Концепция и АКС, проект "Гиперкуб"

Автор Зомби. Просто Зомби, 11.06.2007 20:31:44

« предыдущая - следующая »

0 Пользователей и 1 гость просматривают эту тему.

Зомби. Просто Зомби

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/posting.php?mode=quote&p=217175

ЦитатаПредлагаю завести новую тему - "АКС от Hcube" !
И вынести туда все полученные результаты без флуда.
И в ней обсуждать уже непосредственно конструкцию и т.д.

АКС в некотором смысле "антиконцептуален" - не на самом деле, конечно, но первоначально я был в плену у мифа (вероятно, сознательно созданного?  :wink:  :mrgreen: ), что АКС это "так сложно, так сложно, так сложно, что... неизвестно, когда будет и будет ли вообще :roll: ")

Поэтому он у меня попал в мантру №4, т.е. оказался как бы в конце списка "минимально обязательных проектов", необходимых для выживания и развития космонавтики в обозримой перспективе

В действительности же АКС вполне мог быть реализован на "технологиях середины прошлого века" и его объективное положение оказывается "размазанным" между "мантрой №0" и "мантрой №4"

С другой стороны, АКС - это реальная альтернатива проектам типа Шаттла или Клипера, которые в отношении его представляют собой явные fake-варианты (сиречь фальсификации) и поэтому многие моменты функционирования современной "системы управления обществом" тоже можно вполне продуктивно отслеживать и разбирать на этом ЯРКОМ примере :wink:  :mrgreen:
Не копать!

Дмитрий Виницкий

АКС действительно мог быть создан на технологиях 70-х. Вся беда в том, что реально вывести могли не слишком много полезной назной нагрузки. Гораздо меньше чем РН. И это - главная причина.
+35797748398

Зомби. Просто Зомби

Это, так сказать, "официальная версия объяснения", почему не был реализован АКС
Но отнюдь не обязательно - действительная причина

Во всяком случае, "Шаттловский тупик" состоит не только в том, что американцы отказались от продолжения полетов на Луну, от марсианских планов и от постройки орбитальных станций, но еще и в том, что Шаттл, так сказать, "загородил дорогу" для АКС, будучи сам при этом системой, развитие которой практически невозможно
Не копать!

Дмитрий Виницкий

Можно бесконечно разглагольствовать на эту тему. Шатл - компромисс между потребностями и техническими возможностями. Существуй СССР и гонка вооружений, выплеснувшаяся в космос, шатл бы летал и заказывались новые корабли. С этой точки зрения никакого тупика нет.
+35797748398

hcube

Концептуально, система выглядит так - примерный внешний вид - как у Спирали, но корпус более уплощенный, фактически - контурное летающее крыло. А вот само крыло - наоборот, более толстое.
В носовой части этого дельтавидного крыла находится носовой бак/ГО. С ним в первой трети длины крыла сопряжена без зазора носовая часть второй ступени. Вообще, вторая ступень 'лежит' на первой как часть ее 'фюзеляжа'. Носовой бак используется для ЖК, а жидкий метан, используемый в качестве топлива, залит в кессон крыла. Метан эффективно парирует нагрев конструкции крыла, и испаряясь, поступает в виде газожидкостной смеси в разгонные ТРД.
Основная идея АКС - преодоление атмосферы на тяге ВРД.
Для этого АКС спроектирован как сверхзвуковой самолет с отделяемой верхней частью 'фюзеляжа', второй ступенью.
Для оптимизации эффективности второй ступени, первая ступень после разгона до 1 км/с и подьема на 15-20 км, совершает прыжок на ракетном ускорителе. Точнее, происходит плавный переход с ТРД на ЖРД с одновременным набором высоты и скорости, ТРД окончательно отключаются примерно на высоте 30 км и скорости 5М, когда скоростного напора даже на такой скорости уже не хватает для их работы.
На ЖРД первая ступень набирает порядка 1 км/с вертикальной скорости и 1.5-2.5 км/с горизональной. При этом она выпрыгивает из атмосферы на высоту более 100 км. На высоте более 50 км, где скоростной напор пренебрежимо мал, происходит разделение ступеней, ранее плотно сопряженных по днищу второй ступени. Разделение производится расстыковкой крепежных замков и подачей в зазор между ступенями газа наддува баков первой ступени. После разведения ступеней производится запуск сначала двигателя OMS второй ступени, а затем, после осадки топлива - главного маршевого двигателя. На маршевом двигателе вторая ступень добирает оставшиеся 4-6 км/c и выходит на орбиту.
В принципе, отношение ПН и массы второй ступени таково, что вторая ступень может 'развозить' ПН по орбите на манер Шаттла, так, доставка ПН на МКС (орбита 400 км) с последующим сведением АКС с орбиты уменьшит ПН примерно на 30-35% (использование в качестве 'грузового контейнера' Прогресса дает примерно те же 35% уменьшения ПН на его АО, но АО Прогресса надо еще изготовить, как и его одноразовый гермоотсек, а на АКС они 'катаются' на орбиту и обратно, как MPLM на шаттле)

В общем, я соорудил маааленький эксельчик и в нем немного посчитал.

Фиксированные данные - УИ ступеней (1 ступень 350, 2 ступень 470), расход топлива ТРД - линейно от скорости перехода на ЖРД, на 3М - 0.2 от взлетной массы. Дальше - чистый Циолковский, ХС - 9000.

Получается следующее. Если мы зададимся относительной ПН в 1%, то на одном конце у нас будет 2 ступень с относительной массой 0.1, при этом оптимальная скорость разделения - 700 м/c (воздушный старт на 2М), разгон на ЖРД не применяется (ну, условно говоря, я понимаю, что небольшей разгон нужен). Относительная масса разгонщика при этом - 0.73.
На другом конце, если у нас есть КС с относительной массой 0.25, оптимальной точкой является разгонщик с относительной массой 0.29. Набираемая скорость при этом - 1700 м/с на ВРД и 1900 на ЖРД.

Если задаться массой разгонщика 0.35, орбитального самолета 0.15, то максимальная мюПН получается равной 3.19%, при скорости разгона на ТРД равной 2200, а на ЖРД - 0 м/c. Это указывает на некоторую неадекватность модели разгона на ТРД - на самом деле, она не линейная, а квадратичная, по идее. Если ограничить скорость на ТРД 1000 м/с, то мюПН - 2.45%, скорость разгона на ЖРД - также 1000 м/с.

Обращаю внимание - никаких оптимальных точек разделения на гиперзвуковой скорости! Все скорости разделения лежат в пределах 6-8М максимум.
Звездной России - Быть!

Зомби. Просто Зомби

Впрочем, есть еще "интересный вариант", что мы тут, с hcube, ДЕЙСТВИТЕЛЬНО нашли "техническое решение", которое на этапе ранних оценок технических перспектив было пропущено тогдашними ведущими конструкторами :wink:

А что, так бывает :roll:

Хотя и не часто :wink:  :mrgreen:
Не копать!

Зомби. Просто Зомби

ЦитатаМожно бесконечно разглагольствовать на эту тему. Шатл - компромисс между потребностями и техническими возможностями. Существуй СССР и гонка вооружений, выплеснувшаяся в космос, шатл бы летал и заказывались новые корабли. С этой точки зрения никакого тупика нет.
Шаттл - это тупик
Рассуждай, не рассуждай на темы "технического совершенства конструкции" или "наличия подходящих ПН и других полетных задач" - это тупик ИЗНАЧАЛЬНО

Пресловутая "прагматичность" задавила "интенцию", но при этом оказалась абсолютно не продуктивной именно "практически"
Не копать!

Lin

Тссс... давайте не будем флудить. Слово hcube`у
"Вся суть - в переселении с Земли и в заселении космоса."

Дмитрий Виницкий

Шатл - аппарат из иной реальности. Сегодня реальность иная.
Всплывшие проблемы шатла могли быть решены на ходу, включая посадку на турборекативных двигателях. :)
Просто сегодня техническая мысль направлена на то, как поскорее от шатла избавиться.

Та же участь ждёт АКс в любом виде на сегодняшних и увы, завтрашних, технологиях.
+35797748398

hcube

По поводу шаттла. На мой взгляд, шаттл плох несколькими вещами.

1) его многоразовость достигается ценой сброса ВТБ и ронянием в море ускорителей с последующей ловлей. Это надо ПОЛНОСТЬЮ исключить - ступени - все - должны быть полностью многоразовыми и самостоятельно прибывать к месту их восстановления и сборки. Для первой ступени традиционной РН - это концепт типа Байкала.

2) шаттл слишком БОЛЬШОЙ. Его максимальная ПН - 30 тонн - никогда не была востребована. Более того, даже и его регулярные полеты с ПН порядка 15-20 тонн могут с легкостью быть заменены полетами с чистой ПН в 7-10 тонн. Просто их должно быть больше.

3) шаттл требует большого, дорогого, и постоянно обслуживаемого стартового комплекса. При темпе пусков в 2 раза в год это несколько накладно. Но даже и при пусках раз в неделю - все равно восстановление СК после старта тяжелой ракеты - довольно дорогая операция - дороже, чем замена пироболтов, истраченных при холодном разделении 1 и 2 ступеней. Несопоставимая, конечно, со стоимостью самой ракеты - см. п.1

4) Шаттл ПИЛОТИРУЕМЫЙ. Это ограничивает как перегрузки, так и заложенные в конструкцию запасы надежности.  А также 'сьедает' не менее 40% ПН (которые можно было бы вывести вместо пилотской кабины, СЖО, скафандров и т.д.).

Все эти недостатки МТКС устранены в концепте АКС hcube-Зомби. Единственная полностью многоразовая альтернатива - это что-то типа ГК-175, со второй ступенью, модернизированной на манер нашей второй ступени - т.е. с грузовым отсеком между полубаками водорода. Но даже и у нее при примерно той же мюПН (45 тонн из 2400 стартовой, 1.8% против 2.45%), чуть меньшей сухой массе, присутствует проблема номер 3. Которая у АКС решается так - старт производится с любого военного аэродрома первого класса, на котором есть водород-кислородная заправочная инфраструкура. Обсуждение что проще сделать - кислород-водородный завод или кислород-водородный завод И стартовый комплекс с МИКом (для АКС возможен вариант перелета на ТРД на 'крейсерской' скорости 2М на дистанцию до 10000 км - т.е. без посадки из Москвы на о. Рождества. Там заправка, тестирование (не сборка!),  и старт, нужна бетонка 5 км и помянутая кислород-водородная заправка), я вести не буду.
Звездной России - Быть!

Дмитрий Виницкий

Вообще-то, одним из главных факторов, порождающих мечты об АКС и являются малые перегрузки на всех участках полёта.

А так, я же говорю - и Шатл и Буран являются оптимумом, который может быть создан на сегодняшних и завтрашних технологиях. Кстати, меньшие ПН действительно дешевле выводить РН.

До появления революционных технологий, способных коренным образом изменить эффективность АКС, всякая АКС будет не нужна.
+35797748398

Зомби. Просто Зомби

ЦитатаШатл - аппарат из иной реальности. Сегодня реальность иная.
Всплывшие проблемы шатла могли быть решены на ходу, включая посадку на турборекативных двигателях. :)
Просто сегодня техническая мысль направлена на то, как поскорее от шатла избавиться.

Та же участь ждёт АКс в любом виде на сегодняшних и увы, завтрашних, технологиях.
Шаттл... э... скажем, "знающими и мудрыми" ИЗНАЧАЛЬНО оценивался... э... плохо

А АКС - изначально и ВСЕГДА - ТОЛЬКО положительно

Шаттл - это ОТХОД от принципа "дешевого полета за счет дорогой разработки", как бы "компромисс" между "практическими запросами" и "идеальной линией развития"
Но компромисс этот "не получился", якобы потому, что "не было ПН"

Хотя - как посмотреть:
ИЗНАЧАЛЬНО было запрограммировано 4 корабля с ресурсом в сто полетов каждый
Сейчас № текущей миссии у нас какой?
То есть, выходит, "на треть" программа УЖЕ выполнена?
А еще "резерв главнокомандования" следует учесть, вполне возможно, что "четыреста полетов" были и взяты с двух-трехкратным запасом, для космоса это совсем не редкость?

Так что же это у нас получается-то, а?
Не копать!

Дмитрий Виницкий

Ждать рррреволюционных технологий.
+35797748398

Зомби. Просто Зомби

ЦитатаДо появления революционных технологий, способных коренным образом изменить эффективность АКС, всякая АКС будет не нужна
В том-то и дело, что АКС-то НУЖЕН, а Шаттл с Клипером - НЕТ

Шаттл с Клипером - это fake, "фанера", которая скрывает НУЖНОЕ и РЕАЛЬНОЕ, фальсифицирует реальные задачи и потребности и направляет вектор развития в тупик
Не копать!

Дмитрий Виницкий

Да нужен, нужен! Но это не повод в ожидании сворачивать текущие модернизации...
+35797748398

Зомби. Просто Зомби

Так кто предлагает "ждать"-то? :shock:
 :wink:  :mrgreen:
Не копать!

Дмитрий Виницкий

Я. А в текущем времени думать, как улучшить существующие "варварские" технологии :)
+35797748398

hcube

По просьбе ЛИНа считаю, что можно извлечь из МИГ-31. Допустим, мы берем его без модернизации, обьем керосина используем тот что есть (12% от стартовой массы, т.е. порядка 6 тонн керосина - на подьем на 15 км/2М), под брюхо вешаем бак кислорода для ЖРД 1 ступени, на спину - вторую ступень. Считаем.

Сухая масса МИГа - 22 тонны, максимальная взлетная - 46. Допустим, мы снизили сухую массу на две тонны, с одновременной установкой движка OMS с Бурана и бака кислорода. Ну, там, радар сняли, пилотскую кабину (кстати, вместо них можно как раз и повесить бак кислорода), узлы подвески вооружения, и т.д.  Т.е. конструктивное совершенство - 0.47.

Далее, допустим, мы разработали мини-челнок с совершенством 0.2 - ну, учитывая 0.15 у Х-33 - тоже реально, да? 2М предположительно с конформно размещенным челноком МИГ наберет. Заводим данные в эксельчик....

Согласно эксельчику, при наборе на ТРД 620 и на ЖРД первой ступени 1700 м/c, мю ПН составит 0.41 (примерно постоянно, начиная с 1400 м/c), т.е. при взлетной массе 46 тонн чистая ПН на LEO185 составит 188 кг, при полной многоразовости системы.

Масса второй ступени при этом составит 4.6 тонны в заправленном и 920 кг в пустом состоянии. Ну, это абстрагируясь от существования ЖРД на такую тягу.

Обьем топливной пары ЖК-ЖВ на 3.5 тонны составит примерно 15 кубометров, т.е. если мы примем длину 2 ступени в 2/3 длины исходного МИГа, то ее мидель в широкой части будет равен примерно 3 м2, что раза в 3 меньше такового у самого МИГа.  И, кстати, в нее можно будет загрузить 3 ракеты космос-космос, созданные для Спирали ;-).
Звездной России - Быть!

Дмитрий Виницкий

188 кг? Проще конверсионную ракету пульнуть...
+35797748398

hcube

Не-а. Как они кончатся - что пулять будем?

Кроме того, это я посчитал не новую разработку. Это я посчитал, чтобы будет, если взять ОБЫЧНЫЙ истребитель и путем его модернизации сделать АКС. И даже при этом у меня получилась относительная ПН сравнимая с шаттлом в типовом полете.

Если я правильно помню, такую массу ПН имела ТРЕХСТУПЕНЧАТАЯ ракетная система LINa, использующая Ил-76, т.е. имеющая общую взлетную массу более 100 тонн.

И, да - 200 кг - это ПН Ишима на базе того же Миг-31. Но там используется ТРЕХСТУПЕНЧАТАЯ ОДНОРАЗОВАЯ ракета. С немалой стоимостью изготовления и выделенными полями падения.
Звездной России - Быть!