|
PRORA-USV项目构思于2000年，两年后在意大利航空航天研究中心（CIRA）的管理下开始，设计和制造两个相同的无人飞行试验台（FTB），命名为“FTB-1 Castore”和“FTB-2 Polluce”，设想为多任务飞行实验室。这些运载工具是测试和验证未来用于轨道空间任务的可重复使用运载火箭（RLV）的先进功能和关键操作方面的关键部件。为了达到该项目的目标，CIRA不仅建造了两个FTB，还开发了气象预报和气球轨迹预测与优化领域的多种方法和工具。 FTB的整个系统由运载子系统（平流层气球），其功能是将飞行器驱动到所需的高度（从而充当推进的虚拟“第一级”）、运输吊舱和飞行器本身组成。左图中可以看到吊舱和飞行器的近景（单击放大）。 用于悬挂FTB的吊舱被称为stratolift“平流层升降机”，是意大利航天局专门为此任务研制的。它不仅吊挂了要投放的飞行器模型，而且还安装有遥测和通信设备以及CIRA的航空电子设备，以及在气球爬升到平飞高度浮动高度过程中用于控制和监测FTB的所有电气和机械设备。也有位于吊舱上的几个气球子系统，如位于气球顶部的控制阀，用于排气和压舱容器。 吊舱通过降落伞与气球底部相连，降落伞的目的有两个：在紧急情况下确保任务安全结束，一旦与飞行器分离，吊舱安全下降。由于任务计划在公海执行，吊舱配备了自充气浮筒，以防止结构物沉没。 FTB演示机是一种细长的、无动力的、有翼的飞行器，长9米，总重接近1.3吨。它能够在亚跨音速和超音速两种飞行形态下进行结构和材料、自主导航和控制（GN&C）以及热空气动力学实验。在空气动力学外形的船体内部，有控制飞行器所需的所有子系统：投放后控制飞行器姿态的液压操纵系统，三级降落伞在溅落到海里之前制动FTB，以及其他系统，如热控制、电力、数据处理和遥测，跟踪和指挥。FTB可以容纳乘客实验或PEX的科学有效载荷。尾部由四个垂直尾翼组成，以减少对机翼的干扰、降落伞展开时的干扰和结构约束，以及匹配稳定性和控制要求。 FTB主结构由Carlo Gavazzi Space SPA和几个分包商建造，而飞行机械液压系统由Alcatel Alenia Space负责。机载航空电子和控制软件分别由Techno Systems和Space software Italia开发。 车辆通过机械方式与敞车相连，并在弹射时通过高温技术装置分离。 气球飞行的细节和科学成果 发射地点：意大利萨尔迪尼亚托托利阿尔巴塔克斯机场 气球发射：CIRA/ASI 气球制造商/尺寸/组成：零压气球340000 m3 发射前阶段于当地时间2月23日20时左右开始。各航段整合后，对FTB1车辆和承运人以及内务数据进行了全面检查。准备工作完成后，在气球释放前6小时左右开始发放准备阶段。所有的操作都是在发射台上进行的，重点是飞行段功能的最后控制以及气球的展开和充气。 气球于2007年2月24日上午8时30分用半动态方法发射，经过98分钟的向东位移的标称上升阶段后，飞行器及其有效载荷达到20.2公里的平飞高度。几分钟后，上午10点08分，当气球位于纬度39.95108和经度10.29903时，FTB被释放，当时气球位于一个巨大的孤立区域内，由意大利空军在Salto di Quira（PISQ）试验场控制，限制空中和海上交通。飞行任务于上午10:30结束，飞行器在坐标（39.94，10.37）处溅落，气球切割，吊舱分离。随后，在意大利海军“塔瓦拉拉”舰的指挥下，开始了任务的最后阶段，从海上回收吊舱、气球和飞行器。回收行动于晚上22时30分结束，持续近12个小时。 在右边可以看到轨迹图和imapct点（点击放大） 这是该项目的第一个标称大气任务剖面图。它被命名为下降跨音速飞行试验或DTFT，旨在将FTB1飞行器从平流层气球上下降到19公里至21公里的高度，以测试跨音速飞行状态下的空气动力学和飞行行为，条件类似于有翼发射级在其大气再入轨道期间所经历的情况。飞行器上装有科学有效载荷（称为乘客实验，其目的是进行两项主要试验：一项气动试验和一项结构试验，以验证总体气动和结构设计及分析工具；一项GNC技术试验，以验证再入飞行阶段的稳定性和控制增强系统及相关分析和设计工具终端区域能量管理（TAEM），范围从2.0到0.5马赫。此外，DTFT任务还可以收集有关与气球分离和FTBï1下降起始阶段的重要信息；以及应对任务最后阶段的能力，从打开降落伞到回收。 飞行本身非常成功，在跨音速条件下机头朝上，最高马赫数达到1.07。然而，飞行的最后阶段没有正确完成。飞行37秒后，机上的降落伞被激活，使飞行器减速，但三级中的第一级没有正常展开，导致FTB1撞击水面的力度超出预期。当回收船到达撞击区时发现飞行器坏了。 在仔细检查了飞行数据后，科学小组意识到，飞机刚降到10公里以下，就出了问题，当时由于降落伞展开失败，飞机加速到1.2马赫，开始不受控制地旋转。飞船的快速旋转以某种方式减缓了最后的速度，但它仍然以如此大的力量撞击大海，分裂成三块，其中一块沉没了。 尽管如此，由于对飞行数据、内务管理信息以及位于机体不同部位的500个空气动力学和结构传感器的读数，获取了大约200万组数据，任务目标完全实现。唯一一点没有测试的是平台的可重复性和可重用性。 未来的测试将使用FTB-2“Polluce”进行。 外部参考文献和书目来源
|
|
|
