Agnieszka Kwiek

Badania rakietoplanu ze skrzydłem pasmowym w warunkach przeciągnięcia

Streszczenie:

Rozprawa dotyczy rakietoplanu w konfiguracji bezogonowej ze skrzydłem pasmowym, który jest projektowany do turystycznych lotów kosmicznych. Rakietoplan ma być wynoszony przez samolot matkę, a po separacji, ma zrealizować lot suborbitalny, po torze przypominającym wycinek paraboli. Do krytycznych faz misji należą separacja rakietoplanu od samolotu matki oraz lot powrotny rakietoplanu. Rakietoplan będzie miał stosunkowo dużą prędkość minimalną, natomiast proces wznoszenia całego układu, ze względów ekonomicznych, powinien odbywać się przy stosunkowo małej prędkości. Dlatego separacja może odbywać się przy prędkości mniejszej od prędkości minimalnej rakietoplanu. W przypadku lotu powrotnego istotne jest, aby uniknąć efektu nadmiernego nagrzania struktury pojazdu, dlatego nie może się on za bardzo rozpędzać. Projekt rakietoplanu zakłada, że zastosowanie skrzydła pasmowego pozwoli na bezpieczny lot na zakrytycznych kątach natarcia oraz generowanie dużej siły aerodynamicznej w trakcie powrotu, która pozwoli na wyhamowanie pojazdu. W obydwu przypadkach po fazie lotu w przeciągnięciu rakietoplan musi przechodzić do lotu ślizgowego.
Wysunięto tezę, że samolot w układzie delta ze skrzydłem pasmowym, może wystartować metodą zrzutu z prędkością mniejszą od prędkości minimalnej i łagodnie * przejść do lotu ślizgowego.
Zasadniczą część pracy, stanowią wyniki symulacji numerycznych manewrów rakietoplanu lecącego w warunkach przeciągnięcia. Celem ich było sprawdzenie wpływu wychylenia powierzchni sterowych na przeciążenie oraz jego szybkość narastania, działających na pasażerów jak i pilota rakietoplanu. Symulacje zostały przeprowadzone przy użyciu pakietu SDSA, który został stworzony do analizy konwencjonalnych samolotów i faz lotu. W celu weryfikacji możliwości wykorzystania modelu matematycznego zaimplementowanego w pakiecie SDSA do symulacji lotu w warunkach przeciągnięcia przeprowadzono eksperymentalną walidację. Wykonano próby w locie modelu zdalnie sterowanego, który zrzucany był z bezzałogowego śmigłowca przy prędkości mniejszej od minimalnej, a następnie przechodził do lotu ślizgowego.
W rozprawie zaproponowano konfigurację rakietoplanu która pozwala na utrzymanie wartości przeciążeń w zakresie zalecanym przez FAA (ang. Federal Aviation Administration) dla dwóch krytycznych pod względem przeciążenia faz misji.

----------------

* Termin „łagodnie” oznacza, że przeciążenia nie przekroczą dopuszczalnej wartości dla człowieka, który nie ma ubioru przeciwprzeciążeniowego oraz nie wykonuje czynności przeciwprzeciążeniowych.