Система запуска персонала HL-20 - HL-20 Personnel Launch System

Система запуска персонала HL-20
	Мокап HL-20
Оператор	НАСА
Приложения	С экипажем космоплан
Характеристики
Стартовая масса	10,884 кг (23,995 фунтов)
Режим	Низкая Земля
Габаритные размеры
Производство
Статус	Отменено
Запущен	0
Связанный космический корабль
Производные	HL-42, Стремящийся к мечте

В Система запуска персонала HL-20 это НАСА космоплан концепция пилотируемых орбитальных миссий, изученная НАСА Исследовательский центр Лэнгли примерно в 1990 году. Он был задуман как подъемное тело возвращающийся автомобиль похож на советский БОР-4 дизайн космоплана.^[1] Заявленные цели заключались в достижении низких эксплуатационных расходов, повышения безопасности полетов и возможности посадки на обычные взлетно-посадочные полосы.^[2] Никакого летного оборудования построено не было.

Концепция PLS

В связи с ростом национального интереса к получению обычного доступа к космосу в середине 1980-х годов был изучен ряд транспортных систем Земля-орбита. Один, именуемый Система запуска персонала (PLS), может использовать HL-20 и одноразовую пусковую систему для обеспечения доступа экипажа в дополнение к Космический шатл. Полноразмерный инженерно-исследовательский макет HL-20 был построен в 1990 году студентами и преподавателями Университет штата Северная Каролина и Университет Северной Каролины A&T для изучения расположения экипажа, обитаемости, расположения оборудования, выхода и выхода экипажа. Это 29 футов (9 м) в длину модель инженерных исследований был использован в Langley для определения полномасштабного внешнего и внутреннего определения HL-20 для исследований использования.

Миссия PLS заключалась в транспортировке людей и небольших грузов на низкую околоземную орбиту и с нее, то есть в небольшой космической системе такси. Хотя концептуальный космический самолет PLS никогда не утверждался для разработки, он был спроектирован как дополнение к космическому шаттлу и рассматривался как дополнение к возможностям запуска с экипажем в Соединенных Штатах по трем основным причинам:^[3]

Гарантированный доступ в космос с экипажем. В эпоху Свобода космической станции и последующих миссий Инициативы по исследованию космоса, крайне важно, чтобы у Соединенных Штатов были альтернативные средства доставки людей и ценных небольших грузов на низкую околоземную орбиту и обратно, если космический шаттл будет недоступен.
Повышенная безопасность экипажа. В отличие от космического корабля "Шаттл", PLS не имел бы главных силовых двигателей или большого отсека для полезной нагрузки. Если исключить необходимость перевозки большого количества полезной нагрузки из миссий по доставке персонала, PLS станет небольшим, компактным транспортным средством. В этом случае более целесообразно разработать возможность прерывания для безопасного восстановления экипажа на критических этапах запуска и возвращения с орбиты.
Доступная стоимость. Как небольшой автомобиль, разработанный с использованием доступных технологий, PLS, по прогнозам, будет иметь низкую стоимость разработки. Упрощение подсистемы и подход самолета к наземным и летным операциям PLS также могут значительно снизить затраты на эксплуатацию PLS.

Две конструкции, которые рассматривались для PLS, различались по аэродинамическим характеристикам и возможностям использования:

то Космический центр Джонсона В подходе использовалась форма тупого конуса (аналогично различным кораблям для возвращения на Луну), включая парашют система для прихода на отдых;
Исследовательский центр Лэнгли предложил подъемное тело который может совершить обычную посадку на взлетно-посадочную полосу при возвращении с орбиты.^[3]

Развитие подъемного тела

Восковая модель

Предсказание и влияние на дизайн Космический шатл, несколько подъемное тело ремесло, в том числе M2-F2, M2-F3, HL-10, а Х-24 А и Х-24Б летчики-испытатели летали с 1966 по 1975 годы. M2-F2 и HL-10 были предложены в 1960-х годах для перевозки 12 человек на космическую станцию после запуска на космическом корабле. Сатурн IB. Концепция HL-20 PLS возникла на основе этих ранних форм, на которую в дальнейшем повлияли российские МиГ-105 и особенно БОР-4. Обозначение «HL» означает горизонтальный посадочный модуль, а «20» отражает долгосрочное участие Langley в разработке концепции подъемного кузова, в которую входил Northrop HL-10.

Космический корабль с подъемным корпусом имел бы ряд преимуществ перед другими формами. Благодаря более высоким характеристикам подъемной силы во время полета через атмосферу при возвращении с орбиты космический корабль может достичь большей площади суши, и количество доступных возможностей для посадки в определенных местах будет увеличено. Замедление загрузка во время входа будет ограничена примерно 1,5 G. Это важно при возвращении на Землю больных, раненых или вышедших из строя членов экипажа космической станции. Возможна посадка на ВПП с колесами, что обеспечит простое и точное восстановление на многих участках по всему миру, включая Космический центр Кеннеди стартовая площадка.^[3]^{[требуется полная цитата ]}

Предлагаемые миссии

Возвращение с космической станции

Первоначально доставка пассажиров до Свобода космической станции было бы основной миссией PLS. Для базовой миссии космической станции, в зависимости от конструкции, экипаж будет составлять 8 или 10 человек.^[4]^{[требуется полная цитата ]}

Типичная операция миссии HL-20 начинается в Космическом центре Кеннеди, при этом HL-20 обрабатывается горизонтально на установке для обработки транспортных средств, в то время как одноразовая ракета-носитель обрабатывается вертикально на отдельном предприятии. Ракета-носитель и HL-20 будут сопряжены на стартовой площадке, и последовательность запуска будет инициирована, когда космическая станция пройдет над пусковой площадкой.

После запуска HL-20 сначала выйдет на низкую орбиту длиной 100 морских миль (200 км), чтобы преследовать космическую станцию, а затем перейдет на высоту орбиты космической станции 220 морских миль (410 км). После сближения и стыковки на космической станции «Свобода» экипажи будут заменены, и HL-20 будет замедляться на вернуться на Землю.

HL-20 приземлится горизонтально на взлетно-посадочную полосу, подобную возвращенной Космический шатл. Общая продолжительность миссии может составлять всего 72 часа.^[3]

Другие потенциальные миссии, определенные для PLS, включали орбитальное спасение застрявших космонавтов, приоритетную доставку и миссии по наблюдению, а также миссии по обслуживанию спутников. Для этих других миссий базовая конструкция HL-20 будет неизменной, но внутренние подсистемы и устройства будут изменены в соответствии с размещением экипажа, продолжительностью и оборудованием, необходимым для конкретной миссии.^[3]

Особенности дизайна

Концепция HL-20 PLS может быть адаптирована к нескольким концепциям ракеты-носителя. Титан III была существующей ускорительной системой, которую можно было использовать для запусков прототипов без экипажа или, с модификациями, в качестве системы с экипажем. В будущем вариант системы запуска был бы Национальная система запуска изучается ВВС и НАСА в 1990-х годах. Выбор системы запуска для HL-20 PLS будет зависеть как от требуемой даты первоначальных операций PLS, так и от стоимости разработки и запусков ракеты-носителя.

Концепция HL-20 PLS должна была дополнить космический шаттл безопасным и надежным транспортом с экипажем по самой низкой цене.^[3] Безопасность экипажа имела первостепенное значение, поскольку в конструкции HL-20 особое внимание уделялось защите экипажа во время прерванных запусков и эвакуации машины.^[3] Другие требования были сосредоточены на минимизации затрат на жизненный цикл системы за счет обеспечения простых операций, низкой стоимости производства и высокого потенциала использования.^[3] Без учета времени миссии ожидалось, что время выполнения работ составит 43 дня.^[4]

Общая длина около 29 футов (8,8 м) и размах крыльев 23,5 фута (7,2 м) HL-20 будет намного меньше корабля, чем орбитальный аппарат космического шаттла; со сложенными крыльями он мог поместиться в грузовой отсек «Шаттла». Прогнозируемая масса пустого HL-20 составляла 22 000 фунтов (10,0 т) по сравнению с массой пустого космического корабля "Шаттл" в 185 000 фунтов (84 т). Его кабина, хотя и меньше, чем у «Шаттла», превзойдет кабину современных небольших корпоративных бизнес-джетов.

Сосредоточение внимания на простом обслуживании снизит эксплуатационные расходы HL-20 PLS. Транспортное средство будет подготовлено в горизонтальном положении, а его большие внешние панели доступа обеспечивают легкий доступ к подсистемам, что упрощает обслуживание или замену. Выбор и дизайн этих подсистем подчеркнут простоту и снизят требования к техническому обслуживанию: например, гидравлические системы будут заменены полностью электрическими средствами управления. Более того, в отличие от Space Shuttle, HL-20 не будет иметь отсека для полезной нагрузки или движителя главного двигателя, а его система тепловой защиты, хотя он похож на комбинацию плитки и абляционного покрытия на космическом шаттле, его будет гораздо быстрее проверять и обслуживать из-за гораздо меньшего размера HL-20. Эти конструктивные изменения и упрощения подсистем, наряду с принятием философии обслуживания самолетов, могут сократить подготовку к HL-20. человеко-часы до менее чем 10 процентов от требований орбитального корабля космического корабля.

Для защиты экипажа во время прерванного запуска HL-20 PLS включает в себя несколько функций безопасности. Его внутренняя планировка с лестницей и расположением люков была спроектирована так, чтобы обеспечить быстрый выход пассажиров и экипажа на стартовую площадку в аварийных ситуациях. Для чрезвычайных ситуаций, во время которых экипаж должен немедленно покинуть корабль (пожар или взрыв ракеты-носителя), HL-20, во многом аналогично ракетам программы Apollo, будет оборудован ракетами аварийного покидания, чтобы оттолкнуть PLS от ракеты-носителя. Оказавшись на безопасном расстоянии, три аварийных парашюта откроются, чтобы замедлить спуск машины в океан. При приводнении надувные плавсредства должны гарантировать, что хотя бы один из двух люков PLS находится над водой и доступен для аварийного выхода экипажа.

Работы по контракту

Добровольцы из Лэнгли, одетые в летные костюмы и шлемы, прошли серию испытаний, когда аппарат был установлен как вертикально, так и горизонтально, чтобы имитировать положение при запуске и посадке.

HL-20 был построен в Лэнгли в октябре 1990 года и представляет собой полномасштабный нелетающий макет. В настоящее время он взят в аренду и отображается в Крылья над Скалистыми горами Музей авиации и космонавтики, Денвер, Колорадо.

В октябре 1989 г. Rockwell International (Подразделение космических систем) приступило к выполнению годичного контракта под руководством исследовательского центра Лэнгли для проведения углубленного исследования конструкции и работы PLS с концепцией HL-20 в качестве основы для исследования. Используя параллельный инженерный подход, Rockwell учла поддерживаемые, эффективные проектные и эксплуатационные меры для определения подробного экономичного проекта, а также производственного плана и оценки операций. Ключевым выводом этого исследования стало осознание того, что, хотя конструктивные и технологические факторы могут снизить затраты на новую пилотируемую космическую транспортную систему, дальнейшая значительная экономия будет возможна только в том случае, если будет принята новая операционная философия, которая рассматривает PLS аналогично эксплуатационной авиалайнер, а не научно-исследовательский космический аппарат.

В октябре 1991 г. Lockheed Advanced Development Company начал исследование, чтобы определить возможность разработки прототипа и операционной системы. Их цель заключалась в оценке технических характеристик, определении требований к летной квалификации, а также в разработке сметы затрат и графика.

Соглашение о сотрудничестве между НАСА, Государственным университетом Северной Каролины и Университетом Северной Каролины A&T привело к созданию полномасштабной модели HL-20 PLS для дальнейших исследований человеческого фактора в рамках этой концепции. Студенты университетов в соответствии с требованиями Лэнгли и руководством университетских преподавателей разработали исследовательскую модель в течение весеннего семестра 1990 года, а летом - строительство. Полученная модель использовалась для оценки человеческого фактора, такого как операции входа и выхода экипажа, численность экипажа и условия обитаемости, а также требования к видимости для экипажа во время стыковки и посадки.^[3]

Наследие

В Стремящийся к мечте космический корабль создан на основе конструкции подъемного корпуса HL-20. Он был разработан SpaceDev на 2004 год Коммерческие орбитальные транспортные услуги конкуренции и был разработан Sierra Nevada Corporation для Коммерческая команда по развитию программа (CCDev).^[5] Dream Chaser с экипажем не был выбран НАСА для заключительного этапа разработки коммерческого экипажа (CCtCap). Тем не менее, грузовой Dream Chaser был выбран НАСА для участия в программе Commercial Resupply Services 2 (CRS2).

Корпорация орбитальных наук также предложил производную HL-20 для второго раунда финансирования CCDev, Космический корабль Прометей.

Оба аппарата предлагается запускать без привязи на управляемая человеком ракета-носитель Atlas V.

Смотрите также

использованная литература

^ Ходжес, Джим (осень 2011 г.). «Охотник за мечтой: назад в будущее». Журнал ASK. НАСА. Архивировано из оригинал 6 января 2014 г.. Получено 16 ноября 2013.
^ Чанг, Кеннет (31 января 2011 г.). «Бизнес уходит в бегство с помощью НАСА». NYTimes.com. Боулдер, Колорадо: The New York Times. Получено 25 июн 2011.
^ ^а ^б ^c ^d ^е ^ж ^г ^час ^я «Модель HL-20 для исследования системы запуска персонала». НАСА.
^ ^а ^б «Сравнение операций поддержки X-15 / HL-20» (PDF).
^ Фрэнк Морринг-младший, Сьерра-Невада идет вперед с Dream Chaser, Авиационная неделя и космические технологии, 1 октября 2012 г.

внешние ссылки

«ХЛ-20». НАСА. Архивировано из оригинал на 2006-10-18.
Система запуска персонала HL-20 на YouTube
HL-10 и HL-20 на YouTube
«ХЛ-20». Astronautix. Архивировано из оригинал на 2006-10-18.
Скаллион, Уильям I. «Аэродинамические характеристики и эффективность управления конфигурацией подъемного тела HL-20 при 10 Махах в воздухе» (PDF). НАСА. CiteSeerX 10.1.1.34.8652.
«Улучшение дозвуковых характеристик предлагаемой концепции системы запуска персонала» (PDF).
«Дизайн и Fabricatio из NASA HL-20 Поддержка Cradle и интерьер Макет» (PDF). НАСА.
"Возможности прерывания пусковой площадки подъемного тела HL-20" (PDF). НАСА.
«Разработка и изготовление полномасштабной исследовательской модели NASA HL-20» (PDF). НАСА.

[Bor-NASA-1] Ходжес, Джим (осень 2011 г.). «Охотник за мечтой: назад в будущее». Журнал ASK. НАСА. Архивировано из оригинал 6 января 2014 г.. Получено 16 ноября 2013.

[Bor-NYT-2] Чанг, Кеннет (31 января 2011 г.). «Бизнес уходит в бегство с помощью НАСА». NYTimes.com. Боулдер, Колорадо: The New York Times. Получено 25 июн 2011.

[Nsum-3] а ^б ^c ^d ^е ^ж ^г ^час ^я «Модель HL-20 для исследования системы запуска персонала». НАСА.

[Ops-4] а ^б «Сравнение операций поддержки X-15 / HL-20» (PDF).

[5] Фрэнк Морринг-младший, Сьерра-Невада идет вперед с Dream Chaser, Авиационная неделя и космические технологии, 1 октября 2012 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]