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美国挑战者号航天飞机和俄罗斯暴风雪号航天飞机对比 热贴

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方大胖子   大校   发表于:2007-11-23 02:36   只看该作者
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美国挑战者号航天飞机和俄罗斯暴风雪号航天飞机对比
  
暴风雪号航天飞机

1988年11月15日,前苏联的暴风雪号航天飞机从拜科努尔航天中心首次发射升空,47分钟后进入距地面 250公里的圆形轨道。它绕地球飞行两圈,在太空遨游三小时后,按预定计划于 9时25分安全返航,准确降落在离发射点12公里外的混凝土跑道上,完成了一次无人驾驶的试验飞行。

暴风雪号航天飞机大小与普通大型客机相差无几,外形同美国航天飞机相仿,机翼呈三角形。机长36米、高16米,翼展24米,机身直径5.6米,起飞重量 105吨,返回后着陆重量为82吨。它有一个长18.3米、直径 4.7米的大型货舱,能把30吨货物送上近地轨道,将20吨货物运回地面。头部有一容积70立方米的乘员座舱,可乘10人,设计飞行寿命100次。

科学家们认为,这次完全靠地面控制中心遥控机上电脑系统,在无人驾驶的条件下自动返航并准确降落在狭长跑道上,其难度要比1981年美国航天飞机有人驾驶试飞大得多。首先,暴风雪号的主发动机不是装在航天飞机尾部,而是装在能源号火箭上。这样就大大减轻了航天飞机的入轨重量,同时腾出位置安装小型机动飞行发动机和减速制动伞。其次,暴风雪号着陆时,可用尾部的小型发动机做有动力的机动飞行,安全准确地降落在狭长跑道上,万一着陆姿态不佳,还可以将航天飞机升起来进行第二次着陆,从而提高了可靠性。而美国航天飞机靠无动力滑翔着陆只能一次成功。第三,暴风雪号能像普通飞机那样借助副翼、操纵舵和空气制动器来控制在大气层内滑行,还准备有减速制动伞,在降落滑跑过程中当速度减慢到 50公里/小时时自动弹出,使航天飞机在较短距离内停下来。

从“螺旋”计划到“暴风雪”航天飞机

有翼航天器的先锋当属60年代初在著名工程师洛吉诺洛金斯基领导下研制的“50-50计划”,也称“螺旋”计划。1962年,米高扬领导的第155设计局根据科罗廖夫下达的任务开始研制“50-50”计划,其中的“50号产品”为单座军用空天飞机,而“50-50”号产品”为高超音速载机。“50”这一数字表示为即将到来的伟大十月革命50周年献礼,并计划在此时进行首期亚音速试验。高超音速载机由图波列夫设计局负责研制,它应在极大的速度 (M5.5~6)和24~30公里的高度上释放这架10吨重的空天飞机。计算表明,该系统的有效载荷重量约为其发射重量的12.5%,且有85%的发射重量返回地球,而当时科罗廖夫设计的320吨重的联盟火箭只能将发射重量的2.5%送上太空,返回地球的只有2.8吨重的着陆器。同时,“螺旋”不光能返回,它还可以再次飞行,而且无需航天发射场。当时制造了试验型轨道飞机,并进行了首批计划内的飞行。在返回大气层时,它就像飞机一样,可在半径为 600~800公里的范围内选择着陆点。它的用途极为广泛,既可作为航天轰炸机或侦察平台,也可作为航天武器载机或作为有人驾驶的救援机,同时还可作为截击机或只是作为技术验证平台。

1967年开始制造有人驾驶轨道飞机的缩比试验器。在这些1/2和1/3模型中,代号“105.11”的模型用于亚音速大气层试验,“105.12”用于超音速研究,“105.13”用于高超音速研究,但这一项目于1969年6月被中止,当时的国防部长格列奇科元帅认为这简直就是“天方夜谭”。1974年 6月30日,在火箭发动机专家格鲁什科的支持下,“螺旋”计划恢复实施,并拟进行轨道飞机的亚音速飞行试验。1976年10月11日,该轨道飞机完成了第一次飞行,一年后的11月27日也完成了“米格-105”试验机从图-95KM型机上在5000米高度上的第一次投放,总共进行了8次试飞,从而确定了该空天飞机的亚音速气动性能和各系统在大气层中飞行的性能。

该空天飞机呈平底形状,采用升力体式机身,前部较大并向上翘起,因此该机又被戏称为“套鞋”。这种几何形状可大大降低机身在再入大气层时的受热程度。该机的独特之处是其可变式机翼。机翼安装时与水平面呈60度角,在起飞、轨道飞行和再入大气层时用作垂直安定面。在再入大气层并将速度降低到亚音速后,机翼转至水平状态,从而增加了升力。机身、机翼和巨大垂直尾翼的后掠角度分别为78、55和60度。“米格-105”安装有科列索夫研制的RD-36-35K型涡轮喷气发动机,轨道发动机由19台大小不一的发动机组成,以进行轨道粗定位和精确机动。该飞机长8.5米,高3.5米,重4220公斤,翼展7.4米。这一方案最终被取消,但空天飞机的研制工作仍在继续进行。

在70年代初,美国研制了“太空梭”轨道飞机,也就是目前正在使用的航天飞机。这一时间,前苏联也开始制造自己的“太空梭”,即“暴风雪”号航天飞机。为研究从轨道返回时防热问题,设计者还研制了“布拉风-4”无人驾驶试验器,以“宇宙”系列的代号完成了4次轨道飞行,时间分别为1982年6月4日、 1983年3月16日和12月27日及1984年12月19日。最初两架空天试验机均溅落在印度洋上,其打捞工作引起了西方国家的注意。于是,后两架“布拉风”均着陆于克里米亚海区。“暴风雪”号于1988年11月15日发射升空,并完成了极其精确的自动着陆。暴风雪号首航成功,按计划应很快开始载人飞行,后来,苏联的政治与经济生活发生了巨大变化,航天计划拨款急剧减少,于是,“暴风雪”号也就成了“多余之物”。

暴风雪号航天飞机简史

计划出笼

早在太空时代之前,就有人讨论过建造可重复使用的飞机形航天器了。如俄国的齐奥尔科夫斯基就考虑过将飞机送入大气层以外的可能性。前苏联的航天功臣科罗廖夫很早就将RP-318滑翔机安装上火箭引擎做试验。20世纪60年代,米高扬设计局设计了一种可重复使用的小型飞船螺旋(Spiral)号,它由超音速飞机发射,发射后则由自备的捆绑火箭作动力源。
70年代初,美国制定了研制航天飞机的计划,并将其列为载人航天的首要项目。美国人最初的目的是为了发展一种更经济的轨道运输工具以取代飞船和运载火箭,但前苏联当局则将这一新型航天器视为未来美国搭载核武器的工具,并于1976年决定发展类似的航天器作为对这种“威胁”的回应。苏联人将其取名为“暴风雪(Buran)”。当年米高扬设计局从事螺旋计划的部分技术人员,以及来自莫尔尼亚、米亚西舍夫等设计局的一些工程师也被调去从事暴风雪计划。暴风雪的主体由新成立的莫尔尼亚联合体全权负责研发。
与暴风雪一起研制的是重型运载火箭能源号(Energia)。它可以用来发射暴风雪号航天飞机,也可以单独作为运载火箭使用,这与美国航天飞机设计不同,主要是出自苏联没有开发大型固体火箭经验的考虑。这个设计是由能源联合体的负责人Valentin Glushko提出的。暴风雪号自身没有主推进引擎,只有两个小型引擎供调整轨道姿态用,起飞时它可以看作是能源号火箭的载荷。很多人认为,这一设计实际上要优于美国的航天飞机,因为如此做法将降低航天飞机的事故率,并可提高其搭载的有效载荷。但在暴风雪与能源火箭对接并运送到发射台的过程中,采用的是水平运输的方式,这显然没有美国的垂直运输来得方便。下图是暴风雪号(左)和美国航天飞机的后视图,其中红色代表主引擎,黄色代表轨道调节用引擎,蓝色部分是燃料贮存处。

最初的设计(有些还早暴风雪计划)有几种,分别由米高扬、米亚西舍夫、切诺梅等设计局提出,各方案差别非常大,其中包括改良螺旋号飞船,使其可以用质子火箭发射的方案。其中一种设计甚至没有机翼结构,这是为了使其更适合高速大迎角飞行;最后的着陆则通过降落伞调整。但最终苏联人还是采用了三角翼的设计。
拜科努尔发射场为暴风雪号航天飞机和能源号火箭建造了3座发射台,但3号发射台从未使用过。
暴风雪号的设计要求是可使用100次以上,能够将30吨有效载荷送入200千米高、倾角50.7度的地球轨道;标准机组成员4人,包括正副驾驶员各一,另有2名从事舱外活动和其他领域研究的宇航员。在暴风雪号航天飞机上要能够进行复杂的军事研究。抵抗敌对国家的军事活动也是暴风雪号的设计任务之一。同时研制暴风雪号的目的还有研究美国的航天技术以增强苏联的实力。
另外,安东诺夫设计局还为解决暴风雪号的运输问题专门设计了安-225“梦幻(Mryia)”大型运输机。安-225于1985年开始设计,1989年首次背负暴风雪号飞行,是目前已有的体积最大、载重能力最强的飞机,迄今只生产了2架。它的原形是安-124,但采用的是双垂直尾翼设计,运载能力比安- 124提高了50%。
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方大胖子   大校   发表于:2007-11-23 02:36   只看该作者
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RE:美国挑战者号航天飞机和俄罗斯暴风雪号航天飞机对比

搭载暴风雪号航天飞机的安-225
 
地面测试

最初,暴风雪承担的角色是航天武器和空间站(尤其是日后的和平号空间站)运输工具。航天飞机的建造工作在1980年开始,第一架全尺寸航天飞机模型完成于 1984年。据信前苏联共建造了数架航天飞机,这是为了解决他们计算机模拟技术薄弱而作的。他们在不同的机身上安置了不同的电子设备,采用了不同的设计以作测试用。其中供太空飞行用的几架编号分别为OK-1K1、OK-2K1、OK-1K2、OK-2K2和OK-3K2(后两架似未完工),其他都是仅供地面试验的,有些机身还不是完整的。
飞行测试始于1983年,但最开始只是用小型比例模型作试验。首架全尺寸模型在试飞24次后报废了;最后一次飞行测试是在1988年春。参加测试的模型多用“宇宙****”为编号。
1985年,暴风雪号的机翼运抵拜科努尔。同年还进行了能源号火箭的第一次点火测试,但在点火后2.58秒,系统检测到引擎涡轮出了故障;随后的测试还发现了液氦泄露等问题。第二次测试是成功的,引擎运行了390秒。为保证有充足的冷却水做测试,附近的城市不得不停水10天。
而暴风雪计划的弊病也逐渐暴露出来:几乎所有的研制进度都没有达到最初的要求。别的不论,单是暴风雪号的零件运输也成了大问题:人手不足,经验不够。苏联政府召集了大量工人前往拜科努尔,使这里为航天飞机准备的211设施工作人员从600人骤增到1800人。1986年5月,刚刚组装好的暴风雪号开始进行电子系统的测试。8-9月开始进行能源号火箭的发射试验。
在暴风雪号真正上天之前,苏联共进行了140余次飞行试验,其中包括近70次自动着陆试验。
 
首飞成功

真正的轨道飞行是在1988年11月5日,承担任务的是OK-1K1。格林尼治时间3点,OK-1K1由能源号火箭从拜科努尔发射场2号发射台发射升空,进入一条近地点247公里,远地点256公里的轨道。这是一次无人测试飞行,所以航天飞机的生命保障系统没有运转,其上也没有安装任何软件。由于计算机存储能力的限制,暴风雪号只环绕地球飞行了2圈,3小时25分钟后成功返回地面。有传言说这次飞行使OK-1K1遭受的损伤无法再恢复,OK-1K1也不能重返太空;但此说法未被官方证实。

暴风雪号航天飞机发射

暴风雪号航天飞机着陆
这次自动飞行的难度显然要比美国1981年哥伦比亚号航天飞机有人驾驶的首航大得多。暴风雪号配备有小型引擎,可以在一定程度上实现有动力返航,如果第一次着陆失败还可作二次飞行;它还可以通过机翼舵面调整飞行姿态,着陆时机动性也比美国的航天飞机强。
从第一次飞行执行的任务看,这显然不是计划中唯一的一次无人飞行试验,因为这次飞行连最重要的生命保障系统都没有测试。自动飞行是很成功的,它顺利抵抗住了速度达每小时34千米的侧风,降落后机身中线与跑道中线距离只有5英尺。
暴风雪号的成功首飞给各国带来了很大影响,人们期待着它能够早日作载人飞行。同年,前苏联发行了一枚以暴风雪号为主题的邮票。
 
壮志难酬

1988年首飞后,用于暴风雪计划的资金濒临耗尽:仅仅是开发航天飞机系统本身就花费了13亿卢布之巨,整个项目的开销超过了200亿卢布。而前苏联当局也逐渐考虑起庞大的投资与发展航天飞机带来的益处之间的关系。暴风雪计划在某种意义上加速了苏联的瓦解;而苏联解体后,昔日的计划更是彻底失去了经济支持。1991年,苏联军方停止了对该计划的拨款支持。1993年,暴风雪航天飞机机身的设计者,莫尔尼亚联合体被迫承认,暴风雪计划就此结束。他们希望能够转向开发其他小型航天设备,但因资金不足,只能作罢。
自1988年至今,暴风雪号航天飞机没有再进行过太空飞行,和平号空间站只能利用一次性飞船和美国航天飞机作为往返工具。按原计划,第二架航天飞机将于 1991年首飞,第3架则是在1992年建造完成,而首次载人飞行将在1994-1995年间进行。但由于政治和经济原因,这一切都没有实现。所有航天飞机只能存放在库房中,任灰尘飞扬,仪器老化。而未完工的两架则已在90年代中期被拆解。
2002年,暴风雪号航天飞机中可以飞行的一架连同能源号火箭一道,因拜科努尔的厂房坍塌而被摧毁。至此暴风雪计划在凄凉惨淡中彻底终结。
 
暴风雪号航天飞机的基本资料
最大质量:105吨
有效载荷:30吨
着陆质量:82-87吨
机组成员:2-10人
飞行时间:7-30日
轨道倾角:50.7-110度
轨道高度:250-1000千米
着陆速度:312-360km/h
长度:36.37米
高度:16.35米
翼展:23.92米
机翼掠角:45度
发射流程:
倒计时30分:清理发射台
倒计时11分:发射系统开始自检
倒计时8秒:主引擎点火
倒计时0秒:助推引擎点火,发射升空
发射后150秒:助推火箭分离
发射后480秒:推进火箭燃尽,落入太平洋
发射后47分:暴风雪号进行42秒变轨机动,抵达高度250千米的轨道
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南美导弹   列兵   发表于:2007-11-23 14:59   只看该作者
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RE:美国挑战者号航天飞机和俄罗斯暴风雪号航天飞机对比

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鼠目存光   列兵   发表于:2007-12-06 18:47   只看该作者
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RE:美国挑战者号航天飞机和俄罗斯暴风雪号航天飞机对比

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不如看跳舞   列兵   发表于:2007-12-25 21:41   只看该作者
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RE:美国挑战者号航天飞机和俄罗斯暴风雪号航天飞机对比

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wrterpoioii  禁止发言   发表于:2014-02-28 18:31   只看该作者
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iitrtyer.cn  禁止发言   发表于:2014-03-26 18:07   只看该作者
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