Одноступенчатый АКС

[Shestoper]

Предлагаю рассмотреть проект одноступенчатого АКС, реализуемого при нынешнем уровне технологий.

Сделать это можно, если в качестве источника энергии использовать ядерный реактор.
Как известно, у ТФЯРД проблемы с удельной тягой (не в последнюю очередь из-за тяжелой радиационной защитой).
Но горизонтальный старт АКС позволяет в несколько раз уменьшить стартовую тяговооруженность по сравнению с вертикальным стартом.

На АКС должны быть скомбинированы двигатели трех типов:

1) воздушно-реактивный с компрессором и использованием воздуха в качестве рабочего тела (нагрев в реакторе)

2) такой же двигатель, но прямоточный

3) ТФЯРД с водородом в качестве рабочего тела.

На старте воздух в реактор подается через тракт с компрессором, и после нагрева идет в тракт с турбиной (вращающей компрессор) и в сопло.

При достижении скорости 2 Маха воздухозаборник этого тракта перекрывается, и воздух идет в реактор по прямоточному тракту.

При достижении 12 Махов воздухозаборники закрываются, и двигатель начинает работать в режиме ТФЯРД, используя в качестве рабочего тела водород.

При этом масса водорода должна составлять не более 50% от стартовой массы.

Когда скорость АКС превысит 6-7 Махов, водород можно использовать для активного охлаждения обшивки. После этого подогретый водород можно направлять в такт прямоточника после реактора, дополнительно подогревая воздух.

Водородные баки большого объема можно разместить на АКС, построеном по схеме "летающее крыло" - треугольный несущий корпус. При этом большое лобовое сопротивление водородных баков (по сравнению с обычными сверхзвуковыми самолетами) и низкое аэродинамическое качество АКС на дозвуке особых проблем создавать не будут - ведь при старте и на первом этапе разгона мы вообще не расходуем водород, рапбочим телом является забортный воздух.

Думаю что получить на таком одноступенчатом многоразовом АКС мю ПН порядка 8-10% вполне реально.

[Peter]

"при нынешнем уровне технологий" такая машина нереализуема.
Навскидку:
1. Где 12-маховый ГПВРД?
2. Где подходящий ТФЯРД?
3. Не хватает ХС....

В лучшем случае, она вообразима...

[Shestoper]

ХС-то почему не хватает? До 3-4 км/c разгоняемся на ГПВРД. При этом, поскольку источник тепла ядерный, рабочим телом является забортный воздух.
Потом на водороде остается только 4-5 км/c набрать. При УИ ТФЯРД 900 с это вполне реально, особенно если учесть что тяговооруженность нужна не больше 0,7.


Я согласен с тем, что для создания такого носителя нужно создать множество технологий, это потребует огромных затрат. Но его принципиальная реализуемость сомнений не вызывает.

[Peter]

ХС-то почему не хватает? До 3-4 км/c разгоняемся на ГПВРД.

Невнимательно прочитал - просто 3-4 км/с на окислительном рабочем теле  - это ни в какие ворота... Поскольку мы должны нагреть, примерно, выше температуры торможения потока - чтобы компенсировать потери на торможение потока перед нагревом - порядок величин - 4000К
http://mech-e.info/ref/temperatyra_tormojeni9.html. И греть, фактически, теплообменником - то есть, керамика должна быть а) прочной, б) стоять в оксилительно-азотной среде.

[Shestoper]

Ну можно ограничится разгоном в атмосфере до 2,5 км/c - это снижет остроту проблемы с охлаждением воздухозаборника и обшивки.
Думаю до такой скорости можно обойтись без активного охлаждения водородом при разгоне (а не при установившемся полете).

Тогда получается, что в режиме ТФЯРД нам надо разгоняться не более 6 км/c, а до этого масса АКС не уменьшается по сравнению со стартовой.

[Shestoper]

Примерно такую же мю ПН можно получить у многоразовых двухступенчатых АКС типа "Зенгера". И конечно создать АКС без ядерных двигателей можно быстрее и дешевле. ЖРД для второй ступени уже отработаны.

Но одноступенчатая многоразовая система, имеющая мю ПН на уровне лучших одноразовых многоступенчатых - такая задача привлекает просто "из любви к исскуству"  

[Fulcrum]

Кажется я описание подобного проекта видел как-то в каком-то номере техники молодежи. Жаль не купил.
Стартовая масса около 600 тонн. Половина массы водород. ПН на LEO 40 тонн. До 1 маха разгоняется используя забортный воздух в качестве рабочего тела. Дальше на ГПВРД до 10М (с сжиганием водорода). Потом ТФЯРД. Реактор двухрежимный. Теплоноситель сам водород. То есть воздух не в реактор разумеется идет, а в двигатель с  теплообменником. Плюс водорода, что он не активируется практически при прохождении через реактор. Реактор в специальной мнущейся, неразрывной оболочке. При аварии выброса радиактивных веществ не происходит. Такой агрегат впринципе сможет совершить кругосветный перелет в атмосфере вообще без расхода рабочего тела. Понятно, что энергетические возможности у подобного аппарата будут невероятные. Шаттлам и не снилось. Может быть даже станет возможным достижение орбиты луны (но увы, не посадка).
Если бы союз не распался и на энергию-буран не отвлеклись, то глядишь году к 2010му и полетела бы птичка.

[Lin]

http://www.testpilot.ru/russia/myasishchev/m/19/img/m19comp.jpg

http://www.testpilot.ru/russia/myasishchev/m/19/index.htm

http://www.testpilots.ru/tp/russia/myasishchev/m/19/m19_1.htm

[Fulcrum]

ага, оно

[Димитър]

Во! А я читал на Буран.ру другое:
" Проект одноступенчатого воздушно-космического самолета на ЯСУ был развит в НИИ-4 (затем ЦНИИ-50) Министерства обороны группой под руководством Олега Гурко. Первоначальный проект аппарата был оборудован силовой установкой, состоящих из нескольких комбинированных прямоточных жидкостных ракетных двигателей, использующих на этапах атмосферного полета (взлет и посадка) атмосферный воздух в качестве рабочего тела. Основное отличие прямоточных ЖРД от классических ПВРД (прямоточных воздушно-реактивных двигателей) заключалось в том, что если в ПВРД набегающий поток воздуха сначала сжимается за счет кинетической энергии набегающего потока, а затем разогревается при сжигании топлива и выполняет полезную работу, истекая через сопло, то в прямоточном ЖРД воздух разогревается струей ЖРД, помещенного в воздушный тракт прямоточного двигателя. Помимо многорежимности (и возможности работы в безвоздушном пространстве как обычный ЖРД) комбинированный ЖРД на атмосферном участке создает дополнительную тягу за счет возникновения инжекционного эффекта. В качестве топлива предусматривался жидкий водород.
В 1974 году у Гурко возникла новая техническая идея, позволяющая существенно снизить расход топлива за счет размещения в воздушном тракте теплообменника, нагревающего воздух теплом от бортового ядерного реактора. Благодаря такому техническому решению появилась возможность в принципе исключить расход топлива при полете в атмосфере и соответствующие выбросы в атмосферу продуктов сгорания.
Окончательный вариант аппарата, получивший обозначение МГ-19 (Мясищев-Гурко, М-19, "гурколет"), был выполнен по схеме несущий корпус, обеспечивающей высокое весовое совершенство аппарата, и был оснащен комбинированной двигательной установкой в составе ядерного реактора и комбинированного прямоточного водородного ЖРД. В первой половине 1970-х годов МГ-19 рассматривался как серьезный конкурент МКС "Энергия-Буран", однако ввиду меньшей степени проработки и большей степени технического риски при реализации, а также из-за отсутствия зарубежного аналога, МГ-19 реализован не был. Тем не менее этот проект до сих пор не рассекречен, и информация о нем и по сей день крайне скудна. "

Оказывается, не совсем так?
В ссылках Лина, Гурко упоминается только как один из многих разработчиков корабля.