VSS Enterprise и орбита

[hcube]

Да не, тут имелось в виду использовать Энтерпрайз как носитель ракетной ступени для вывода некоей малой ПН на орбиту. А не выводить его туда целиком.

[avmich]

Ок, тогда наоборот - нужно знать, какую массу Энтерпрайз поднимет в качестве ракетной ступени. Поделить на максимум 12 - получится масса "сухой" ракеты, поделить на 8 - получится масса "сухой" ракеты  + ПН. Конечно, эти примерные оценки работают, если ракета не слишком мала...

Но Энтерпрайз вряд ли выведет многотонную ракету. Думаю, около 3 тонн ещё может... При водородном топливе в 300 кг ужать двигатель но 4 тонны тяги и баки не так просто... при этом на ПН всё равно остаётся килограмм 70.

[hcube]

Тут предполагали что на ракету 'упадет' примерно 500 кг ;-)

На ПН от этих 500 останется от 3 до 5% - то есть 15-25 кг. Плюс примерно 75 кг самой ступени.

[hcube]

Есть другой интересный вариант - 'воздушный старт'. ТО есть подвесить под 'рыцаря' не SS1, а водородный челнок на те же 5 тонн веса, что-то типа Феникса ESAшного. Вот тогда можно говорить о 100-150 кг на орбите, причем с многоразовым челноком.

[Vitall]

Без проблем

Итак...

Дык. Так в чем же таки принципиальная невозможность? (А вообще извиняюсь - забегался сегодня).

[Vitall]

Ну чего, считаем ;-) Потребное массовое совершенство для водорода в одну ступень, при старте с высоты 200 км у ракеты должно быть IMHO на уровне 0.13. Сейчас можно сделать бак с совершенством примерно 0.07 - композиты, все такое.

Итого у нас остается 0.06-0.04 относительной массы на ПН + обтекатель. Ну... скажем - 0.03-5 на ПН. То есть из 500 кг мы сможем вывести примерно 15-25 кг.

Есть правда заковырка - нету подходящих двигателей ;-). Нам нужен движок примерно на 1 тонну тяги, при этом дроселлируемый до уровня в 25%. Так вот - самое мелкое что я нашел - это двигатель для РБ Ястреб :

Propellants: Lox/LH2 Thrust(vac): 3,997 kgf. Thrust(vac): 39.20 kN. Isp: 476 sec. Mass Engine: 320 kg. Length: 2.60 m.

Ну, или из буржуйских :

YF-73 (Китай)

Propellants: Lox/LH2 Thrust(vac): 1,125 kgf. Thrust(vac): 11.00 kN. Isp: 425 sec. Burn time: 800 sec. Mass Engine: 236 kg. Diameter: 0.56 m.

HM7-A (ESA)

Propellants: Lox/LH2 Thrust(vac): 6,289 kgf. Thrust(vac): 61.70 kN. Isp: 443 sec. Isp (sea level): 308 sec. Burn time: 563 sec. Mass Engine: 149 kg. Diameter: 2.66 m. Length: 1.71 m. Chambers: 1

Я так понимаю, если смасштабировать последний, получается на 1 тонну тяги 22 килограмма двигателя примерно.

То есть это все таки возможно? Теоретически? Но сможем ли мы смаштабировать вниз по массе водородный двигатель?

Второе. Можно ли обойтись без водорода?

Например, запустить Pegasus-3 Gross Mass: 985 kg. Empty Mass: 203 kg. Thrust (vac): 3,525 kgf. Isp: 293 sec. Burn time: 65 sec. Propellants: Solid Isp(sl): 240 sec. Diameter: 1.0 m. Span: 1.0 m. Length: 2.1 m. Country: USA. No Engines: 1. Pegasus-3 Status: Hardware.
Он, конечно, в два раза потяжелей, но сможет ли он, будучи запущен с высоты 200Км(120Км), обеспечить необходимую скорость ПН 20Кг?

[Игорь Суслов]

То есть это все таки возможно? Теоретически?
Например, запустить Pegasus-3

Теоретически, как я уже и отметил, можно запустить и килограммовую ракету. Практически НИКТО не возьмется за задачу делать 1-2 ступенчатую ракету 500-килограммовой массой.

С Пегасом, конечно, ничего не выйдет. Я так понял, это последняя ступень того Пегаса, который стартует из-под Старгейзера ХС этой ступени составит (видимо, пустой без СУ, обтекателя и т.д.) чуть больше 4,5 км/с, чего явно недостаточно для ЛЕО.

[Vitall]

ХС этой ступени составит (видимо, пустой без СУ, обтекателя и т.д.) чуть больше 4,5 км/с, чего явно недостаточно для ЛЕО.

А можно точно высчитать, какой скорости она достигнет? Запуск в горизонтальной плоскости с высоты 200км с нулевой начальной горизонтальной скоростью. То есть, все данные есть, я просто не знаю формулу. По идее, онa не должнa быть сложной. Хотя, я могу ошибаться. А обтекатель нам не нужен. К тому же, насколько я понял, в 203Кг включён вес следующей ступени(90кг). Но это не суть важно.

[Игорь Суслов]

То есть, все данные есть, я просто не знаю формулу.

Формула простая - товарищей К.Э.Циолковского и И.В.Мещерского:

V=Ve * LN (M0/Mk), где
V - "идеальная" скорость ракеты;
Ve - эффективная скорость истечения продуктов сгорания;
LN - натуральны логарифм;
M0 - масса ракеты начальная (т.е. с топливом);
Mk - масса ракеты конечная (т.е. после сгорания всего топлива).

К тому же, насколько я понял, в 203Кг включён вес следующей ступени(90кг).

А что за ракетная ступень? Где вы взяли данные?

[Vitall]

Практически НИКТО не возьмется за задачу делать 1-2 ступенчатую ракету 500-килограммовой массой.

Почему? Есть ведь масса ракет с гораздо меньшими массами. Даже серийно производящихся. Навскидку http://www.chinfo.navy.mil/navpalib/factfile/missiles/wep-amr.html и так далее. Я не понимаю вас.

[Vitall]

А что за ракетная ступень? Где вы взяли данные?

http://www.friends-partners.org/partners/mwade/lvs/pegasus.htm

[Vitall]

V=Ve * LN (M0/Mk), где
V - понятно
Ve - эффективная скорость истечения продуктов сгорания;
LN - понятно
M0 = 985Kg
Mk = 203 Kg

А можете пояснить Ve? Как его получить из Thrust (vac): 3,525 kgf. Isp: 293 sec. Burn time: 65 sec.

[Игорь Суслов]

Есть ведь масса ракет с гораздо меньшими массами. Даже серийно производящихся.

1. Вы привели пример ракеты класса "воздух-воздух", с управлением в т.ч. и аэродинамическим - нам это не подходит.
2. Какая у нее ХС? 1000 - 1500 м/с? - нам это тоже не подходит.

Можно еще привести такой вот пример. Как я уже говорил, старт с СС1 приведет к снижению ХС, потребной для вывода на ЛЕО до 8 км/с. Старт с Земли - 9,3 км/с. С Земли ЕЩЕ НИКТО НЕ ДОДУМАЛСЯ запускать 500-кг ракету. С чего бы стали запускать с СС1?

[Игорь Суслов]

А что за ракетная ступень? Где вы взяли данные?

http://www.friends-partners.org/partners/mwade/lvs/pegasus.htm

А-а-а-а, ну понятно - это и есть третья ступень Пегаса.

[Игорь Суслов]

А можете пояснить Ve? Как его получить из Thrust (vac): 3,525 kgf. Isp: 293 sec. Burn time: 65 sec.

Чтобы много не объяснять Ve=Isp * 10 Или, точнее, на среднее значение ускорения свободного падения на Земле (9,80665 м/с за секунду).

[Vitall]

Ок. Пегас не подходит. То есть с 90кг ПН у него скорость 4537м/с. Без ПН 6222м/с. Вот если будет водород со сходными массами ракеты и двигателя, при ISP 450 мы сможем вывести 40-50Кг ПН. Если сможем уменьшить массы в два раза - то получим возможность выводить 20-25кг на орбиту 120км. Как и говорил hcube!!! То есть с помощью Enterprise и 500Кг третьей ступени.
Единственный вопрос - разрабатывал ли кто нибудь водородные одноступенчатые ракеты такой массы.

[Игорь Суслов]

Ок. Пегас не подходит. То есть с 90кг ПН у него скорость 4537м/с. Без ПН 6222м/с.

Что за 90 килограмм у вас постоянно фигурируют?

Вот если будет водород со сходными массами ракеты и двигателя

Это должна быть ОЧЕНЬ_ХОРОШАЯ_ВОДОРОДНАЯ_СТУПЕНЬ.

[hcube]

Ну так никто ж не спорит, что хорошая ракета нужна ;-))

Рутан - специалист по композитным конструкциям. Я так думаю, что для него наилучшим было бы следующее (если бы он задался целью выводить небольшую ПН на LEO) :

- разрабатываем что-то типа феникса весом и размером с SS1. Как маршевый двигатель используем там вышепомянутый HM7-A.

Разрабатываем вакуумный РБ - сферический бак водорода, тороидальный - кислорода. Двигатель придется разрабатывать наново, с тягой порядка 2 тонн и дроселлированием до 25%.

Полетный профиль выглядит следующим образом :

- WK взлетает и выходит на высоту 20 км, откуда сбрасывает phoenix
- Феникс набирает примерно 2.5 км/с (это скорость где все еще не нужна серьезная теплозащита, достаточно композитов) и делает суборбитальный прыжок 'в длину', забираясь на 200 км с горизонтальной скоростью 1.5-2 км/с.
- Сразу после выхода из атмосферы феникс выбрасывает РБ с ПН. Ни обтекателя, ни аэродинамической оптимизации там нет - голый РБ. Поэтому очень хорошо оптимизированный по весу - массовое совершенство 15. Этот 1000-кг РБ несет порядка 100-150 кг ПН.
- Феникс приземляется на удалении порядка 400-600 км.

Итого в расходе у нас 1 двигатель и 1 РБ. Двигатель можно сделать как RL-10, по пароводородной схеме, только уменьшенный.

[Vitall]

Ок. Пегас не подходит. То есть с 90кг ПН у него скорость 4537м/с. Без ПН 6222м/с.

Что за 90 килограмм у вас постоянно фигурируют?

Четвертая ступень пегаса, с того линка который я привел.

А вообще, спасибо вам Игорь, что помогли разобраться. Теперь я вижу, что даже это если и осуществимое теоритически дело, практически реализовать подобную идею очень сложно, если вообще реально. А на форуме space.com запустили с SS1 140 киллограмовую ракету с ПН 10кг на орбиту 400км Я почему и заинтересовался, что можно запустить с Enterprise :roll: