушка) с использование космического вакуума, энергии солнца и холода на теневой стороне (ВКС). Для доведения регенерированной воды до питьевой воды необходимо проводить обогащение воды.

Воспроизведение пищи- воспроизведение пищевых продуктов из отходов жизнедеятельности человека и биокомплекса с целью обеспечения питанием экипажа в космическом полете. Рационально при продолжительности полета в несколько лет и более, а также на планетных станциях. Наиболее эффективны для оранжереи космической: картофель, томаты, различные сорта капуст, морковь и другие. Так же человеку необходимы белки, то есть в рацион питание нужно обязательно включить мясо. То есть на (КК) нужно заниматься разведением животной культуры, для этого нужно учитывать следующие факторы: полноценность получаемых белков, надежность культивирования с высокой скоростью роста в минимальном возможном пространстве, устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов космического полета. Этим требования отвечают низшие животные

5. Вывод

Подводя итоги, хочу сказать, что познания космоса и планет для нас необходимо. Для осуществления этой цели на мой взгляд лучше всего подойдет (ВКС) с применения (ЯРД) и мой выбор можно понять, посмотрев преимущества (ВКС). Наиболее подходящий проект (ВКС)- это “М-19”, поскольку в нем множество достоинств и этот проект можно уже сказать готов, как можно обезопасить от радиоактивного заражения и создать условия для человека, проживающего на борту, я предоставил, осталось только осуществить. Этот проект потрясёт весь мир, он позволит нам совершать открытия и межпланетные путешествия, что на данный момент невозможно. Поэтому в качестве аэрокосмического транспорта я вижу воздушно-космический самолет.

6. Источники информации

Энциклопедия “Космонавтика”. Главный редактор В. П. Глушко

http://fishki.net/1699216-vozdushno-kosmicheskij-samolyot-m-19-jemz-vm-mjasiweva.html

 



Источник: http://fishki.net/1699216-vozdushno-kosmicheskij-samolyot-m-19-jemz-vm-mjasiweva.html
Категория: В процессе подготовки | Добавил: Service (14.01.2017) | Автор: Иван E W
Просмотров: 80 | Рейтинг: 4.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
14-Я ОЛИМПИАДА ЗАВЕРШЕНА!
ИТОГИ ПОДВЕДЕНЫ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК НА УЧАСТИЕ В 15-Й ОЛИМПИАДЕ НАЧНЕТСЯ
1 ОКТЯБРЯ 2017 ГОДА!

Google+
Их многие читают
Щур Илья Андреевич (8848)
Бадакова Анастасия (6326)
Кузьминова Анастасия Олеговна (6222)
Чеховская Алена Алексеевна (4395)
Кошманов Илья Игоревич (4139)
Иванов Семен Владимирович (3886)
Пушинская Кристина Валерьевна (3814)
Беляева Александра Сергеевна (3737)
Ахметшин Тимур (3573)
Рафаэль (3385)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2017