Chrysler SERV - Chrysler SERV

Чтобы узнать о другом использовании «SERV», см. Serv (значения).
В верхнем левом углу находится SERV с MURP. По сравнению с конструкцией DC-3, с прямыми крыльями справа от SERV, SERV будет чуть более 100 футов в длину, а DC-3 - чуть менее 300.

SERV, Короче для Одноступенчатый околоземно-орбитальный многоразовый аппарат, был предложен космическая пусковая система разработано Chrysler космического отделения Космический шатл проект. SERV настолько радикально отличался от двухступенчатых космопланов, что почти все остальные участники соревновались Процесс разработки челнока что это никогда серьезно не рассматривалось для программы шаттлов.

SERV должен был стать одноступенчатый на орбиту космический корабль, который взлетит с существующего Сатурн V комплексы и приземляются вертикально в Кеннеди для повторного использования. SERV выглядел как сильно расширенный Капсула Аполлона с пустым центральным ядром, способным нести 125 000 фунтов (57 000 кг) груза. SERV мог быть запущен без экипажа для грузовых миссий, выбрасывая грузовую капсулу и возвращаясь на Землю. Для миссий с экипажем отдельный космоплан, MURP (Пилотируемая разгонная многоразовая полезная нагрузка), могла перевозиться на крыше транспортного средства.

Название "SERV" также использовалось совершенно не связанным НАСА проект "Космический аварийный возвращаемый аппарат".

История

Фон

В 1966 г. ВВС США начал исследовательскую работу, в ходе которой были изучены различные пилотируемые космические корабли и связанные с ними пусковые установки. По мере изучения предложений они разбили их на один из трех классов в зависимости от уровня возможности повторного использования. На более простом конце шкалы развития были машины «Класса I», которые имели космоплан поверх существующего или измененного МБР -на основе пусковой установки. В машинах класса II была добавлена ​​возможность частичного повторного использования некоторых компонентов пусковой установки, в то время как машины класса III были полностью повторно использованы. ВВС США уже начали работу над дизайном класса I в своих X-20 Dyna Soar программа, которая была отменена в декабре 1963 г., но интересовались Локхид Стар Клипер Дизайн класса II как возможное будущее развитие. Из исследований ничего не вышло, поскольку ВВС США снизили интерес к пилотируемым космическим программам.

В то время НАСА было в самом разгаре сворачивания Проект Аполлон по мере того, как аппараты переходили в полет. Заглядывая в будущее, ряд офисов НАСА запустили программы по исследованию миссий с экипажем в 1970-х годах и позже. Среди множества предложений - постоянный экипаж. космическая станция был фаворитом. Эти планы обычно предполагали использование существующих ракет «Сатурн» для запуска станций и даже экипажей, но системы «Сатурна» не были настроены для постоянного снабжения и смены экипажа, как это предполагалось. Идея простой и недорогой ракеты-носителя с экипажем, «перевозчика и транспортного средства», возникла в результате исследований космических станций почти как запоздалая мысль, первое упоминание о ней было в бюджетах 1967 финансового года.[1]

Дизайн недорогой, многоразовый Космическая транспортная система (СТС) всерьез началась в декабре 1967 года, когда Джордж Мюллер организовал однодневный мозговой штурм по этой теме. Он начал обсуждение, пригласив USAF принять участие, даже сохранив первоначальную аббревиатуру USAF для проекта «ILRV». Как и в первоначальных исследованиях ВВС США, предполагалось создание небольшого транспортного средства с запасным экипажем и основными предметами снабжения с упором на низкую стоимость операций и быстрое выполнение ремонта. Однако, в отличие от ВВС США, космическая оперативная группа НАСА быстро решила перейти непосредственно к проектам класса III.

Фаза А

НАСА предусматривало четырехэтапную программу разработки STS. «Фаза А» представляла собой серию начальных исследований для выбора общего технологического пути, и контракты на разработку предложений были выпущены в 1968 году, а предложения ожидались еще осенью 1969 года. Ряд проектов был представлен различными отраслевыми партнерами. Почти всегда конструкции были небольшими, полностью многоразовыми и основывались на треугольное крыло или же подъемное тело космические самолеты.

Chrysler Aerospace выиграла контракт NAS8-26341 на участие в серии Phase A, сформировав команду под руководством Чарльза Тарратта. В их отчете за 1969 год, NASA-CR-148948, описывалась конструкция SERV, предварительные показатели эффективности и основные характеристики миссии. В этом отчете описан грузовой отсек шириной 23 фута (7,0 м).[а] Таррат был убежден, что SERV предлагает лучшую гибкость, чем любая из крылатых платформ, позволяя запускать миссии как с экипажем, так и без экипажа, и в целом намного меньше.[2]

Поскольку большинство центров НАСА поддерживают один из крылатых аппаратов и резко отличаются от любого из них, SERV не нашел сторонников в бюрократии и никогда серьезно не рассматривался для STS.[3] Кроме того, отряд астронавтов был непреклонен в том, что любой будущий космический корабль НАСА должен иметь экипаж.[4] так что потенциально неуправляемый СЕРВИС и там не выиграл.

В любом случае был предложен продленный контракт, в результате которого был составлен окончательный отчет NASA-CR-150241 о конструкции SERV, который был передан 1 июля 1971 года. Он отличался в основном незначительными деталями, главным изменением было уменьшение грузового отсека с 23 футов до 15 футов (4,6 м) в соответствии с остальными предложениями Shuttle.

Описание

Дизайн автомобиля

SERV состоял из большого конического кузова с закругленным основанием, который Крайслер назвал «модифицированным дизайном Apollo». Сходство связано с тем, что оба автомобиля использовали профили повторного входа тупого тела, которые уменьшают тепловую нагрузку во время повторного входа, создавая очень большой ударная волна перед скругленной поверхностью. Наклон корабля относительно направления движения изменяет характер ударных волн, создавая подъемную силу, которую можно использовать для маневрирования космического корабля - в случае SERV, примерно до 100 НМ по обе стороны от своего баллистического пути.[5] Чтобы облегчить создание подъемной силы, SERV был «ступенчатым», при этом нижняя часть конуса была наклонена под углом примерно 30 градусов, а верхняя часть - ближе к 45 градусам. SERV был 96 футов (29 м) в ширину в самом широком месте и 83 фута (25 м) в высоту.[6] Полная взлетная масса было чуть более 6 000 000 фунтов (2 700 000 кг),[7] примерно так же, как Сатурн V 6 200 000 фунтов (2 800 000 кг)[8] но больше, чем 4 500 000 фунтов (2 000 000 кг) Shuttle.[9]

Большая часть планера SERV состояла из стали. композитные соты. Основание было накрыто навинчивающимся панели абляционного теплозащитного экрана, что позволяло легко заменять его между миссиями. Верхние части планера, которые подвергались значительно более низким тепловым нагрузкам, были покрыты металлической черепицей, покрывающей кварцевую изоляцию внизу.[10] Четыре опоры для посадки выступают из нижней части, их «ступня» при втягивании образует часть поверхности теплозащитного экрана.[11]

Двенадцать модулей LH2 / LOX аэрокосмический двигатель был расположен по краю основания, прикрыт подвижными металлическими щитами.[12] Во время подъема щиты будут выдвигаться из тела, чтобы приспособиться к уменьшению давление воздуха, образуя большой сопло компенсации высоты. Модуль питался от набора из четырех сшитых турбонасосы которые были спроектированы для работы с мощностью до 120% от их номинальной мощности, что позволяло вывести их на орбиту, даже если один насос отказал сразу после взлета. Двигатель в целом будет обеспечивать тягу в 7 454 000 фунт-сил (25,8 МН),[7] примерно так же, как S-IC, первый этап Сатурн V.

Также вокруг базы было установлено сорок реактивных двигателей мощностью 89 кН, которые были запущены незадолго до приземления, чтобы замедлить спуск. Сдвижные дверцы над двигателями открывались для подачи воздуха.[13] Два RL-10 обеспечена тяга на выходе с орбиты, поэтому главный двигатель не требует перезапуска в космосе. Даже маневрирование на орбите, которое не было обширным для SERV (см. Ниже), обеспечивалось небольшими двигателями LOX / LH2 вместо двигателей, использующих другое топливо.[14]

Ряд конических резервуаров вокруг внешнего обода корабля, прямо над двигателями, хранил LOX. LH2 хранились в резервуарах гораздо большего размера, ближе к центру корабля. Сферические резервуары гораздо меньшего размера, расположенные в зазорах под закругленным концом резервуаров LOX, удерживали JP-4 используется для питания реактивных двигателей. Двигатели для орбитального маневрирования и смещения с орбиты были сгруппированы вокруг верхней части космического корабля, питаемые их собственными баками, перемежающимися между LH2.[13] Такое расположение резервуаров оставляло большое открытое пространство в середине корабля, 15 на 60 футов (18 м), которое служило грузовым отсеком.[b]

Режимы работы

Были предусмотрены две основные конфигурации космических аппаратов и профили миссий. Миссия "Mode A" вылетела SERV на высотную орбиту стоянки на 260 морских миль (480 км) с наклоном 55 градусов, чуть ниже орбиты космической станции на 270 морских миль (500 км). Миссии "режима B" летели на 110 миль (200 км) низкая околоземная орбита (LEO) с наклоном 28,5 градусов, запуск строго на восток с Космический центр Кеннеди. В любом случае SERV был соединен с длинным грузовым контейнером в его отсеке и, возможно, объединен с пилотируемым космическим кораблем наверху.

В первоначальных предложениях использовался космический самолет с подъемным корпусом, известный как MURP, для поддержки пилотируемых миссий. MURP был основан на HL-10 проект уже изучается Североамериканский Rockwell как часть их усилий ССН. MURP был установлен на верхней части грузового контейнера и обтекателя, общая длина которого составляла 114 футов (35 м).[15] Во второй версии исследования Chrysler также добавил вариант, который заменил MURP на «кадровый модуль», основанный на Apollo CSM, который составлял 74 фута (23 м) в длину в сочетании с тем же грузовым контейнером. Первоначальный, «SERV-MURP», имел высоту 137 футов (42 м) в сочетании с SERV, в то время как новая конфигурация «SERV-PM» имела высоту 101 фут (31 м).[7] Обе системы предусматривали всестороннее отключение экипажа на протяжении всего восхождения.[16]

После рассмотрения всех четырех комбинаций режима и модуля, два основных профиля миссии были выбраны как наиболее эффективные. С SERV-PM будет использоваться высокая околоземная орбита, и PM будет маневрировать только на небольшое расстояние, чтобы достичь станции. С SERV-MURP будет использоваться низкая околоземная орбита, а MURP будет самостоятельно маневрировать на оставшейся части пути. В любом случае SERV мог бы немедленно вернуться на Землю и позволить PM или MURP приземлиться самостоятельно, или, что чаще всего, ждать на парковочной орбите грузового модуля из более ранней миссии, чтобы встретиться с ним для возвращения на Землю.[17] Вес и баланс соображения ограничили возвращаемую полезную нагрузку.

Обе конфигурации доставили на космическую станцию ​​25 000 фунтов (11 000 кг) груза, хотя в конфигурации PM общий забрасываемый вес был намного ниже.[15] Если бы конфигурация PM использовалась с обтекателем вместо капсулы, SERV могла бы доставить 112 000 фунтов (51 000 кг) на НОО, или целых 125 000 фунтов (57 000 кг) с «удлиненным носовым наконечником».[18] Удлиненный носик представлял собой длинный шип с высоким коэффициент тонкости это снизило сопротивление атмосферы за счет создания ударных волн, которые очищали корпус транспортного средства во время подъема.[11]

Кроме того, Chrysler также наметил способы поддержки грузов шириной 33 фута (10 м) на передней части SERV. Это был диаметр S-IC и S-II, нижние ступени Сатурна V. НАСА предложило широкий спектр полезных нагрузок для Программа приложений Apollo которые были основаны на этом диаметре и предназначались для запуска на Сатурн ИНТ-21. Chrysler продемонстрировал, что они могут быть запущены и на SERV, если принять во внимание вес. Однако эти планы были основаны на более ранних проектах SERV с большим грузовым отсеком 23 фута (7,0 м).[11] Когда нагрузки НАСА были адаптированы для установки в меньший отсек размером 15 футов (4,6 м), общий для всех предложений STS, от этого варианта отказались.

Предполагалось, что SERV не будет оставаться на орбите в течение длительного периода времени, при этом самые продолжительные миссии, указанные в отчете, составили чуть менее 48 часов.[19] Обычно он возвращался после того, как небольшое количество орбит принесло его наземный путь достаточно близко к Кеннеди, и предполагалось завершить одноразовые миссии. Транспортное средство было спроектировано таким образом, чтобы возвращаться в точку в пределах 4 миль (6 км) от точки приземления с помощью маневров для повторного входа в атмосферу, остальное будет компенсировано во время снижения с реактивным двигателем.[20]

Строительство и эксплуатация

НАСА в партнерстве с Chrysler построило разработанный НАСА Сатурн IB, на Сборочный цех Michoud за пределами Жители Нового Орлеана. Chrysler также предложил построить SERVs в Michoud, доставив их в KSC на кораблях класса Bay, которые использовались для доставки S-IC Boeing с того же завода. Поскольку SERV был шире, чем корабли, его пришлось нести немного под наклоном, чтобы уменьшить его общую ширину. Затем к борту кораблей были добавлены понтоны для защиты космического корабля от брызг.[21]

Сервисы будут оборудованы в Здание сборки автомобилей (VAB) High Bay, соединенные с PM или MURP, которые были приготовлены в Low Bay, а затем транспортированы в LC39 колодки на существующих гусеничные транспортеры.[22] Пэды LC39 потребовали лишь незначительных модификаций для использования SERV, подобных тем, которые необходимы для запуска Сатурн IB.[23] Chrysler предложил построить несколько посадочных площадок SERV между LC39 и VAB, а также взлетно-посадочную полосу для MURP рядом с существующей взлетно-посадочной полосой Space Shuttle.[24] Сервисы будут возвращены в VAB на огромном грузовике с платформой. Единственной другой новой инфраструктурой был набор испытательных стендов на Миссисипи испытательные операции комплекс испытаний двигателей, недалеко от Мишуда.

Повторное использование большей части существующей инфраструктуры снизило общие затраты на программу; Общие затраты были оценены в 3,565 миллиарда долларов, при этом каждая услуга стоила 350 миллионов долларов в 1971 финансовом году и была рассчитана на 100 полетов в течение 10-летнего срока службы.[25] Это было намного дешевле, чем предложения о двухэтапном обратном пути, внесенные большинством компаний, пиковые затраты на разработку которых составляли порядка 10 миллиардов долларов.

Похожие дизайны

SERV был похож на более поздний Макдоннелл Дуглас DC-X дизайн. Основное различие между ними заключалось в том, что DC-X создавался для выполнения военных задач и требовал гораздо большей маневренности при входе в атмосферу. Из-за этого планер был длинным и тонким, и космический корабль вошел носом вперед. Наклон этой формы относительно траектории движения создает значительно большую подъемную силу, чем тупое основание SERV, но также подвергает планер гораздо более высоким тепловым нагрузкам.

Совсем недавно исходный макет SERV использовался в Голубое происхождение Годдард космический корабль. Как и SERV, Годдарду не потребовались расширенные возможности боевой пусковой установки, и он вернулся к более простому профилю повторного входа на тупую базу. Подобный Канко-мару В исследовании дизайна также использовался тот же профиль вертикального взлета и посадки с тупым корпусом.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ По диаметру аналогичен ступени Saturn IV, что позволяет легко перевозить грузы на любой платформе.
  2. ^ Некоторые источники, основанные на оригинальной версии проекта SERV 1969 года, заявляют, что ширина грузового отсека составляет 23 фута, но окончательный выбор транспортного средства уменьшил его до 15 на 60 футов в соответствии с конструкцией других шаттлов.

Рекомендации

Цитаты

  1. ^ Хелен Уэллс, Сьюзан Уайтли и Кэрри Кэрегэннес, "Истоки названий НАСА", НАСА SP-4402, 1976 г.
  2. ^ НАСА-CR-148948, стр. 9
  3. ^ Эндрю Бутрика, "Один этап на орбиту", Johns Hopkins University Press, 2003 г., ISBN  0-8018-7338-X, стр. 84
  4. ^ Грегг Истербрук, «Вырви нас из этой смертельной ловушки, Скотти» В архиве 2016-03-04 в Wayback Machine, Вашингтон ежемесячно, Апрель 1980 г.
  5. ^ CR-150241, слайд 3-33
  6. ^ CR-150241, слайд 2-3
  7. ^ а б c CR-150241, слайд 2-9
  8. ^ "Что такое Сатурн V". НАСА.
  9. ^ "Технические факты о шаттле". ЕКА.
  10. ^ НАСА-CR-148948, стр. 111
  11. ^ а б c НАСА-CR-148948, стр. 35 год
  12. ^ CR-150241, слайд 4-3
  13. ^ а б См. Общую компоновочную схему CR-150241, слайд 2-13.
  14. ^ НАСА-CR-148948, стр. 117
  15. ^ а б CR-150241, слайд 2-5
  16. ^ CR-150241, слайд 3-17
  17. ^ CR-150241, слайд 2-7
  18. ^ CR-150241, слайд 3-19
  19. ^ CR-150241, слайд 3-5
  20. ^ НАСА-CR-148948, стр. 119
  21. ^ CR-150241, слайд 9-11
  22. ^ CR-150241, слайд 9-15
  23. ^ CR-150241, слайд 9-21
  24. ^ НАСА-CR-148948, стр. 145
  25. ^ CR-150241, стр. 5

Библиография