SpaceLiner — концепция суборбитального гиперзвукового пассажирского космоплана, разрабатываемая с 2005 года в Германском центре авиации и космонавтики (нем. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR)^[1]

Концепция

Космоплан нетрадиционного для пассажирских средств вертикального взлета представляет собой двухступенчатую авиационно-космическую систему, состоящую из беспилотной (автоматической) стартовой ступени-ускорителя и пассажирской суборбитальной ступени, рассчитанной на 50 пассажиров. Всего силовая установка включает в себя одиннадцать жидкостных ракетных двигателей (9 из них установлены на стартовой ступени, 2 — на суборбитальной ступени), работающих на криогенном топливе — жидком кислороде (LOX) и жидком водороде (LH2). После выключения ракетных двигателей суборбитальная ступень способна в планирующем полёте за кратчайшее время покрывать большие межконтинентальные расстояния. В зависимости от маршрута при этом могут достигаться высоты полета до 80 км и скорости, соответствующие числу Маха свыше 20. Продолжительность полета космоплана на маршруте Австралия-Европа составит 90 Минут, а на маршруте Европа-Калифирния — не более 60 Минут^[2]. Перегрузки, действующие в полете на пассажиров не превосходят 2.5 g и остаются ниже уровня нагрузок, действующих на астронавтов космического челнока Space-Shuttle. Более того, согласно проектной концепции пассажирская кабина выполняется в виде отдельной спасательной капсулы, которая в случае необходимости отделяется от суборбитальной ступени и обеспечивает пассажирам безопасное возвращение на Землю.

По данным Германского центра авиации и космонавтики (нем. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt — DLR) ввод системы в эксплуатацию возможен между 2040 и 2050 годами. Главным аспектом концепции является полная многоразовость использования системы в сочетании с серийным производством, сравнимым по масштабу с авиационным. Благодаря этим факторам ожидается существенное повышение экономической эффективности системы по сравнению с существующими воздушно-космическими системами. Основной проблемой остаётся повышение безопасности и надёжности ключевых компонентов системы, напр., ракетных двигателей, в такой степени, которая позволит их ежедневное использование для перевозки пассажиров.

В настоящее время разработка концепции SpaceLiner финансируется как собственными средствами Германского центра авиации и космонавтики (нем. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt — DLR), так и в рамках таких спонсируемых Европейским Союзом проектов, как FAST20XX и CHATT. В проекте SpaceLiner участвуют, наряду с DLR, и другие партнеры из европейского авиационно-космического сектора.

Проект SpaceLiner имеет предысторию в виде проекта конца XX века нереализованной немецкой орбитальной двухступенчатой горизонтально-стартующей многоразовой авиационно-космической системы Зенгер-2, которому предшествовал также неосуществлённый военный проект частично-орбитального авиационно-космического бомбардировщика Silbervogel в нацистской Германии. В случае реализации станет SpaceLiner первым в мире регулярным суборбитальным гиперзвуковым пассажирским авиалайнером.

Эволюция разработки

В настоящее время SpaceLiner находится в стадии предварительного проектирования (эскизного проекта). Работа над эскизным проектом продвигается на основе уже выполненных исследований по мере все более детальной разработки и интеграции подсистем. Параллельно с этим изучаются дополнительные варианты, удовлетворяющие новым требованиям и спецификациям, а результаты исследований этих вариантов также могут быть использованы в процессе общей разработки^[3].

SpaceLiner 2 — это первый вариант, в котором была предусмотрена интеграция активной системы охлаждения элементов конструкции, подвергаемых особенно высоким тепловым нагрузкам при входе в плотные слои атмосферы^[4].

Модификация SpaceLiner 4 — это дальнейшее развития варианта SpaceLiner 2 с улучшенными аэродинамическими характеристиками и характеристиками устойчивости и управляемости. На основе этой конфигурации в рамках финансируемого ЕС исследовательского проекта FAST20XX были более детально — как экспериментально, так и с помощью математического моделирования -исследованы различные технологии, необходимые для космоплана SpaceLiner^[5].

SpaceLiner 7 — это актуальная на сегодняшний день конфигурация, которая в настоящее время исследуется в DLR. В процессе математической оптимизации для улучшения аэродинамических, термических и структурно-механических качеств на режиме гиперзвукового полета треугольное крыло с изломом передней кромки было заменено треугольным крылом без излома. К настоящему моменту выполнена предварительная разработка и интеграция таких важнейших подсистем космоплана, как пассажирская кабина, криогенные баки, система подачи топлива и система теплозащиты.

В настоящее время дополнительно рассматривается модификация космоплана SpaceLiner, рассчитанная на 100 пассажиров для использования на коротких дистанциях^[6]. Возможные коммерческие маршруты классифицируются в соответствии с покрываемым расстоянием, при этом класс 1 соответствует наибольшей, а класс 3 — наименьшей дальности полёта. Для выполнения перелёта в зависимости от потребной дальности используется удлиненная или укороченная модификация разгонной ступени, которая может комбинироваться как с 50-местной, так и со 100-местной модификацией суборбитальной пассажирской ступени.

Технические Характеристики

Двигатели

В концепции космоплана SpaceLiner применяется единый тип жидкостного ракетного двигателя многоразового использования: двигатель с полностью замкнутым циклом, при котором все топливо, включая топливо, используемое в приводе турбонасосного агрегата, проходит через камеру сгорания^[7]. Степень расширения сопла выбирается в соответствии с различными режимами полёта разгонной ступени и суборбитальной ступени. В качестве компонентов топлива предусмотрено использование высокоэнергетической и экологически чистой комбинации жидкого водорода с жидким кислородом.

Ссылки

• Видео — To Australia in 90 minutes at hypersonic speed — DLR Blogs
• Видео
• Видео ILA 2012 Берлине
• Видео: Характеристика SpaceLiner SL7, 2012
• ESA FAST20XX сайт
• DLR studies suborbital space travel — Flightglobal
• Российский премьер-министр Дмитрий Анатольевич Медведев посетил DLR- выставкy на МАКС 2013

Литература