Эксперимент с полетом с острым краем - Sharp Edge Flight Experiment

Кузов SHEFEX II в сборе.

ШЕФЕКС (Sharp Edge Flight Experiment) - эксперимент, проводимый Немецкий аэрокосмический центр (DLR) для разработки некоторых новых, более дешевых и безопасных принципов проектирования для космические капсулы, гиперзвуковые аппараты и космические самолеты с возвращение возможность работы в атмосфере и их интеграция в целостную систему.

DLR объяснил цели SHEFEX: цель исследования - космический самолет, который можно использовать для экспериментов в условиях микрогравитации с 2020 года.[1] Он должен закончиться проектом космического самолета под названием REX Freeflyer (REX for Returnable Experiment, немецкий язык: Rückkehrexperiment).[2]

Во время повторного входа космического корабля в атмосферу Земли высокая скорость космического корабля вместе с трением и смещением молекул воздуха приводит к температурам более 2000 ° C.[1] Чтобы избежать катастрофического отказа при повторном входе в атмосферу из-за избыточного тепла, современные космические аппараты в основном используют очень дорогие, а иногда и хрупкие материалы для изготовления теплозащитных экранов.

Первый космический корабль с острыми углами и краями

Одноименная идея для остроугольного летного эксперимента Хендрика Вейса, координатора по возвращающимся технологиям DLR, представляет собой совершенно новую форму космического корабля, а именно с острыми углами и краями вместо закругленных форм, которые сегодня повсеместно используются в космических полетах. Плоские формы плитки можно производить с меньшими затратами, чем индивидуальные округлые формы.[1]

Доктор Клаус Ханнеманн, руководитель отдела космических аппаратов в Институте аэродинамики и потоковых технологий DLR в Геттингене, объясняет фундаментальное преимущество этой концепции:

«Космический шаттл имеет более 25 000 плиток различной формы. Простая форма плиток Shefex должна снизить затраты на обслуживание системы термозащиты, и будет возможна простая замена плиток в космосе».

Дополнительно проект направлен на улучшение аэродинамики. Генеральный менеджер проекта Хендрик Вейхс сказал:

«Капсула почти достигает аэродинамических характеристик космического корабля, но меньше по размеру и не требует крыльев».[3]

Программно DLR сказал:

«Судя по опыту разработки систем термозащиты, криволинейные внешние контуры с высокими требованиями к точности были определены как главный фактор затрат. Большие, изогнутые стеклокерамические конструкции требуют сложных производственных инструментов, а также дополнительных форм и оптимизированного производства для каждого отдельного компонента. Таким образом, можно сократить расходы за счет упрощения мозаики внешнего контура с помощью плоских плиток, имеющих лишь несколько различных форм. В принципе, можно производить различные плоские плитки из базовой плитки путем обрезки. Это также приводит к значительной экономии на обслуживании и замене поврежденных плиток. Проблемы возникают, однако, из-за динамики жидкости вокруг острых краев и углов, которая приводит к очень высоким температурам, которые необходимо контролировать с помощью новых технологий, таких как активно охлаждаемые элементы. Острые края также имеют аэродинамические преимущества, вызывая меньшее сопротивление в условиях гиперзвукового полета ».

ШЕФЕКС I

SHEFEX I - первая экспериментальная машина проекта SHEFEX.[4] и запущен в четверг, 27 октября 2005 г., с Ракетный полигон Андёя в Норвегия. Shefex I достиг высоты около 200 км над Северным морем. В течение 20 секунд аппарат снова вошел в атмосферу Земли со скоростью, почти в семь раз превышающей скорость звука. Данные измерений и прямые изображения с бортовой камеры передавались прямо на наземную станцию. Однако при срабатывании парашютной системы произошла ошибка, которая привела к потере парашютной системы и, как следствие, к потере летной части. Согласно DLR, оценка данных дала важную информацию, так что SHEFEX I можно было рассматривать как большой успех с точки зрения DLR. Для полета использовался ракетный комплекс, который состоял из комбинированного бразильского нижнего уровня VS-30 и ракеты HAWK в качестве второй ступени. Стоимость трехлетнего проекта составила около 4 миллионов евро. Он был частью космической программы Ассоциации немецких исследовательских центров им. Гельмгольца (HGF) и DLR.

ШЕФЕКС II

При использовании SHEFEX II необходимо было оценить девять различных систем термозащиты на фасетной обшивке, в основном из новой волокнистой керамики. Кроме того, аэрокосмические компании EADS Astrium и MT Aerospace а такжеБоинг использовали некоторые поверхности SHEFEX II для своих экспериментов. Транспортное средство было оборудовано датчиками для измерения давления, теплового потока и температуры в носовой части транспортного средства.

22 июня 2012 года «ШЕФЕКС II» был запущен с той же стартовой станции. Ракетный полигон Андёя в Норвегия. Он достиг высоты около 180 километров и скорости около 11000 километров в час (в одиннадцать раз больше скорости звука). Используемая ракета была бразильской. VS-40. Во время своего возвращения в атмосферу SHEFEX II выдержал температуры выше 2500 ° C, отправляя данные от 300 различных датчиков на наземную станцию.

ШЕФЕКС III

SHEFEX III - небольшой космический самолет -подобный автомобиль. Он должен лететь еще быстрее и оставаться в воздухе 15 минут, что намного дольше, чем в предыдущих двух экспериментах.[5] Его запуск ожидается в 2020-х годах на бразильском Ракета VLM.[6]

Бесплатный флаер REX (SHEFEX IV)

Планируется, что флаер REX-Free станет первым применением опыта, накопленного на SHEFEX. Эта система должна служить свободно летающей платформой для высокого качества. микрогравитация эксперименты в течение нескольких дней. Возможность контролируемого возврата и модульная конструкция экспериментальных лотков, которые очень похожи на те, что используются на зондирующие ракеты, должны предоставить экспериментаторам быстрый и недорогой доступ к своим экспериментам.[7]

Рекомендации

  1. ^ а б c "Raumfahrzeug SHEFEX II стартовал в сентябре 2011 года в Норвегии". DLR. 2011-04-07. Получено 2011-07-09.
  2. ^ Seite des Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschungder DLR über das Projekt REX-Free Flyer В архиве 2013-06-01 на Wayback Machine, Проверено 28 июня 2012 г.
  3. ^ "Test für neues Raumfahrzeug". Astronews. 2010-05-10. Получено 2012-06-29.
  4. ^ "Портал DLR - рейс SHEFEX: повтор веб-трансляции". Dlr.de. 2005-10-27. Получено 2012-09-30.
  5. ^ "SHEFEX II Erfolgreicher Testflug lieferte wichtige Daten" [Успешный испытательный полет SHEFEX II дает важные данные]. DLR / Redaktion Astronews.com (на немецком). 2012-06-23. Получено 2012-06-29.
  6. ^ Кребс, Гюнтер (2 января 2020 г.). "ВЛМ". Страница космоса Гюнтера. Получено 8 октября 2020.
  7. ^ Раздаточный материал DLR: SHEFEX II Ein weiterer Schritt im Flugtestprogramm für Wiedereintrittstechnologie PDF файл

внешняя ссылка