《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設計 > 業(yè)界動態(tài) > 下一代可重用空天飛機即將登場

下一代可重用空天飛機即將登場

2017-09-11
關鍵詞: 空天飛機 NASA

154150h4kc2im984jzoi1c.jpg

  追夢者,黎明攝于NASA阿姆斯特朗研究中心跑道 Credits: NASA

  以成為貨物運載的主力為目標,空天飛機要定期發(fā)射到低地球軌道上,進行空間站補給及乘員運輸。這就對空天飛機提出了21世紀的設計標準:能經常飛,飛得安全,幾乎哪都能降落,運營還要經濟。因為NASA航天飛機退役而郁悶的小伙伴又可以開心了:下一代可重用空天飛機即將登場。

  NASA蘭利研究中心(Langley Research Center, LaRC)在水平降落升力體(horizontal-landing (HL) lifting bodies)飛行器上花費了數(shù)十年的研究工作,終于開創(chuàng)了空天飛機的新紀元。這類水平降落飛行器(HL vehicles, HLV)的一大特征是它的基本翼(rudimentary wings),酷似向上揮舞的蝠鲼胸鰭。飛行器在從軌道返回,經過大氣層的降落過程中,它寬扁的雪茄形機身下產生的壓強遠大于機身上的壓強,進而為飛行器提供了升力。

  154151u430yjntihm3q07m.jpg

  HL的概念最初由NASA工程師H. Dale Reed于1960年代提出,經歷了一系列設計變更和改進,最終進入了載人飛行實驗階段。其中,被蘭利的工程師們評估的第十個設計,諾斯洛普(Northrop)HL-10,被用于研究具體的結構改進。在制造任何全尺寸飛行器之前,研究人員在蘭利的實驗室和風洞對縮比模型進行了大量早期研究。

  1966年7月至1975年11月期間,在NASA飛行研究中心(Flight Research Center,現(xiàn)阿姆斯特朗研究中心,Armstrong Research Center),含HL-10在內,共有五個型號的重型升力體飛行器進行了飛行測試,用于驗證無翼飛行器的可操縱性和降落安全性。升力體研究項目中獲取的數(shù)據(jù)對航天飛機項目的推進起到了至關重要的作用。

  NASA蘭利研究中心全尺寸風洞中的HL-10升力體大氣再入飛行器的28英寸模型,正在測定其低速靜穩(wěn)定和操縱特性?!redits: NASA

154151dmatxm6u9fw6j4fi.jpg

  新型號

  1980年代,前蘇聯(lián)為當時的暴風雪航天飛機項目開發(fā)了小尺寸無人試驗平臺BOR-4,這促使蘭利發(fā)展HL-10的后繼型號。新型號名為 HL- 20,或“個人發(fā)射系統(tǒng)(Personal Launch System, PSL)”。這項工作的目標很簡單:評估低成本運營的可行性,改進飛行安全性,并評估常規(guī)跑道著陸的可能性。 與PSL研究同步開展的,是在蘭利實驗室進行的風洞測試和載人模擬著陸試驗。

  1990年代,北卡州立大學(North Carolina State University)和北卡農業(yè)技術大學(North Carolina A & T University)建造了一個29英尺的全尺寸HL-20地面模型,用于研究乘員的座位安排,可居住性,設備布局以及最優(yōu)進出方式。雖然PSL最終沒有進行飛行測試,但最終成為了塞拉內華達公司(Sierra Nevada’s Corporation, SNC)的追夢者(Dream Chaser)型號的基礎。

154152jvpewrjoc1sbwoon.jpg

  HL-20與空間站接駁的藝術想象圖 Credits: NASA

  任務多樣性

  2016年1月,SNC和另外兩家公司被授予了2019-2024年國際空間站(International Space Station, ISS)貨運任務的合同。根據(jù)NASA商業(yè)乘員計劃(Commercial Crew Program)的條款,以及作為空間法協(xié)議(Space Act Agreement)的一部分,SNC能夠為追夢者的研究和實驗使用第三方風洞設備。這就又回到了蘭利。追夢者的縮比模型在蘭利的風洞群(Unitary Plan Wind Tunnel)內進行了大量實驗,收集到的氣動數(shù)據(jù)大大擴充了追夢者的性能數(shù)據(jù)庫。

  NASA蘭利風洞群中的SNC追夢者模型 Credits: NASA

  雖然僅有已退役的航天飛機的四分之一那么大,追夢者還是能搭載七名乘員。雖然只有一套飛行器機身框架,但是有兩種系統(tǒng)改型,分別針對有人和無人飛行任務進行了優(yōu)化。SNC堅信,追夢者可以被重復使用15次,甚至更多,多于任何其他現(xiàn)役航天器。另一個賣點是,追夢者的任務靈活多變,可以進行遙感,衛(wèi)星維修,甚至是“碎片主動清除”,也即空間垃圾清理。


本站內容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉載內容只為傳遞更多信息,并不代表本網站贊同其觀點。轉載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權歸版權所有權人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內容無法一一聯(lián)系確認版權者。如涉及作品內容、版權和其它問題,請及時通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當措施,避免給雙方造成不必要的經濟損失。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。