5'1991.pdf

Europejska obecność w kosmosie

Programy: Ariane 5, Hermes, Colombus

W dążeniu do uniezależnienia się w dziedzinie

infrastruktury i transportu kosmicznego 13 kra-

jów Europy zdecydowało się finansować od 1987

wspólny, ambitny program kosmiczny, stanowią-

cy prawdziwe wyzwanie technologii i wykorzys-

tujący sytuację strategiczną Europy uzyskaną

dzięki programowi Ariane. We wszystkich kra-

jach świata z rozbudowanym przemysłem kos-

micznym na rozwinięcie nowej generacji trans-

portu kosmicznego potrzeba 8 do 10 lat. Zaprojek-

towana w 1970 rakieta nośna Ariane 1 wykonała

swój pierwszy lot w 1979. Na wypracowanie

nowych wersji potrzebowano 2 do 4 lat, toteż

Ariane 2, 3 i 4 wypuszczano kolejno między 1980

i 1986.

Pierwszy bezzałogowy lot Ariane 5 (cargo) jest

przewidziany na połowę 1995. W tym czasie

zostanie ukończona budowa satelity DRS, który

wyniesie Ariane 5 w 1996, a który stanie się

niezbędny dla zapewnienia łączności w związku

z lotami załogowymi Hermesa. Pierwsza makieta

funkcjonalna Hermesa powinna zostać ukończo-

na na początku 1994, jeśli tylko faza 2 programu

rozwojowego zacznie się, jak to przewidziano,

w 1992. Makieta statyczna i termiczna powinna

zostać oddana do prób w połowie 1994, a pierwsze

modele latające AV01 i AV02 - do połowy 1996.

Pierwsze bezzałogowe wystrzelenie zespołu

Ariane 5 - Hermes jest przewidziane na połowę

1998, a lot załogowy - na połowę 1999. Około

połowy 1998 stacja orbitalna Colombus powin-

na być wyniesiona na orbitę przez Ariane 5

(cargo).

Jak więc można zauważyć, przez najbliższe 10

lat potencjał intelektualny, przemysłowy i finan-

sowy Europy zostanie zaangażowany w ten po-

trójny program i jeśli się przyjmie, że okres ten

zostanie spożytkowany na poprawę i rozwój na-

stępnych wersji Ariane 5, to przed końcem deka-

dy 2010 nie będzie w Europie prób rozwoju

innego systemu transportu kosmicznego. Przypa-

trzmy się dokładniej tym trzem częściom Euro-

pejskiego Programu Kosmicznego.

szy zbiornik, jaki został zbudowany kiedykol-

wiek w Europie.

Każdy z 2 stopni przyspieszenia prochowego

o masie 265 Mg, wysokości 30 m i ciągu 5800 kN

będzie zawierać 230 Mg prochu. Przedsiębiorst-

wo wytwarzające kadłub środkowy, części bloku

prochowego, jak i budynku montażowego, roz-

Po pierwsze - obszar przygotowania startu

obejmujący:

• halę łączenia silnika pomocniczego (BIP),

* halę łączenia rakiety nośnej (BIL),

• halę łączenia końcowego (BAF),

* centrum przygotowania i kontroli startu

(CDLS).

Ariane 5: 1. z potrójnym ładunkiem - 5115 kg

2. z podwójnym ładunkiem - 5950 kg

orbita geostacjonarna

3. z pojedynczym ładunkiem - 6920 kg

4. z pojedynczym ładunkiem - 18 000 kg (Colombus)

5. Hermes - 22 000 kg

poczęło już prace w Kourou w Gujanie Francus-

kiej. Program rozwoju przewiduje 10 prób na

pionowej hamowni w Kourou, z których pierwsza

ma odbyć się w lipcu 1991.

Górny zespół napędowy, przeznaczony do wy-

strzelenia ładunku transportowanego, będzie za-

instalowany na szczycie zbiornika głównego i bę-

dzie się składać z 4 zbiorników zawierających 7,2

Mg ergolu i osiągnie ciąg 27,5 kN w próżni.

Wszystkie elementy zespołu zostaną przebadane

w 1994. Instalacja startowa jest obecnie w trakcie

konstrukcji na stanowisku ELA3 w Kourou i jest

przygotowywana technicznie do zapewnienia

8 startów w ciągu roku.

Koncepcja instalacji jest oparta na ekspery-

mencie ELA2 adaptowanym do Ariane 5. Obej-

muje ona dwa różne obszary.

Po drugie - obszar startowy Ariane 5 połączo-

ny z obszarem przygotowania podwójną drogą

szynową.

Jak wiadomo, w ostatnim 20-leciu badania

kosmiczne koncentrowały się na dwóch odręb-

nych dziedzinach: orbitalnych lotach załogo-

wych i lotach bezzałogowych na orbity geostac-

jonarne. Wszystkie inne zadania zostały zarzuco-

ne lub są misjami o charakterze wojskowym

(satelity na orbitach biegunowych). Z perspek-

tywy czasu widać, że Europa obrała właściwą

strategię, decydując się w 1972 na konstrukcję

rakiety nośnej przeznaczonej do misji bezzałogo-

wej na orbity geostacjonarne.

Po 10 latach eksploatacji i trzech kolejnych

wersjach poprawiających własności i zmniejsza-

jących koszty program Ariane stanowi obecnie

Ariane 5

W stosunku do Ariane 4, Ariane 5 przekroczy

ważny dla Europy pułap technologiczny, charak-

teryzujący się następującymi parametrami:

• niezawodność 10 razy większa niż Ariane 4

(0,985 dla zespołu i 0,99 dla części dolnej),

• bezpieczeństwo: 0,999 (start, lot orbitalny i po-

wrót),

• redukcja kosztów o 10% w porównaniu do

Ariane 44L,

• możliwość wyniesienia na orbitę geostacjo-

narną masy większej niż 5,95 do 4,2 Mg w przy-

padku Ariane 4.

Przewaga w stosunku do poprzednich wersji

wystąpi też w dziedzinie technologii: Ariane

5 będzie mieć pierwszy stopień kriogeniczny,

podczas gdy w Ariane 4 tylko 3 stopień był

kriogeniczny. Silnik Vulcain HM60 będzie też

postępem w dziedzinie napędu, osiągając ciąg ok.

775 kN na ziemi (1100 kN w próżni), podczas gdy

silnik HM7B 3 stopnia miał tylko 62,8 kN w pró-

żni, a więc nowy silnik jest 17-krotnie mocniejszy.

Zbiornik główny Ariane 5 ma średnicę 5,4 m (w

porównaniu do 3,8 m zbiornika Ariane 4) i stanowi

postęp w budowie struktur lekkich o dużych

wymiarach. Jego długość wynosi 29 m i będzie on

w stanie pomieścić 24 Mg ciekłego wodoru i 126

Mg ciekłego tlenu, co będzie stanowić najwięk-

Próby earoelastyczne ma-

kiety zespołu Ariane 5/Her-

mes

50% światowego rynku usług kosmicznych, pod-

cza gdy początkowo zamierzano osiągnąć jedy-

nie 30%.

Obecnie Europa podjęła decyzję strategiczną

podobną do tej z 1972. Decyzja ta prowadzi do

rozwoju systemu transportu obejmującego dwa

sektory: Ariane 5 wersja cargo - loty na orbity

geostacjonarne oraz Ariane 5 wersja cargo albo

załogowa - pozwoli Europejczykom zaistnieć na

małych orbitach zdominowanych dotąd przez

USA i ZSRR.

Loty załogowe mogą być realizowane tylko

wtedy, gdy do rakiety nośnej dobuduje się kabinę

lub samolot-wahadłowiec. Jak wiemy, rozwiąza-

nie z kabiną zostało zarzucone przez Ameryka-

nów wraz z ostatnimi lotami Apollo. Rosjanie

używają go nadal. To współistnienie jest zapew-

ne podyktowane dużymi kosztami włożonymi

w długotrwały program rozwoju kabin. Europa,

która nie miała doświadczenia historycznego

w dziedzinie kabinowych lotów załogowych, po-

stanowiła przeskoczyć ten etap wkraczając

w program Hermesa.

Jeden z projektów Herme-

sa. Jest to mały, 25t wahad-

łowiec o dł. 16,8 m, wys. 5,5

m. rozpiętości 10,4 m. W tej

konfiguracji zabiera 4 ast-

ronautów i ładunek.

Hermes i stacja kosmiczna.

równika. Obsługa ta będzie wymagała jednego

lotu w ciągu półrocza, o czasie trwania 12 dni,

z czego 7 dni będzie przeznaczonych na sam

kontakt ze stacją w celu jej utrzymania i zaopat-

rywania w sprzęt naukowy. Co trzy lata przewi-

duje się także jedną misję 12-dniową (z możliwoś-

cią jej przedłużenia do miesiąca), niezbędną do

zapewnienia konserwacji modułu. Sam proces

zbliżania się wahadłowca do stacji nie został

jeszcze ostatecznie opracowany. Cały zespół

Ariane 5 - Hermes jest przewidziany do transpor-

tu ładunku 3 Mg.

Colombus

Program powinien ruszyć planowo 1 lipca 1991

z następującym kalendarzem:

• 1996 - wyniesienie przez amerykański wahad-

łowiec ciśnieniowego modułu europejskiego

Colombusa, który zostanie umieszczony na

amerykańskiej stacji Freedom.

* 1997-1998 - wyniesienie przez Ariane 5 platfor-

my biegunowej Polar 1 i ministacji orbitalnej

MTFF.

Pewną niepewność co do realizacji powyższe-

go kalendarza wzbudza zapowiedź NASA zmiany

terminu instalacji stacji Freedom, tzn. po 1998.

Fakt ten nie będzie miał jednak istotnego wpły-

wu na całość programu.

W ten oto sposób kraje Europy Zachodniej

- uniknąwszy błędu Amerykanów wiążących się

na długie lata z programem Apollo i korzystając

z ich doświadczeń - rozpoczęły bardzo ambitny

i kosztowny eksperyment, który stanie się zapew-

ne punktem wyjścia do wielkiego postępu w te-

chnologii. Przypuszcza się także, że pozwoli on na

opracowanie w ciągu 20 najbliższych lat nowych

środków transportu.

Hermes

Mimo kilkumiesięcznego opóźnienia faza

2 rozwoju ruszy 1 lipca 1991. Jak dotychczas

nawet najważniejsze pytania pozostają jeszcze

zupełnie otwarte, jak np. ustawienie skrzydeł,

wybór między pochylonymi statecznikami pio-

nowymi na końcach skrzydeł, bardziej skutecz-

nymi w warunkach hipersonicznych a statecz-

nikiem centralnym na końcu kadłuba, bardziej

korzystnym przy pilotażu bocznym w warunkach

poddźwiękowych. Obecna optymalizacja doty-

czy jedynie rozbudowy skrzydeł w części zewnęt-

rznej, aby odpowiednio usytuować środek aero-

dynamiczne względem środka ciężkości samolo-

tu, wiedząc, że zagospodarowanie wnętrza (a

więc przesunięcie mas) będzie wymagało znacz-

nych zmian. Ostatnio np. podjęto decyzję co do

wyboru systemu bezpieczeństwa w postaci foteli

wyrzucanych. Należy jeszcze rozłożyć masy we

wnętrzu samolotu i te, które wraz z Modułem

rezerwowym Hermesa (MRH) zostaną wyrzucone

przed lądowaniem.

Kształt i wymiary Hermesa nie są zatem usta-

lone definitywnie; średnicę kadłuba w nowej

wersji powiększono o 5%. Przy rozmieszczeniu

mas między samolotem a MRH kierowano się

kryterium: samolot powinien być najlżejszy przy

lądowaniu w celu ułatwienia pilotażu.

Jednym z najważniejszych zagadnień wyma-

gających rozwiązania przy opracowywaniu tego

programu był rodzaj materiałów do budowy. Już

dziś wiadomo, że Hermes nie będzie samolotem

czysto kompozytowym, pomimo zalet, jakie

w dziedzinie wytrzymałości i odporności cieplnej

mają kompozyty na bazie żywic (200-240° dla

żywic, wobec 180" dla duraluminium). Wybór

pierwotnej konstrukcji metalowej prowadzi do

wzmocnienia odporności termicznej samolotu,

przy którego konstrukcji przewidziano kompozy-

ty ogniotrwałe: struktura węgiel-węgiel - na

powłoki szczególnie zagrożone (nos i krawędzie

natarcia) oraz struktura węgiel-węglik krzemu.

Nie rozwiązano nadal problemu płytek osłono-

wych mocowanych na strukturze metalowej po-

przez powłokę izolacyjną (tkanina z tlenku glinu

pokryta warstwą odbijającą ze złota lub platyny).

Wnętrze dyszy będzie pokryte powłoką ze spie-

kanych włókien stalowych.

Oczywiście, przedstawione tu liczne zmiany

wprowadzane do programu nie są świadectwem

jakichś błędów, niepowodzeń lub niewłaściwego

kierowania, jak to się często sugeruje w prasie,

ale stanowią normalną fazę jego rozwoju. Zapew-

ne nastąpi ich jeszcze bardzo wiele, biorąc pod

uwagę rozwój badań, np. w dziedzinie aerodyna-

miki planuje się budowę nowych tuneli aero-

dynamicznych-hipersonicznych, ciepłych i zim-

nych, o prędkościach powyżej liczby Macha = 4.

Głównym zadaniem wahadłowca Hermes bę-

dzie obsługa modułowej stacji Colombus na or-

bicie kołowej w odległości 460 km od Ziemi

i pochylonej pod kątem 28,5° do płaszczyzny

Udziały europejskie w programie (w %)

Ariane 5

Hermes

Colombus

13,8

1,3

Francja

RFN

Włochy

Belgia

Hiszpania

Holandia

Szwecja

Szwajcaria

Dania

Norwegia

Austria

Irlandia

Wielka

Brytania

Kanada

44,7

2,3

0,5

0,4

0,2

43,5

12,1

5,8

4,5

2,2

1,3

1,5

0,4

0,2

0,5

0,4

Statodyny

przełomu stuleci

Rzecz dotyczyć będzie kilku projektów wynalazczych autorstwa

Andrzeja Ożegowskiego i Władysława Mielczarka, czyli koncepcji

sterowców hybrydowych, zwanych też statodynami Ich rodowód

sięga końca XVIII stulecia, a wiek XIX i początek XX zaowocowa

ły tutaj wieloma propozycjami, także autorstwa Polaków

Ten typ statku powietrznego łączy właściwości aerostatu i aero-

dyny. Źródłem aerostatycznej siły wzlotu w statodynach jest gaz

lżejszy od powietrza. Siła ta jest przy tym wykorzystywana tylko

do wznoszenia się statku, natomiast aerodynamiczną siłę nośną

uzyskuje się na skutek specjalnego ukształtowania kadłuba

Andrzej Ożegowski urodził się w 1851 w Ostrowie Wlkp. Tam też

powrócił po uzyskaniu tytułu doktora nauk medycznych na

uniwersytecie w Greiswaldzie. Znany jest jako autor pracy o kwa-

draturze koła, gdzie podchodzi do rozwiązania tego zagadnienia

z pozycji dyletanta. Pozostawił po sobie także kilka pomysłów

wynalazczych opatentowanych w Niemczech i w Austrii - wśród

nich cztery odnoszące do techniki żeglugi powietrznej.

W pierwszym, zgłoszonym w Niemczech 17 stycznia 1893 i wy-

danym 25 września 1893 (Nr 71143), opatentowanym także w Aust-

rii, kreśli pomysł statku powietrznego w kształcie łodzi, wyposażo-

nego w ruchome skrzydła, dzięki którym zyskuje się prędkość

postępową lotu oraz możność kierowania nim Przednią i tylną

część kadłuba-łodzi stanowi zbiornik gazu, siła wyporu którego

równoważy ciężary. W środkowej części zamocowano parę skrzy

deł. Mogą być wprawiane w ruch w płaszczyźnie pionowej

i poziomej. Prosty ten układ był jednak mało ekonomiczny, a próba

połączenia w tej postaci zalet aerostatu i aerodyny wskazuje na

nieznajomość podstawowych praw oporu powietrza Przyjęte

przez Ożegowskiego założenia nie przyniosłyby oczekiwanych

efektów.

W tym samym nurcie, tkwiącym jeszcze w kręgu ortopterycz-

nych idealizacji istoty lotu ptaka, mieści się kolejna jego propozy-

cja, zgłoszona do opatentowania w Niemczech 20 stycznia 1894

(Patent Nr 77897 wydano 3 października 1894).

Równie nierealny pozostawał projekt zgłoszony do opaten-

towania w Niemczech 7 lipca 1896 Ochroną prawną (patent Nr

100276) objęto 26 września 1898. Trójkątne podobne do żagla

- skrzydła mocowane pionowo oraz elipsoidalny ogon stanowiły

zarazem zbiorniki gazu nośnego.

Ostatni wreszcie pomysł wynalazczy zgłoszono w Niemczech

7 lutego 1900 Patent Nr 121280 uzyskano nań 29 sierpnia 1901. Na

końcach dwu elastycznych kabłąków, w widlastych uchwytach

umieszc7ono małe cylindryczne balony. Kabłąki osadzono przed-

nimi końcami przegubowo na wale Tego zakończenie wieńczył

trzeci podobny balon W stanie spoczynku zbiorniki gazu nośnego

znajdowały się w położeniu równoległym do osi. W locie, dwa

z nich, umieszczone zewnętrznie, siłą mięśni aeronauty wprawiane

były w ruch obrotowy wokół wału Ustawiły się skośnie do

kierunku lotu i pełniły funkcję śmigła, nadając statkowi odpowie-

dni ruch postępowy.

Romantyczne wizje Ożegowskiego cechowała prostota użytych

środków technicznych. Przemawiały za nimi zdroworozsądkowe

mniemania, lecz kłóciły się one z prawami fizyki i nie dostarczały

środków umożliwiających realizację lotu Jako zwolennik ornito-

ptera łącząc go z aerostatem ominąć pragnął trudności, z jakimi

borykali się twórcy aparatów odwzorowujących lot wiosłowy

ptaka. Rozwiązanie problemu lotu dynamicznego leżało jednak na

innej drodze. Wymagało przyjęcia nowej idealizacji istoty lotu,

koncepcji płata nośnego.

Legła ona u podstaw pomysłu Władysława S Mielczarka (Miel-

carka) - Amerykanina polskiego pochodzenia, zamieszkałego w St.

Louis (Missouri). Wiadomo o nim, że wykonywał zawód modelarza,

a jednym ze świadków dokumentu patentowego był Stanisław

Filipiak - także emigrant z Polski.

Pomysł sterowca hybrydowego zgłosił w amerykańskim urzę-

dzie patentowym 5 kwietnia 1907. Patent Nr 865415 wydano mu 10

września 1907. Ochronę patentową uzyskał także w Wielkiej

Brytanii (Patent Nr 7632).

7biornik gazu nośnego wykonany z aluminium lub innego

lekkiego materiału przybrał tutaj kształt owalnego spodka z ost-

rymi krawędziami W jego dolnej, wklęsłej części zlokalizowano

gondolę pasażerską z przedziałem silnikowym 7biornik gazu

pełnić mógł zarazem funkcje płata nośnego a w razie potrzeby

także spadochronu Aerodynamiczna siła nośna pojawiać się miała

w ruchu postępowym statku drogą zmian położenia środka jego

ciężkości. Uzyskany przez odpowiednie przesuniecie balastu w osi

podłużnej statodyny, żądany kąt natarcia umożliwiać miał wyko-

nywanie lotu ślizgowego Rozpędzona statodyna mogła się w koń-

cu wznosić opadać poruszać w poprzek łoża wiatru i pod wiatr.

W centralnej części zbiornika gazu umocowano długi maszt, który

mógł być przemieszczany w pionie Korzystając z tej jego właś-

ciwości można było obniżać lub podwyższać położenie środka

ciężkości i statodyny w celu stabilizacji jej lotu W gondoli

zainstalowano silnik napędzający , przez system transmisji, wały

dwu śmigieł pchających usytuowanych w osi tylnej części zbior-

nika gazu Pomiędzy śmigłami umieszczono ster kierunku, sys-

temem cięgien i popychaczy połączony ze sterownicą w gondoli.

Władysław Mielczarek. Statek powietrzny. USA patent Nr 865415 z 1907

Stanowisko dowódcy statku powietrznego zlokalizowano w kabi-

nie na górnej powierzchni zbiornika gazu nośnego Poniżej gon-

doli zabudowano amortyzatory oraz stałe podwozie bezkołowe,

zaś z przodu i z tyłu zbiornika gazu amortyzowane płozy.

Była to elegancka propozycja, lecz zarysowana idea pozbawiona

była konkretnych technicznych wskazań w jakiż to sposób osiąg-

nąć zamierzone cele. Trudno wymagać tego od opisu patentowego,

z. natury wówczas ogólnego, preferującego raczej abstrakcję i myśl

aniżeli techniczny konkret. Dla rozwoju techniki swą wartość ma

jednak i myśl. Zwykle wytycza ona drogi rzeszy bezimiennych

techników, którzy ją konkretyzują, a których dzieło dalekie jest

zwykle od spektakularnych efektów.

Układ statodyny, proponowany w tych czy innych patentach

z przełomu XIX/XX w. był atrakcyjny dla wielu konstruktorów.

Podejmowali jej realizację, zwykle sięgając ku ruchomym skrzyd-

łom jako źródle aerodynamicznej siły nośnej. Efekty były skrom-

niejsze aniżeli oczekiwano Sukcesy przyszły w wiele lat później.

Dokonały się na drodze, której kierunek wytyczył także Włady-

sław Mielczarek Współczesne konstrukcje doświadczalne sterow-

ców hybrydowych w pełni ujawniają swe zalety. Z uwagi na niskie

koszty eksploatacji stanowią jedno z przyszłych rozwiązań statków

powietrznych, jako środek transportu ładunków na ogromne

odległości.

Stanisław Januszewski

Moje hobby

Samolot widziany

oczyma modelarza

W obecnym odcinku przedstawiamy dalsze szczegóły konstrukcyjne

samolotów umownie zwanych MiG-29. Na zdjęciach pokazano elemen-

ty samolotu treningowego MiG-29UB (u producenta zwanego także

MiG-30) oraz drugiej wersji bojowej samolotu, jaka znalazła się w produ-

kcji seryjnej. Drugi wariant bojowy MiG-a-29 w rzeczywistości nazywa

się „samolot 9.12A" i jest to obowiązujące oznaczenie fabryczne.

1. Przednia kabina w szkolno-treningo-

wym samolocie MiG-29UB

2. Ogólny, ukośny widok drugiej kabiny

MiG-29UB

3. Prawa goleń podwozia głównego

i fragment wnęki podwozia - ele-

menty wspólne dla typów MiG-29/

/MiG-29UB

4. Druga kabina w MiG-29UB

5. Lewa wnęka podwozia głównego

- element wspólny dla obu typów

samolotów

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: