Sådan fungerer EZ-Rocket

At gå i rummet er dyrt - omkring $ 10, 000 pr pund, faktisk. Så indtil for nylig, kun regeringer havde råd til at gå ud i rummet. Men i 2004, det kommercielle rumfartøj SpaceShipOne foretog to sub-orbitale flyvninger ind i det ydre rum, vinder Ansari X -prisen på 10 millioner dollars. SpaceShipOne faldt fra et fly mellem omkring 46, 000 til 48, 000 fod, tændte sin raketmotor, rejste til 150, 000 fod, kom ind i Jordens atmosfære igen og gled til en landing. Men kan et kommercielt rumfartøj starte af sig selv fra jorden, rejse ud i det ydre rum og lande igen på en landingsbane? Det er målet med XCOR Aerospace, og det starter med EZ-raketten.

I denne artikel, vi lærer om teknologien bag EZ-Rocket og ser, hvordan XCOR planlægger at udvide denne teknologi i fremtiden.

EZ-Rocket Basics

EZ-Rocket er det første privatbyggede og fløjede raketfly, og fungerer som testbed for nye teknologier. XCOR Aerospace designet EZ-Rocket, som de modificerede fra Bert Rutans Long-EZ fly. Long-EZ er et hjemmebygget flysæt fremstillet af Rutans flyfabrik. Det er en fastfløj canard fly , hvilket betyder, at dens haleplan ligger foran vingerne i stedet for bag dem. Dette giver flyet gode glidegenskaber, hvilket gør det ideelt til et raketfly.

EZ-Rockets ændringer omfattede følgende:

• To flydende drevne raketmotorer til udskiftning af flyets propelmotor bagpå
• En brændstoftank under tryk, fyldt med isopropylalkohol (sprit)
• To aluminiumstanke (Styrofoam-isoleret) på bagsiden, der holder oxidationsmiddel , flydende ilt

Rutan tilføjede den eksterne brændstoftank, fordi de originale Long-EZ-tanke ikke var designet til at holde alkohol eller modstå højt tryk. Han tilføjede iltbeholderne, fordi raketmotorer skal bære deres egen iltforsyning (flymotorer får deres ilt fra atmosfæren).

Hver raketmotor på EZ-Rocket producerer 400 pund kraft, eller kraft (hver Rumfærge hovedmotor , eller SSME, producerer omkring 375, 000 pund tryk). Raketmotorer behøver ikke at producere de enorme mængder kraft, rumfærgen gør, fordi de ikke behøver at løfte så meget masse som rumfærgen gør. Ligesom rumfærgens motorer, EZ-Rockets motorer er regenerativt afkølet . Det betyder, at det kolde flydende brændstof pumpes rundt i forbrændingskamrene for at fjerne overskydende varme og forhindre dem i at smelte. EZ-Rocket bærer nok brændstof til kun 3,5 minutters raketforbrændingstid.

Vi ser nøjagtigt på, hvordan EZ-Rocket fungerer næste gang.

Valget af flydende ilt og alkohol (eller LOX/alkohol) som oxidationsmiddel og brændstof til EZ-Rocket har flere fordele. Den har en specifik impuls på 250 til 270 sekunder (specifik impuls er skyveenhederne pr. enheder af drivmiddel, der forbruges over tid). I modsætning, shuttleens flydende hydrogen/flydende oxygen -kombination har en specifik impuls på 453 sekunder. Jo længere impuls tid, jo mere effektivt brændstoffet og jo hurtigere kan raketten gå. Ud over, denne motortype har ikke brug for omfattende kryogen køling af både brændstof og oxidationsmiddel. Dette gør opbevaring og tankning af EZ-Rocket hurtigere og mere effektiv.

Hvordan det virker

Da piloten (normalt Bert Rutans bror, Dick) starter EZ-raketten, alkohol strømmer under tryk fra brændstoftanken ind i raketmotoren. En stempelpumpe pumper flydende ilt ind i motoren. XCOR måtte designe en unik pumpe, fordi turbopumper, der bruges i andre raketmotorer, er for store. Derefter gnister en elektrisk tænder brændstoffet og oxidatoren. Forbrændingen begynder. og de varme gasser forlader raketdysen ude på bagsiden, frembringer fremdriften. Med begge motorer kørende (genererer 800 pund fremdrift), det tager 20 sekunder og 1650 fod (500 meter) landingsbane at starte.

EZ-raketten tager fart, flyver, og lander som et konventionelt fly, med nogle undtagelser:

• Raketmotoren brænder i cirka to minutter for at nå 195 knob (Mach 0,4). Konventionelle fly af samme størrelse og type (Long-EZ) kan ikke nå disse hastigheder-det kan kun jetfly.
• Raketflyet klatrer klokken 10, 000 fod i minuttet (52 meter i sekundet).
• Den kan nå en maksimal højde på næsten to miles (10, 000 fod, eller cirka 3 kilometer).
• Under flyvningen, piloten kan tænde og slukke raketmotoren for at foretage justeringer, såsom at stille op på landingsbanen til landing.
• Når brændstoffet er opbrugt, raketflyet glider til en landing på landingsbanen. De fleste fly lander under strøm.

I en test, piloten udførte en a touch-and-go-manøvre - han rørte ved landingsbanen uden strøm, rullede flere hundrede fod, tændte raketmotoren igen og startede igen. EZ-Rocket har med succes udført 15 flyvninger og en række tests, herunder touch-and-go-manøvrer og en afbudsmanøvre under flyvningen. Det har også demonstreret sine evner ved luftopvisninger, herunder X-Cup Rocket Racing Exposition 2005 i New Mexico.

Mens EZ-Rocket blev bygget på Long-EZ flyrammen, det var aldrig beregnet til personlig brug - kun som en test seng for nye teknologier. Men som ethvert fly eller rumfartøj, der skal være indbygget sikkerhedsfunktioner for at imødekomme de hyppigste nødbehov såsom brand i motoren eller motorfejl. EZ-Rocket har en ultraviolet brandføler i motorrummet forbundet til instrumentpanelet, som gør piloten opmærksom på enhver brand i motoren. To store flasker helium under tryk i bugten bruges som ildslukkere, når piloten kaster en kontakt på instrumentpanelet. Hver motor har sine egne kontrolsystemer og kan tændes og slukkes uafhængigt (EZ-raketten kan klatre på en motor). Hver motor har også et blæseskærm lavet af Kevlar og en gennembrændingssensor, der signalerer piloten, når brændstoffet er væk.

Hvis det er nødvendigt, piloten kan trykløse begge brændstoftanke og lufte alkoholen og/eller flydende ilt ud i atmosfæren. Han kan også lukke brændstof for begge motorer, hvis der er brand, eller den ene motor ikke lukker ned. Hovedventilerne og tænderen er forbundet for at forhindre, at gasser samler sig i brændkammeret og antændes ved et uheld, og drivventilerne er forbundet sammen for at koordinere ventiltiming. Baldakinen kan hurtigt åbne, og piloten har en faldskærm, hvis han skal forlade EZ-raketten.

XCOR testede med succes mange af disse sikkerhedsfunktioner i afbudsmanøvren under flyvningen. Nu bygger virksomheden på succesen med EZ-Rocket med to nye projekter. Vi lærer mere om disse i det næste afsnit.

Rocket Racers og Xerus

EZ-Rocket har foretaget sine sidste flyvninger med at teste nye raketflyteknologier. XCOR Aerospace går nu videre til to nye projekter:udviklingen af ​​raketracere og et suborbital rumfartøj.

Rocket Racers

Dr. Peter Diamandis, grundlægger af Ansari X-prisen, har etableret Rocket Racing League (RRL) med Granger Whitelaw, en to gange Indianapolis 500 mester. Diamandis og Whitelaw forestiller sig bred tv -dækning og stort publikumsdeltagelse som NASCAR. Rocket Racers vil køre på verdensplan i uafhængige begivenheder, på en 5000 fod høj, to kilometer lang bane. Fans vil se flyene flyve gennem en virtuel bane skabt af Sportvision (det samme firma, der skabte linjen "1. og 10" på fodboldbaner). Sæsonen kulminerer med et mesterskabsløb om en pengepung på $ 2 millioner ved X Prize Cup, en årlig begivenhed afholdt i Las Cruces, Ny mexico.

Rocket Racing League vil sætte gang i udviklingen af ​​nye teknologier fra private virksomheder og inspirere nye generationer af raketforskere. Rocket racing test demonstrationer blev udført ved 2005 X-Prize Cup. I januar 2006, Rocket Racing League annoncerede en konkurrence for fans om at navngive den første Mark-1 X-Racer. Præmien inkluderer en et-årig VIP-pas til alle Rocket Racing League-begivenheder. Vinderen offentliggøres i oktober 2006, når Mark-1 X-Racer afsløres for offentligheden for første gang.

Xerus:XCOR's næste trin

XCOR Aerospace's næste projekt er oprettelsen af ​​et suborbital rumplan, Xerus. De har identificeret tre markeder, der kan drage fordel af en billig, genanvendeligt affyringsbil:

• Rumturisme - Mange mennesker vil gerne opleve nul tyngdekraft og ydre rum, men har ikke råd til en $ 20 millioner tur i kredsløb. En suborbital flyvning ville give passagererne tre minutters vægtløshed i 100 km højde.
• Suborbital nyttelast - I øjeblikket, rumfærgen eller sondende raketter bærer mange videnskabelige eksperimenter i lille skala, der ikke nødvendigvis behøver at være i kredsløb. Nogle af disse eksperimenter er sekundære i forhold til shuttleens mission og kan blive stødt fra en flyvning. Med Xerus, de kunne have dedikerede missioner.
• Lancering af mikrosatellitter - Xerus kunne tjene som den første fase til at levere bittesmå satellitter med små nyttelast. Opskydningskøretøjet ville bære satellitten på en mindre raketscene, slip den, og lad den raket affyre mikrosatellitten i kredsløb. Dette ville være billigere end at bruge dedikerede flertrinsraketter eller rumfærgen.

Xerus vil bruge flere hovedmotorer til at nå en højde på 100 miles (ca. 65 km), derefter kyst til 130 miles (ca. 100 km). Den når en topfart på Mach 4, cirka 10 gange hurtigere end EZ-raketten, og vil starte og lande som et konventionelt fly. Når man var uden for atmosfæren, fartøjet vil bruge 50-lb raketpropeller til manøvrering (holdningskontrol). Xerus vil bruge flydende brændstofraketteknologi som den, der er udviklet og testet på EZ-Rocket. Det vil også bruge stempelpumper til både brændstoffet og oxidatoren (EZ-Rocket bruger kun en til oxidatoren). XCOR udvikler denne teknologi til NASA og forsvarsministeriet.

Når XCOR er færdig med designet til Xerus, det planlægger et program med 20 testflyvninger.

For meget mere information om EZ-Rocket, Rocket Racing League, Xerus og relaterede emner, tjek linkene på den næste side.

Tyskerne udviklede raketfly - Lippisch Ente og Messerschmitt Me 163 Bs og Cs - sammen med jetmotorer under Anden Verdenskrig. Disse fly nåede hastigheder på 600 miles i timen (966 km/t), lige under lydens hastighed. Sovjetunionen eksperimenterede også med raketfly, og japanerne udviklede endda et raketdrevet Kamikaze-bombefly.

Efter Anden Verdenskrig, raketfly blev brugt eksperimentelt til at teste flyets ydeevne ved hypersonisk hastighed. Den 14. oktober kl. 1947, Chuck Yeager var den første til at bryde lydbarrieren i Bell X-1 raketplanet.

Måske var det mest berømte raketfly NASAs X-15. X-15 blev bygget til at undersøge aerodynamikken, stabilitet, flyvekontrol, opvarmning, og fysiologiske virkninger af høj hastighed, flyvning i høj højde. Det foretog 199 flyvninger mellem juni 1959 og oktober 1968 og satte højde (354, 200 fod, eller 67 miles) og hastighed (4520 mph, eller Mach 6.7) registreringer for piloteret, hypersonisk flyvning. Information fra programmet var nyttig til at udvikle Merkur, Tvilling, Apollo og rumfærge programmer.

Masser mere information

relaterede artikler

• Sådan fungerer fly
• Sådan fungerer raketmotorer
• Sådan fungerer SpaceShipOne
• Bag X -prisen
• Hvor kraft, Strøm, Moment- og energiarbejde
• Sådan fungerer rumfærger
• Sådan fungerer rumturisme
• Hvordan rumfly vil fungere
• Sådan fungerer besætningsundersøgelseskøretøjet
• Sådan fungerer satellitter
• Sådan fungerer vægtløshed
• Kan du lave en raketmotor ved hjælp af brintoverilte og sølv?
• Hvad forårsager en lydbom?

Flere store links

• XCOR Aerospace
• X Prize Cup
• Rocket Racing League
• Populær videnskab:X-Racers, Start dine raketter!- februar 2006
• Maskindesign:Rocket Plane sætter rekord- 23. februar kl. 2006

Kilder

• Belfiore, Michael. "X-Racers, Start dine raketter! "Populærvidenskab, Februar 2006. http://www.popsci.com/popsci/aviationspace/f1fd870c7a079010vgnvcm1000004eecbccdrcrd.html
• "Rocket Plane sætter rekord." Maskindesign, 23. februar kl. 2006. http://www.machinedesign.com/ASP/viewSelectedArticle.asp?strArticleId=59966&strSite=MDSite&catId=0
• XCOR Aerospace:EZ-Rocket http://xcor.com/ez.html
• XCOR Aerospace:Going Suborbital http://xcor.com/suborbital.html
• X-Prize Cup http://www.xpcup.com/index.cfm

Tak til Charles Scott Williams for hans hjælp med denne artikel.