Спираль

[Дмитрий В.]

За геометрию ступеней пока не брался. Но диаметр - 4.5м. Масса ступеней стабилизировалась. Длина грузового отсека - 32м. Это - исходные данные.

Запасаемся попкорном и ждем кувырканий с компоновкой 150-тонной РН в диаметре 4,5 м. Зрелище обещает быть забавным! :wink:

[Pavel]

В общем, если сравнивать, то не с протоном, а с гипотетическим носителем с теми же компоенентами  и идентичными с АКС второй и третьей ступенью. Прошу, РН Зевс-1К!  

Для доставки первой ступени на космодром создается ВМ-Т. Для старта переоборудовать стартовый комплекс Протона.

[Pavel]

....

[Pavel]

Рядом с АКС

[hcube]

Ага, я понял. То есть есть верхняя часть от Н-11 (3 и 4 ступени Н-1), и хочется из нее сделать РН для АКС?

Ну не знаю... по большому, есть два пути уменьшить стартовую массу АКС при той же ПН. Или увеличивать скорость и высоту разделения - это путь которым пошли конструкторы Спирали, Зенгера, HZ и так далее, вплоть до гурколета.

Либо отказаться от быстрого-и-высотного разгонщика, и его юзать именно как стартовый стол. Это МАКС, Хотол, Пегасус, Ишим, Бурлак, и бессчетные проекты воздушного старта.

Дело в том, что оправдано или-или. ИЛИ мы увеличиваем сухую массу разгонщика, но компенсируем это ростом скорости и улучшением мюПН ракетной части. ИЛИ мы наоборот, увеличиваем массу ракетной части - потому что она на ЖРД разгоняется эффективнее в силу меньшей относительной массы.

Кстати, РН у вас 3.8 метра, а диаметр фюзеляжа - 7, в 3 раза больше по площади. Когнитивный диссонанс не возникает? :-P

В HZ ракетный доразгон используется только потому, что я хотел во-первых, четко разделить авиационную и космическую фазы полета (кстати, ваши 37 км на 5М скорости - слишком малая высота для разделения. Там все еще есть ощутимая - на этой скорости еще как ощутимая! атмосфера. У меня заложено разделение примерно на 60-70 км, а пик суборбитального прыжка - около 100 км), и во-вторых, оптимизировать разделение ХС по ступеням системы - если доразгон не использовать, то даже водородная ступень не 'вытягивает' ХС в 7 км/с - то есть мю ПН падает катастрофически.

Но у вас-то полноценная РН, керосин, 2 ступени - это аналог Зенита. Только втрое легче. Она может до орбиты долететь даже с поверхности.

Снабжаем ее первую ступень тандемным крылом, расчитанным на полет с начальной скоростью 800+ км/ч - и вуаля. Разгоняется на ЖРД уже не вся 300-тонная масса разгонщика, а только здоровенная 'крылатая ракета'. Потом она сбрасывает вторую ступень, входит в атмосферу, запускает ВРД и чешет обратно на аэродром. В результате теряется только третья ступень системы, которая в 2 раза крупнее вашей третьей ступени, но зато в 2 раза меньше всей ракетной сборки. Да и двигатель там только один, а не два.

[Shumil]

Дело в том, что оправдано или-или. ИЛИ мы увеличиваем сухую массу разгонщика, но компенсируем это ростом скорости и улучшением мюПН ракетной части. ИЛИ мы наоборот, увеличиваем массу ракетной части - потому что она на ЖРД разгоняется эффективнее в силу меньшей относительной массы.

Мы - люди простые. И идем с одной стороны - от задачи. 90% грузов. С другой стороны - от авиации - 640 тонн. на ВПП.
(поскольку мы - люди простые, не теоретики, другого пути мы просто не видим.)

И вот, получвется, что для 70-х -80-х годов мы видим с одной стороны 15 тонн, а с другой - 640т. Всё!!! Это - рамки, за которые не выпрыгнуть. Хотелось бы, но...

Вот в этих рамках мы и ищем оптимум.

Кстати, РН у вас 3.8 метра, а диаметр фюзеляжа - 7, в 3 раза больше по площади. Когнитивный диссонанс не возникает? :-P

У меня - макс. обтекатель для нежного груза - 5.5. А ракета - 4.5.
Толще - нежелательно. Но если третья ступень будет 2.9 в коробке из 12 уголков, я не огорчусь. Главное, чтоб:
а) в момент выгрузки (на Н=40 км) не развалилась.
б) по длине в грузовой отсек вписалась. Грузовой отсек 32м. Минус по метру для осмотра/людей, остается 30м.
Да, фюзеляж у меня в сечении теперь квадратный. :)
(поскольку отсек негерметичный, так проще.)

В HZ ракетный доразгон используется только потому, что я хотел во-первых, четко разделить авиационную и космическую фазы полета (кстати, ваши 37 км на 5М скорости - слишком малая высота для разделения. Там все еще есть ощутимая - на этой скорости еще как ощутимая! атмосфера.

0.6%. На 5М это много. Но - увы. Выше - не получается.
 

У меня заложено разделение примерно на 60-70 км, а пик суборбитального прыжка - около 100 км), и во-вторых, оптимизировать разделение ХС по ступеням системы - если доразгон не использовать, то даже водородная ступень не 'вытягивает' ХС в 7 км/с - то есть мю ПН падает катастрофически.

Но у вас-то полноценная РН, керосин, 2 ступени - это аналог Зенита. Только втрое легче. Она может до орбиты долететь даже с поверхности.

У меня 1-я сиупень (АКС) дает более 1500м/с. В обычной 3-ступенчатой схеме 1-я ступень дает 2000 с копейками. У меня - что-то промежуточное.

Снабжаем ее первую ступень тандемным крылом, расчитанным на полет с начальной скоростью 800+ км/ч - и вуаля. Разгоняется на ЖРД уже не вся 300-тонная масса разгонщика, а только здоровенная 'крылатая ракета'. Потом она сбрасывает вторую ступень, входит в атмосферу, запускает ВРД и чешет обратно на аэродром. В результате теряется только третья ступень системы, которая в 2 раза крупнее вашей третьей ступени, но зато в 2 раза меньше всей ракетной сборки. Да и двигатель там только один, а не два.

300-тонный РН - это дорого. 300 тонн керосина стоят меньше :)

--
Shumil

[Shumil]

Рядом с АКС
...

У меня макс. обтекатель - 5.5м. Но есть ограничение по длине. Не надо так ужиматься по диаметру.
Если бак хочет быть шаром - пусть будет шаром. :)

--
Shumil

[hcube]

По поводу диссонанса это я к тому, что гораздо проще было бы сделать внешний ложемент. Как раз сопряжение двух цилиндров - топливных баков внизу и РН вверху - дало бы отличное место для размещения фюзеляжной балки. А площадь двух кругов - 4.5-5 сверху и 3 снизу - была бы МНОГО меньше площади фюзеляжа диаметром 7 метров.



Вот примерно так. Извиняюсь за насалфеточность рисунка :-)

Топливные баки разгонщика встроены в фюзеляж. Более того, они как раз и ЕСТЬ фюзеляж. ПН прикрыта сбрасываемым обтекателем - одноразовым. Он закрывает РН, прикрывает ферму между ступенями, и закрывает хвостовую часть РН. Дополнительно РН прикрыта носовым топливным баком, который поднят над ложементом. Движки расположены в линию под всем крылом, концевая часть которого 'запирает' поток на сверхзвуке так же, как это было сделано на Валькирии. Шасси размещены в промежутке между движками и нижним топливным баком, передняя стойка - в выступе под передним топливным баком. ПГО - закреплено на том же самом переднем топливном баке.

Дело вот в чем. В высокоскоростной и тем паче ракетной технике должен действовать принцип 'ничего лишнего'. ВСЕ что непосредственно не решает задачу, должно быть убрано. Грузовой отсек? Не нужен, достаточно ложемента! Экипаж и его СЖО? Не нужны, пример Челленджера это показал! Внутреннее пространство самолета? А нахрен оно на беспилотнике? Ничего лишнего!

Лично мое мнение, что как транспортные самолеты могут использоваться только 'летающие космодромы', но ни в коем случае не разгонщики. Разгонщику куда больше подходит другая роль - это мощнейший ударный ракетный бомбардировщик, просто на время 'снявший погоны'. Как транспортный самолет он годится так же, как болид F1 для езды на дачу. Можно - по необходимости - тягать им ступени ракет на внешней подвеске, устойчивости у него хватит. Но лучше всего на нем смотрится заполнение всех баков керосином или жидким метаном, и установка барабанной пусковой для гиперзвуковых ПВРД ракет. На том же метане, например. 1 самолет - 12 птичек по 10 тонн веса каждая. Летящих на 8-12М на дистанцию в 4-5 тысяч км. Даже СЕЙЧАС - СЕЙЧАС - потенциальному противнику нечего им противопоставить. Это не боеголовки МБР, эти твари МАНЕВРЕННЫЕ. Они могут запросто сделать крюк километров в 500 и ОБОЙТИ зону ПВО. Придется делать сплошной барьер, чтобы иметь хотя бы ШАНС их перехватить.

А при модернизации на тот же разгонщик устанавливается ступень того же объема - но уже на водороде и многоразовая. ПН конечно падает при этом - но зато можно летать непрерывным потоком, каждый раз вытягивая на орбиту по 5 тонн ПН.

[Shumil]

Вот примерно так. Извиняюсь за насалфеточность рисунка :-)

Во многом похоже. :)

Только этот - толстенький, а у меня - длинная квадратная палка. :)

Думаю, в понедельник выложу. Если срочной работой не завалят.

--
Shumil

[hcube]

Ну, конкретная толщина на рисунке, пожалуй, преувеличена. С керосином в РН, пожалуй, разгонщик получается постройнее Спирали. Суть не в ней. Суть в том, что в нем ВЕСЬ объем плотно заполнен важными для миссии компонентами, никакого перевозимого газа там нет. Ну, кроме газа наддува баков, баллоны которого пожалуй есть смысл распихать в крылья - в их переднюю часть :-P. Это дает минимум миделя - то есть возможность набрать максимум скорости и высоты на ВРД. То есть сэкономить массу разгонщика, раз, и поднять число Циолковского для ракетной части - два. А, и еще можно о скоростном напоре в точке разделения не беспокоиться - она далеко за атмосферой - три.

Во! Придумал, где еще можно сэкономить. Хвостовой обтекатель РН можно пустить под топливный бак для топлива ВРД - к моменту окончания разгона на ВРД они как раз его выработают и можно будет его спокойно сбросить :-). Как раз форма подходящая :-). Как вариант, если не хочется сбрасывать - можно его надвинуть вдоль разгонщика вплоть до головного обтекателя, у которого он образует оголовок. Но по мне, лучше сбросить.

Все сбрасываемые запчасти - снабдить тормозным парашутом и маячком, чтобы зря не мусорить :-).

[Shumil]

Нарисовал на миллиметровке вид сбоку и с кормы. В понедельник отсканю, смою миллиметровку и выложу. Если ничего срочного не свалится.

---------------------

По поводу многоразовости АКС. Мой принцип - на многоразовой ступени АКС одноразовым имеет право быть только топливо! :)

--
Shumil

-------------------------------------------

p.s. Сейчас сижу - и тихо балдею. Один НК-33-1 оказался лишним!!!

Когда я его отключил, разгонщик потерял в скорости в точке разделения, зато поднялся повыше! Пять движков работали на 41 секунду дольше, чем шесть.

Раньше разделение начиналось на 37.6 и заканчивалось на 42.6км.
А теперь начинается на 42.7 и заканчивается на 47.6км.

То есть, аэродинамическая нагрузка ВДВОЕ НИЖЕ!!!

(Берет кувалду, большое зубило и идет срубать 6-й двигатель)

[LG]

Собсно Спираль с гиперразгонщиком была нереализуемым бредом. А вот верхняя ступень - Лапоть -  если бы ее поставить на существующую РН (Союз) - получалась весьма адекватная и что самое главное - реализуемая схема многоразового аппарата

[hcube]

Собсно Спираль с гиперразгонщиком была нереализуемым бредом. А вот верхняя ступень - Лапоть -  если бы ее поставить на существующую РН (Союз) - получалась весьма адекватная и что самое главное - реализуемая схема многоразового аппарата

Гиперразгонщик (который на 6М) был несколько авантюрным. Вероятно, технически реализуемым... (сейчас нужные двигатели в принципе существуют), но сложным. Кроме того, он не решал одну существенную задачу - как ее в принципе не может решить ни один самолет. Задача (дилемма) в следующем. Чтобы лететь в атмосфере, нужно крыло. Крыло - это лишняя масса. Но ракета без крыла, будучи отделенной от носителя, либо упадет вниз, либо сильно потеряет высоту при маневре набора угла тангажа. МАКС, к примеру, терял до 5 км высоты. Драгоценной, так сложно достающейся высоты!

Решений возможно два. Ну, в рамках АКС. Можно или снабдить ЖРД сам разгонщик, или сделать крылатой и многоразовой первую из двух ступеней РН. Ну, или обе - но обе снабжать крылом необязательно. Или - третий вариант - догнать в атмосфере до орбитальной скорости, тогда аэродинамическая подъемная сила уже не будет иметь значения.

Кстати, интереса ради, и на 5М это уже дает 'прибавку к пенсии' - 20% веса самолета в горизонтальном полете ложится на силу инерции.

[Гусев_А]

Кстати, интереса ради, и на 5М это уже дает 'прибавку к пенсии' - 20% веса самолета в горизонтальном полете ложится на силу инерции.

Сколько-сколько  20% на 5М :shock:  :roll:  :shock:  :roll:

Вы забыли, что в формуле центростремительного ускорения скорость находится в квадрате, а по этому ваша пенсия и на 5 % не потянет. :lol:

[hcube]

А, точно. Ну, 4% тоже неплохо :-).

[Boris R]

...Как раз форма подходящая...

Вот бы увидеть на "миллиметровке" прорисованным Ваш проект! Что скажете?

[hcube]

Скажу, что как буду проектировать, так и нарисую. А пока проектирования нету - и салфетки хватит, для демонстрации идеи :-)

Кстати, знаю, как 'отбить' мини-АКС, тонн на 5 взлетной массы и соответственно на примерно 50 кг ПН на орбите. Надо туда вместо второй ступени поставить кабину для суборбитальных туристов :-) За отдельные деньги ее еще можно на парашуте отделить :-))

[Pavel]

Рядом с АКС
...

У меня макс. обтекатель - 5.5м. Но есть ограничение по длине. Не надо так ужиматься по диаметру.

Кстати! А где у вас в размосовке масса обтекателя? А это ведь не так и мало. Скажем, масса 5 метрового обтекателя Ариана-5 -2.7 тонны.

Если бак хочет быть шаром - пусть будет шаром.
Shumil

Вот вы и вписывайте. Видите, Дмитрий уже и попкорн заготовил. Ну а мне и диаметр 3.8 нравиться.  Благо и с перевозкой проблем не будет. Кстати, бак керосина на второй ступени изначально был сферическим, но ради компактности от этого пришлось уйти. Для более удачной компоновки третью ступень тоже желательно бы процентов на 20 увеличить...

[Pavel]

p.s. Сейчас сижу - и тихо балдею. Один НК-33-1 оказался лишним!!!

Когда я его отключил, разгонщик потерял в скорости в точке разделения, зато поднялся повыше! Пять движков работали на 41 секунду дольше, чем шесть.

Раньше разделение начиналось на 37.6 и заканчивалось на 42.6км.
А теперь начинается на 42.7 и заканчивается на 47.6км.

То есть, аэродинамическая нагрузка ВДВОЕ НИЖЕ!!!

(Берет кувалду, большое зубило и идет срубать 6-й двигатель)

Неужели и полезная нагрузка сохранилась? Что-то странное у вас твориться...

Конечно, аэродинамическая нагрузка будет ниже,  раз скорость упала. Если вам так аэродинамическая нагрузка не нравиться, то на варианте с 6 двигателями начните разделение не сразу, а секунд через десять -пятнадцать, когда связка подниматься повыше.

Вот только это как бы противоречит основным критериями при проектировании  ракет. Дело в том, что скорость всегда считается первичной. Обычно пытаются увеличивать все-таки скорость, а не высоту. Порой, ограничивают из-за напора, или перегрузок но напор у вас не должен быть слишком большим.

Скажем, просто просчитаете на бумажке как высоко поднимется двухступенчатая ракета с равным приращением скоростей на ступенях, запущенная вертикально вверх. Но первом случае,  чтобы вторая ступень отработала сразу после окончания работы первой, а во втором только когда она достигнет потолка траектории.

Так вот, в первом случае ракета поднимется в 2 раза выше чем во втором. При равной начальной энергетике.

При таком разгоне что у вас, плюс может быть только за счет уменьшения сухой массы носителя. Но так как у вас при этом увеличиваются грав потери, то и масса полезной нагрузки должна уменьшиться.

[hcube]

Баллистическую паузу лучше не делать - чем ниже вырабатывается топливо, тем лучше. Кабы не было атмосферы - идеально было бы, если б оно вырабатывалось на уровне поверхности, все и сразу. Но, увы, сопромат и аэродинамика против ;-).