Читать онлайн «Большая энциклопедия техники». Страница 441

Вертикальный космический зонд

Вертикальный космический зонд – космический аппарат, основным предназначением которого является изучение верхних слоев атмосферы Земли и околоземного космического пространства. Работа вертикального космического зонда протекает во время вертикального подъема и спуска. Среди большого разнообразия задач космических аппаратов такого класса можно выделить следующие: получение данных о распределении высотных физико-химических характеристик ионосферы, например концентрации электронов, ионов и их энергий; изучение интенсивности солнечного и космического излучения и космических лучей, радиационных поясов и их возможного воздействия на космические аппараты и их экипажи. В октябре 1966 г. на высоту в 400 км была запущена автоматическая ионосферная лаборатория «Янтарь-1». Основной целью было исследование взаимодействия реактивной струи электрического ракетного двигателя с ионосферной плазмой. Данные, полученные в результате работы лаборатории, имели огромное значение для решения проблемы управляемого полета на высотах более 100 км при использовании электрического ракетного двигателя. В 1967 г. для изучения ионосферы и околоземного космического пространства был вертикально выведен на орбиту космический зонд. Для получения точных данных станцию изготовили из специальных материалов, а ракета-носитель после вывода на орбиту станции была уведена в сторону на большое расстояние для обеспечения чистоты окружающего космического пространства (отсутствия газовыделений). Станция была снабжена радиотелеметрической системой и аппаратурой радиоизмерения траектории.

Военный искусственный спутник Земли – объект на околоземной орбите, основными задачами которого являются сбор и передача данных о предполагаемом противнике в центр управления, отслеживание возможных нарушений воздушного пространства, корректировка целей запущенных ракет, обеспечение бесперебойной связи в любых условиях и многие другие. Несмотря на быстрые темпы продвижения Советского Союза в области космических исследований, чувствовалось отставание от США в развитии и разнообразии военной космической программы. Первым советским разведывательным спутником стал «Спутник-4», выведенный на орбиту при помощи космического корабля «Восток-Д» 26 апреля 1961 г. В отличие от американских спутников, где обратно на Землю возвращалась лишь пленка, советские ученые использовали более крупную капсулу, что обеспечило возврат камеры вместе с пленкой. В декабре 1982 г. на орбиту был выведен спутник пятого поколения, который мог передавать данные в режиме реального времени. На орбиту спутников связи «Молния» также запускались спутники раннего оповещения «Око». Выбор орбиты позволял спутникам одновременно держать в зоне видимости американские базы баллистических ракет и советскую наземную станцию. Для обеспечения постоянного обзора этих объектов потребовалось бы запустить сразу девять спутников этой серии, и к тому же чуть позже на геостационарную орбиту были запущены спутники серии «Прогноз», выполняющие ту же задачу. В 1960—1980-х гг. Советский Союз выводил в космическое пространство противоспутниковое оружие, размещая его на орбите объекта, для экстренной ликвидации цели в случае необходимости. Для наведения на цель использовался радиолокатор, а цель ликвидировалась серией поражающих импульсов. В серию орбитальных станций, имеющих общее название «Салют», входили три станции, разработанные ЦКБМ для задач, поставленных Министерством обороны Советского Союза. Всего было запущено 3 станции: «Салют-2», «Салют-3» и «Салют-5». Экипаж станции состоял из двух человек, основной задачей которых было изучение возможностей и преимуществ космической разведки и реализация управления наземными военными объектами с околоземной орбиты. В свою очередь, США не только не отставали, но и значительно опережали Советский Союз в развитии военно-космической программы.

В период с середины 1960 по 1972 г. по программе CORONA было осуществлено 145 успешных запусков, которые позволили собрать очень интересную информацию для стратегической разведки и картографов. В 1971 г. спутник «KH-9» передал на Землю снимки большой территории с разрешением 0,6 м. С 1976 г. США начали запускать в космос спутники, оснащенные системой электронной передачи данных в режиме реального времени. В 1960 г. в США была создана противоспутниковая ракетно-ядерная система ASAT. Система начинала работать, когда цель оказывалась в пределах досягаемости. В 1994 г. была полностью введена в эксплуатацию система GPS, разработка которой велась с начала 1970-х гг. Система включает в свой состав 24 спутника, расположенных на средней высоте. Эта система обеспечивает сигналы двух уровней точности. Первый – для гражданских лиц с точностью до 30 м, а второй используется государственными и некоторыми другими организациями, обычно шифруется и дает точность определения координат до 16 м. Дифференциальная спутниковая система DGPS позволила увеличить точность до величины в 0,9 м. Другие страны активизировались в области военно-космических программ в начале 1990-х гг., что привело к серии запусков спутников, основными задачами которых является радиотехническая разведка и обеспечение военной спутниковой связи.

Дальше всех в области космических исследований продвинулась Франция, которая начала в 1980 г. финансировать разработку комбинированной военнокоммерческой спутниковой системы связи «Сиракюз», что привело 7 июля 1995 г. к запуску первого разведывательного спутника «Элиос-IA».

Воздухоподогреватель – теплообменный аппарат, принцип действия которого основан на нагреве воздуха, проходящего сквозь нагревательную систему. В качестве теплоносителя применяют водяной пар, электроэнергию, горячие газообразные продукты сгорания. Конструктивно состоит из нескольких частей, а точнее: из нагревательного устройства, воздуходувки, теплообменника и систем, отвечающих за регулирование и контроль температуры горячего воздуха. По принципу действия все воздухоподогреватели можно разделить на рекуперативные и регенеративные. В первом случае теплообмен между теплоносителем и воздухом, который необходимо нагреть, происходит непрерывно через разделяющие их стенки поверхностей нагрева, а во втором – теплообмен достигается попеременно нагреванием и охлаждением металлических либо керамических насадок поверхностей нагрева.

Современные металлические воздухоподогреватели позволяют нагревать воздух до 600 °C, а при наличии керамической насадки – до 1200 °C. Могут использоваться для подачи воздуха в отсеки ракетоносителя и пусковой установки для поддержания в них определенного температурного режима.

Воздушно-ракетный двигатель представляет собой комбинированный воздушно-реактивный и ракетный двигатель. При создании комбинированного двигателя руководствовались возможностью сочетать характеристики обоих типов прямоточных двигателей в одном аппарате.

Основным достоинством двигателей первого типа является их экономичность в расходе топлива, а второго типа – высокая грузоподъемность, скорость, а также отличная высотная характеристика. Комбинированный двигатель в итоге получил усредненные характеристики по высоте и скорости. При использовании системы, состоящей из двух самостоятельных двигателей, расположенных на одном аппарате, получаются более скромные выходные характеристики, нежели при применении комбинированной установки, элементы которой органически связаны между собой.

В качестве примера можно привести турборакетный двигатель (см. также «Турборакетный двигатель»).

Воздушно-реактивный двигатель – реактивный двигатель, принцип действия которого основан на сжигании жидкого или твердого горючего для создания силы тяги. Окислителем в реакции горения будет являться кислород из окружающего атмосферного воздуха. Для работы двигателя необходимо чтобы воздух был в сжатом состоянии, его сжатие происходит либо непосредственно в воздухозаборнике, либо в компрессоре. Первоначальная теория воздушно-реактивных двигателей разрабатывалась советским академиком Б. С. Стечкиным. В 1929 г. была опубликована его работа «Теория воздушно-реактивного двигателя».

Воздушно-реактивные двигатели применяются в авиации для приведения в движение вертолетов, самолетов, крылатых ракет. Все воздушно-реактивные двигатели можно разделить на 3 типа в зависимости от способа сжатия воздуха. Первый тип – прямоточный. Сжатие воздуха в таких двигателях происходит непосредственно в воздухозаборнике за счет кинетической энергии набегающего потока воздуха. Основным недостатком такого типа двигателей является прямая зависимость силы тяги, а соответственно, и скорости от потока воздуха. Но так как на скоростях ниже скорости звука давление воздуха незначительно, то для достижения необходимой рабочей скорости надо использовать различные ускорители. Преимущества же заключаются в следующем: