Воздушно-реактивная с электрическим запуском стартовая система космической ракеты
SPACE MISSILE AIR-BREATHING LAUNCH SYSTEM WITH THE ELECTRIC START

Изобретение относится к авиационно-космической технике, а именно к воздушным стартам для запуска космических ракетоносителей и воздушно-космических самолетов, к авиационным ракетно-космическим комплексам - средствам выведения космических объектов.
Аналогом изобретения является известный «Авиационный ракетный комплекс», Патент 2401779 РФ, B64G 5/00, B64D 3/00, B64G 1/14, 04.05.2009, который включает планер, трос-фал, самолет, приспособленный для буксировки планера с помощью троса-фала, ракету-носитель для выведения космического аппарата. Ракета-носитель содержит головной обтекатель, внутри которого смонтирован космический аппарат, сопряженный с корпусом ракеты-носителя, наземную транспортно-разгонную платформу, снабженную двигательной установкой, для погрузки на нее планера, а также обеспечения взлета самолета и планера, системы, обеспечивающие их функционирование. Ракета-носитель размещена внутри фюзеляжа планера, имеющего нижнюю часть, отделяемую от его верхней части перед отделением от этой верхней части и пуском ракеты-носителя. Трос-фал сопряжен с корпусом головного обтекателя ракеты-носителя. Космический аппарат сопряжен с корпусом головного обтекателя ракеты-носителя с возможностями отделения троса-фала от планера, космического аппарата и корпуса головного обтекателя от корпуса ракеты-носителя для последующего втягивания их вовнутрь фюзеляжа самолета через задний грузовой люк самолета с помощью троса-фала и лебедки, сопряженной с тросом-фалом, установленной в фюзеляже самолета. Достоинством этого изобретения является сохранение космического аппарата в случае срыва запуска ракеты-носителя. К недостаткам такого технического решения можно отнести необходимость длительного времени для подготовки старта. Кроме того, ограничен вес космической ракеты, которая может быть запущена с его помощью.
Другим аналогом изобретения является известная «Комплексная система для запуска тяжелых воздушно-космических самолетов многоразового использования на околоземную орбиту, супертяжелый реактивный самолет-амфибия для нее (варианты) и способ осуществления запуска», Патент №2397922 РФ, B64G 1/14, В64С 35/00, B64D 5/00, 30.07.2008, которая относится к области авиационно-космической техники, а именно к комплексной системе для запуска тяжелых воздушно-космических самолетов многоразового использования на околоземную орбиту, к тяжелому реактивному самолету-амфибии для комплексной системы и к способу введения в действие комплексной системы запуска тяжелых воздушно-космических самолетов на околоземную орбиту. Комплексная система содержит самолет подъема с отделяющимися разгонным блоком, находящимся на нем воздушно-космическим самолетом, инфраструктуру наземного базирования и обеспечения. В качестве самолета подъема использован супертяжелый реактивный самолет-амфибия бесконтактного взлета и посадки, двигатели которого переведены на природный газ. Инфраструктура наземного обеспечения включает в себя несколько прибрежных стояночных площадок с гидроспусками, размещенными в независимых по метеоусловиям автономных пунктах экваториального побережья океана вблизи пустынных районов суши. При использовании такой комплексной системы достигается уменьшение загрязнения экологии Земли при запуске супертяжелых элементов системы в космос. Недостатками ее являются необходимость длительного времени для подготовки старта, низкая надежность и сложные требования к обеспечению места подготовки старта и пуска летательного аппарата.
Прототипом изобретения является известная «Система воздушного пуска космических ракет», Патент №2268209 РФ, B64G 5/00, 16.04.2003, которая относится к стартовым сооружениям ракет-носителей космического назначения. Предлагаемая система содержит жесткую пространственную решетку, например состоящую из нескольких секций, одновременно горизонтально смещаемых относительно вертикальной оси симметрии решетки. На верхних узловых точках решетки смонтированы многолопастные вертолетные винты регулируемого шага с электромеханическим высоковольтным приводом. На общей с ними оси установлены немноголопастные винты с реактивным приводом, а по периметру решетки - воздушные винты с изменяемым направлением тяги, также снабженные электромеханическим приводом. С краю от оси симметрии решетки (в частности, на отдельно летящей решетке с несущими винтами) закреплены высоковольтные провода токоподвода, а на противоположном краю смонтирована шумозащищенная кабина управления. К нижним узловым точкам решетки прикреплены стропы, нижние концы которых присоединены с возможностью отделения к приспособлению для удержания космической ракеты. Технический результат изобретения направлен на повышение надежности пуска тяжелых и сверхтяжелых космических ракет с расчетной высоты их подъема в тропосфере. Однако недостатком такой системы является необходимость длительного времени для подготовки старта, ее сложность, что обуславливает снижение ее надежности и экономичности в эксплуатации.
Целью настоящего изобретения является повышение надежности, безопасности, экономичности, экологичности и уменьшения времени запуска космической ракеты. Поставленная цель достигается простотой технического решения, экономичностью его реализации и сокращения времени на подготовку воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системы космической ракеты для пуска космической ракеты. Для этого воздушно-реактивная с электрическим запуском стартовая система космической ракеты содержит основание, выполненное из верхнего невращающегося кольца, к которому крепятся одними своими концами опорные штанги для космической ракеты, взаимодействующие другими своими концами, на которых расположены пяты для опоры космической ракеты, с механизмами удержания воздушного старта, содержащего систему управления воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системы космической ракеты и батареи ее электроснабжения и опирающегося на вращающееся кольцо посредством системы магнитного подвеса. К вращающемуся кольцу радиально крепятся одними своими концами лопасти, служащие для создания подъемной силы воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системы космической ракеты и содержащие баки для топливных компонентов. К другим концам лопастей прикреплены воздушно-реактивные двигатели для создания силы вращения лопастей вокруг оси перпендикулярной плоскости вращающегося кольца. На вращающемся кольце расположен ротор электропривода вращающегося кольца, статор которого размещен в наземном блоке электрического запуска воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системы космической ракеты. Наземный блок электрического запуска крепится к верхней части ферм наземной площадки вертикального взлета и питается от наземного источника электроснабжения, от которого питаются механизмы удержания воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системы космической ракеты.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
Фиг. 1 - воздушно-реактивная с электрическим запуском стартовая система космической ракеты с космической ракетой;
Фиг. 2 - воздушно-реактивная с электрическим запуском стартовая система космической ракеты на наземной площадке вертикального взлета;
Фиг. 3 - вид спереди в разрезе воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системы космической ракеты;
Фиг. 4 - вид сверху воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системы космической ракеты;
Фиг. 5 - воздушно-реактивная с электрическим запуском стартовая система космической ракеты с уходящей с нее ракетой;
Фиг. 6 - воздушно-реактивная с электрическим запуском стартовая система космической ракеты, снижающаяся для посадки после пуска с нее космической ракеты.
Перечень элементов на прилагаемых к описанию чертежах следующий:
1 - основание;
2 - лопасти;
3 - воздушно-реактивные двигатели;
4 - шарнир опорной штанги;
5 - опорная штанга;
6 - космическая ракета;
7 - ферма опоры ракеты;
8 - наземная площадка;
9 - невращающееся кольцо;
10 - вращающееся кольцо;
11 - топливный компонент;
12 - магнитный подвес невращающегося кольца;
13 - магнитный подвес вращающегося кольца;
14 - рабочий зазор системы магнитного подвеса;
15 - ротор электропривода вращающегося кольца;
16 - статор электропривода вращающегося кольца;
17 - механизмы удержания;
18 - наземный источник электроснабжения;
19 - наземный блок электрического запуска;
20 - пята опорной штанги;
21 - реактивный двигатель космической ракеты.
Работа воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системы космической ракеты описывается следующим образом. Воздушно-реактивная с электрическим запуском стартовая система космической ракеты (см. Фиг. 1), состоящая из основания 1, включающего в себя (см. Фиг. 3 и Фиг. 4) нижнее вращающееся кольцо 10 с его магнитным подвесом 13 и ротором электропривода вращающегося кольца 15 и невращающееся кольцо 9 с его магнитным подвесом 12, к которому прикреплены опорные штанги 5 через шарниры опорных штанг 4, устанавливают на наземной площадке вертикального взлета (см. Фиг. 2), включающей в себя фермы опоры ракеты 7 и наземную площадку 8. Загружают в нее на пяты опорных штанг 20 (см. Фиг. 1) космическую ракету 6. Затем заправляют топливными компонентами 11 космическую ракету 6 и емкости в лопастях 2. При готовности всех систем воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системы космической ракеты и космической ракеты 6 дают команду на запуск воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системы космической ракеты. По этой команде включаются ротор электропривода вращающегося кольца 15 и статор электропривода вращающегося кольца 16. Происходит раскрутка нижнего кольца 10 для создания подъемной силы воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системы космической ракеты. После создания подъемной силы, достаточной для начала подъема силы воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системы космической ракеты, механизмы удержания 17 перестают удерживать воздушно-реактивную с электрическим запуском стартовую систему космической ракеты и она начинает подниматься вверх. По команде оператора с земли включаются воздушно-реактивные двигатели 3, прикрепленные к концам авиационных плоскостей 2, другие концы которых прикреплены к вращающемуся кольцу 10 основания 1 (см. Фиг. 3). Создаваемая расположенными под углом к горизонтальной плоскости основания 1 воздушно-реактивными двигателями 3 тяга приводит к вращению лопастей 2, создающих подъемную силу в атмосфере, и созданию реактивной силы подъема воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системы космической ракеты вместе с космической ракетой 6 (см. Фиг. 3). Система магнитного подвеса, состоящая из магнитного подвеса невращающегося кольца 12 и магнитного подвеса вращающегося кольца 13, обеспечивает практически без трения движение нижнего вращающегося кольца 10. При достижении воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системой космической ракеты стратосферы Земли воздушно-реактивные двигатели 3 с управляемым вектором реактивной тяги изменяют свой вектор тяги по направлению к поверхности планеты. Разреженность атмосферы в стратосфере обеспечивает уже незначительную подъемную силу воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системе космической ракеты. Космическая ракета 6 по инерции продолжает движение вверх (см. Фиг. 5), а воздушно-реактивная с электрическим запуском стартовая система космической ракеты отстает от нее под действием изменившегося вектора силы реактивной тяги. Через несколько секунд, на расстоянии примерно километра от космической ракеты 6 до воздушно-реактивной с электрическим запуском стартовой системы космической ракеты, происходит включение реактивных двигателей 21 космической ракеты 6, под действием которых она продолжает полет к орбите вокруг Земли. Воздушно-реактивная с электрическим запуском стартовая система космической ракеты под действием воздушно-реактивных двигателей 3 совершает мягкое приземление на его опорные штанги 5 (см. Фиг. 6), разведенные в стороны для устойчивости при посадке, с помощью ее системы управления в режиме, например, авторотации.
Таким образом, воздушно-реактивная с электрическим запуском стартовая система космической ракеты позволяет экономично и оперативно осуществлять запуск космической ракеты.