Это очередная идея нового многоразового РН с последовательным расположением 1-й и 2-й ступеней. При этом 2-я -- орбитальная ступень, немного напоминает Шаттл, так же к многоразовому, крылатому, оснащенному ЖРД блоку, присоединен подвесной бак. Но отличие в том, что и в самом активном блоке вместо грузового контейнера расположены баки с топливом, а ПГ как раз расположен в одноразовом грузовом отсеке вместе с подвесным баком.
Данный ракета-носитель состоит из двух блоков. 1-й с керосиновыми ЖРД, он напоминает самолет, переломленный на шарнире пополам. В месте перелома установлены ЖРД, так чтобы при обратном смыкании они полностью прятались в корпус. В передней части самолета расположен большой бак с кислородом, в задней – бак с керосином (поменьше). Блок оснащен ТРДФ, они расположены или на передней половине с боков (как на картинке), тогда они смогут немного помочь и при ракетном старте, или как 3-й двигатель у Ту-154. Крыло у блока треугольное, задний край крыла и хвоста, находятся в конечной точке блока. При старте на них с верху крепятся крыло и хвост орбитальной ступени. Возможна установка дополнительного крыла (как на рисунке) по схеме типа утка.
2-я ступень состоит из двух блоков: активного – многоразового и одноразового подвесного топливного бака с грузовым контейнером. Возможен вариант, когда активный блок будет еще оснащен кабиной для экипажа. ЖРД орбитального блока работают на водороде. Вначале они используют топливо из подвесного бака. Этого хватает, чтоб выйти за пределы влияния скоростного напора. За тем сбросив пустой бак, и оставив лишь прикрепленный с наружи ПГ блок использует топливо из внутренних баков. Аэродинамика активного блока 2-й ступени сходна с аэродинамикой Шаттла.
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/15989.jpg)
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/15990.jpg)
Данный носитель стартует вертикально. На старте запускаются только ЖРД 1-й ступени. (для расчетной комплектации) Это 5 штук РД-180, (вернее его многоразовая модификация), из них 3 расположены на носовой половине, где наиболее тяжелый кислородный бак, а два на хвостовой половине. Время работы 135 секунд, это столько же как 1-я ступень Энергии. При массе отработавшей 1-й ступени 150 тонн и массе 2-й ступени и ПГ =390 тонн, отношение полной тяги к полной массе и на старте и по окончанию работы 1-й ступени точно такое же как при пуске Энергии.
Отработавшая 1-я ступень (высота 50 км, скорость 1800 )м/с) оцепляется, и пролетев некоторое время, немного набрав высоты и сбросив скорость, (при скоростном напоре менее 30 кгс/м2) из перегнутого пополам состояния распрямляется, превращаясь в самолет. При спуске на сверхзвуковых скоростях и значительных углах атаки не должно быть влияния передних крылышек на основное крыло. Данный самолет должен быть достаточный не только для посадки, но и для взлета и перелета на другой аэродром. Еще причина по которой я нарисовал «утку»: размах крыла блока 1-й ступени (его вес в 3,7 раза больше блока 2-й ступени) не сможет быть на много больше чем у 2-й ступени, хотя распределение массы на много лучше. И при гораздо большем давлении на крыло необходима гораздо лучшая управляемость.
2-я ступень запускается по окончании работы 1-й ступени. Оба сопла РД-0120 раздвигаются в стороны, чтоб не успеть спалить первую ступень, и сам пуск происходит еще при ускорении. Время работы 2-й ступени 345 секунд, это столько же, как у Энергии после отстрела 1-х ступеней. Если ЖРД форсировать всего на 2% (есть варианты форсирования (для ГК-175) на 15%), то отношение тяги к массе будет такое же как у полета Энергии на данном участке полета. За то по окончании работы ступени (особенно после сброса подвесного бака) отношение тяга к массе на 20% лучше чем у Энергии. Этого должно хватить и на окончательное довыведение.
Масса 1-й ступени: полная—1000 тонн; после разделения -- 150 тонн; топливо – 850 тонн.
Масса 2-й ступени: полная—390 тонн; после разделения – 40 тонн; топливо – 315 тонн; подвесной бак – 10 тонн.
Масса полезного груза: 25 тонн.
Конечно описал не все свои мысли, но идея мне понравилась самому. Готов принять отзывы критику и вопросы.
С уважением Алексей.
Почему у вас в качестве полезной нагрузки используется гроб такой необычной формы?
Похоже интерес к темам про многоразовые РН с вертикальным взлетом на ЖРД угас в конец. Особенно к всяким новым прожектам. Или я его преподал очень сухо и не расхвалил. А может этому есть причины: Совсем не триумфально-блестящая эксплуатация Шаттла (не считая пиара); бесполезное создание Бурана; остановленный проект ГК-175; пока в пустую распиаренный треск про Байкал и Клипер....
Экономические расчеты пока как бы не совсем в пользу многоразовых, хотя если считать абстрактно, не применительно к конкретному проекту -- то же самое, что тасовать карты по просьбе заказчика.Да и кто сказал, что грузопоток должен снизиться? Может с приходом новых игроков и космическим державам со стажем придется выглядеть достойно. Похоже и американцы после шаттла не собираются остаться только с одноразовыми носителями. Значит понимают, что на современном уровне технологий можно создать и конкурентоспособную многоразовую систему, и даже экономически выгодную.
С моей точки зрения для создания многоразовых систем, главное подобрать именно оптимальную схему. Как можно с меньшим количеством блоков, с меньшим количеством механизаций в блоках. С блоками разумных размеров, форм, массы и ее распределения. Чтоб как можно меньшую массу тащить до самой орбиты. А уже после этого выбирать двигателя и прочую начинку, работать над аэродинамикой и другими техническими вопросами.
Если кто помнит, я уже перебрал много именно различных схем и компоновок многоразовых РН. В обсуждениях, тех которые были разработаны, существуют или проектируются, я участвую очень редко, больше просто читаю.Мне хочется и я пытаюсь придумать новую оптимальную схему или компоновку РН, у которой за счет каких-нибудь ухищрений удастся добиться реального выигрыша. Вот и сейчас попытаюсь пусть методом абстрактного сравнивания доказать, что данная моя идея смотрится по крайней мере не хуже других летавших ракет и проектов.
Допустим, сравним мою идею с Шаттлом и ГК-175:
1) По кол-ву блоков: ГК-175 -- 5; Шаттл -- 4 (один одноразовый); мой -- 3 (один одноразовый).
2) По отношению массы ПН / РН : мой -- Шаттл -- ГК-175. (по убывающей)
3) По кол-ву складывающе-разлаживающих механизмов: Шаттл --створки грузового отсека; мой -- шарнир на 1-й ступени; ГК-175 -- очень много, пальцев не хватит.
4) По массе блоков РН выходящих на орбиту: У моего в два раза меньше, чем у Шаттла и в 2,5 раза меньше, чем у ГК-175.
5) По тяжести самого сложного блока: у меня 1-я ступень в 1,5 раза тяжелее блока Ц у ГК-175; и почти в 2 раза тяжелее челнока Шаттла. Но он набирает скорость в 4,5 раза меньше чем они.
6) По суммарной тяге всех вместе взятых двигателей у моего более чем в 1,5 раза меньше чем у конкурентов.
7) По диаметру многоразовых блоков: самый толстый у ГК-175, а мой и Шаттл близкие по диаметру.
Понятно, что эти сравнения не корректны, но мой набирает – 17 баллов, Шаттл –15 баллов, ГК-175 – 9 баллов. Хотя в реальности иногда один аргумент, стоит сотни других, но тем не менее, я перечислил не самые второстепенные признаки. Лучше сравнивать попорядку.
Сравним самые дорогие блоки: У Шаттла и ГК-175, это орбитальные блоки, в моей же схеме это первая ступень. В сравнении с Шаттлом, это беспилотный блок, с несущими баками вместо фюзеляжа с огромным выходом для груза. Соединение с переломом корпуса, это не очень сложно, таким решением (например с кабиной) не кого не удивишь. Масса распределена очень удачно: основная ее часть расположена по центру. Аэродинамика на много лучше: нет обрубленной задней части с торчащими соплами, да и диапазон рабочих скоростей на много меньше. Ступень оснащена двумя мощными турбореактивными двигателями, достаточными не только для возможности уйти на второй круг при посадке, но и для возможности взлета блока с ВПП, для самостоятельного перелета к месту старта. У Шаттла при взлете через крепление с подвесным баком передается механическое усилие в пол тысячи тонн, у меня усилие передается вдоль корпуса и распределяется очень удачно. Здесь отсутствуют всякие грузовые отсеки и механические усиления для крепления боковых блоков.
Заявленная мной масса блока 1-й ступени после отстыковки в 150 тонн с приличным запасом. Из них масса ЖРД и ТРД двигателей составляет менее 50 тонн. Баки таких объемов, достаточной для самолетных требований прочности, без фрезерованной вафли около 45 тонн, прочие ракетные системы около 5-ти тонн. 15 тонн на силовые механизмы крепления блоков и шарнира. 5 тонн на остаточное топливо. И 30 тонн на оперение и авиационные системы. И нет особой необходимости в тяжелой теплозащите.
Если сравнивать мой орбитальный блок (2-я ступень) с тем же Шаттлом, на который он будет внешне похож. То он получится при близких размерах значительно легче и проще. В отличии от Шаттла корпус моего блока состоит из несущих наддутых топливных баков, без всяких грузовых отсеков. Механическое усилие на боковой подвесной блок будет в 3 раза меньше чем у Шаттла и в 4 раза меньше чем у ГК-175. Отсутствие систем пилотируемого корабля вообще значительно облегчит и удешевит блок. ЖРД будут предположительно РД-0120 2 штуки. Форма оперения и аэродинамика будут схожи с Шаттлом, хотя с передней центровкой будет проблем немного больше, но не больше, чем у ГК-175.
Подвесной топливный бак будет в 3,5 раза меньше чем у Шаттла, и его даже не нужно будет тащить до орбиты, ведь чуть не половина топлива 2-й ступени находится в активном блоке. При выработке топлива подвесной бак отбрасывается, а на внешней подвеске остается только ни чем не защищенный полезный груз. Объем ПГ может быть значительно больший по объему, чем грузовой отсек у Шаттла и лишь не на много уступает по массе. Однако мой носитель, как и ГК-175 сможет возить грузы только в одном направлении, а возвращать их на Землю, потребность наверно уж очень экзотическая.
На моем носителе боковые стартовые ускорители вообще не предусмотрены, здесь последовательная схема. На Шаттле их два, и их тяга на старте является основной. На ГК-175 боковых ускорителей вообще 4 штуки, каждый из них это тяжелый блок со сложным раздвижным оперением, собственным ТРД и прочими авиационными системами. Если их все 4 штуки сравнить по весу, тяге, кол-ву двигателей, баков, крыльев, хвостов, сложности и стоимости, то это значительно серьезнее, чем моя 1-я ступень, да и она с собственной транспортировкой куда самостоятельнее.
Может не очень корректно было сравнивать пилотируемый Шаттл с автоматическим моим носителем. Но на моем носителе, на орбитальной ступени возможно разместить и кабину для экипажа с САС и шлюзовой камерой (но без грузового отсека). Груз так и останется на внешней подвеске но при этом будет уже не 25-27 тонн, а 14-16 тонн.
Спасибо тем, кто дочитал мои «философские рассуждения». Я остаюсь на мнении, что в будущем многоразовые РН займут свое более достойное место в космонавтике.
Гусев_А, это всё прекрасно, но почему вы выбрали такую форму гроба?