Rotációs rakéta

Rotary Rocket, Inc.



Eltűnés	2001
Kulcsfigurák	Gary Hudson (en) , Bevin McKinney
Jogi forma	Vállalat
A központi iroda	Mojave, Kalifornia, Egyesült Államok
Tevékenység	Repülés
Termékek	Roton

A Rotary Rocket, Inc. egy rakétatervező és -építő vállalat volt , amelynek székhelye a Mojave űrkikötő 4200 m 2 alapterületű létesítménye volt , amely az 1990-es évek végén űrhajóként fejlesztette ki a Roton koncepciót . Teljesen újrafelhasználható egyfokozatú , két ember számára, valamint egy rakomány. Roton célja az volt, hogy tízzel csökkentse a hasznos teher alacsony földi pályára juttatásának költségeit . Gary Hudson (in) megvédte a tervet és megalapította a céget. Egy teljes körű tesztjármű 1999-ben három lebegő repülést hajtott végre, de a társaság elfogyott és 2001 elején bezárt.

A rotációs rakéta koncepciójának alakulása

Helikopter pályára

Gary Hudson és Bevin McKinney kezdeti elképzelése a rakéta és a helikopter fogalmának egyesítése volt : az oxigén - kerozin keverékkel táplált forgó lapátok az emelkedés első szakaszában indították volna el a járművet. Miután a légnyomást csökkentették arra a pontra, hogy a helikopteres repülés már nem lenne kivitelezhető, a jármű rakétamotorjának köszönhetően folytatódott volna, a rotor pedig óriási turbopumpaként működött .

A számítások kimutatták, hogy a helikopter pengéi szerényen , körülbelül 20-30 másodperccel megnövelnék a tényleges fajlagos impulzust ( I sp ), ami további tolóerőt jelent a csak rakétarendszerhez képest, amely csak kompenzálja az ilyen lapátrendszer által okozott túlterhelést. Így a lapátrendszer nem hoz semmilyen nyereséget a rendszerhez az emelkedési fázisban, de a földre való visszatéréskor a jármű leszállási rendszereként használható, lassításával és irányításával. Összességében tehát a leszállórendszer nincs hatással a jármű felszállásához kifejlesztendő teljesítményre.

A Roton fejlesztése során felmerült egyik probléma az volt, hogy további lendületre lett volna szükség a jármű számára, miután kilépett a légkörből. Így több motort kellett volna elhelyezni a gép tetején és alján. További problémát vetett fel a rotor által keltett zaj, amely észrevehetően túl erős volt a lehetséges utasok számára.

A Roton első verzióját kis kommunikációs műholdak számára tervezték. Ez a piac azonban elsősorban az Iridium Communications Inc. csődjével összeomlott . Ezért a vállalat úgy döntött, hogy módosítja a Roton-t, hogy nagyobb tehereket tudjon dobni.

Helikopter a pályáról

A Roton következő változata egy kúp alakú hordozórakéta volt, tetején helikopter rotorral, amelyet csak leszálláskor használtak. A belső teherhordó helyiséget fel lehet használni mind a hasznos terhek pályára szállítására, mind pedig mások visszahozására a Földre. Ezzel a géppel a pályára állítás árát 1000 dollár / kg hasznos tehernél jelentették be , ami az akkor hatályban lévő árak kevesebb mint 10% -a volt, maximális terhelhetősége három tonna volt, ami nagyon szerény volt a versenyhez képest.

A vállalat egy meghatározott rotációs gyűrűs repülőgép- hajtóművet szándékozott használni : a hordozórakéta motorja és alapja nagy sebességgel (720 fordulat / perc ) forogott volna, hogy az üzemanyagot és az oxidálószert forgatással pumpálják a rotorhoz.

A rotor alapjában lévő fúvókák alacsony szöge miatt a rotorok fordulatszáma felszálláskor korlátozódott volna, és nem igényelt volna semmilyen vezérlőrendszert. Mivel a LOX ( folyékony oxigén ) sűrűsége nagyobb, mint a keroziné, további nyomás áll rendelkezésre a LOX-nál, és így felhasználható lett volna motorok és tartozékaik hűtésére. A vízi jármű konfigurációjának köszönhetően azonban több G gravitációs ereje játszott a vízi jármű szélén, ahol a LOX-nak állítólag hűtőfolyadékként kellett szolgálnia. A LOX ilyen körülmények között történő használatát ilyen használatra rosszul értették, nehéz volt modellezni és validálni, ezért kockázatosá tette a rendszert.

Ezenkívül a forgó kipufogó kőfalként hat a motor alapjának külső szélén, és a gép teljes alja vákuumba kerül, ami szívóhatást eredményez a légkör felé. Ezt a jelenséget meg lehet akadályozni egy rakéta hozzáadásával a gép alá, amelynek egyedüli szerepe a nyomás növelése ezen a területen, és ezáltal megakadályozza a depresszió kialakulását.

A rotor tövében elrendezett 96 miniatűr fúvókának el kellett osztania a tolóerőt a jármű alapjának kerülete mentén, lehetővé téve további tolóerő elérését nagy magasságban, ha csonka nulla hosszúságú aerospike fúvókaként működött. Hasonló rendszert forgó motorokkal vizsgáltak az N1 rakétánál . Ennek a konfigurációnak sokkal kisebb az alapja, és nem hozta létre azt a szívóhatást, amelyet egy nagyobb átmérőjű motor váltott volna ki. A Roton motor vetített I SP (Specific Impulse) vákuumja körülbelül 355 másodperc (3,5 kN s / kg) volt, ami nagyon magas egy LOX / kerozin motornál , 150 tolóerő / tömeg arány mellett, ami gyenge.

Upon ismételt belépési , a bázis is szolgált egy vízzel hűtött hővédő pajzs . Ez elméletileg jó módja annak, hogy ellenálljon az újbóli belépésnek, különösen egy újrahasználható könnyű jármű esetében. A víz hűtőközegként történő felhasználása azonban túlmelegített vízgőzzé alakítását jelenti magas hőmérsékleten és nyomáson, és féltek a mikrometeoritok orbitális pályáján bekövetkező károsodásaitól, amelyek a nyomástartó edény perforációjához vezethetnek, ami a -biztos pajzs meghibásodni. Ezt a kockázatot kiküszöbölte a repedésekkel szemben ellenálló áramlási rendszer, amelyet egy nagyon vékony fémlemezből álló köteg hoz létre, amelyet kémiai reakciókkal kezeltek és állítottak össze a hűtőkört védve.

Ezenkívül a hűtést kétféle módon hajthatták végre: az első módszer a víz elpárologtatása volt, a második pedig még alaposabb a vizet körülvevő "hideg" gőzréteg létrehozása. - az alap felülete és a fűtési teljesítmény csökkentése. Ezenkívül a vízdiffúziós mérőrendszer várhatóan rendkívül megbízható lesz, másodpercenként 1 csepp / négyzet hüvelyk hozamot eredményez, amelyet valódi hardveren végzett kísérleti és hibás tervezési megközelítéssel értek el. A Roton program végén néhány berendezést építettek és teszteltek. A visszatérő pályát a Szojuz rakétához hasonló módon kellett kompenzálni az utasok G terhelésének minimalizálása érdekében. A Roton ballisztikai együtthatója jobb volt, és még jobban kiderülhetett volna. Amikor Szojuz atmoszférikus visszatérési kompenzációs rendszere meghibásodott, és a visszatérés teljesen ballisztikus volt , a G-szint jelentősen megnőtt, de az utasokat nem károsította.

A jármű szintén egyedülálló a rendeltetésszerű használatát annak helicopter- mint rotorok leszállásra, hanem szárnyak vagy ejtőernyő. Ez a koncepció lehetővé tette az ellenőrzött kirakodott (ellentétben) ejtőernyő, és a súlya mindössze 1/5 th a fix szárnyak. További előny, hogy a helikopter földet szinte bárhol, miközben teret sík , sík felületek, mint például a űrsikló vissza kell térnie a pályán.

A rotorlapátokat peroxidrakétákkal kellett meghajtani . A rotorlapátokat a visszatérés előtt ki kellett használni. továbbra is látható volt, hogy a pengék kibírják-e a leszállást. A kezdeti terv az volt, hogy szinte függőlegesen távolítsák el őket a törzsből, de ezt a lehetőséget instabilnak találták: mivel a jó stabilitás elérése érdekében egyre lejjebb kellett süllyedniük, és egyre gyorsabban kellett fordulniuk, a tolerált hő drasztikusan megnőtt volna a légellenállás egyre erősebb lett volna. Valójában a pengéknek vagy aktívan hűteniük kellett volna, vagy pedig tűzálló anyagból kellett volna készülniük. Így érdekesebbé vált a pengék eltávolításának törzse a hátrányok elkerülése érdekében, és a tanulmányok erre a lehetőségre összpontosítottak. A rotor kialakításának ez a koncepciója nem példa nélküli. 1955-ben a szovjetek által a kísérleti szuborbitális küldetésekre kidolgozott öt koncepció egyikének tartalmaznia kellett a rakétamotoros forgórészeket leszálló rendszerként. A1 st május 1958, ezeket a terveket elvetették, amikor úgy döntöttek, hogy közvetlenül az orbitális járatok felé haladnak.

A Rotary Rocket egy kivételesen könnyű és erős kompozit anyagból készült LOX tartályt tervezett és nyomástesztelt . Túlélte a tesztprogramot, amelynek során nyomás-vákuum ciklusokat hajtott végre vele, mielőtt lelőtte volna, hogy ellenőrizze a gyulladásra való érzékenységét. Ez az összetett szerkezet világelső volt.

Roton C-9 specifikációk

Méretek:
- Magasság: 19,2 m
- Maximális átmérő: 6,7 m
A raktér méretei:
- Hossza: 5,1 m
- Átmérő: 3,7 m
Teljes tömeg (becsült): 180 000 kg
Hasznos teher LEO-ban (vetítés): 3180 kg
Csúcs (vetület): 260 km
Motor tolóereje: 30860 N
Fajlagos motorimpulzus (vákuum): 340 s
Motorok száma: 72

(Az előrejelzések az Aviation Week & Space Technology által jelentett becsléseken alapulnak1998. október 5.)

Egy új motor

Ban ben 1999. júniusA Rotary Rocket bejelentette, hogy a NASA Marshall Űrrepülési Központjában kifejlesztett Fastrac (be) eredetű motort fog használni a nem hagyományos rotációs motor koncepcióján alapuló saját motor helyett. Úgy tűnik, hogy a vállalat nem tudta meggyőzni a befektetőket arról, hogy motorjának koncepciója életképes volt, mivel a gyrocopter elvén alapuló összetett szerkezet és a légköri visszatérés elve könnyebben értékesíthetőnek bizonyult.

Ugyanakkor a vállalat elbocsátotta alkalmazottainak körülbelül egyharmadát, és létszámát 60-ról 40-re csökkentette. Ekkor a vállalat valamikor 2001-ben tervezte megkezdeni kereskedelmi indítási szolgáltatását. Bár a vállalat 30 millió dollárt gyűjtött, még mindig szükség volt további 120 millió dollár összegyűjtésére egy esetleges üzembe helyezés előtt.

A légköri teszt jármű (ATV)

1/1 méretarányban, 19 méter magasan, a Scaled Composites megbízásából építették a légköri tesztjárművet (ATV) álló próbarepülésekhez. A 2,8 millió dollárba kerülő ATV-t nem úgy tervezték, hogy minden tesztet elvégezzen, mert hiányzott rakétamotor és hővédelem. Az ATV-t kivették a Mojave-hangárból1 st március 1999, FAA N990RR nyilvántartási szám alatt.

A rotorfejet megsemmisítették egy lezuhant Sikorsky S-58-ból , amelynek ára 50 000 dollár volt - szemben az újé körülbelül 1 millió dollárral. Mindegyik rotort 1560 N hidrogén-peroxid- sugárral hajtották meg , amint azt az orbitális járműhöz rendelték. A rotorszerelvényt egy sziklakőfejtőben tesztelték, mielőtt az ATV-re szerelték volna.

Az ATV három sikeres repülést hajtott végre 1999-ben. Ennek a három járatnak a sofőrje Marti Sarigul-Klijn (in) volt, másodpilóta, Brian Binnie , később a X X-Prize során a SpaceShipOne pilótája lett a Scaled Composites pilótájaként. repülés .

Az ATV első járatát megtette Július 28. Ez a repülés három függőleges ugrásból állt, összesen 4 perc 40 másodpercig, maximum 2,4 m magasságig . A pilóták több okból is rendkívül nehéznek találták a repülést. A pilótafülke láthatósága korlátozott, ezért a pilóták Batman földalatti odúja után "Batcave-nek" nevezték el . A föld látványa ott teljesen akadályozott, ezért a pilótáknak szonár magasságmérőre kellett támaszkodniuk a föld közelségének megítélésében. Az egész hajó tehetetlensége túl alacsony volt ahhoz, hogy teljesen ellensúlyozza a forgást: a forgó lapátok által kifejlesztett nyomaték miatt a kabin is megpördült önmagában, ami azt mutatta, hogy ellenkező tolóerővel kell szembenézni.

A második járat, a Szeptember 16, folyamatos lebegő repülés volt, amely 2 perc 30 másodpercig tartott, és elérte a 6,1 m maximális magasságot . A tartós repülést a rotorlapátok végeinél erősebb hajtóművek és az automatikus fojtószelep felszerelése tette lehetővé .

A harmadik és egyben utolsó repülést hajtották végre Október 12. Az ATV a Mojave repülőtér köténye mentén repült , repülés közben 1310 m-t tett meg, és legfeljebb 23 m magasságig emelkedett . A maximális sebesség 85 km / h volt . Ez a teszt némi instabilitást tárt fel a transzlációs repülésben.

Negyedik tesztet terveztek az autorotáló süllyedés szimulálására. Az ATV-nek egyedül kellett volna felmásznia 3050 m magasságig, mielőtt csökkentett tolóerővel ereszkedett volna le, hogy lágy leszállást hajtson végre. Ezen a ponton, mivel valószínűleg nem találták meg a szükséges kiegészítő forrásokat, biztonsági kérdések uralkodtak, és a tárgyalásra nem került sor.

Tervezési kritika

A Rotary Rocket finanszírozás hiánya miatt kudarcot vallott, de egyesek szerint maga a hajó kialakítása alapvetően hibás volt.

Egyrészt a Rotary Rocket bizonyította technikai hozzáértését azáltal, hogy a berendezésén valódi repülési teszteket hajtott végre. Az ATV három tesztrepülést hajtott végre, és egy összetett hajtóanyag-tartály túlélt egy teljes tesztprogramot. Amint Jim Ransom, a Rotary Rocket tanácsadója rámutatott a vállalat megszűnésekor, ez több mint mondható el a Lockheed Martin X-33-ról , amelynek költségvetése harmincszor nagyobb volt.

Másrészt ezek a tesztek számos más problémát tártak fel. Például az ATV kimutatta, hogy a Rotary Rocket leszállása trükkös, sőt veszélyes is lenne. A tesztpilótáknak van egy minősítési rendszere, a Harper-Cooper (in) osztályozási skálája a járművek számára, 1 és 10 között, ami a menet nehézségére vonatkozik. Az ATV Roton 10-est kapott: a szimulátor járművet úgy ítélték meg, hogy a rotációs tesztpilótákon kívül bárki más gyakorlatilag nem tudta elsajátítani, sőt utóbbiak esetében is a becslések szerint a repülőgép a teszt során rövid ideig elkerülhette az irányítást járatok.

A projekt egyéb aspektusai továbbra is meghatározatlanok. Nem ismert, hogy a Roton a gyakorlatban végre képes lett volna-e elegendő teljesítményt nyújtani ahhoz, hogy egyetlen lépcsős járművel sikeresen elindulhasson a pályára, és onnan térjen vissza - bár elméletileg ez továbbra is lehetséges (lásd: orbitális indító egyetlen szakasza ). Ezek a kételyek arra késztették a repüléstechnikai közösség néhány tagját, hogy a Rotary Rocket koncepcióját utópisztikusnak tekintsék. A projekt végső sikere tehát továbbra is spekuláció kérdése.

A Rotary Rocket utolsó napjai

A gép fejlesztését 2000-ben állították le, két héttel az 1-es méretarányú gép teljes repülése előtt. Addig nem írtak alá indítási szerződést, és a Rotary Rocket 2001-ben kénytelen volt bezárni.

Az ágazat gazdasági helyzete ebben az időszakban végzetes volt a vállalat számára: az Iridium csődje súlyosan megbüntette az egész űripart . Ebben az összefüggésben a társaság nem tudta kielégítően finanszírozni önmagát, annak ellenére, hogy az egyes befektetők, köztük Tom Clancy író, 33 millió dollárral járultak hozzá .

Néhány projektmérnök azóta más rakétatársaságokat hozott létre, köztük az XCOR Aerospace , a t / Space (in) és az Space Launch.

A légköri Test Vehicle volt kitéve a klasszikus Rotorok Museum (in) , a múzeum szentelt helikopterek közelében San Diego a California , de a kísérlet, hogy mozog a2003. május 9által helikopter alatt Chinook CH-47 a hadsereg tartalék nem sikerült, amikor a Roton kezdett rezegni sebesség felett 65 km / h . Ehelyett a Mojave űrkikötő gondoskodott arról, hogy ezt a történelmi járművet Mojave-ban és a2006. november 10, a Roton-t állandó kiállítási helyére, az Airport Boulevard és a Sabovich út kereszteződésében helyezték át. Sok, a Roton jelenti a program, amely elindította Mojave az űrkorszak, és ez a téma visszhangozta során úttörő ünnepségen került sor a Veteránok napja az aNovember 11-én, amelynek Brian Binnie volt a ceremóniamester.

A Rotary Rocket hangárokat a National Test Pilot School (en) foglalja el .

Lásd is

Megjegyzések és hivatkozások

(in) Vezetékes - őrülten nagy? vagy Just Plain Insane?
Szabadalom: az Egyesült Államok 5842665 számú szabadalma .
(in) Anselmo, Joseph C. " Rotariák " az Aviation Week & Space Technology- ban, 1998. október 5., p. 17 .
Rotációs rakéta - Műszaki adatok
(in) Dornheim, Michael A., " Rotary Cuts személyzeti változások Engine " a Aviation Week & Space Technology , június 28, 1999, p. 44 .
(in) Dornheim, Michael A., " Roton Test Craft kigördült " a Aviation Week & Space Technology , március 8, 1999 p. 40 .
(in) Dornheim, Michael A., " Roton Leugrik Ground " című Aviation Week & Space Technology augusztus 12., 1999. o. 36 .
(in) Smith, Bruce A., " Roton Test " a Aviation Week & Space Technology október 11., 1999, p. 21.
(in) "A Roton előre repül " az Aviation Week & Space Technology című kiadványban , 1999. október 25., p. 40 .
(in) Agle, DC, " véleményező: Elegy a High Desert " a Air & Space / Smithsonian Magazine , 2001. május rövid cikket eltűnése Rotary Rocket.

Bibliográfia

(en) Petit, Charles, „ Rakéták a többiek számára ” az Air & Space / Smithsonian Magazine-ban ,1998 március. A Rotary Rocket fejlesztésének kezdetei.
(en) Sarigul-Klijn, Marti (en) , „ Túléltem a rotációs rakétát ” az Air & Space / Smithsonian magazinban ,2002. március. Az ATV tesztpilótája leírja az első három repülést.
(en) Weil, Erzsébet, mindannyian kinevették Christopher Columbust: Gyógyíthatatlan álmodó építi az első polgári űrhajót . Bantam, 2003. A Rotary Rocket fejlődése, amint azt az egyik főszereplő látja. Lap az Amazon.com-on