CC BY
78
Секция «Эксплуатацияракетно-космической техники»
сти использование аппарата нечетких множеств для распознавания морских объектов по шумовому портрету. Получаемый шумовой портрет формируется из различных, малонадежных и слабо формализуемых признаков, а методы анализа прохождения сигналов являются достаточно сложными, алгоритмизация которых базируется на серии допущений и гипотез, которые усложняют решение и, в ряде случаев, приводят к не всегда адекватным результатам [3].
Библиографические ссылки
1. Розов А. К., Бухарцев М. Н. Классификация морских объектов // Информационно-управляющие системы. № 5. 2004.
2. Давидчук А. Г., Шепета Д. А. Математические модели эхо-сигналов кораблей, наблюдаемых локаторами бортовых систем обработки информации // Информационно-управляющие системы. № 6. 2005.
3. Богданов В. И., Иванов В. А., Пятакович В. А., Юшков И. И. Распознавание морских объектов надводного и подводного типа с помощью метода нечетких выводов : материалы X Всеросс. семинара «Нейроинформатика и ее приложения».
© Русина А. А., Шалыгин А. С., Петрова И. Л., 2010
УДК 669.713.7
Т. И. Сайфуллин1, 2, С. М, Ганин1 1ЦНИИ имени академика А. Н. Крылова, Санкт-Петербург 2БГТУ «Военмех» имени Д. Ф.Устинова, Санкт-Петербург
МОРСКОЙ СТАРТ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЯЖЕЛЫХ ЭКРАНОПЛАНОВ
Рассматриваются основные преимущества и проблемы использования тяжелых экранопланов для запуска космических аппаратов.
В конце ХХ века в странах с протяженными морскими границами возник интерес к космическим транспортным системам с первой ступенью в виде экраноплана. Разработка подобной системы соответствует наметившейся тенденции к использованию запуска космических аппаратов с акватории мирового океана (проекты «Морской старт», «Океан», «Прибой»).
Принципиально экраноплан-носитель может быть использован для создания:
- транспортируемого комплекса для запуска ракет космического назначения с развертыванием стартовой позиции на необорудованном берегу или непосредственно на воде в любой части мирового океана;
- стартовой платформы для обеспечения пуска РКН с экраноплана непосредственно в полете или после сброса с экраноплана, летящего на большой высоте;
- стартово-посадочной платформы для обеспечения эффективного использования воздушно-космических самолетов (ВКС).
Наибольшие надежды на значительное удешевление космических запусков специалисты связывают с созданием полностью возвращаемых многоразовых воздушно-космических самолетов (ВКС) -летательных аппаратов, использующих аэродинамические принципы для разгона и набора высоты, способных совершать гиперзвуковой атмосферный полет с возможностью выхода на опорную околоземную орбиту, маневрирование на орбите и спуск в атмосфере с маневрированием для горизонтальной посадки. ВКС может решать транспортные задачи по доставке экипажей и грузов на орбиту и возвра-
щению их на Землю, инспекция и ремонт ИСЗ, пассажирские межконтинентальные перевозки.
Система, использующая экраноплан-носитель, при старте с поверхности воды рассматривается в широком интервале взлетных масс - до 1800... 2500 т. Благодаря этому практически снимается ограничение на стартовую массу орбитальной ступени, и нагрузка может быть увеличена до уровня систем выведения с вертикальным стартом (массы КА 20.24 т). При использовании дозаправки с судов морского флота расширяется область возможных начальных координат пуска и уменьшается минимальное наклонение орбиты.
Использование экраноплана в качестве разгонно-принимающей ступени для запуска и приема многоразового ВКС практически единственный вариант осуществления на поверхности океана и горизонтального старта и горизонтальной посадки многоразовых КА. Результаты экспериментов по взлету и посадке ЛА на движущийся экраноплан, полученные на пилотажном стенде подтверждают возможность управления их совместным движением на всех стадиях этого процесса. По расчетам специалистов уже в ближайшей перспективе может быть реализован проект на базе экранопланов массой около 750 тонн и воздушно-космических самолетов массой до 300 тонн.
К преимуществам изложенной схемы морского горизонтального старта по сравнению с сухопутным горизонтальным стартом, помимо указанных ранее, можно отнести следующее:
- снижаются финансовые затраты на создание системы в целом за счет относительно низких расходов на создание экраноплана-разгонщика и отсут-
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
ствия необходимости в создании аэродрома для посадки ВКС;
- высокая мобильность системы - свободный выбор широт и траекторий орбиты;
- двигательные установки ВКС включаются в работу лишь на высоких дозвуковых скоростях, которые достаточны для запуска прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД), являющихся маршевыми на всем атмосферном участке полета ВКС. Использование ПВРД вместо турбореактивных двигателей (ТРД) позволяет значительно снизить вес двигательной установки ВКС, упростить ее конструкцию, повысить надежность работы;
- достигается экономия горючего ВКС в диапазоне скоростей разгона до 150 м/сек;
- за счет экваториального стартао начальная круговая скорость ВКС порядка 600 м/сек;
- взлет и посадка на экраноплан позволяют значительно снизить вес шасси ВКС.
Выполненные оценки показывают, что за счет использования экраноплана-разгонщика-приемщика увеличение полезной нагрузки ВКС может достигать 30-40 %.
Специфическим требованием к экраноплану-разгонщику является обеспечение минимальной интерференции с ВКС и полного отсутствие каких-либо механических помех для движения ВКС при взлете и посадке. Поэтому недопустимо хвостовое оперение любой формы, расположенное вблизи продольной оси экраноплана, а вся центральная часть палубы экраноплана должна быть практически плоской или иметь специальные захваты для нормального размещения и движения ВКС. Экраноплан как объект управления должен иметь хороший запас устойчивости и слабо реагировать на вариации нагрузки и другие возмущающие силы и моменты, возникающие в основном при старте ВКС. Должна быть обеспечена также остойчивость и правильная центровка экраноплана на плаву при любом варианте нагрузки. Экранопланы большого водоизмещения имеют неограниченную мореходность в режиме полета. Поэтому старт и посадка КА непосредственно на платформу, движущуюся в крейсерском режиме, может осуществляться при любом волнении моря, а
взлет и приводнение самой платформы можно произвести в любых подходящих условиях в районе базирования или в районе ожидания с приемлемым уровнем волнения.
Сближение и стыковка на больших скоростях полета 500...700 км/час на сравнительно малых взаимных относительных скоростях при высокой стабильности хода посадочной платформы кажутся более безопасными, чем посадка самолетов на авианосец при относительных скоростях около 200 км/час. При движении экраноплана в окружающем пространстве возникают определенные возмущения воздушного потока наиболее сильные в нижней части спутного следа вблизи поверхности воды и сравнительно слабые спереди и сверху от него. Поэтому старт ВКС с точки зрения воздействия на него возмущений потока абсолютно безопасен, тем более, что САУ будет обеспечивать полную стабильность хода экраноплан-носителя по скорости и высоте, а возможные возмущения и их величина прогнозируемы.
Для решения задач разгона космического аппарата и его посадки носитель должен развивать максимально возможную скорость. Однако она ограничена величиной, при которой начинаются явления, связанные со сжимаемостью воздуха. По-видимому, эта величина составляет не более 0,6М, т. е. около 700 км/час. К примеру, при массе экраноплана-носителя вместе с ВКС около 2000 т. и коэффициенте Су = 0,6 в режиме максимального аэродинамического качества площадь платформы должна составлять около 1300 м2. Очевидно, что чем больше размеры аппарата, тем выше его мореходность. Внушительные размеры экраноплана-носителя позволяют рассчитывать на мореходность не менее 7 баллов в режимах взлета и посадки.
Компоновочная схема экраноплана-носителя должна иметь максимальное аэродинамическое качество в режиме околоэкранного полета 16-20, а при полете вне влияния экрана более 10, что обеспечит возможность свободного полета в диапазоне скоростей 450.850 км/ч и высотах до 2,5.6 км.
© Сайфуллин Т. И., Ганин С. М., 2010
