리프팅 바디

Lifting body
미국제 X-24A, M2-F3 및 HL-10 리프팅 바디

리프팅 바디는 차체 자체가 양력을 발생시키는 고정익 항공기 또는 우주선 구성이다.기존 동체가 최소 또는 전혀 없는 날개인 비행 날개와 대조적으로, 리프팅 바디는 기존 날개가 거의 또는 전혀 없는 동체로 생각할 수 있다.비행익은 비양력적인 표면을 제거함으로써 아음속에서의 크루즈 효율을 극대화하고자 하는 반면, 리프팅 바디는 일반적으로 아음속, 초음속 및 극초음속 비행 또는 우주선 재진입을 위한 날개의 항력과 구조를 최소화한다.이러한 모든 비행 시스템은 적절한 비행 안전에 대한 도전을 제기한다.

인양체는 1960년대와 70년대에 작고 가벼운 승무원 우주선을 만들기 위한 수단으로 주요한 연구 분야였다.미국은 이 개념을 테스트하기 위해 다수의 인양 로켓 비행기와 태평양 상공에서 시험된 로켓 발사 재진입 차량을 제작했다.미 공군은 승무원 임무에 대한 관심을 잃었고, 우주왕복선 설계 과정에서 연료 탱크를 장착하는 것이 어려워졌다는 것이 명백해지면서 주요 개발은 중단되었다.

1990년대와 2000년대의 진보된 우주 비행기 개념은 리프팅 바디 디자인을 사용했다.예를 들어 HL-20 인력 발사 시스템(1990년)과 프로메테우스 우주선(2010년)이 있다.HL-20 기술의 연장선인 드림 체이서 리프팅-바디 우주선은 국제우주정거장을 오가는 미국 승무원을 태울 수 있는 3개의 차량 중 하나로 제안되었지만, 결국 보급품으로 선택되었다.2015년 ESA Intermediate eXperimental Vehicle은 리프팅 바디 우주선의 [1]재진입에 처음으로 성공했습니다.

역사

리프팅 바디는 1917년 로이 스크록스의 [2]특허에 두툼한 동체가 포함된 델타 윙 플랜 폼과 같은 것이 기술된 때 고안되었습니다.그러나 낮은 공기 속도에서는 리프팅 본체가 비효율적이며 주류 비행기 [citation needed]설계로 진입하지 않았습니다.

우주선과 관련된 리프팅 바디 연구는 우주선이 일반 항공기처럼 지구 대기권에 재진입하여 착륙한다는 아이디어에서 비롯되었다.대기권 재진입 후, 수성, 제미니, 그리고 아폴로 시리즈의 전통적인 캡슐 같은 우주선은 그들이 착륙한 곳을 거의 통제하지 못했다.날개가 달린 조종 가능한 우주선은 착륙 영역을 크게 확장할 수 있다.그러나, 차량의 날개는 재진입과 극초음속 비행의 동적 및 열적 응력을 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.제안된 솔루션은 날개를 완전히 없앴습니다. 즉, 동체 본체가 양력을 발생하도록 설계하는 것입니다.

마틴 항공기 X-24는 1963년부터 1975년까지 미국의 군사 실험 프로그램의 일부로 만들어졌다.

나사의 리프팅 바디 컨셉에 대한 개선은 1962년 NASA 암스트롱 비행 연구 [3]센터의 R. 데일 리드에 의해 시작되었습니다.리드의 프로그램에서 나온 최초의 실물 크기 모델은 나무로 만들어진 동력 공급되지 않은 우주선인 NASA M2-F1이었다.초기 테스트는 개조된 폰티악 카탈리나 [4]뒤에 있는 캘리포니아 Edwards 공군 기지의 건조한 호반을 따라 M2-F1을 견인하는 방식으로 수행되었습니다.그 후 그 배는 C-47 뒤로 견인되었다가 풀려났다.M2-F1은 글라이더였기 때문에 착륙 엔벨로프를 늘리기 위해 소형 로켓 모터가 추가되었다.M2-F1은 곧 "날아다니는 욕조"라는 별명을 얻었다.

1963년, NASA는 B-52 제트 폭격기의 파생 모델인 NB-52B의 우현 날개 아래에서 발사되는 더 무거운 로켓 동력을 가진 리프팅 바디로 프로그램을 시작했다.첫 비행은 1966년에 시작되었다.드라이든의 인양체 중, 전원이 공급되지 않은 NASA M2-F1을 제외한 모든 것은 벨 [5]X-1에 사용된 것과 같은 XLR11 로켓 엔진을 사용했다.Northrop HL-10으로 명명된 후속 디자인은 NASA 랭글리 연구 센터에서 개발되었습니다.기류 분리로 인해 Northrop M2-F2 리프팅 [citation needed]바디의 충돌이 발생했습니다.HL-10은 좌현과 우현 수직 안정기를 바깥쪽으로 기울여 중앙 안정기를 [citation needed]확대함으로써 이 문제의 일부를 해결하려고 했습니다.

1965년부터 러시아의 리프팅 기구인 미코얀-구레비치 MiG-105 또는 EPOS(실험 승객 궤도 항공기의 러시아어 약자)가 개발되어 여러 번의 시험 비행을 했다.작업은 1978년 부란 프로그램으로 전환되면서 끝났고, 또 다른 소형 우주선에 대한 작업은 부분적으로 보르 프로그램에서 계속되었다.

IXV는 FLPP 프로그램의 프레임에서 평가될 수 있는 유럽의 재사용 가능 발사대를 검증하기 위한 유럽 우주국 리프팅 기구 실험 재진입 차량이다.IXV는 베가 로켓에 의해 2015년 [6]2월에 첫 비행을 했다.

오비탈 사이언스는 2010년에 [7]상업용 리프팅-바디 우주선을 제안했다.프로메테우스는 아래에 더 자세히 설명되어 있다.

항공 우주 응용 프로그램

리프팅 바디는 복잡한 제어, 구조 및 내부 구성 문제를 야기합니다.리프팅 바디는 결국 우주왕복선을 위한 델타 윙 디자인을 위해 거부되었습니다.매우 가파른 하강 각도와 높은 싱크 속도에서 고속 착륙 접근 방식을 사용하여 비행 테스트에서 획득한 데이터는 셔틀 비행 및 착륙 프로필 모델링에 사용되었다.

대기권 재진입 계획에서는 착륙 지점을 미리 선택한다.재사용 가능한 재진입 차량의 경우 일반적으로 비용을 절감하고 발사 소요 시간을 단축하기 위해 발사 지점에 가장 가까운 주 사이트가 선호됩니다.그러나 착륙 지점 근처의 날씨는 비행 안전에 중요한 요소이다.일부 시즌에는 착륙 지점의 날씨가 재진입 및 안전 착륙을 시작하고 실행하는 데 필요한 시간에 비해 빠르게 변할 수 있다.날씨로 인해 차량이 대체 사이트에 착륙해야 할 수 있습니다.또한 대부분의 공항에는 우주선이 요구하는 접근 착륙 속도와 롤링 거리를 지원하기에 충분한 길이의 활주로가 없다.이러한 유형의 요구사항을 지원하거나 지원하도록 수정할 수 있는 공항은 전 세계적으로 거의 없습니다.그러므로, 대체 착륙 지점은 미국과 전 세계에 걸쳐 매우 넓게 떨어져 있다.

셔틀의 델타 윙 설계는 이러한 문제에 의해 추진되었다.이러한 요구사항은 셔틀의 비행 착륙 범위를 확장한 군사 요구사항(USAF는 미래의 셔틀을 방어 위성 탑재물 및 기타 임무에 사용할 것)으로 인해 더욱 악화되었다.

리프팅 본체 구성은 두 번째 셔틀 손실을 야기하는 날개 선단 파손에 취약하지 않았을지라도, 그러한 구성은 NASA와 [citation needed]군 모두의 비행 외피 요건을 충족할 수 없었다.

그럼에도 불구하고, 리프팅 바디의 개념은 이전에 언급된 NASA X-38, 록히드 마틴 X-33, BAC의 다중 유닛 우주 수송 및 복구 장치, 유럽의 EADS 피닉스, 그리고 러시아-유럽 연합 우주선에 구현되었다.이러한 프로그램에 대해 일반적으로 분석되는 세 가지 기본 설계 형태(캡슐, 리프팅 바디, 항공기) 중에서 리프팅 바디는 고객의 미션 요구 사항을 충족하면서 기동성과 열역학 측면에서 최상의 균형을 제공할 수 있습니다.

또 다른 리프팅 바디의 용도는 스페이스X의 팔콘 9 로켓의 1단이다.착륙 시도 동안, 첫 번째 스테이지가 첫 번째 [8]스테이지의 원통형 본체에 의해 생성된 양력을 조종하는 그리드 핀을 전개한다.스페이스X에 따르면 그리드 핀은 1단을 약 20도로 기울여 양력을 발생시키고 스테이지를 부유식 착륙 플랫폼이나 지상 착륙대 [9]쪽으로 조종할 수 있다.

오늘 본체 항공기 인양

드림 체이서는 Sierra Nevada Corporation(SNC)이 개발하고 있는 부궤도 및 궤도[10] 수직 이륙 수평 착륙(VTHL) 리프팅 바디 우주선이다.드림 체이서 디자인은 최종적으로 7명까지 지구 저궤도를 왕복할 계획이며, 현재 이 우주선은 상업 보급 서비스 프로그램에 따라 국제 우주 정거장으로 화물을 운반하는 데 사용될 계획이다.이 차량은 아틀라스 V를 타고 수직으로 출발해 기존 [11]활주로에 수평 착륙한다.

보디 리프트

버넬리 일반 공중 수송기 XCG-16, 리프팅 본체 항공기(1944년)

날개가 달린 일부 항공기는 양력을 발생시키는 차체를 사용한다.벨랑카 에어크루저와 같은 1930년대 초 벨랑카 항공사의 높은 날개 단발기 디자인 중 일부는 약간의 양력을 발생시킬 수 있는 희미하게 날개 모양의 동체를 가지고 있었으며, 일부 버전의 날개 기둥조차도 양력을 발생시키는 능력을 제공하기 위해 넓은 페어링을 제공하였다.1930년대의 Gee Bee R-1 Super Sportster 레이싱 비행기는 마찬가지로 보다 현대적인 공기역학적 연구를 통해 R-1의 의도된 레이싱 역할에 중요한 동체 디자인으로 상당한 양력을 발생시키는 능력이 있는 것으로 나타났습니다.[12] 레이싱 중에 높은 뱅크 주탑에서 회전합니다.빈센트 버넬리는 1920년대와 1950년대 사이에 동체 양력을 이용한 여러 대의 항공기를 개발했다.이전의 벨랑카 모노플랜과 마찬가지로, 쇼트 SC.7 스카이밴은 동체 형태에서 상당한 양의 양력을 발생시키며, 이는 각 날개의 35%에 거의 맞먹습니다.F-15 이글과 같은 전투기도 날개 사이의 넓은 동체에서 상당한 양력을 낸다.F-15 이글의 넓은 동체가 양력에서 매우 효율적이기 때문에, F-15는 비록 거의 전출력 상태이긴 하지만, 추진력이 상당히 상승에 기여하는 한 날개만으로 성공적으로 착륙할 수 있었다.

1983년 여름, 이스라엘 F-15기가 니제프 사막의 나할트진 근처에서 훈련을 목적으로 스카이호크스와 모의 도그파이트를 벌였다.훈련 중 스카이호크 중 한 대가 잘못 계산해 F-15의 날개 뿌리와 강하게 충돌했다.F-15의 조종사는 날개가 심각하게 손상되었다는 것을 알고 있었지만 그의 날개 손상 정도를 모른 채 인근 공군 기지에 착륙을 시도하기로 결정했다.조종사는 착륙 후 조종석에서 나와 뒤를 돌아보고 나서야 무슨 일이 일어났는지 깨달았습니다.날개가 완전히 뜯겨져 한쪽 날개만 부착한 채 착륙했습니다.몇 달 후, 파손된 F-15는 새로운 날개를 달고 비행대에서 작전 임무로 복귀했다.맥도넬 더글러스의 엔지니어들은 한쪽 날개 착륙의 이야기를 믿기 어려웠습니다. 그들의 계획 모델에 관한 한, 이것은 [citation needed]불가능했습니다.

2010년, 오비탈 사이언스는 상업적인 승무원 [7]프로그램에 따라 우주비행사를 지구 저궤도로 이동시키기 위한 상업적인 옵션으로 우주 왕복선의 약 1/4 크기인 프로메테우스 "블렌드 리프팅-바디" 우주선을 제안했다.수직이륙수평착륙(VTHL) 차량은 인간 등급의 아틀라스 V 로켓으로 발사될 예정이었으나 [13]활주로에 착륙하게 된다.당초의 디자인은 4명의 승무원을 태울 예정이었지만, 최대 6명 또는 승무원과 화물의 조합을 태울 수 있었습니다.오비탈 사이언스 외에 우주선을 제작할 노스럽 그루먼과 발사체를 [14]제공할 유나이티드 발사 얼라이언스도 제안의 배경이 됐다.NASA에 의한 CCDev 단계 2 어워드에 선정되지 못한 Orbital은 2011년 4월 상용 승무원 [15]차량을 개발하기 위한 노력을 중단할 것이라고 발표했다.

리프팅 바디의 설계 원리는 하이브리드 비행선의 건조에도 사용됩니다.

암스트롱 비행 연구 센터 리프팅 차체 목록 (1963년 ~ 1975년)

미국 정부는 암스트롱 비행 [3]연구 센터에서 1960년대 초부터 1970년대 중반까지 다양한 개념 증명 및 비행 시험용 비행체 디자인을 개발했습니다.다음과 같은 것이 있습니다.

리프팅 바디 파일럿 및 비행

파일럿 M2-F1 M2-F2 HL-10 HL-10
모드		 M2-F3 X-24A X-24B 총
밀턴 오톰슨 45 5 - - - - - 50
브루스 피터슨 17 3 1 - - - - 스물한[citation needed] 살
척 예거 5 - - - - - - 5
도널드 L. 말릭 2 - - - - - - 2개[citation needed]
제임스 W.나무 * - - - - - - *
도널드 M.솔리 5 3 - - - - - 8
윌리엄 H. 다나 1 - - 9 19 - 2 31[citation needed].
제롤드 R.젠트리 2 5 - 9 1 13 - 30개[citation needed]
프레드 하이즈 * - - - - - - *
조 엥글 * - - - - - - *
존 A. 만크 - - - 10 4 12 16 42
피터 C.호그 - - - 8 - - - 8
세실 W. 파월 - - - - 3 3 - 6
마이클 5세사랑 - - - - - - 12 12
아이나 K에네볼드손 - - - - - - 2 2
프랜시스 스코비 - - - - - - 2 2
토마스 C.맥머트리 - - - - - - 2 2
총 77 16 37[16] 36 27 28 36 221[citation needed]
* Wood, Haise, Engle은 각각 M2-F1의 1회 지상 비행을 했다.

대중문화

Wainfan Facetmobile FMX-4 자가 제작 리프팅-바디 항공기, 비행 중 상공에서 촬영

리프팅 시신은 영화 '마루네드'를 포함한 일부 공상과학 소설 작품과 TV 시리즈 '파스케이프'에서 존 크라이튼의 우주선 '파스케이프-1'로 등장했다.디스커버리 채널 TV 시리즈는 컴퓨터 애니메이션 외계 행성에서 지구처럼 먼 행성에 탐사선을 보내기 위해 인양체를 사용하는 것을 추측했다.게리 앤더슨의 1969년 도플갱거는 VTOL을 이용해 착륙선/상승선을 이용해 지구와 비슷한 행성을 방문했지만 두 번 모두 충돌했다.그의 시리즈 UFO는 궤도 운용을 위한 M2-F2와 시각적으로 유사한 리프팅 바디 크래프트를 특징으로 했다.버즈 올드린의 레이스 인투 스페이스 컴퓨터 게임에서는 변형된 X-24A가 제미니나 아폴로 캡슐 대신 선택할 수 있는 대체 달 탐사선이 된다.

1970년대 TV 프로그램인 "The Six Million Dollar Man"은 실제 NASA의 훈련에서 따온 인양기 영상을 프로그램의 타이틀 시퀀스에 사용했다.장면에는 HL-10이 항공모함에서 분리되는 장면(변경된 B-52), 브루스 피터슨이 조종한 M2-F2가 에드워즈의 건조한 호수 바닥 활주로를 따라 추락하고 심하게 구르는 장면 등이 있었다.추락의 원인은 흐름 [citation needed]분리에 의해 유발되는 제어 불안정에서 비롯된 더치 롤의 발생에 기인했다.

"데일리 리플레이" (시즌 2 에피소드 8에 방영된 1974년 9월 22일)에는 HL-10이 이야기의 [17]소품으로 등장한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

레퍼런스

  1. ^ "ESA Bulletin 161 (1st quarter 2015)" (PDF). ESA. 2015. p. 23. ISSN 0376-4265. Retrieved 30 May 2015.
  2. ^ 미국 특허 1,250,033.
  3. ^ a b "Wingless Flight: The Lifting Body Story". NASA. 1997-01-01. Retrieved 2014-12-13.
  4. ^ 클래식 폰티악과 NASA
  5. ^ NASA 드라이든 팩트 시트 - 리프팅 바디
  6. ^ "Europe's mini-space shuttle returns". BBC News. 11 February 2015. Retrieved 12 February 2015.
  7. ^ a b "The Shape of Things to Come – Orbital's Prometheus™ Space Plane Ready for NASA's Commercial Crew Development Initiative" (PDF).
  8. ^ "The why and how of landing rockets". SpaceX. 25 June 2015. Retrieved 14 January 2016.
  9. ^ "Grid Fins". SpaceX. 31 August 2015. Retrieved 14 January 2016.
  10. ^ "Private Spaceflight Innovators Attract NASA's Attention". 7 February 2011. Retrieved 2012-09-05. Dream Chaser will become a fully capable suborbital vehicle on the way to reaching orbital capability.
  11. ^ 현재 사용되고 있습니다.
  12. ^ "Granville Gee Bee (series) Racing Aircraft". Militayrfactory.com. June 8, 2009. Retrieved 20 December 2011.
  13. ^ Orbital Proposes for Space Plan for Astructions, Wall Street Journal, 2010년 12월 14일, 2010년 12월 15일에 액세스.
  14. ^ 새로운 우주 경쟁에 뛰어들면서 Orbital Sciences는 Mini-Shuttle Spaceplane Design, Popular Science, 2010-12-16을 공개하고 2010-12-18에 접속했습니다. "Oblital Sciences는 SpaceX와 같은 독립적이고 사적인 "새로운 우주" 기업이 아닙니다. 이는 국방과 항공 분야의 거물들로 구성된 컨소시엄으로 노스롭이 비행기를 만들고 로켓은 유나이티드 발사 얼라이언스(United Launch Alliance, Boeing and Lockheed)가 제공한다."
  15. ^ "Orbital may wind down its commercial crew effort". NewSpace Journal. 2011-04-22. Retrieved 2011-04-25. CEO Dave Thompson said ... "I don’t, at this time, anticipate that we’ll continue to pursue our own project in that race. We’ll watch it and if an opportunity develops we may reconsider. But at this point, I would not anticipate a lot of activity on our part in the commercial crew market."
  16. ^ "NASA Dryden Past Projects: Lifting Bodies, HL-10". NASA. 2009-08-14. Retrieved 2014-12-13.
  17. ^ "The Deadly Replay". IMDb.com, Inc. Retrieved October 22, 2021.

기타 소스

외부 링크

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