Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2159727C1 - Method of injection of payload into orbit in space - Google Patents

Method of injection of payload into orbit in space Download PDF

Info

Publication number
RU2159727C1
RU2159727C1 RU99125996A RU99125996A RU2159727C1 RU 2159727 C1 RU2159727 C1 RU 2159727C1 RU 99125996 A RU99125996 A RU 99125996A RU 99125996 A RU99125996 A RU 99125996A RU 2159727 C1 RU2159727 C1 RU 2159727C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
launch
flight
payload
launch vehicle
orbit
Prior art date
Application number
RU99125996A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.И. Близнюк
Е.А. Алешин
В.В. Бендеров
Н.Н. Бондаренко
В.И. Клименко
В.В. Ростопчин
С.Г. Чевардов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХКОМТЕХ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХКОМТЕХ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХКОМТЕХ"
Priority to RU99125996A priority Critical patent/RU2159727C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2159727C1 publication Critical patent/RU2159727C1/en

Links

Landscapes

  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

FIELD: space engineering; air start of launch vehicles. SUBSTANCE: preparation and take-off multi-mode accelerating aircraft are performed at aerodrome at sufficient distance from launch area and safe route of flight. Flight to this area is performed at mode of maximum flying range. At approach to zone, accelerating aircraft gains altitude and supersonic flying speed. Then, zoom is performed and launch vehicle is separated after required pitch angle has been achieved. It is good practice to ensure zero angle of attack of launch vehicle at moment of launch. Then, accelerating aircraft is brought to mode of command measuring station for tracking the payload before it is put in preset orbit, after which accelerating aircraft is returned to landing aerodrome. EFFECT: increased mass of payload injected into near-earth orbit of preset inclination. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к авиационно-космической технике, а именно к способам выведения полезной нагрузки (объекта) в космос при помощи авиационной ракетно-космической системы (АРКС). The invention relates to aerospace engineering, and in particular to methods for launching a payload (object) into space using an aerospace rocket and space system (ARKS).

Известен способ выведения воздушно-космического самолета на орбиту (RU N 2000257 C, B 64 G 1/14 от 15.10.91 [1]), включающий заправку топливных емкостей воздушно-космического самолета (ВКС) и его стыковку с самолетом-носителем, совместный старт, набор заданной высоты и полет в заданный район самолета-носителя и состыкованного с ним ВКС, отделение ВКС от носителя и его разгон до космической скорости, топливные емкости ВКС заправляют частично, а перед отделением ВКС осуществляют заправку от дополнительного самолета-танкера, в баки которого заправляют недостающую часть топлива, при этом осуществляют взлет и вывод самолета-танкера в район следования самолета-носителя с ВКС. При этом дозаправка ВКС осуществляется с использованием заправочных магистралей, размещенных на самолете-носителе. Существенным недостатком указанного технического решения является высокая удельная стоимость выведения полезной нагрузки на орбиту в космос [2]. Это обусловлено прежде всего тем, что подобный способ в принципе не позволяет снизить затраты ракетного топлива для вывода ВКС после старта на полетную траекторию, а также требует увеличения числа штатных единиц, обслуживающих полет ВКС. A known method of launching an aerospace aircraft into orbit (RU N 2000257 C, B 64 G 1/14 of 10/15/91 [1]), including refueling the fuel tanks of an aerospace aircraft (VKS) and its docking with a carrier aircraft, joint start, set-up of a given height and flight to a given area of the carrier aircraft and the VKS docked with it, separation of the VKS from the carrier and its acceleration to space speed, the fuel tanks of the VKS are partially filled, and before the separation of the VKS they are refueling from an additional tanker aircraft into tanks which is run by nedos ayuschuyu portion of the fuel is performed while rise and outputting the tanker aircraft in the area following the carrier aircraft with videoconferencing. At the same time, refueling of the HVS is carried out using refueling lines located on the carrier aircraft. A significant drawback of this technical solution is the high unit cost of putting the payload into orbit into space [2]. This is primarily due to the fact that such a method, in principle, does not allow to reduce the cost of rocket fuel for the withdrawal of the aerospace forces after starting the flight path, and also requires an increase in the number of staff units serving the flight of the aerospace forces.

Известное техническое решение по выведению полезной нагрузки в космос с использованием транспортного самолета типа Ан-124 и ракеты-носителя "Полет" позволяет снизить удельные показатели запуска не более чем на 30% по сравнению с традиционным запуском [3]. Сложный процесс отделения ракеты-носителя и сильные знакопеременные нагрузки при этом привели к значительному увеличению массы конструкции ракеты-носителя. Реализация вертикального старта ракеты-носителя после отделения от самолета-носителя не позволяет использовать кинетическую энергию самолета-носителя, сообщенную ей при отделении. По этой причине такой способ не позволяет выводить на высокие орбиты полезные нагрузки массой около 1000 кг с одновременным снижением удельных затрат. The well-known technical solution for launching a payload into space using an An-124 transport aircraft and the Polet carrier rocket allows to reduce specific launch performance by no more than 30% compared to a traditional launch [3]. The complex process of separation of the launch vehicle and strong alternating loads at the same time led to a significant increase in the mass of the design of the launch vehicle. The implementation of the vertical launch of the launch vehicle after separation from the carrier aircraft does not allow the kinetic energy of the carrier aircraft, reported to her during separation. For this reason, this method does not allow us to bring payloads weighing about 1000 kg into high orbits, while reducing unit costs.

Наиболее близким техническим решением является ракета-носитель, сбрасываемая с самолета-носителя, способ ее запуска в воздухе и управление полетом (RU N 2026798 C1, 6 B 64 D 5/00, F 42 B 15/00 - [4], [5] - прототип). Однако такое техническое решение не обеспечивает выведения в космос на высокие орбиты полезных нагрузок массой более 500 кг. The closest technical solution is a launch vehicle dropped from a carrier aircraft, the method of its launch in the air and flight control (RU N 2026798 C1, 6 B 64 D 5/00, F 42 B 15/00 - [4], [5 ] is the prototype). However, such a technical solution does not provide the launch into space in high orbits of payloads weighing more than 500 kg.

Целью изобретения является разработка способа выведения полезной нагрузки на орбиту в космос, при котором обеспечивается наименьшая удельная стоимость достижения технического результата: выведения наибольшей полезной нагрузки в космос на заданную орбиту с заданным наклонением. The aim of the invention is to develop a method of putting the payload into orbit into space, which ensures the lowest unit cost of achieving a technical result: putting the greatest payload into space into a given orbit with a given inclination.

Сущностью изобретения является способ выведения полезной нагрузки на орбиту в космос, включающий подготовку к полету и взлет многорежимного самолета-разгонщика с ракетой-носителем с аэродрома, полет в зону запуска ракеты-носителя с дозаправкой в воздухе или без нее, разгон и набор высоты при подходе к зоне запуска ракеты-носителя, маневр самолета-разгонщика, отделение и запуск ракеты-носителя, перевод самолета-разгонщика в режим командно-измерительного пункта, сопровождение выводимого объекта до момента его выхода на орбиту с дозаправкой в воздухе или без нее и возврат на аэродром посадки. The essence of the invention is a method of launching a payload into orbit into space, including preparation for flight and take-off of a multi-mode launch vehicle with a launch vehicle from an aerodrome, flight to the launch area of a launch vehicle with or without refueling, acceleration and climb when approaching to the launch zone of the launch vehicle, maneuver of the launch vehicle, separation and launch of the launch vehicle, transfer of the launch vehicle to the mode of the command and measurement point, tracking of the displayed object until it enters orbit from refueling oh in the air or without it and return to the landing aerodrome.

Указанный технический результат достигается тем, что для выведения полезной нагрузки применяется многорежимный самолет-разгонщик с одной или несколькими ракетами-носителями. Подготовка самолета-разгонщика и ракет-носителей к полету и взлет осуществляются с аэродрома, находящегося на наименьшем при самом безопасном маршруте полета расстоянии до зоны запуска ракеты-носителя. После взлета для снижения километрового расхода топлива самолет-разгонщик осуществляет полет в зону запуска ракеты-носителя на режиме наибольшей дальности полета 1 (см. чертеж). При необходимости с целью увеличения дальности полета самолет-разгонщик осуществляет промежуточную посадку с дозаправкой или дозаправку в воздухе. При подлете к заданному промежуточному пункту маршрута (ППМ) 2 производится разгон до заданной или предельной сверхзвуковой скорости с набором высоты в заданном направлении до точки отделения ракеты-носителя 3. После достижения заданных скорости полета, высоты и географических координат самолет-разгонщик выполняет маневр "горка" 4. Параметры маневра самолета-разгонщика и момент отделения ракеты-носителя определяются исходя из условия обеспечения нулевого угла атаки ракеты-носителя в момент старта и минимальной перегрузки, действующей на нее как при осуществлении маневра самолетом-разгонщиком, так и в течение всего времени выхода на заданную траекторию. При достижении самолетом-разгонщиком необходимого угла тангажа производится отделение ракеты-носителя. Причем в момент отделения ракеты-носителя самолет-разгонщик обеспечивает нормальную перегрузку ny не менее 1,2. Запуск двигательной установки ракеты-носителя производится при достижении ракетой-носителем заданного угла тангажа при свободном движении по баллистической траектории после отделения от самолета-разгонщика. Таким образом, указанный порядок событий при запуске ракеты-носителя обеспечивает ей минимальные потери кинетической энергии, обусловленные необходимой задержкой по времени для запуска двигательной установки и потребным угловым доворотом для выхода на траекторию полета. После включения двигательной установки ракета-носитель самостоятельно выводится по оптимальной траектории (критерий оптимальности: высота орбиты H=Hmax при заданной массе полезной нагрузки) на заданную орбиту. После отделения ракеты- носителя самолет-разгонщик автоматически переводится в режим командно-измерительного пункта для сопровождения выводимой полезной нагрузки до выхода на заданную орбиту и одновременно осуществляет выход из маневра. В этом режиме курс, высота и скорость полета самолета-разгонщика определяются с учетом траектории выведения полезной нагрузки в космос. Совмещение функций самолета-разгонщика и самолетного командно-измерительного пункта в рамках одного летательного аппарата позволяет уменьшить количество штатных единиц в АРКС и упростить процесс выведения полезной нагрузки в космос. При необходимости после окончания маневра, не прерывая сопровождения объекта, самолет-разгонщик дозаправляется в воздухе для обеспечения требуемой продолжительности оставшейся части полета, осуществления возврата на аэродром и посадки.The specified technical result is achieved in that a multi-mode accelerator aircraft with one or more launch vehicles is used to derive the payload. Preparation of the booster aircraft and launch vehicles for flight and take-off is carried out from the aerodrome, which is at the shortest distance to the launch zone of the launch vehicle at the safest flight route. After takeoff, in order to reduce kilometer fuel consumption, the accelerator aircraft flies to the launch zone of the launch vehicle at the longest flight range mode 1 (see drawing). If necessary, in order to increase the flight range, the accelerator aircraft performs an intermediate landing with refueling or refueling in the air. When approaching a predetermined intermediate point of the route (MRP) 2, it accelerates to a predetermined or ultimate supersonic speed with a climb in a predetermined direction to the separation point of the launch vehicle 3. After reaching the specified flight speed, altitude and geographical coordinates, the accelerator aircraft performs a hill maneuver "4. The maneuver parameters of the booster aircraft and the moment of separation of the launch vehicle are determined on the basis of the condition of ensuring a zero angle of attack of the launch vehicle at the time of launch and the minimum overload and in implementing it as a plane-overclockers maneuver, and for all time-to a predetermined trajectory. When the booster plane reaches the required pitch angle, the carrier rocket is separated. Moreover, at the time of separation of the launch vehicle, the accelerator aircraft provides normal overload n y of at least 1.2. The propulsion system of the launch vehicle is launched when the launch vehicle reaches a predetermined pitch angle with free movement along a ballistic trajectory after separation from the accelerator aircraft. Thus, the specified order of events when launching the launch vehicle provides it with minimal kinetic energy losses due to the necessary time delay for starting the propulsion system and the required angular rotation to enter the flight path. After turning on the propulsion system, the launch vehicle is independently displayed along the optimal trajectory (optimality criterion: orbit height H = H max for a given payload mass) to a given orbit. After separation of the launch vehicle, the booster aircraft is automatically switched to the command-and-measurement point mode to accompany the payload being discharged until it reaches a given orbit and at the same time exits the maneuver. In this mode, the course, altitude and flight speed of the accelerator aircraft are determined taking into account the trajectory of the payload launch into space. Combining the functions of a booster aircraft and an aircraft command and control point within one aircraft allows reducing the number of staff units in the ARKS and simplifying the process of launching a payload into space. If necessary, after the end of the maneuver, without interrupting the tracking of the object, the booster aircraft is refueled in the air to ensure the required duration of the remaining part of the flight, return to the airfield and land.

Таким образом, указанный способ выведения полезной нагрузки в космос позволяет достичь вышеуказанный технический результат. При этом суммарный эффект снижения удельной стоимости выведения полезной нагрузки в космос достигается путем снижения затрат на каждом этапе и сокращения количества штатных единиц в АРКС. Thus, the specified method of launching the payload into space allows you to achieve the above technical result. In this case, the total effect of reducing the unit cost of putting the payload into space is achieved by reducing costs at each stage and reducing the number of staff units in the ARKS.

Источники информации
1. RU N 2000257 C, B 64 G 1/14 от 15.10.91.
Sources of information
1. RU N 2000257 C, B 64 G 1/14 dated 10.15.91.

2. Новости зарубежной науки и техники. Cерия: Авиационная и ракетная техника. Состояние работ по перспективным воздушно-космическим летательным аппаратам за рубежом. ЦАГИ имени проф. Н.Е. Жуковского, N 13, 1988, с. 1-3. 2. News of foreign science and technology. Series: Aviation and rocket technology. Status of work on promising aerospace aircraft abroad. TsAGI named prof. NOT. Zhukovsky, N 13, 1988, p. 1-3.

3. Летающий космодром. "Наука и жизнь", N 11, 1999, с. 49. 3. Flying spaceport. "Science and Life", N 11, 1999, p. 49.

4. RU N 2026798 C1, 6 N 64 D 5/00, F 42 В 15/00. 4. RU N 2026798 C1, 6 N 64 D 5/00, F 42 V 15/00.

5. Новости зарубежной науки и техники. Серия: Авиационная и ракетная техника. Крылатая авиационная ракета-носитель "Пегас". ЦАГИ имени проф. Н.Е. Жуковского, N 20, 1989, с. 22-29. 5. News of foreign science and technology. Series: Aviation and rocket technology. Pegasus cruise carrier rocket. TsAGI named prof. NOT. Zhukovsky, N 20, 1989, p. 22-29.

Claims (3)

1. Способ выведения полезной нагрузки на орбиту в космос, включающий подготовку к полету и взлет многорежимного самолета-разгонщика с ракетой-носителем с аэродрома, полет в зону запуска ракеты-носителя с дозаправкой в воздухе или без нее, разгон и набор высоты при подходе к зоне запуска ракеты-носителя, маневр самолета-разгонщика, отделение и запуск ракеты-носителя, перевод самолета-разгонщика в режим командно-измерительного пункта, сопровождение выводимого объекта до момента его выхода на орбиту, с дозаправкой самолета-разгонщика или без нее, и возврат на аэродром посадки, отличающийся тем, что подготовку к полету и взлет осуществляют с аэродрома, обеспечивающего наименьшее расстояние до зоны запуска ракеты-носителя при самом безопасном маршруте полета, полет в указанную зону запуска осуществляют в режиме наибольшей дальности полета, а при подлете к заданному промежуточному пункту маршрута производят разгон до заданной или предельной сверхзвуковой скорости с набором высоты в заданном направлении до точки отделения ракеты-носителя, после достижения заданных скорости полета, высоты и географических координат выполняют самолетом-разгонщиком маневр "горка" и при достижении необходимого угла тангажа производят отделение ракеты-носителя, запуск ее двигательной установки и движение по оптимальной траектории, а самолет-разгонщик переводят в режим командно-измерительного пункта для сопровождения выводимой полезной нагрузки до выхода ее на заданную орбиту. 1. A method of launching a payload into orbit into space, including preparation for flight and take-off of a multi-mode launch vehicle with a launch vehicle from an aerodrome, flight to the launch area of a launch vehicle with or without refueling, acceleration and climb when approaching launch vehicle launch zone, booster aircraft maneuver, launch vehicle booster separation and launch, transfer of the booster aircraft to the command and control point mode, escort of the displayed object until its launch into orbit, with refueling of the booster aircraft or it, and return to the landing aerodrome, characterized in that preparation for flight and take-off is carried out from the aerodrome, which provides the smallest distance to the launch zone of the launch vehicle with the safest flight route, flight to the specified launch zone is carried out in the longest flight range mode, and when approaching a predetermined intermediate point of the route, accelerate to a predetermined or ultimate supersonic speed with a climb in a given direction to the separation point of the launch vehicle, after reaching the specified speed the flight, altitude and geographical coordinates perform the “hill” maneuver by the booster plane and, upon reaching the required pitch angle, launch the carrier rocket, launch its propulsion system and move along the optimal trajectory, and the booster plane is put into the command and measurement point mode to accompany the displayed payload before it enters a given orbit. 2. Способ выведения полезной нагрузки на орбиту в космос по п.1, отличающийся тем, что параметры маневра "горка" и момент отделения ракеты-носителя определяют, исходя из условий обеспечения нулевого угла атаки ракеты-носителя в момент старта и минимальной перегрузки, действующей на нее при осуществлении маневра и в течение всего времени выхода на заданную траекторию. 2. The method of launching a payload into orbit into space according to claim 1, characterized in that the parameters of the maneuver "hill" and the moment of separation of the launch vehicle are determined on the basis of the conditions for ensuring a zero angle of attack of the launch vehicle at the time of launch and the minimum overload on it during the implementation of the maneuver and during the entire time of reaching the given trajectory. 3. Способ выведения полезной нагрузки на орбиту в космос по п.1, отличающийся тем, что перевод самолета-разгонщика в режим командно-измерительного пункта для сопровождения выводимой полезной нагрузки осуществляют автоматически при отделении ракеты-носителя, при этом курс, высоту и скорость полета самолета-разгонщика определяют с учетом траектории выведения полезной нагрузки в космос. 3. The method of putting the payload into orbit into space according to claim 1, characterized in that the transfer of the booster to the mode of the command and measurement point to accompany the displayed payload is carried out automatically during separation of the launch vehicle, with the course, altitude and flight speed the booster aircraft is determined taking into account the trajectory of launching the payload into space.
RU99125996A 1999-12-07 1999-12-07 Method of injection of payload into orbit in space RU2159727C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99125996A RU2159727C1 (en) 1999-12-07 1999-12-07 Method of injection of payload into orbit in space

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99125996A RU2159727C1 (en) 1999-12-07 1999-12-07 Method of injection of payload into orbit in space

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2159727C1 true RU2159727C1 (en) 2000-11-27

Family

ID=20227937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99125996A RU2159727C1 (en) 1999-12-07 1999-12-07 Method of injection of payload into orbit in space

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2159727C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108416085A (en) * 2018-01-24 2018-08-17 中国人民解放军63920部队 The automatic planning that aircraft injection arranges
RU2724001C2 (en) * 2018-09-11 2020-06-18 Иван Анатольевич Пышный Method of aerospace launching of small artificial satellites into near-earth orbit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Крылатая авиационная ракета-носитель "Пегас". Новости зарубежной науки и техники. Сер. "Авиационная и ракетная техника". - ЦАГИ. N 20. 1989. С. 22 - 29. Летающий космодром. - "Наука и жизнь", N 11. 1999. С. 49. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108416085A (en) * 2018-01-24 2018-08-17 中国人民解放军63920部队 The automatic planning that aircraft injection arranges
RU2724001C2 (en) * 2018-09-11 2020-06-18 Иван Анатольевич Пышный Method of aerospace launching of small artificial satellites into near-earth orbit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1027556C (en) Rocket-accelerated aircraft launched from an aircraft
AU693968B2 (en) Space launch vehicles configured as gliders and towed to launch altitude by conventional aircraft
US6119985A (en) Reusable rocket-propelled high altitude airplane and method and apparatus for mid-air oxidizer transfer to said airplane
US6029928A (en) Space launch vehicles configured as gliders and towed to launch altitude by conventional aircraft
US10384797B2 (en) In-flight transfer of reactant from a towing or carrying airplane to an attached rocket or rocketplane
JP2003512254A (en) First stage reusable booster for rocket
CN111959824A (en) Heavy reusable aerospace vehicle system with space-based launching
EP1207103A1 (en) Method for controlling an aerospace system to put a payload into an orbit
US5255873A (en) Flying wing space launch assist stage
RU2740525C1 (en) Device for landing of return stage of carrier rocket
RU2159727C1 (en) Method of injection of payload into orbit in space
CN202439843U (en) Flying disk aircraft
RU2129508C1 (en) Aircraft launch complex
RU2120397C1 (en) Method of transportation of payload by means of non-expendable aero-space system
CN113335526A (en) Intercontinental rapid arrival transportation system based on rocket power
RU2026798C1 (en) Carrier rocket jettisoned from mother aircraft, method of launching and control over it
CN1030758C (en) Rocket-poweren, air-deployed, lift-assisted boosted vehicle for orbital, supraorbital and suborbital flight
RU2061630C1 (en) Interorbital aerospace vehicle
RU2699616C2 (en) Anti-submarine missile system with self-contained jet carrier aircraft and method for application thereof
RU2659609C2 (en) Space transportation system on the basis of the light, middle and heavy classes rockets family with the space rockets aerial launch from the surface-effect airborne ship board and its functioning method
RU2160214C1 (en) Method for control of aero-space systems for injection of payload
RU2108944C1 (en) Recoverable aerospace transport system
RU2181684C2 (en) Method of launching launch vehicle into trajectory of payload in space
RU2636447C2 (en) Aircraft rocket launch site formed on basis of space-mission vehicle adapted from topol-m icbm and carrier aircraft il-76mf for insertion of small spacecrafts into final orbits by inserting smv from aircraft using combined transport-launching platform and lifting-stabilizing parachute
RU2175934C2 (en) Multi-mode aircraft-booster for aviation rocket space complex