Гибридные ступени ракет-носителей с прямоточными двигателями

[Fed]

зачем останавливаться на кабине, стреловидности и бомболюке. по мере развития техники предлагаю так же убрать крылья вообще, шасси, баки, двигатели и горизонтальный старт. так победим

А я вообще противник горизонтального старта
Но раз уж обсуждают...

Дем, я тоже далеко не сторонник. по крайней мере в среднесрочной перспективе.

по теме:

если некто майстрячит воздушный старт, то самолю нужна кабина для экипажа и "бомболюк" для сброса второй ступени. сажать на автомате канеш можно, но стремно. гробанется и система встанет. можно канеш постоить штук 5 как шаттлов, но и стоить будет соизмеримо, а это оч плохо.

стреловидность канеш не обязательна. можно компенсировать за счет большего расхода топлива на взлетном режиме.

все возможности снизить сухую массу птицы ограничиваются 5-10%. эта штука должна получить сертификацию для самолей по всем параметрам, а это не жук чихнул.

так что меняем шило на мыло - вместо массы дешевого топлива будем таскать массу дорогого железа.

ИМХО

[Lamort]

мы что здесь обсуждаем - воздушный старт или стабильность дельты? не нужно уводить дискуссию в сторону.

наддув баков до состояния бутылки с газировкой будет играть существенную роль только в случае с ракетой, где весь объем занят топливом. в самоле наддув баков для придания системе механической устойчивости не сработает.

мы ведь хотим топливо сэкономить :-)

значит первая ступень воздушного старта должна быть самолем, а не летающей цистерной и должна иметь конструктивные решения, черты и параметры самолей на 5М (пусть и экспериментальных), а у них до 50% стартовой массы занимает конструкция.

и хоть надувайте вы ее, хоть обоями обклеивайте, меньше не будет поскольку физика.

IMHO

У White Knight конструкция без двигателей около 8%.

 Также я выше упоминал носитель построенный по принципу несущего тела, у него нет крыльев вообще.

 Что касается экономии, то в случае воздушного старта экономия заключается в том, что мы взлетаем из удобного места, а не живём в неудобном месте, где можно построить старт ракеты.

[Fed]

Сделайте вертикальный старт "с футбольного поля" и "нет проблем", пока везде городят специализированные сооружения для вертикального старта.
 И то проблемы будут, к "футбольному полю" надо подогнать инфраструктуру, а в случае воздушного старта мы имеем возможность взлетать с аэродрома, который находится рядом с объектами этой самой нужной нам инфраструктуры.

т.е. вы считаете, что воздушный старт сложной технической системы, где все по определению против нас, организовать проще, чем наземный старт, где нам ничто не мешает? оригинально.

имеете ли вы или имели ли вы в прошлом отношение к разработке и испытаниям хоть сколько-нибудь сложной технической системы?

смею вас заверить, что организовать воздушный старт даже досконально отработанной на земле системы будет стоить в разы сложнее, чем новой системы наземного старта.

далеко ходить не надо. тополь надежно стартует уже 30 лет, но переделка его на подводный старт стоила массу траблов. буде кому взбредет в голову стартонуть его с самоля на 6М, проблем отгребет по полной программе. так это твердотопливник. а если взять криогенные компоненты ....

вы представляете себе количество контролируемых параметров при старте?

[Fed]

У White Knight конструкция без двигателей около 8%.

 Также я выше упоминал носитель построенный по принципу несущего тела, у него нет крыльев вообще.

 Что касается экономии, то в случае воздушного старта экономия заключается в том, что мы взлетаем из удобного места, а не живём в неудобном месте, где можно построить старт ракеты.

8% чего по отношению к чему?

[Lamort]

У White Knight конструкция без двигателей около 8%.

 Также я выше упоминал носитель построенный по принципу несущего тела, у него нет крыльев вообще.

 Что касается экономии, то в случае воздушного старта экономия заключается в том, что мы взлетаем из удобного места, а не живём в неудобном месте, где можно построить старт ракеты.

8% чего по отношению к чему?

По отношению к полной взлётной массе, если не считать массу турбореактивных двигателей.

[Lamort]

Сделайте вертикальный старт "с футбольного поля" и "нет проблем", пока везде городят специализированные сооружения для вертикального старта.
 И то проблемы будут, к "футбольному полю" надо подогнать инфраструктуру, а в случае воздушного старта мы имеем возможность взлетать с аэродрома, который находится рядом с объектами этой самой нужной нам инфраструктуры.

т.е. вы считаете, что воздушный старт сложной технической системы, где все по определению против нас, организовать проще, чем наземный старт, где нам ничто не мешает? оригинально.

Постулируем ложное и делаем выводы?

 Что это нам "не мешает" при вертикальном старте, например ракету надо вывезти из МИКа и поставить на стартовый стол, это "прямо так не мешает, что для этого есть набор специализированных систем".

имеете ли вы или имели ли вы в прошлом отношение к разработке и испытаниям хоть сколько-нибудь сложной технической системы?

смею вас заверить, что организовать воздушный старт даже досконально отработанной на земле системы будет стоить в разы сложнее, чем новой системы наземного старта.

далеко ходить не надо. тополь надежно стартует уже 30 лет, но переделка его на подводный старт стоила массу траблов. буде кому взбредет в голову стартонуть его с самоля на 6М, проблем отгребет по полной программе. так это твердотопливник. а если взять криогенные компоненты ....

вы представляете себе количество контролируемых параметров при старте?

Тут "товарищи" собрались запускать штуковину одну, аж с людьми внутри, с пассажирами.
 Или вы мне будете заливать, что старт суборбитального корабля с людьми проще, чем старт любой другой ракеты?

 Я не говорю, что подготовку воздушного старта будет "просто организовать", я говорю, что вы, ДА, ЛИЧНО ВЫ, не поедете работать "к чёрту на рога" чтобы готовить ракеты для "простого" наземного старта.
 И никто не поедет, разве что за очень хорошие деньги, - идиотов нынче нету.

[Alexandr_A]

Но помоему этот двухфюзеляжный самолёт просто создан для демонстрации тупиковости концепции. Смотрим как подвешена ракета и осознаем, что это не игрушка, а реальная конструкция. Если бы они взяли обычную одноразовую, она бы разломилась в таком положении.

Баки, когда наддуты - очень прочные. Попробуй поломать бутылку с газировкой.
Тут, как понимаю, подвес за середину бака.

Это не имеет значения, наддувные они или нет. Все равно конструкция в целом не рассчитана на горизонтальный подвес. Придется утяжелять это факт. И где выигрыш от поъема на 10 км? Ведь у этого боинга вертикальная скорость практически ноль, горизонтальная близка к нулю по космическим меркам.

[Fed]

Постулируем ложное и делаем выводы?

 Что это нам "не мешает" при вертикальном старте, например ракету надо вывезти из МИКа и поставить на стартовый стол, это "прямо так не мешает, что для этого есть набор специализированных систем". .

Простите Мастер, не признал вас в гриме.

как же, как же, наслышан - тайное учение дона Ламорта. кто же не знает дона Ламорта и его учения. практически настольная книга в кожанном переплете и такая надпись тесненая золотом "Учение достославного дона Ламорта о системах управления летательных аппаратов".

можно подумать в воздушом старте вторая ступень вылупляется из эфира в точке подвеса к первой ступени минуя стадию изготовления, контроля, испытания, стыковки, заправки, опять контроля и так далее.

откройте нам сирым следующую главу вашего великого учения, откровения хотим, яви милость - а какова собсно компоновочка идеальной, с вашей точки зрения, системы воздушного старта. и пожалуйста с развесовкой по железу и топливу. и желательно с указаниями на работающие системы (ну или другой способ валидации). а то мы здесь устроили ритуальные так сказать танцы с недомолвками и полунамеками.

[Lamort]

Простите Мастер, не признал вас в гриме.

как же, как же, наслышан - тайное учение дона Ламорта. кто же не знает дона Ламорта и его учения. практически настольная книга в кожанном переплете и такая надпись тесненая золотом "Учение достославного дона Ламорта о системах управления летательных аппаратов".

можно подумать в воздушом старте вторая ступень вылупляется из эфира в точке подвеса к первой ступени минуя стадию изготовления, контроля, испытания, стыковки, заправки, опять контроля и так далее.

откройте нам сирым следующую главу вашего великого учения, откровения хотим, яви милость - а какова собсно компоновочка идеальной, с вашей точки зрения, системы воздушного старта. и пожалуйста с развесовкой по железу и топливу. и желательно с указаниями на работающие системы (ну или другой способ валидации). а то мы здесь устроили ритуальные так сказать танцы с недомолвками и полунамеками.

Я вам "про Фому", а вы мне "про Ерёму", хотите посмотреть эффективный воздушный старт, - милости просим, дождитесь когда залетает SS2.

 Главное преимущество воздушного старта в том, что нет космодрома "где-то в степи дикой" возле которого, вот представьте, необходимо жить людям, которые, - какое просто обалденное совпадение, не хотят жить у чёрта на рогах, а хотя жить где удобно подобно остальным людям.

 Ещё я вам скажу одну интересную техническую особенность, - если массу конструкции первой ступени ракеты сделать не 10%, а 20%, то полезная нагрузка уменьшится где-то на 5%, а может и меньше.

[Fed]

Тут "товарищи" собрались запускать штуковину одну, аж с людьми внутри, с пассажирами.
 Или вы мне будете заливать, что старт суборбитального корабля с людьми проще, чем старт любой другой ракеты?

 Я не говорю, что подготовку воздушного старта будет "просто организовать", я говорю, что вы, ДА, ЛИЧНО ВЫ, не поедете работать "к чёрту на рога" чтобы готовить ракеты для "простого" наземного старта.
 И никто не поедет, разве что за очень хорошие деньги, - идиотов нынче нету.

система от вирджин галактик сама по себе достаточно интересна, но никакого отношения к космосу не имеет.

и да, я утверждают, что воздушный старт ССС на скорости 0,8М не идет ни в какое сравнение по сложности с воздушным стартом второй ступени при 6М. и не только из-за скорости, но и из-за сложности системы и составляющих ее подсистем.

вы наверняка в курсе, что надежная организация запуска средних и тяжелых ракет с перехватчиков и бомберов на сверхзвуке является очень сложной технической задачей для инженеров. решаемой, но сложной.

и да, я утверждаю, что систему воздушного старта вполне возможно разработать, изготовить, испытать, сертифицировать на нынешнем уровне технологий.

единственный вопрос - как сделать экономически оправданным вложение 6-7 лярдов зеленых тугриков?

если бюджет не ограничен, то нет проблем. а если все же постараться разумно распорядиться наличным бюджетом, то ближайшие лет 20 такая системы просто не нужна.


2)

да, за хорошие деньги я бы поехал. и на байконур, и в плесецк. хорошо сделанная работа должна быть хорошо оплачена. в период становления советской космонавтики государство очень хорошо оплачивало работу специалистов. почему сейчас должно быть иначе? я не альтруист.

лично я поехал намного дальше байконура дабы оставаться в профессии. и да, мне хорошо за это платят.

[Lamort]

система от вирджин галактик сама по себе достаточно интересна, но никакого отношения к космосу не имеет.

и да, я утверждают, что воздушный старт ССС на скорости 0,8М не идет ни в какое сравнение по сложности с воздушным стартом второй ступени при 6М. и не только из-за скорости, но и из-за сложности системы и составляющих ее подсистем.[/size]

вы наверняка в курсе, что надежная организация запуска средних и тяжелых ракет с перехватчиков и бомберов на сверхзвуке является очень сложной технической задачей для инженеров. решаемой, но сложной.

и да, я утверждаю, что систему воздушного старта вполне возможно разработать, изготовить, испытать, сертифицировать на нынешнем уровне технологий.

единственный вопрос - как сделать экономически оправданным вложение 6-7 лярдов зеленых тугриков?

если бюджет не ограничен, то нет проблем. а если все же постараться разумно распорядиться наличным бюджетом, то ближайшие лет 20 такая системы просто не нужна.

Представьте себе, я с вами согласен, - я даже выделил ключевую фразу.

 Я говорил про ДОЗВУКОВОЙ самолёт, и ОБЫЧНУЮ двухступенчатую крылатую ракету на водороде и кислороде.

 Оправдание затрат на воздушный старт сейчас видно само собой, - сейчас называются суммы затрат на строительство космодрома на Дальнем Востоке.

2)

да, за хорошие деньги я бы поехал. и на байконур, и в плесецк. хорошо сделанная работа должна быть хорошо оплачена. в период становления советской космонавтики государство очень хорошо оплачивало работу специалистов. почему сейчас должно быть иначе? я не альтруист.

лично я поехал намного дальше байконура дабы оставаться в профессии. и да, мне хорошо за это платят.

Я вам аплодирую, - без всякой иронии.

 Большинство моих знакомых специалистов в области космонавтики, да и в других областях, не поедут жить на Дальний Восток или на Байконур ни за какие деньги.

[Fed]

Lamort пишет:
 

Я вам "про Фому", а вы мне "про Ерёму", хотите посмотреть эффективный воздушный старт, - милости просим, дождитесь когда залетает SS2.

 Главное преимущество воздушного старта в том, что нет космодрома "где-то в степи дикой" возле которого, вот представьте, необходимо жить людям, которые, - какое просто обалденное совпадение, не хотят жить у чёрта на рогах, а хотя жить где удобно подобно остальным людям. quote]

Ламорт, вы как младенец. да фигня это полная - SS2. ни какого сравнения с реальными параметрами системы вывода на реальную орбиту.

таких воздушных стартов уже был вагон и маленькая тележка.

простая физика -  энергетические затраты на выведение груза являются функцией приращения скорости, массового совершенства системы, КПД ДУ и массы выводимого груза. и вы можете хоть на левой ножке скакать, хоть на правой.

запускать вторую ступень на скорости 0,8М все равно, что с земли - приращение скорости за счет первой ступени смехотворное и всю работу должна делать вторая, а это ведет к ухудшению ее массового совершенства.

именно поэтому разделение 1 и 2 ступеней в обычной ракете происходит на существенно более высокой чем 0,8М скорости, а именно на 5-6М.

основная мотивация делать воздушный старт не удобства персонала, а экономическая оправданность или иная мотивация - например оборонная.

[Lamort]

Ламорт, вы как младенец. да фигня это полная - SS2. ни какого сравнения с реальными параметрами системы вывода на реальную орбиту.

таких воздушных стартов уже был вагон и маленькая тележка.

простая физика -  энергетические затраты на выведение груза являются функцией приращения скорости, массового совершенства системы, КПД ДУ и массы выводимого груза. и вы можете хоть на левой ножке скакать, хоть на правой.

запускать вторую ступень на скорости 0,8М все равно, что с земли - приращение скорости за счет первой ступени смехотворное и всю работу должна делать вторая, а это ведет к ухудшению ее массового совершенства.

именно поэтому разделение 1 и 2 ступеней в обычной ракете происходит на существенно более высокой чем 0,8М скорости, а именно на 5-6М.

основная мотивация делать воздушный старт не удобства персонала, а экономическая оправданность или иная мотивация - например оборонная.

Это вы как младенец, во-первых, вы забываете, что при воздушном старте возможна более пологая траектория, это уже даёт энергетический выигрыш, который компенсирует разного рода увеличения массы подвешиваемой ракеты, тем более, что утяжелять надо только первую ступень.

 Но я вам даже не про это говорю, а про то, что с воздушным стартом вы можете заправиться, например, в Жуковском, взлететь, пролететь 1000 километров и стартовать в нужном месте.
 Всё, что нужно для обслуживания комплекса "под носом", управленческие структуры тоже рядом.

[Fed]

Ламорт, устраивать ритуальные танцы я и сам умею.

вы мне физику покажите.

схемки там, массовые характеристики, прикидки расходов. наконец ваш энергетический выигрыш за счет более пологой траектории и что нам мешает сделать более пологой траекторию конвенционных ракет для получения того же выигрыша?

[Lamort]

Ламорт, устраивать ритуальные танцы я и сам умею.

вы мне физику покажите.

Есть масса вполне официальных выкладок для того же МАКСа, например.

схемки там, массовые характеристики, прикидки расходов. наконец ваш энергетический выигрыш за счет более пологой траектории и что нам мешает сделать более пологой траекторию конвенционных ракет для получения того же выигрыша?

А "ничего не мешает", - американцы как-то разогнали реактивный снаряд c РДТТ по рельсам до скорости больше 10M.
 Правда, он потом сгорел. :lol:

[Посторонний]

Посторонний.Для  задач вывода полезного груза ваша схема с ПВРД не подходит, как велосипед для путешествия из вашего города(ayлa) до Антарктиды.

С Вами не согласен!
Жаль, что математически доказать не могу, поэтому буду рассуждать логически.
На малых высотах (до 30-40 км) сила тяготения найбольшая. Это тяготение нужно преодолеть. Как раз на этом участке двигатели должны обеспечивать найбольшую тягу. Следовательно, потребление топлива и окислителя будет найбольшим. Но у нас есть в наличии неограниченный ресурс - атмосферный воздух. Как раз именно на этих высотах. Прямоточные двигатели позволяют его использовать сполна.
Согласен, мои рассуждения не безспорны, так как о многих вещах могу не знать. Но тем не менее....

[Посторонний]

Российская противокорабельная ракета "Москит": http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F-270_%D0%9C%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%B8%D1%82

Немного не по теме, но компоновка прямоточных двигателей интересна. Хотя объём воздуха, поступающего в двигатель, ограничен вдвое от возможного.

[G.K.]

А "ничего не мешает", - американцы как-то разогнали реактивный снаряд c РДТТ по рельсам до скорости больше 10M.
 Правда, он потом сгорел. :lol:

По рельсам до 10 махов?
Да, это сильно смахивает на ролик, который я видел минимум 3, а то и раньше, года назад:
Тележка разгоняется по рельсу, бодрый диктор говорит, что щас она заедет в тоннель, наполненный гелием, для меньшего трения и ровно в момент "заезда" происходит небольшой "бум" и тележка слетает с рельса.
Печальный диктор говорит, что мы никогда не узнаем, что же случилось. так как телеметрия кончилась ещё до взрыва...

[Lamort]

По рельсам до 10 махов?
Да, это сильно смахивает на ролик, который я видел минимум 3, а то и раньше, года назад:
Тележка разгоняется по рельсу, бодрый диктор говорит, что щас она заедет в тоннель, наполненный гелием, для меньшего трения и ровно в момент "заезда" происходит небольшой "бум" и тележка слетает с рельса.
Печальный диктор говорит, что мы никогда не узнаем, что же случилось. так как телеметрия кончилась ещё до взрыва...

По-моему я на форуме НК это и читал, только давно было дело, уже не помню в какой теме.

[Посторонний]

В случае применения прямоточных двигателей придётся учесть особенность - плотность атмосферного воздуха падает с увеличением высоты над уровнем поверхности Земли, закон изменения тот же, что и для давления.
Зависимость плотности воздуха от высоты (упрощённая барометрическая формула):
rho = rho0*exp(-g*(h-h0)/(C^2));                        (1)
где rho0 - плотность воздуха на высоте, на которой включается прямотосный двигатель,
g = 9,8 м/с^2 - ускорение свободного падения
h0 - высота, на которой включается прямотосный двигатель
h - высота, на которой работает прямоточный двигатель
(C^2) = R*T/M - квадрат от скорости звука у поверхности Земли, то есть (333 м/с)^2

Для обеспечения нужного динамичесого давления, поступающего в прямоточный двигатель, уменьшение плотности атмосферного воздуха может быть компенсировано увеличением скорости полёта.
Предполагается, что ракета летит строго вертикально.
Динамическое давление:
Pd=(rho*V^2)/2
rho - плотность воздуха на высоте полёта ракеты
V - скорость полёта ракеты
Динамическое давление в момент включения прямоточного двигателя
Pd0=(rho*V0^2)/2
V0 - скорость в момент включения прямоточного двигателя, считаем, что на этой минимальной скорости напор воздуха обеспечивает устойчивую работу прямоточного двигателя.

Если выполняется условие, когда динамическое давление при включении двигателя равно динамическому давлению на каком либо участке полёта после включения прямоточного двигателя, то есть соблюдаем условие Pd=Pd0, тогда
(rho*V^2)/2=(rho0*V0^2)/2
Из формулы (1) следует:
rho0*exp(-g*(h-h0)/(C^2))*V^2=rho0*V0^2.
Получим зависимость требуемой скорости полёта, при которой динамическое давление будет соответствовать динамическому давлению на скорости при которой включили прямоточный двигатель:
V=V0*exp(g*(h-h0)/(2*(C^2))).                 (2)
Если V0 равна скорости звука, то есть V0=1М(для наглядности считаем именно так), если h0=1500м, тогда получим значения минимальных скоростей полёта в зависимости от разности высот:
если h-h0=5000м, тогда V=1.24725066681008 М
если h-h0=10000м, тогда V=1.555634225858188 М
если h-h0=15000м, тогда V=1.940265825514207 М
если h-h0=20000м, тогда V=2.419997844661405 М
если h-h0=25000м, тогда V=3.018343925432893 М
если h-h0=30000м, тогда V=3.764631473658329 М
если h-h0=35000м, тогда V=4.695439115814563 М
если h-h0=40000м, тогда V=5.856389568165846 М
если h-h0=45000м, тогда V=7.304385793994446 М
если h-h0=50000м, тогда V=9.110400052197646 М
если h-h0=55000м, тогда V=11.3629525400101 М
если h-h0=60000м, тогда V=14.17245013245888 М
если h-h0=65000м, тогда V=17.67659787804194 М
если h-h0=70000м, тогда V=22.04714849032145 М

Как видно из расчёта, прямоточный двигатель будет работать на высотах до 35 км. На больших высотах его можно не выключать, а дополнительно подпитывать кислородом из баков с окислителем.

Расёты ориентировочные и упрощённые, сделаны для предварительной оценки возможности применения на первой ступени ракет-носителей.
Если есть неточности, поправьте.

С уважением