Reichweitensicherheit für Luftstartfahrzeuge

Einer der Hauptvorteile von luftgestützten Orbitalsystemen ist ihre Fähigkeit, effektiv einen mobilen Startplatz bereitzustellen. Der Pegasus (XL) ist das einzige funktionsfähige orbitale Luftstartsystem, aber andere befinden sich in der Entwicklung: zum Beispiel Stratolaunch und LauncherOne von Virgin Orbit und das ähnliche suborbitale SpaceShipTwo .

Luftstartfahrzeuge sind viel kleiner als typische vertikale Trägerraketen, daher ist das Potenzial für Schäden am Boden (relativ) geringer. Darüber hinaus werden die Trümmer einer Sicherheitszerstörung auf 40.000 Fuß viel weiter verteilt sein, wenn sie den Boden erreichen, als im Vergleich zu einem ähnlichen Abbruch kurz nach einem vertikalen Start.

Trotzdem ist eine 20-Tonnen-Überschallrakete nicht das, was Sie wollen, wenn sie unerwartet durch Ihre Decke fällt

Existiert das Konzept eines Startkorridors für die Flüge von Luftfahrzeugen?

Ich interessiere mich dafür, weil kürzlich angekündigt wurde, dass der LauncherOne von Virgin von Newquay, Cornwall im Vereinigten Königreich aus fliegen wird. Obwohl sich Cornwall relativ weit in den Atlantik erstreckt, verlaufen praktisch alle prograden Startazimute über anderen Teilen des Vereinigten Königreichs oder Frankreichs. Ich habe gelesen, dass Starts zuerst über den Atlantik hinausfliegen werden, aber würde dies genügend Ozeanabwärtsreichweite bieten?

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In Bezug auf den britischen Fall enthält dieser Überprüfungsabschnitt der britischen Konsultation einige Einzelheiten zur Lufttüchtigkeit von suborbitalen Raumflugzeugen und luftgestützten Fahrzeugen. In diesem Abschnitt werden auch die Regulierung des Luftraums und die Trennung von Flugwegen und Startkorridoren erörtert.

Cornwall ist gut für polare Starts geeignet und führt leicht westlich von Süden nach Spanien.

Antworten (2)

Ja, die Regeln sind die gleichen für ein Luftfahrzeug.

Aus einem Papier von 2008, das den Ansatz der FAA beschreibt ( „Separation Distances for Rocket Launch Operations“ AIAA 2008-7124 )

Der Genehmigungsantragsteller muss die Risiken jeder der potenziellen Gefahren im Zusammenhang mit dem geplanten Betrieb identifizieren und qualitativ charakterisieren und Minderungsmaßnahmen ergreifen, die die hohen Risiken für die öffentliche Gesundheit und Sicherheit sowie die Sicherheit von Eigentum auf ein akzeptables Maß senken. Für einen zulässigen Flug, der auf seinem Weg zum oder vom Weltraum durch das National Airspace System (NAS) wechselt, besteht eine potenzielle Gefahr, durch die das RLV explodieren oder auseinanderbrechen kann, was dazu führt, dass herabfallende Trümmer in der Nähe befindliche Flugzeuge treffen. Ein Genehmigungsantragsteller kann das Risiko für diese nicht teilnehmenden Flugzeuge mindern, indem er mit der Flugsicherung der FAA eine Vereinbarung über die präventive Sperrung des Luftraums durch und unter dem das RLV operiert, abschließt. Jedoch, Es besteht die Möglichkeit, dass sich die herabfallenden Trümmer über die Grenzen dieses Betriebsgebiets hinaus ausbreiten, und diese Schadensbegrenzungsmaßnahme allein würde nicht teilnehmende Flugzeuge daran hindern, am Rand des Betriebsgebiets zu fliegen. Die FAA/AST schätzt das Risiko für die Öffentlichkeit an Bord von Flugzeugen, die am Rand eines vorgeschlagenen Betriebsgebiets fliegen. Die FAA/AST reduziert das Risiko für die Öffentlichkeit an Bord nicht teilnehmender Flugzeuge auf ein akzeptables Niveau, indem sie einen zusätzlichen Sicherheitsabstand für Flugzeuge jenseits des Betriebsbereichs vorschreibt. Die Bezeichnung des dieser Entfernung zugeordneten zusätzlichen Bereichs ist die Luftfahrzeug-Pufferzone. Das Ausmaß der am Rand des Betriebsbereichs angelegten Flugzeugpufferzone wird bestimmt, indem zuerst die Wahrscheinlichkeit bewertet wird, dass ein Flugzeug, das sich am Rand des Betriebsbereichs befindet, von Trümmern getroffen wird, die katastrophale Schäden verursachen können. Als nächstes wird die Berechnung mit zunehmenden radialen Abständen vom Rand des Operationsbereichs wiederholt, bis die resultierende Wahrscheinlichkeit auf ein akzeptables Niveau reduziert ist. Daher steht die Größe der Luftfahrzeug-Pufferzone in direktem Zusammenhang mit dem Schwellenwert für ein akzeptables Risiko für die Öffentlichkeit.

Mit anderen Worten, um eine FAA-Fluglizenz zu erhalten, müssen Sie eine Reihe von Sperrbereichen ausarbeiten und herausfinden, wie Sie Menschen davor schützen können, ihnen Schaden zuzufügen.

Die Kriterien sind eine Mischung aus Dingen:

Es gibt fünf Hauptannahmen, die zur Bestimmung der Größe der Flugzeugpufferzone beitragen. Die erste Annahme ist, dass das Fahrzeug ein Flugsicherheitssystem verwendet, das in der Lage ist, den IIP des Fahrzeugs unabhängig vom Ausfallszenario innerhalb des Betriebsbereichs zu halten. Die Wirksamkeit eines Flugsicherheitssystems wird getrennt von der Pufferzonenanalyse während einer Genehmigungsantragsbewertung bestimmt und wird daher hier nicht diskutiert, sondern als ausreichend zuverlässige Methode zur Eindämmung des IIP des Fahrzeugs angenommen. Die zweite Annahme ist eine Ausfallwahrscheinlichkeit von eins für die Mission (dh es wird angenommen, dass das Fahrzeug ausfällt). Die dritte Annahme ist, dass, sofern nicht eingeschränkt, nicht teilnehmende Luftfahrzeuge fliegen während des zulässigen Fluges parallel zum Rand des Betriebsgeländes. Die vierte Annahme ist, dass ein Fahrzeugausfall an der Betriebsbereichsgrenze nicht weniger wahrscheinlich ist als irgendwo sonst im Betriebsbereich. Die letzte Annahme ist, dass das Risiko für nicht teilnehmende Flugzeuge nicht größer als eins zu zehn Millionen (1,0E-7) sein darf.

Zunächst geht die FAA davon aus, dass der Flug ein Totalausfall sein wird, und berechnet ihre Wahrscheinlichkeiten darauf basierend . Für den frühen Teil des Pegasus-Programms war das eine wirklich gute Wahl; Die ersten Flüge waren eher fehlgeschlagen als nicht, obwohl Pegasus XL eine bessere Bilanz hat. Schließlich können Sie einen Rekord erstellen und diese angenommene Wahrscheinlichkeit reduzieren (beachten Sie, dass dies ein Papier von 2008 ist):

A. Ausfallwahrscheinlichkeit

Die Zuordnung der Wahrscheinlichkeit eines Fahrzeugausfalls während des Flugs ist eines der bestimmenden Kriterien bei der Dimensionierung der Flugzeugpufferzone. Ein Mangel an Flughistorie und Betriebserfahrung eines Fahrzeugs führt im Allgemeinen dazu, dass die FAA die Mindestausdehnung der Pufferzone des Flugzeugs auf der Grundlage eines maximal glaubwürdigen Ereignisses bemisst. Um dies zu erreichen, nimmt die FAA zu jedem Zeitpunkt in der vorgeschlagenen Trajektorie des Fahrzeugs eine Ausfallwahrscheinlichkeit (Pf) von 1,0 an, wobei effektiv ein Ausfall bei jedem Trajektorienzeitschritt angenommen wird. Eine Prüfung der Sammlung resultierender Ausfallszenarien führt dann zur Identifizierung des schlimmsten Ausfallszenarios, das dann als maximal glaubwürdiges Ereignis bezeichnet wird. Während die Intuition darauf hindeuten kann, dass andere, weniger schwerwiegende Ereignisse wahrscheinlicher auftreten, Für die meisten zugelassenen Fahrzeuge liegen derzeit keine ausreichenden Flugtestdaten vor, um die Eintrittswahrscheinlichkeit von Ereignissen relativ zueinander einzuordnen. Folglich könnte die Dimensionierung dieser Flugzeug-Gefahrenbereiche basierend auf anderen gefährlichen Ereignissen als dem maximal glaubwürdigen Ereignis einen unzureichenden Schutz für Flugzeuge bieten. Sobald ausreichende Erfahrungen gesammelt und Daten gesammelt wurden, wird die FAA eher probabilistische oder risikobasierte Ansätze zur Dimensionierung dieser Bereiche in Betracht ziehen. Aber bis zu diesem Zeitpunkt wird die FAA weiterhin ihre Mindestabmessungen auf der Grundlage eines maximal glaubwürdigen Ereignisses bestimmen. Sobald ausreichende Erfahrungen gesammelt und Daten gesammelt wurden, wird die FAA eher probabilistische oder risikobasierte Ansätze zur Dimensionierung dieser Bereiche in Betracht ziehen. Aber bis zu diesem Zeitpunkt wird die FAA weiterhin ihre Mindestabmessungen auf der Grundlage eines maximal glaubwürdigen Ereignisses bestimmen. Sobald ausreichende Erfahrungen gesammelt und Daten gesammelt wurden, wird die FAA eher probabilistische oder risikobasierte Ansätze zur Dimensionierung dieser Bereiche in Betracht ziehen. Aber bis zu diesem Zeitpunkt wird die FAA weiterhin ihre Mindestabmessungen auf der Grundlage eines maximal glaubwürdigen Ereignisses bestimmen.

Die Startlizenz basiert dann auf dem Schutz dieser Gebiete:

Sobald der Erlaubnisberechtigte das Betriebsgebiet und die Größe der Sicherheitszone festgelegt hat, muss der Erlaubnisberechtigte eine schriftliche Vereinbarung mit der zuständigen Flugsicherungsbehörde einholen, die für den Luftraum zuständig ist, durch den ein erlaubter Start oder Wiedereintritt stattfinden soll. Vereinbarungen zwischen der Flugsicherung und dem Genehmigungsberechtigten spiegeln unter anderem die Menge an eingeschränktem Luftraum wider, die erforderlich ist, um ein akzeptables Risikoniveau für nicht teilnehmende Flugzeuge aufrechtzuerhalten.

Je nachdem, um welche Art von Luftraum es sich handelt, kann dies auf unterschiedliche Weise geschehen. Notices to Airmen (NOTAMs) werden oft verwendet, aber wenn der Raum in anderem Besitz ist (z. B. die Militärgebiete vor Südkalifornien), reicht es aus, sich mit den kontrollierenden Einheiten zu einigen.

Die Küstenwache ist die US-Behörde, die für die Sicherheit an der Meeresoberfläche zuständig ist. An der Westküste wäre das der 11. Bezirk. Es gibt einen Local Notice to Mariners-Prozess zur Benachrichtigung, der jedoch nicht dazu verwendet wird, vor Fluggefahren von Vandenberg zu warnen . Die Aufprallzonen der ersten Stufe von Falcon und Delta sind Teil der militärischen Sperrzone in Südkalifornien und werden daher über diese Kontrollen abgewickelt: Sie erhalten einfach keine Erlaubnis, dorthin zu gehen, wenn sie fliegen.

Entschuldigung, ich bin gerade erst dazu gekommen, dieses Dokument durchzulesen - danke für die interessante Lektüre! Es scheint sich hauptsächlich um wiederverwendbare suborbitale Raketen zu handeln (wie eine New Shepard und vermutlich die erste Stufe von Falcon 9) und erwähnt den Luftstart nicht speziell. Ich kann mir vorstellen, dass die Regeln die gleichen sein werden, aber ich glaube nicht, dass sie in diesem Dokument behandelt werden. Ich werde die Frage aktualisieren, um etwas expliziter zu sein.
Natürlich würde ein Flug aus Cornwall von den EASA-Regeln der CAA, nicht der FAA, abgedeckt
@jcrm. Mein Verständnis ist zumindest für Pegasus, dass es beides ist. Das Fahrzeug und sein Träger sind beide US-typzugelassen und müssen daher überall, wo sie hinfahren, unter diesem US-typzugelassenen Fahrzeug betrieben werden. Die CAA kann und wird diese wahrscheinlich ergänzen.

In der Vergangenheit hat die Reichweitensicherheit zwei mir bekannte luftgestützte Booster zerstört, die 6. und 9. Pegasus-Starts.

Es scheint jedoch, dass diese eher aufgrund offensichtlicher Kontrollverlustprobleme als wegen Korridorverletzungen zerstört wurden.

Also: Reichweitensicherheit ist ein Akteur und wird/hat in der Vergangenheit Luftfahrzeuge zerstört (ed). Ich habe jedoch keine Details zu den Regeln.

Quelle