И снова АКС.

[Бродяга]

Принято решение остановиться на одноступенчатом варианте. Водородная ракета и ПН (возможно микро - шаттл). Крепление – скорее всего "на спине" МИГ-31 (что – бы не было проблем с диаметром). Так как ракета не крылатая – возникает вопрос – а если смысл в большой горизонтальной скорости МИГа ? Все равно развернуть траекторию без значительных потерь не получиться. Поэтому пока решено пожертвовать скоростью ради высоты – то есть запускать ракету в максимально высокой точке (интересно, каков динамический потолок МИГ -31 с грузом 6000 кг). Перегнать кинетическую энергию в потенциальную. Разогнаться и выскочить на максимально возможную высоту.
Если хорошо оптимизировать ракету, то надеюсь, удастся добиться ПН - 300 кг
А возможно и больше.  
Также, скорее всего, я буду рассматривать вариант с ИЛ – 76 (но не как основной вариант).
Теперь надо все уточнять – высоты, скорости...что – бы увидеть систему хоть в каком – ни будь приближении.

 Ёлы, ДА НЕ НУЖНА ВАМ ВЫСОТА.

 ВЫ ТРЕТЬЕЙ СТУПЕНЬЮ В ЛЮБОМ СЛУЧАЕ ЕЁ НАБИРАЕТЕ.

 Если ступень Одна, то на участке от 4.5 км/с до орбитальной скорости.

 Вы "подарите" скорость силе тяжести.
 В идеале надо разделяться ВООБЩЕ ПРИ ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ПОЛЁТЕ НА МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ.
 Потом на участке с высокой тяговооруженностью ракеты набирается вертикальная составляющая скорости, и на участке, где сила тяжести уже "гаснет" добирается горизонтальная скорость, когда ракета медленно тормозится убывающей силой тяжести.
 Сила тяжести на участке после 4.5 км/с уменьшается за счёт растущей центробежной силы.

[avmich]

Запуск с дозвукового носителя даст такие прибавки:
- высота полёта (ракете на 15-20 км меньше лететь вверх)
- повышенный УИ
- возможность иметь более пологую траекторию разгона (меньше сопротивление воздуха)

Надо считать численные значения. Вполне вероятно, что добавочная скорость при разделении, будет давать дополнительную ПН более "дешёвым" способом - то есть, скажем, добавочные 300 м/с скорости увеличат ПН больше, чем повышенный УИ. Это надо считать.

Крыло может, при особенно неудачном подходе, съесть вообще все выигрыши, поэтому крылатые варианты надо считать особенно осторожно. То есть, даже при сбросе с аэростата выигрыш есть от высоты - а вот добавочная масса крыла...

То есть, качественно понятны основные реакции на изменения. Ракетную часть посчитать не так сложно, может, удастся программу написать...

[Бродяга]

Крылатый вариант имеет смысл только при многоразовости.

 Идея такая, что мы получаем "посадочные крылья" ничего или почти ничего не теряя в ПН.

 При одноразовом варианте это "дополнительные деньги".

[Бродяга]

 Что касается "потребной ХС".

 Я прикинул вариант "начальная масса 10 тонн, две ступени, массовое совершенство обеих ступеней - 10, УИ - 3300 м/с (хороший некриогенный двигатель)".

 Получается примерная ПН - 400 килограммов. Позднее выложу саму прикидку, устал, однако.

 Да, я брал скорость при разделении не "возможные 830 м/с", а "1,5 маха Старого" - 450 м/с.


 

[Старый]

А, Лин! Я догадался! У вас нет методики рассчёта разделения на сверхзвуке и поэтому вас тянет на дозвук?

[Lin]

А, Лин! Я догадался! У вас нет методики рассчёта разделения на сверхзвуке и поэтому вас тянет на дозвук?

Вы просто мастер закулисной интриги, так быстро раскрыли все тайны !!     (поздравляю с правильным ответом   ) !!
Хотя, действительно обидно, что задачи надо подгонять под расчетный метод  :cry:  :cry:

[avmich]

Может, тогда вернуться к крылатой - многоразовой - ступени? Пусть, скажем, МиГ вытаскивает максимальную ПН в горизонтальном полёте на максимальную высоту на дозвуке. С МиГ-а поднимается крылатый аппарат с большой тяговооружённостью и минимальным крылом. Может, ПВРД поставить удастся на него. Он разгоняет ракетную ступень до скорости, на которой ещё не надо беспокоиться о нагреве, устанавливает правильный угол к горизонту и ступень стартует. Крылатый аппарат, став более лёгким, садится на имеющемся крыле на аэродром.

Тут, конечно, мало что МиГ даёт, но хоть что-то...

[Старый]

Вы просто мастер закулисной интриги, так быстро раскрыли все тайны !!     (поздравляю с правильным ответом   )  

Ну дык! Трудно найти иное рациональное объяснение столь паталогическому стремлению "разменять скорость на высоту".
 За годы общения с различными прожектами и прожектиками а также летающими тарелками и прочими я научился не думая, нюхом чуять где уши торчат.

Хотя, действительно обидно, что задачи надо подгонять под расчетный метод  :cry:  :cry:

Ничего страшного. Сверзвуковой разгонщик это действительно не фонтан. Мороки слишком много. Берите Ту-204, вешайте под него "российский Пегас" и вперёд! Драть Пегас 1:1 не стОит, лучше разработать аналогичную жидкостную ракетку. Обосновать тем что с РДТТ у нас слабО а с ЖРД сильнО. Вам надо постараться аргументированно выжать из своего агрегата удельные характеристики лучше чем у Пегаса и на защите намекнуть как вы крут - переплюнули сам Пегас!

[Бродяга]

Старый, если вас послушать, то первую ступень Союза надо тоже "на дозвуке отделять"?
 Может предложите Идею? - Будет Союз-3СТ.

  :mrgreen:

[Бродяга]

Может, тогда вернуться к крылатой - многоразовой - ступени? Пусть, скажем, МиГ вытаскивает максимальную ПН в горизонтальном полёте на максимальную высоту на дозвуке. С МиГ-а поднимается крылатый аппарат с большой тяговооружённостью и минимальным крылом. Может, ПВРД поставить удастся на него. Он разгоняет ракетную ступень до скорости, на которой ещё не надо беспокоиться о нагреве, устанавливает правильный угол к горизонту и ступень стартует. Крылатый аппарат, став более лёгким, садится на имеющемся крыле на аэродром.

Тут, конечно, мало что МиГ даёт, но хоть что-то...

 Совершенно врено, таким образом мы спасём "большую ступень", и получим базу для опытов с ПВРД и ГПВРД.
 Когда есть "летучий носитель" на котором можно всё это отрабатывать - значительно всё проще.

 Нет никакой особой сложности с разделением при Любой траектории, если мы имеем возможность создать отрицательную перегрузку.
 Так мы бросаем бомбу вниз относительно самолёта, а так она полетит вверх и вся разница.

 Нагрев для первых и вторых ступеней тоже "нетерминальный", тем более, что она пустая и тепловой поток будет мал по этой причине - большая площадь и небольшая масса.

[Старый]

Старый, если вас послушать, то первую ступень Союза надо тоже "на дозвуке отделять"?

Дык она ж отделяется практически в вакууме. Там какие проблемы? А мороки и с ней много, приходится все эти сопла делать которые её отпихивают, а так она хрен отпихнётся. На других ракетах даже РДТТ для разделения ставят. Думаете так просто отделить крупную хреновину в полёте?

[Бродяга]

Старый, если вас послушать, то первую ступень Союза надо тоже "на дозвуке отделять"?

Дык она ж отделяется практически в вакууме. Там какие проблемы? А мороки и с ней много, приходится все эти сопла делать которые её отпихивают, а так она хрен отпихнётся. На других ракетах даже РДТТ для разделения ставят. Думаете так просто отделить крупную хреновину в полёте?

 А у нас какие проблемы будут?
 Не больше чем "сбросить бомбу", только бомба полетит вверх, а не вниз относительно самолёта.

 Скажете ещё бомбы на сверхзвуке нельзя сбрасывать?

[hcube]

При работающем двигателе - сложно... умеренно ;-) А вот при выключенном, да в отсутствии скоростного напора... да никаких проблем. Раз - отстыковали пирозамки, два - подули на ракету соплами работающими на каталитическом разложении перекиси (которая у нас окислитель). Или просто на упругом элементе сделать толкатель - что-то типа ленточного. В общем, если нам надо с Мига ступень сбразывать - то если там крыльев нет - то только на 'горке', так чтобы по крайней мере перегрузка была отрицательная, и, желательно, вектор скорости имел хорошую вертикальную составляющую - не меньше 500 м/с.

Lin - поясню, зачем нам нужна вертикальная скорость - только для того, чтобы в процессе разгона не упасть на поверхность Земли (ну и не затормозиться в атмосфере). Поэтому вывод для одноступенчатой системы выглядит так :

- Миг взлетает с аэродрома и выходит на рабочую высоту запуска - оптимизация по топливу.
- Миг разгоняется 'до упора' и делает 'горку'. Как только достигнута нулевая поперечная перегрузка - сбрасывает ракету и 'отваливает' вниз.
- Как только Миг отошел на безопасное расстояние - ракета запускает двигатель и начинает разгоняться преимущественно в горизонтальной плоскости. При среднем ускорении в 30 м/с разгон займет примерно 250 секунд. Соответственно надо часть тяги направить 'вниз', чтобы замедлить падение вертикальной скорости - в идеале мы должны иметь 0 горизонтальной скорости при высоте 150-180 км и горизонтальной скорости 7.2 км/с. Причем мы уже имеем от 500 до 900 м/с гоирзонтальной скорости в зависимости от энтузиазма СУ Мига ;-)

[Бродяга]

hcube, да не нужен даже толкатель, отрицательная перегрузка "уносит ракету от самолёта". Нужен аэродинамический стабилизатор для того, чтобы ракета не "встала боком" в набегающем потоке.

 И даже если в момент разделения вертикальная скорость 100 м/с - "оно 10 секунд будет лететь вверх", даже имея Нулевое качество.
 10 секунд этих - 500 метров "ухода ракеты", но, кроме того - у нас самолёт-то тоже уходит вниз.

 Собственно, ситуация мало чем отличается от запуска ракеты воздух-воздух, только в необычном режиме.

[X]

Принято решение остановиться на одноступенчатом варианте. Водородная ракета и ПН (возможно микро - шаттл). Крепление – скорее всего "на спине" МИГ-31 (что – бы не было проблем с диаметром).
(интересно, каков динамический потолок МИГ -31 с грузом 6000 кг).
Если хорошо оптимизировать ракету, то надеюсь, удастся добиться ПН - 300 кг

Что значит "Принято решение"? Ваш руководитель дипломной работы одобрил такое решение? Если так - поздравляю! Сумели заменить Геофизику на более подходящий самолет.
Если правильно понял - принимается моя версия - "Водородная ракета и возможно микро - шаттл"  
А ХС вы уточняли? - а то здесь товарищи расходятся от 7500 м/с до 8500 !
А вес системы в 6000 кг - тоже "окончательное решение"? Думаю, можно увеличить. С боевого самолета можно снять много лишнего.

[Бродяга]

Принято решение остановиться на одноступенчатом варианте. Водородная ракета и ПН (возможно микро - шаттл). Крепление – скорее всего "на спине" МИГ-31 (что – бы не было проблем с диаметром).
(интересно, каков динамический потолок МИГ -31 с грузом 6000 кг).
Если хорошо оптимизировать ракету, то надеюсь, удастся добиться ПН - 300 кг

Что значит "Принято решение"? Ваш руководитель дипломной работы одобрил такое решение? Если так - поздравляю! Сумели заменить Геофизику на более подходящий самолет.
Если правильно понял - принимается моя версия - "Водородная ракета и возможно микро - шаттл"  
А ХС вы уточняли? - а то здесь товарищи расходятся от 7500 м/с до 8500 !
А вес системы в 6000 кг - тоже "окончательное решение"? Думаю, можно увеличить. С боевого самолета можно снять много лишнего.

Разберёмся с ХС.

Пусть разделение происходит при скорости 450 м/с («1.5 маха Старого»).
Угол при разделении (для простоты) sin = 0,6; cos = 0,8.

Горизонтальная скорость при разделении — 450*0,8 = 360 м/с; вертикальная — 450*0,6 = 270 м/с.

Далее создавая двигателем ХС 3300 м/с летим с тягой направленной под тем же углом к местной горизонтали.
Горизонтальная скорость будет примерно 360 + 3300*0,8 = 3000 м/с.

Вертикальная скорость зависит от тяговооруженности, если мы летим с постоянной тяговооруженностью 3g, то избыточная вертикальная составляющая тяги будет 3*g*0.6 – 1*g = 0,8*g = 7,85 м/с*с.
При тяге 3g ХС 4 км/с будет получена за 3300/(3*g) = 112 с.
За это время мы приобретём вертикальную скорость 7,85*112 = 879 м/с, всего вертикальная скорость составит 879+270=1149 м/с.

Теперь для достижения орбитальной скорости нам нужна дополнительная горизонтальная скорость. Так как у нас есть большая вертикальная скорость, мы можем вообще всю ХС загонять в горизонтальную скорость, тем более, что падает сила тяжести за счёт возрастания центробежной силы.
Нужная дополнительная скорость 7800 – 3000 = 4800 м/с. Нам нужна тяговооруженность такая, чтобы её получить до «верхней точки траектории». Впрочем, можно доразгоняться и на нисходящем участке, если нам особо не нужна высота орбиты.

Получим потребную ХС — 4800+3300 = 8100 м/с.

Скорее всего есть варианты оптимальнее, это такая прикидка.
 Всё зависит от тяговооруженности ракеты и возможности регулировать тягу, скорее всего не нужна такая большая вертикальная скорость.

[Бродяга]

Да, если возиться с этим АКС более-менее серьёзно, можно сделать вот что.

 Внизу на внешней подвеске установить СПВРД для повышения тяги "на высоте", тогда можно разгоняться быстрее и совместить "высоту, скорость", а также иметь достаточно большой угол наклона траектории к горизонту в момент разделения.

 СПВРД имеет массу 5-10% от тяги, экономия топлива будет больше его массы.
 Идеально вообще - первоначальный разгон на нефорсированном режиме до высоких скоростных напоров, потом включается форсаж и многорежимный ПВРД.

[Lin]

Страшные фантазии:
















Высота разделения ~10000м. Масса КЛА - 30000 кг.
Система двух ступенчатая.
Окислитель - Кислород  (1440 кг/м3)
Горючее - Керосин (800 кг/м3)
Массовое отношение компонентов топлива - 2,726
Характеристическая скорость – 8900 м/c

Первая ступень снабженная крылом
Масса со второй ступенью или военной ПН - 30000 кг
V= 4717 м/c; Vист = 3400 м/c
Масса топлива - 22524 кг
Масса горючего (керосин) - 6044 кг
Масса окислителя (кислород) - 16480 кг
Окислитель размещен в цилиндрическом баке
Масса бака с теплозащитой ~ 490 кг
Горючее размещено внутри фюзеляжа, масса ~ 380 кг
Масса носового конуса с ТЗП ~ 75 кг
Масса крыла, килей, пилонов, механизации  ~ 1560 кг
Масса двигательной установки ~ 350 кг
Масса шасси ~ 210 кг
Масса систем управления ~ 100 кг
Прочие узлы и системы  (ДУ ориентации и т.д.) ~ 201 кг
Итого:
Масса сухой ступени – 3366 кг
Масса заправленной ступени - 25890 кг.

Орбитальная ступень (4110 кг)
V=4183 м/c; Vист = 3400 м/c
Масса топлива - 2915 кг
Масса горючего (керосин) - 782 кг  
Масса окислителя (кислород) - 2133 кг
Масса корпуса орбитальной ступени ~195 кг
Масса баков окислителя ~ 90 кг
Масса баков горючего ~64 кг
Масса шар баллонов ~ 18 кг
Масса теплозащиты днища ~ 85 кг
Масса теплозащиты "спины" ~ 50 кг
Масса маршевой двигательной установки ~ 60 кг
Масса парашютного контейнера ~100 кг
Масса системы управления ~ 45 кг
Масса двигателей ориентации ~ 80 кг
Прочие узлы и системы ~ 8 кг
Полезная нагрузка ~ 400 кг; "Сухая" масса вместе с ПН 1195 кг.

[avmich]

Масса топлива - 22524 кг
Масса горючего (керосин) - 6044 кг
Масса окислителя (кислород) - 16480 кг
Окислитель размещен в цилиндрическом баке
Масса бака с теплозащитой ~ 490 кг

Лин, 16 тонн керосина в баке, весящем 500 кг? Массовое совершенство 32? Не выглядит реалистичным...

[hcube]

Так это же чисто бак. Какие проблемы? Можно посмотреть, сколько весит бак Семерки.

Единственно - чисто интуитивно мне не нравится размещение кислорода в одном цилиндрическом баке, выдающемся вперед, безо всякой поддержки. Может, его можно как-то 'размазать' по планеру? Это же не совсем ракета, у нее будут существенные поперечные перегрузки при старте...

Я бу предложил такую компоновку - два длинных цилиндрических бака, между ними - силовая ферма. Спереди на баки и ферму опирается теплозащитный эллиптический обтекатель, снизу между баками прячется шасси. Где-то с половины длины с боков начинается крыло, в крыле (а оно толстое) находятся баки керосина. Там же смонтировано посадочное шасси. Если будет желаение - у корня стабилизаторов можно разместить в наплывах два небольших ТРД. Двигатель один, на 30 тонн массы это может быть... мм... http://www.astronautix.com/engines/nk39.htm Вот например НК-39. Вакуумный УИ - 352, тяга 40 тонн.

На вторую ступень нужно что-то типа... РД58Z, скажем. Хотя честно говоря не вижу большой проблемы сделать ступень все-таки на водороде. Его там понадобится-то тонна с небольшим - половина ЖД цистерны. Тогда - РД-56М или РД-0126А.

И еще вот какой минус -  как оно будет стартовать 'сквозь' оперение 76-го? Там надо либо ТРД предусмотреть на 1й ступени, для удаления от 76-го, благо горючее у нас тот же керосин, либо как-то его катапультировать вперед ;-). По и дее в полете можно просто его вперед выдвинуть - если СУ может 'играться' положением аппарата. то его можно 'обезвесить' в потоке, то есть изменения центровки не произойдет.

И последнее - орбитальная ступень должна иметь развитые поверхности управления на гиперзвуке. То есть как минимум нижние и боковые балансировочные щитки. А это означает что по крайней мере в хвосте она должна быть более... ммм... прямоугольной формы. Я бы не мудрствовал лукаво, и взял компоновку X-33 или Спирали ;-).