Авиационно-космический стартовый комплекс "марс"

 

Изобретение относится к космическим транспортным системам и, в частности, к их наземной инфраструктуре. Предлагаемый комплекс содержит замкнутый рельсовый путь в виде двух линий, расположенных одна над другой в вертикальной плоскости. Верхняя рельсовая линия является взлетной полосой, а нижняя - линией возврата. Путь установлен на форменную эстакаду, оканчивающуюся вертикальным кольцом, причем указанные рельсовые линии соединены между собой на этом кольце. На рельсах установлены платформы, снабженные быстроразъемными узлами крепления авиационно-космических аппаратов и разгонными двигателями. После разгона платформы по взлетной полосе аппарат отделяется от нее и взлетает. Платформа, завершив оборот по вертикальному кольцу, возвращается на старт по нижней рельсовой линии. Комплекс оснащен типичными для подобных объектов производственно-эксплуатационными помещениями, цехами и службами. Изобретение направлено на повышение эффективности выведения космических систем небольшой и средней массы (до 5 т) на орбиты высотой от 200 до 1000 км с различными наклонениями. 5 з.п. ф-лы, 3 табл., 47 ил.

Изобретение относится к космической технике, а именно к авиационно-космическому комплексу старта и выведения космических аппаратов "Марс"в космос.

В связи с активным, все возрастающим использованием космического пространства для практической деятельности и увеличением темпов запуска космических аппаратов одной из фундаментальных проблем является создание многоразовых систем выведения и более совершенных способов их старта.

Эта проблема в значительной степени относится к выведению на низкие и средние орбиты космических аппаратов и спутников небольшой массы (до 5 т), составляющих основное количество полезных грузов, выводимых в космос, которые к тому же имеют небольшой срок эксплуатации (в среднем до 5 лет) и периодически требуют замены.

В настоящее время рядом организаций авиационно-космической отрасли предлагаются различные проекты систем выведения космических аппаратов, в том числе системы воздушного старта ракет с полезным грузом с тяжелых самолетов-носителей пассажирского типа (Ту-160, Ан-124 ("Руслан"), Ан-225 ("Мрия"), которые несколько снижают стоимость выведения полезных грузов в космос, но в полной мере не реализуют многоразовость элементов системы выведения.

Данное изобретение касается создания новых авиационно-космических аппаратов выведения и принципиально новой конструкции системы старта космических аппаратов с Земли и направлено на решение следующих технических задач.

1. Повышение эффективности выведения космических аппаратов небольшой и средней массы (до 5 т) на орбиты высотой от 200 до 1000 км с различными углами наклонения.

2 Обеспечение многоразовости использования космических аппаратов.

3. Обеспечение горизонтального старта космических аппаратов с Земли и запуска под углом наклона, близким к вертикальному, с большой вертикальной скоростью.

4. Повышение надежности старта.

5. Упрощение технологии старта, сокращение времени на техническую подготовку космических аппаратов к старту.

6. Высокая экономичность, снижение стоимости пуска.

7. Большая оперативность, гибкость и всепогодность пуска.

8. Удобная горизонтальная посадка экипажей и пассажиров в космические аппараты в закрытом помещении, обеспечение благоприятной физиологической и экологической обстановки на стартовом комплексе и на стартовой площадке.

Поставленная задача достигается тем, что старт космических аппаратов и выведение их на орбиты производится наземным авиационно-космическим стартовым комплексом (АКСК) "Марс", представляющим собой техническую базу с развитой инфраструктурой, обеспечивающей полный цикл предстартовой подготовки космических аппаратов (КА), включая стыковку, проверку, контроль бортовых систем, заправку топливом и жидкостями, посадку экипажей и пассажиров, старт, а также сопровождение космических аппаратов на трассе полета.

Технической особенностью авиационно-космического комплекса "Марс" являются горизонтальная посадка экипажей и пассажиров в космические аппараты по горизонтальным трапам в закрытом помещении главного корпуса АКСК и горизонтальный старт КА с Земли с последующим взлетом под углами, близкими к вертикальным.

Это достигается тем, что взлетной полосой АКС является двухрельсовый путь, установленный на металлическую эстакаду, имеющую форменную конструкцию, оканчивающуюся вертикальной окружностью - "вертикальным кольцом" большого диаметра.

Рельсовый путь имеет замкнутый контур, состоит из двух линий, расположенных в вертикальной плоскости, одна над другой, верхняя из них служит взлетной полосой. В верхней точке вертикального кольца взлетная полоса оканчивается, после чего рельсовый путь плавно, обойдя вертикальное кольцо, переходит в нижнюю обратную линию, которая возвращается в здание технического корпуса.

Взлетная рельсовая полоса берет начало от стартовой площадки, расположенной на расстоянии 200-250 м от корпуса АКСК, по всей длине рельсовая взлетная полоса имеет переменный геометрический контур и состоит из участков: разбега, разгона и взлета.

На участке взлета рельсовый путь имеет вогнутый контур, образованный дугой внешней окружности, сопрягающейся с окружностью вертикального кольца в точке С, при этом угол касательной, проведенной от точки С сопряжения окружностей на горизонталь, является углом отрыва АКС от эстакады.

Угол взлета АКС с эстакады является функцией размера диаметров окружностей вертикального кольца и внешней окружности, при соответствующем подборе этих окружностей угол взлета АКС может быть доведен до близкого к вертикальному.

Старт АКС с эстакады производится при помощи бортовых двигателей АКС и разгонной платформы, установленной на рельсовый путь.

Разгонная платформа представляет собой автономный, самоходный аппарат, снабженный колесными тележками, электродвигателями, тормозным устройством и мощными разгонными двигателями (например, ЖРД), работающими кратковременно только на взлетном участке рельсового пути.

Разгонная платформа оборудована ложементами для укладки на нее авиационно-космической системы и стыковыми узлами, соединяющими ее с АКС, которые автоматически расстыковываются при достижении стартовой платформой точки взлета С, расположенной на вертикальном кольце.

После отделения АКС стартовая платформа за счет инерциальной скорости или электродвигателей проходит обратный путь, торможение разгонной платформы на обратном пути обеспечивается гидротормозами.

Авиационно-космические системы выведения полезных грузов устанавливаются на разгонную платформу с убранными шасси.

Авиационно-космическая система, стартуемая в АКСК - двухступенчатая.

Первой ступенью является многоразовый, пилотируемый космический самолет-носитель (КСН), оборудованный мощными маршевыми жидкостными реактивными двигателями ЖРД и двумя турбореактивными двигателями, например, прямоточными двигателями, работающими при разгоне АКС по взлетной полосе и на режимах взлета, подъема АКС до высоты 40-45 км, а также на участке управляемого полета КСН в атмосфере после спуска, гравитационного планирования по глиссаде и при посадке на аэродром.

Второй ступенью АКС могут быть различные космические аппараты с полезным грузом массой до 5 т, снабженные разгонными блоками, обеспечивающими довыведение вторых ступеней до опорной или другой орбиты.

Выведение полезных грузов на разные орбиты обеспечивается возможностью полета к месту пуска второй ступени с парралаксом на расстояния до 1500 км.

Космический самолет-носитель снабжен несущими аэродинамическими поверхностями, органами аэродинамического управления и убирающимися шасси, обеспечивающими ему самолетную посадку на базовый или любой другой аэродром первой категории.

Время старта АКС по эстакаде 25-30 с, скорость отрыва АКС от взлетной полосы при работе всех бортовых-маршевых двигателях АКС и двигателях разгонной платформы может быть, например, около М=1,0 м.

Время возврата разгонной платформы около 100-120 сек, после чего может вестись подготовка к последующему старту.

Наземный авиационный космический стартовый комплекс "Марс" реализует проект, позволяющий сделать выведение спутников на орбиту более быстрым, эффективным и менее дорогостоящим.

Основными преимуществами стартового комплекса "Марс", обеспечивающими его высокую конкурентоспособность, являются - многоразовость космических аппаратов и исключение зон отчуждения на Земле; - горизонтальный старт космических аппаратов с земли и вертикальный взлет с земли при большой начальной вертикальной скорости; - удобная горизонтальная посадка экипажа и пассажиров в космические аппараты в закрытых помещениях стартового комплекса; - большая оперативность и гибкость, значительная экономия времени пуска; - снижение стоимости пуска; - всепогодность пуска, постоянная готовность взлетной полосы; - высокая надежность и безопасность; - высокая экологичность старта.

Конструкция авиационно-космического стартового комплекса "Марс" представлена на следующих фигурах: Фиг.1 Общий вид авиационно-космического стартового комплекса.

Фиг.2 Вид Главного корпуса АКСК (вид сбоку).

Фиг.3 То же (вид в плане).

Фиг.4 Вид Главного корпуса (вид спереди).

Фиг.5 Вид 3-го этажа Главного корпуса (вид в плане).

Фиг.6 Вид на посадочный трап при посадке экипажа и пассажиров на КА.

Фиг. 7 Технология погрузки ракеты-носителя на разгонную платформу (вид сбоку).

Фиг.8 То же (вид спереди).

Фиг. 9 Погрузка орбитальной ступени на ракету-носитель (вид сбоку).

Фиг.10 То же (вид спереди).

Фиг.11 Схема АКСК и стартовой эстакады (вид сбоку).

Фиг.12 То же (вид в плане).

Фиг.13 Общий вид вертикального кольца эстакады и конечного взлетного пути КА (вид сбоку).

Фиг.14 То же (вид в плане).

Фиг.15 Сечение А-А эстакады.

Фиг.16 Разгонная платформа (вид сбоку).

Фиг.17 То же (вид в плане).

Фиг.18 То же (вид по А-А).

Фиг.19 То же (вид по "В-В").

Фиг. 20 Вид разгонной платформы на обратном рельсовом пути 76 (вид сбоку).

Фиг.21 То же (вид в плане).

Фиг.22 То же (вид по А-А).

Фиг. 23 Конструкция стенда переворота разгонной платформы, вид разгонной платформы до переворота на стенде (вид сбоку).

Фиг.24 То же (вид в плане).

Фиг.25 Вид разгонной платформы после переворота на стенде (вид сбоку).

фиг.26 То же (вид в плане).

фиг.27 Схема маневрирования разгонной платформы на участке ее переворота на стенде в техническом корпусе.

Фиг.28 Рельсовый путь на участке разбега:
а) вид сбоку,
б) вид спереди.

Фиг.29 Рельсовый путь на участках разгона и взлета:
а) вид сбоку,
б) вид спереди.

Фиг.30 Рельсовый путь на участке перехода на вертикальное кольцо:
а) вид сбоку,
б) вид спереди.

Фиг.31 Рельсовый путь на нижнем участке вертикального кольца:
а) вид сбоку,
б) вид спереди.

Фиг. 32 Рельсовый путь на участке возвращения разгонной платформы в технический корпус:
а) вид сбоку,
б) вид спереди.

Фиг.33 Окрыленная ракета-носитель 1-й многоразовой ступени типа "Ангара" на взлетной полосе (вид сбоку).

Фиг.34 То же (вид в плане).

Фиг.35 То же (вид по "А").

Фиг.36 Принципиальная схема многоразового космического самолета-носителя со второй ступенью в виде многоразового КА (вид сбоку).

Фиг.37 То же (вид спереди).

Фиг.38 То же (вид в плане).

Фиг.39 То же (вид по А-А).

Фиг. 40 Принципиальная схема технологии старта КА с эстакады. Положение АКС на взлетном участке эстакады.

Фиг.41 Положение АКС на эстакаде перед взлетом.

Фиг.42 Положение АКС в момент взлета и отделения от разгонной платформы.

Фиг.43 Схема движения разгонной платформы по вертикальному кольцу эстакады и возвращения по обратному пути.

Фиг. 44 Принципиальная схема выведения космических аппаратов авиационно-космическим комплексом "Марс".

Фиг.45 Разгонная платформа, закрытая обтекателем (вид сбоку).

Фиг.46 То же (вид в плане).

Фиг.47 То же (вид по сечению А-А).

Авиационно-космический стартовый комплекс "Марс" состоит из ряда корпусов, в число которых входят Главный корпус 1, технический корпус 2, корпус предстартовой подготовки 3, ангары 4, корпуса вспомогательной службы 5, радиосвязи, управления и контроля за полетом, бытовые помещения (фиг.1).

Технологическая предстартовая подготовка авиационно-космических аппаратов (АКС), сборка, стыковка, погрузка, автоматизированный контроль бортовых систем, заправка топливом и газами производятся в корпусе предстартовой подготовки 3, примыкающими к Главному корпусу 1, куда АКС после предстартовой подготовки перемещаются по рельсовому пути 7 (фиг.2, 3).

Главный корпус 1 представляет собой многоэтажное здание с широким подъездом 8, боковыми выездными раздвижными воротами 6, антресолями 10 и верхними этажами 11.

Центральную часть Главного корпуса 1 занимает главный зал 12 высотой, например, 15 м, шириной до 40 м, оборудованный техническими подвижными платформами и откидными горизонтальными трапами 13, служащими для технического обслуживания АКС и посадки экипажа и пассажиров в космические аппараты (фиг.4, 5).

В антресолях 10 размещены рабочие, технические и бытовые помещения 14 для технического персонала и экипажей, склады инвентаря, оборудования.

На втором этаже расположен ресторан 15, на третьем этаже - зал ожидания для пассажиров 17 с выходом на посадочные трапы 13 и кафе 16 (фиг.4, 5), верхние этажи занимает гостиница 18, на верхней площадке Главного корпуса 1 расположена служба радиотехнической, спутниковой радиосвязи, управления и снижения 19, а также вертолетная станция 20 с ангарами (фиг.1).

При авиационно-космическом стартовом комплексе находится наземный посадочный аэродром 21 с обычным покрытием и взлетная полоса, которой служит двухрельсовый путь 7, установленный на эстакаду 22 (фиг.11, 12).

Эстакада 22 (фиг.11, 12) представляет собой инженерное сооружение форменной конструкции, на которую жестко крепятся две рельсовые линии, расположенные в вертикальной плоскости, состоящие из трех участков: верхних линий (7а), нижних линий (7б) и круговых рельсовых линий (7в), связывающих их между собой, установленных на вертикальном кольце 23.

Верхняя рельсовая линия (7а) является взлетной полосой, которая оканчивается в точке С отрыва АКС от эстакады (фиг.13).

Взлетная рельсовая полоса имеет переменный контур и состоит из участков: разбега (I), разгона (п) и взлета (ш). На участке взлета (ш) (фиг.11) рельсовый путь имеет вогнутый профиль в виде параболы, образованный частью дуги внешней окружности (Д_вн.окр) 24 с радиусом R (фиг.13), которая сопрягается с окружностью (Д_кол.) вертикального кольца 23 в точке С.

При этом угол (γ°) касательной ОС, проведенной от точки С (сопряжения двух окружностей) относительно горизонтали, является углом схода АКС с эстакады.

Размеры диаметров вертикального кольца 23 и внешней окружности 24 определяют угол схода АКС с эстакады КА и подбираются математически исходя из взлетной массы АКС располагаемой мощности двигательной установки и скорости АКС при отрыве от эстакады.

По предварительным расчетам проекта при взлете АКС массой около 120 т длина взлетной полосы может быть около 3000 м. А при диаметре вертикального кольца (Д_к), равном 70 м, и диаметре внешней окружности Д_вн.окр=3,0-3,5 Д_к угол касательной ОС γ° может быть 60^o.

При установке АКС на разгонную платформу с углом, соответствующим взлетному 8-10^o, угол взлета АКС с эстакады практически может быть около 70^o.

Старт АКС с эстакады производится при участии разгонной платформы 25, оборудованной разгонными двигателями 26 большой мощности, например ЖРД, работающими кратковременно только на этапе пробега по взлетной полосе (7 а) эстакады 22.

Разгонная платформа 25 (фиг.16, 17) представляет собой автономный самоходный аппарат, установленный на рельсовый путь, оборудованный колесными тележками 27, 28, электродвигателями 33 с приводными колесами 34, тормозным устройством, ложементами 30, служащими в качестве опор для укладки АКС на платформу с быстроразъемными стыковыми узлами 31 присоединения АКС к платформе 25, которые автоматически расстыковываются при достижении разгонной платформой точки отрыва АКС от эстакады.

Внутри разгонной платформы 25 размещаются электронная аппаратура автоматического управления и гидросистема, вводящая в действие тормозное устройство 29 (фиг. 16, 17), служащее для погашения инерциальной скорости платформы после старта АКС и движения в обратном направлении по вертикальному кольцу 23 и обратной линии.

Для снижения аэродинамического сопротивления (Сх) разгонная платформа с внешней стороны закрывается металлической обшивкой (45) обтекаемой формы с плавными обводами и гладкой поверхностью (фиг.45, 46).

Рельсовый путь 7 имеет замкнутую конструкцию по обратной рельсовой линии (7б), платформа самостоятельно возвращается в здание АКСК. Передвижение разгонной платформы внутри корпусов производится при помощи ее электродвигателей 33 по троллейной линии.

Разгонная платформа 25 возвращается в технический корпус по пути (7б) в перевернутом положении (фиг.20, 21) и приводится в рабочее состояние при помощи стенда 35, расположенного в техническом корпусе.

Стенд переворота разгонной платформы (фиг 22, 23, 24, 25) состоит из станины 36, механизма переворота 37, снабженного электроприводом 38, и заднего опорного устройства 39.

После переворота разгонная платформа производит маневрирование по рельсам, проложенным в отделении технического корпуса 3, и возвращается снова на взлетный рельсовый путь (7а) в рабочем положении (фиг.26).

Время возврата разгонной платформы 25 в технический корпус после старта АКС около 100-120 с.

Операция по перевороту разгонной платформы 25 на стенде около 120 с, после чего разгонная платформа 25 готова для последующего использования (без учета, например, заправки или подготовки ЖРД).

Рельсовый путь эстакады - двухколейный, состоит из металлических рельс 7, уложенных на металлические шпалы 40, входящие в конструкцию эстакады.

На участке разбега рельсы 7 с каждой стороны огорожены невысокими барьерами 41 (фиг.27), укрепленными кронштейнами 42.

На участке разгона и взлета устанавливаются барьеры 43, имеющие высоту, несколько большую диаметра колес разгонной платформы 25.

На кольцевом участке пути (7в), начиная от места перехода взлетного участка на вертикальное кольцо (от точки С), рельсы устанавливаются на верхние полки металлических балок 44, образующих силовую часть вертикального кольца 23, имеющих П- образный профиль (фиг.29, 30).

Ввиду сравнительно небольшой массы разгонной платформы, освободившейся от КА и большой окружной скорости движения по вертикальному кольцу 23, рельсы, установленные на вертикальном кольце, могут иметь облегченную конструкцию в виде широких стальных полос.

На обратном пути и внутри помещений рельсы могут иметь аналогичную облегченную конструкцию.

НАГРУЗКИ И ПЕРЕГРУЗКИ
При старте космических аппаратов с эстакады их конструкция не подвергается большим перегрузкам вследствие того, что они устанавливаются на разгонную платформу и укладываются на ложементы или лафеты.

При этом ложементы имеют подвижную конструкцию, позволяющую передвигать их вдоль разгонной платформы, и могут быть установлены в любом месте, где расположены силовые шпангоуты конструкции космического аппарата или сосредоточены грузы.

Поэтому на участке разбега и разгона конструкция космических аппаратов фактически не испытывает статических перегрузок за исключением действий сил ускорения.

На взлетном участке эстакады конструкция космического аппарата, установленного на разгонную платформу, подвергается воздействию сил ускорения и центробежных сил, которые однако не велики из-за небольшой кривизны рельсового пути, являющегося частью дуги 24 внешней окружности (Д_окр), имеющей большой диаметр (фиг.13).

После взлета с эстакады действие центробежных сил на конструкцию КА прекращается. На этом этапе конструкция КА подвергается воздействию аэродинамических нагрузок и небольших поперечных сил, которые на углах взлета 60^o-70^o создают перегрузку порядка 1,25 g, что не требует усиления конструкции оболочки первой ступени ракеты-носителя.

Разгонная платформа после отделения от нее космической системы подвергается воздействию инерционных и центробежных сил, которые при массе разгонной платформы, примерно 15 т•c, довольно велики, но вследствие большой окружной скорости (250-300 м•с) ее масса не оказывает существенной радиальной нагрузки на кольцевой рельсовый путь эстакады.

На участке пробега по кольцевому пути разгонная платформа 25 тормозится при помощи инерционной тормозной системы, а на участке обратного пути - при помощи тормозной гидросистемы.

АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, СТАРТУЕМЫЕ С АКСК "МАРС"
Выведение космических аппаратов с полезным грузом на орбиты производится при помощи АКС, первой ступенью которых являются многоразовые носители, которыми могут быть, например:
1. Ракета-носитель "Ангара" с многоразовым ракетным ускорителем типа "Байкал" (45), разработанная ГКНПЦ им. Хруничева совместно с ОАО НПО "Молния", оснащенная поворотным крылом (46) (фиг.31, 32).

2. Многоразовый космический самолет-носитель (47), являющийся пилотируемым аппаратом, снабженным аэродинамическими поверхностями (48), хвостовым оперением (49), посадочными шасси (50) (фиг.34, 36), оборудованный маршевыми двигателями ЖРД (51), системой реактивного управления и двумя ПТРД - прямоточного типа (52).

Самолет-носитель содержит кабину для двух членов экипажа, топливные баки для ЖРД с жидким кислородом и керосином и топливные баки для ПТРД.

Второй ступенью могут являться различные космические аппараты с полезным грузом, снабженные разгонными блоками или космические орбитальные самолеты (53).

Вторая ступень устанавливается на самолет-носитель ближе к хвостовой его части и присоединяется к нему быстросъемными узлами.

Со стартового комплекса "Марс" могут стартоваться и другие многоразовые авиационно-космические системы.

Согласно предварительному проекту авиационно-космическая система "Марс" может иметь весовые характеристики (см. табл. А).

Состав и характеристики двигателей, установленных на КСМ, РБ и разгонной платформе, представлены в табл. Б.

Порядок работы двигателей АКС и их мощность на этапах разбега, взлета и посадки самолета-носителя на ВПП представлены в табл.1.

ТЕХНОЛОГИЯ СТАРТА И ВЫВЕДЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ С АКСК "МАРС"
Старт авиационно-космических систем АКСК "МАРС" начинается с наземной стартовой площадки (55), расположенной за пределами зданий комплекса на расстоянии, понижающем шум и снижающем воздействие эмиссии от двигателей ТРД на атмосферу в зданиях комплекса (фиг.12).

Стартовая площадка свободна от каких-либо построек и мачт. АКС транспортируется к стартовой площадке на разгонной платформе, движущейся при помощи собственных электродвигателей (33).

Разбег и разгон АКС по эстакаде производится разгонными двигателями ЖРД (26), установленными на разгонной платформе, а также двумя ПТРД, установленными на самолете-носителе. На участке взлета, например, за 2 с до отрыва АКС от эстакады включаются ЖРД первой ступени многоразовой ракетной системы (45) (фиг.31,32) или самолета-носителя (47) (фиг.34, 36).

В тот момент, когда задняя колесная тележка (28) разгонной платформы (25) переходит точку С (фиг.25) на вертикальном кольце эстакады (23), а передняя колесная тележка (27) находится на рельсовом пути вертикального кольца (тока 8), производится автоматическое отделение АКС от разгонной платформы (25).

При этом разгонная платформа находится под углом ϕ пo отношению к направлению взлетной полосы, что обеспечивает безопасное и надежное отделение АКС от эстакады (фиг.25).

В связи с установкой самолета-разгонщика на разгонную платформу под положительным углом α_кр около 8-10^o фактический угол взлета АКС с эстакады будет больше угла наклона касательной ОС (фиг.25), что в принципе позволяет приблизить угол схода АКС к вертикальному.

При подъеме АКС на высоту 40-45 м разгонные двигатели ПТРД самолета-носителя выключаются и дальнейший полет обеспечивается работой маршевых двигателей ЖРД.

С достижением высоты, например, 120-140 км производится отделение второй ступени (РБ) от самолета-носителя, при этом ЖРД самолета-носителя выключаются, а на второй ступени включается в действие ЖРД разгонного блока (РБ) и она доводится до заданной орбиты.

После старта второй ступени космический самолет-носитель "Марс" совершает баллистический полет со снижением по заданной глиссаде, войдя в верхний слой атмосферы (на высоте, например 35 км) включаются бортовые ТРДП, на которых самолет совершает управляемый полет в атмосфере, предстартовый маневр и посадку на базовый или на другой аэродром, который может находиться на расстоянии более 1500 км от АКСК.

Разгонная платформа после отделения АКС по инерции обходит рельсовый путь на вертикальном кольце и возвращается в помещение комплекса.

На обратном пути разгонная платформа тормозится гидротормозной системой, при прогоне по вертикальному кольцу тормозится при помощи центробежной системы торможения.

Согласно предварительному проекту для осуществления старта АКС взлетной массой 120-130 т, длина взлетного пути эстакады может быть около 3000 м, при диаметре вертикального кольца 70 м угол схода АКС с эстакады 60^o (без учета угла установки α_кр).

Время пробега АКС по взлетной полосе около 25 с, скорость взлета с эстакады может быть доведена до 0,8 м и более.

Время возврата разгонной платформы около 100-120 с. Таким образом, общее время старта АКС может быть в пределах 3-4 мин.

ПРЕИМУЩЕСТВА АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА "МАРС"
Предлагаемая система старта космических аппаратов с земли и принципиальная конструкция многоразового космического самолета-носителя отличаются следующими преимуществами.

1. Старт авиационно-космических аппаратов носителей производится с земли горизонтально, что облегчает техническую подготовку КА и упрощает посадку экипажей и пассажиров в космические аппараты.

2. Взлет АКС производится с наземной эстакады под вертикальными углами при высоких скоростях отрыва, что сокращает время выхода АКС за пределы земной атмосферы и сокращает время выведения полезных грузов на орбиты.

3. Предстартовая подготовка АКС, стыковка, заправка топливом, газами, комплексная проверка всех систем проводятся техническим персоналом в закрытых экологически чистых, удобных помещениях.

4. Система старта комплекса "Марс" обеспечивает высокую степень надежности и безопасности.

5. Сокращаются расходы на подготовку и техническое обслуживание.

Конструкция взлетной полосы обеспечивает постоянную готовность к старту в любое время года.

6. Система старта снижает стоимость выведения полезных грузов, обеспечивает высокий темп запусков, открывает путь к широкой коммертизации.

7. Конструкция самолета-носителя "Марс" обеспечивает многоразовое применение и выведение космических аппаратов и полезных грузов разных типов на орбиты с разными углами отклонения.

8. Система старта реализует двухступенчатую многоразовую систему выведения с первой ступенью - космическим самолетом-носителем и является наиболее выгодной экономически.

Формула изобретения

1. Авиационно-космический стартовый комплекс "Марс", содержащий взлетную полосу в виде рельсового пути с геометрическим контуром переменной кривизны, установленного на наземную эстакаду ферменной конструкции, имеющую переменную высоту по своей длине, а также установленные на рельсовый путь разгонные платформы, снабженные быстроразъемными узлами крепления на них авиационно-космических аппаратов и разгонными двигателями, кратковременно работающими только на взлетной полосе, отличающийся тем, что эстакада оканчивается вертикальным кольцом, рельсовый путь выполнен двухколейным замкнутым, уложен на эстакаду и состоит из двух рельсовых линий, соединенных между собой на указанном вертикальном кольце эстакады и расположенных одна над другой в вертикальной плоскости, при этом верхняя рельсовая линия является взлетной полосой, а нижняя - обратной рельсовой линией, геометрический контур включает в себя участки разбега, разгона и взлета, причем на участке взлета рельсовый путь имеет вогнутый контур, образованный дугой окружности, сопряженной с окружностью указанного вертикального кольца.

2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что указанный рельсовый путь уложен на металлические шпалы, с обеих сторон защищен бордюрами с кронштейнами, на указанном вертикальном кольце и на обратной линии рельсовый путь устанавливается на П-образные балки, составляющие силовую часть эстакады: на взлетной полосе устанавливаются железнодорожные рельсы с верхней рабочей частью, на указанных вертикальном кольце и обратной рельсовой линии рельсы состоят из стальных широких полос, установленных на полках П-образных балок с их внутренней стороны, а указанная эстакада с наружной стороны, слева и справа, закрыта панелями, электрифицирована и снабжена предупредительными огнями.

3. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, разгонная платформа имеет в качестве разгонных двигателей жидкостные ракетные двигатели и представляет собой автономный самодвижущийся аппарат, состоящий из жесткой металлической рамы, снабженной двухколесными тележками, электрогенераторами, электрогидравлической системой торможения, действующей на участках свободного пробега разгонной платформы по вертикальному кольцу и обратной рельсовой линии, на разгонной платформе установлены топливные баки для разгонных двигателей и передвижные ложементы для укладки авиационно-космических аппаратов с убранными шасси на платформы, причем для присоединения этих аппаратов к разгонным платформам служат три узла крепления, один из которых расположен в передней части платформы, а два других - в задней части платформы, причем указанные узлы крепления располагаются в районах передней стойки и основных опор шасси авиационно-космических аппаратов, разгонная платформа с внешней стороны закрыта металлической обшивкой обтекаемой формы с плавными обводами и гладкой поверхностью.

4. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что разгонные платформы выполнены с обеспечением автоматического отделения от них авиационно-космических аппаратов при их сходе с эстакады и переходе платформ на вертикальное кольцо.

5. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что для возвращения разгонной платформы в стартовое положение и передвижения внутри корпусов комплекса, платформа оборудована электродвигателями с приводами на колеса, питающимися от троллейной линии, смонтированной на эстакаде.

6. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что он оборудован, после участков прохождения разгонной платформой вертикального кольца и обратной рельсовой линии эстакады, поворотным стендом, снабженным электромеханическим приводом, при помощи которого разгонная платформа перевертывается в нормальное положение и повторно выводится на взлетную полосу.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46, Рисунок 47, Рисунок 48, Рисунок 49, Рисунок 50, Рисунок 51