Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Horizontal_Launch_-_a_Versatile_Concept

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
03.06.2015
Размер:
12.95 Mб
Скачать

D et ails of the Aero d ynamic and Tr ajec tor y A nal y ses

Trajectory Analysis Data Summary for the Flight Test 1

ltitAltitude (t(thousands ft)feet)

125

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Downrange (nmi)( i)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

700

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

Altitudeltit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

(thousands(t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

400

 

 

 

 

 

 

 

 

200

7

 

10

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

100

feet)t)f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 200 400 600 800 1,000, 1,200, 1,400, 1,600, Downrange (nmi)( i)

STAGE1 STAGE2 STAGE3 STAGE4

 

 

 

 

 

Relative

 

 

 

 

 

 

Time

Weight

Altitude

Velocity

Mach

Dynamic

Gamma

Alpha

ID

Event

(s)

(lb)

(ft)

(ft/s)

Number

Pressure (psf)

(deg)

(deg)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aircraft

 

 

 

 

 

 

 

 

1

separation

0

179469

25,000

711

0.7

270

5.0

8.0

2

Stage 1 ignition

10

179468

25,322

657

0.6

228

-0.4

8.0

 

Aerosurface

 

 

 

 

 

 

 

 

3

jettison

50

121005

47,690

3,314

3.4

2,232

19.0

2.2

 

Maximum

 

 

 

 

 

 

 

 

4

dynamic pressure

53

109764

50,736

3,577

3.7

2,248

18.3

2.2

 

Stage 1 burnout

 

 

 

 

 

 

 

 

5

and separation

90

64215

102,540

7,715

7.8

877

12.6

4.1

6

Stage 2 ignition

92

53666

105,871

7,687

7.7

745

12.3

4.3

 

Stage 2 burnout

 

 

 

 

 

 

 

 

7

and separation

159

20561

215,168

16,106

16.1

38.0

6.7

1.8

8

Stage 3 ignition

161

17691

218,903

16,098

16.2

32.6

6.6

1.6

 

Stage 3 burnout

 

 

 

 

 

 

 

 

9

and separation

229

9083

335,239

22,128

24.7

0.2

4.5

0.4

10

Fairing jettison

236

7950

347,474

22,111

24.7

0.1

4.4

0.2

11

Stage 4 ignition

462

7150

593,720

21,768

24.3

0.0

1.2

-7.5

 

Stage 4 burnout

 

 

 

 

 

 

 

 

12

and separation

528

5460

607,444

24,187

27.0

0.0

0.0

-6.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A v er sat ile concep t for a ssur ed space access

 

 

117

 

 

 

 

 

 

 

Appendix H

Flight Test Demonstrator 2

46.6 ft

11.7 ft

5.1 ft

11.2 ft

 

53.4 ft

18.8 ft

26.0 ft

Approximate CG

Schematic used in aerodynamics analysis

CL versus Alpha at Constant Mach Number

 

2.5

 

 

 

 

 

 

 

 

Mach0..7

0..7

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Mach0..9

0..6

iftLift tffiCoefficient

 

 

 

 

 

 

 

 

Mach1..1

0..5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1..5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0..4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0..3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

0..5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DragCoefficientffit .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0..1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0

 

 

 

 

 

Alphal (deg)( )

 

 

 

 

Drag Polar at Constant Mach Number

Mach0..7

Mach0..9

Mach1..1

0

0..5

1

1..5

2

2..5

 

 

Liftift Coefficientffi i t

 

 

 

L/D versus Alpha at Constant Mach Number

 

CM versus Alpha at Constant Deflection Angle

 

toifttoLiftDrag tioRatio

10

 

 

 

 

 

 

 

Mach0..7

titMomentPitchingtffiCoefficient

0..04

 

 

 

 

 

 

 

0deg

 

0

 

 

 

 

 

 

 

-0..03

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

Mach0..9

 

0..03

 

 

 

 

 

 

 

5deg

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

Mach1..1

 

0..02

 

 

 

 

 

 

 

10deg

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0..01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0..00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-0..01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-0..02

 

 

 

 

 

 

 

S =159ft22

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

refref

ft

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L =74.6ft22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

refref .

ft

 

0

2

4

6

8

10

12

14

16

 

0

2

4

6

8

10

12

14

16

 

 

 

 

 

Alphal (deg)( )

 

 

 

 

 

 

 

Alphal (deg)( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aerodynamic results

 

 

 

 

 

 

 

 

118 Horizontal l aunch

D et ails of the Aero d ynamic and Tr ajec tor y A nal y ses

Trajectory Analysis Data Summary for the Flight Test 2

ltitAltitude (t(thousands ft)feet)

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

125

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5025

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Downrange (nmi)( i)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

700

Altitudeltit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(thousands(t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

400

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

feet)t)f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

200

400

600

800 1,000,

 

 

1,200,

 

 

 

 

 

 

Downrange (nmi)( i)

STAGE1 STAGE2

ID

Event

Time

Weight

Altitude

Velocity

Mach

Dynamic

Gamma

Alpha

 

 

(s)

(lb)

(ft)

(ft/s)

Number

Pressure (psf)

(deg)

(deg)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Aircraft separation

0

81,914

25,000

711

0.7

270

5.0

8.0

2

Stage 1 ignition

10

81,914

25,250

665

0.7

233

-1.5

8.0

3

Aerosurface jettison

40

68,249

37,264

1,703

1.8

970

35.1

5.1

4

Maximum dynamic

44

62,673

41,662

1,902

2.0

980

32.7

5.1

 

pressure

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Stage 1 main

144

17,141

228,996

13,125

13.5

14.2

15.5

5.2

 

engine cut off and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

separation

 

 

 

 

 

 

 

 

6

Stage 2 ignition

146

13,259

235,960

13,108

13.6

10.5

15.3

5.2

7

Fairing jettison

175

12,676

329,295

13,333

14.9

0.1

12.9

7.2

8

Stage 2 main

612

3,980

606,306

24,189

27.0

0.0

0.0

10.8

 

engine cut off and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

separation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A v er sat ile concep t for a ssur ed space access

 

 

119

 

 

 

 

 

 

 

Appendix H

Time:i : 0..0 seconds

Time:i : 0..5 seconds

Separation:ti : 0..0 feetf t

Separation:ti : 0..3 feetf t

Time:i : 1..5 seconds

Time:i : 2..5 seconds

Separation:ti : 18..2 feetf t

Separation:ti : 56..9 feetf t

Separation simulation snapshots for a Flight Test Demonstrator

120 Horizontal l aunch

APPENDIX I

GROUND CREW REQUIREMENTS

Surge call-up time and minimum turn around time (TAT) were calculated for the three point designs. Minor variations in the necessary crew sizes were calculated, which can be attributed to factors such as smaller LOX tanks that take less time to fuel or an increased diameter which allows more technicians to work on integration. If staff sizes are assumed to be the same, turn- around times would generally equalize for these vehicles.

The following figures show the results of the operational analysis using current integration and checkout practices for launch vehicles.

Carrier aircraft preparation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Full turnaround activities

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Call-up activities (also in TAT)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stage 1,2,2 alignment

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Margin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

and assembly

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stage 1,2,2 mate and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

interfaces

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stage 2,3,3 alignment

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

and assembly

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stage 2,3,3 mate and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

interfaces

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Carrier aircraft fueling

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Integrate launch vehicle

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

with aircraft

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Margin (20%)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

8

16

24

 

 

 

32

40

48

 

 

 

 

 

 

 

Time Elapsed (hrs)

 

 

 

 

 

 

Results of the operational analysis for Point Design 1.

A v er sat ile concep t for a ssur ed space access

 

 

121

 

 

 

 

 

 

 

A p p en di x I

Carrier aircraft preparation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Full turnaround activities

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Call-up activities (also in TAT)

 

 

 

 

 

 

 

Stage 1,2,2 alignment

 

 

 

 

 

 

 

Margin

 

 

 

 

 

and assembly

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stage 1,2,2 mate and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

interfaces

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Carrier aircraft fueling

 

 

 

 

Integrate launch vehicle

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

with aircraft

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Liquid Propellant Loading

 

 

 

 

Margin (20%)

0

8

16

24

32

40

48

56

64

 

 

 

Time Elapsed (hrs)

 

 

 

Results of the operational analysis for Point Design 2.

Carrier aircraft preparation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Full turnaround activities

 

 

 

 

 

 

Stage 1,2,2 alignment

 

 

 

Call-up activities (also in TAT)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Margin

 

 

 

 

 

and assembly

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stage 1,2,2 mate and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

interfaces

 

 

 

 

 

 

 

 

Carrier aircraft fueling

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Integrate launch vehicle

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

with aircraft

 

 

 

 

 

 

 

 

Liquid Propellant Loading

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Margin (20%)

0

8

16

24

32

40

48

56

64

72

 

 

 

 

Time Elapsed (hrs)

 

 

 

 

Results of the operational analysis for Point Design 3.

122 Horizontal l aunch

Ground Crew Requirements

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A v er sat ile concep t for a ssur ed space access

 

 

 

123

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

124 Horizontal l aunch

TEAM MEMBERS

CoreDavidTeamF. Voracek, Project Manager, NASA

Paul A. Bartolotta, Principal Investigator, NASA

Alan W. Wilhite, Analysis Lead, Georgia Institute of Technology

Paul L. Moses, Technology Lead, NASA

Ramon Chase, Booz Allen Hamilton

Walter C. Engelund, NASA

Lawrence D. Huebner, NASA

Roger A. Lepsch, NASA

Unmeel B. Mehta, NASA

Daniel Tejtel, Air Force Research Laboratory

Randall T. Voland, ACEnT Laboratories LLC

Analysis Team

AnalyScotticalAngsterMechanics Associates

Matt Toniolo

Patrick Chai

Georgia Institute of Technology

Matthew Fischer

McKinLeonMcKinneyAssociates

NASAJeffrey Bowles

Veronica Hawke

Loc Huynh

JamesKless

Kurt J. Kloesel

Syri J. Koelfgen

John Melton

ShishirPandya

Jeffrey S. Robinson

Paul Tartabini

A v er sat ile concep t for a ssur ed space access

 

 

125

 

 

 

 

 

 

 

Team Members

Analysis Team (continued)

SpaceWoJohn Bradfordks Enterprises, Inc.

Elizabeth Buchen

A.C. Charania

Dominic DePasquale

Kevin Feld

Michael Kelly

John Olds

Brad St. Germain

Jon Wallace

AndrewWillis

Technology Gap Team

AnalyScotticalFaatzMechanics Associates

CharlesSchafer

Michael Seal

Ken Smith

GloyerPaul-TaylorGloyerLaboratories, LLC

NASAJohn G. Martin

SpaceWorksA.J. PiplicaEnterprises, Inc.

Mark Schaffer

Report Team

SpaceWorksMark ElwoodEnterprises, Inc.

Alan Mackey

StrategicBecky BortnickAnalysis,AferganInc.

Greg Byerly

Toni Marechaux

126 Horizontal l aunch

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]