Автономный ракетный блок для вертикальной посадки 1-й ступени РН Союз-5

[Bell]

Меня тут муза посетила  

Автономный ракетный блок для вертикальной посадки 1-й ступени РН Союз-5

1. Бла-бла-бла обоснование экономической эффективности многоразового использования первых ступеней РН вообще и реактивной посадки в частности.

2. Как убедительно показывает предыдущий раздел, наиболее эффективным в плане массовой отдачи, является вертикальная реактивная посадка первых ступеней РН. Однако, использование маршевого двигателя РД-171 для этой цели технически труднореализуемо в связи с отсутствием возможности многократного включения и его большой мощностью (не менее 40% тяги). Решение первой проблемы требует существенных и дорогостоящих изменений конструкции двигателя. Второе приводит к малому времени выдачи необходимого тормозного импульса, то есть малому тормозному пути, что в реальных условиях (плотность атмосферы, погодные явления и пр. ) может привести к аварийной посадке из-за запаздывания или преждевременного торможения. Так же это повышает требования к быстродействию системы управления.
В связи с этим, предпочтительно использование двигателя меньшей мощности. Оценки показывают, что оптимальной является тяга тормозного двигателя примерно в 2 раза превышающая конечный вес ракетного блока, что для первой ступени РН Союз-5 составляет около 75 тс.
Размещение такого двигателя в ХО первой ступени не представляется возможным в связи с необходимостью глубокой модификации ХО, его компоновкой и ограничениями на размеры ХО, которые накладывает требование использования существующих стартовых сооружений РКН «Зенит». В связи с этим, оптимальным представляется размещение тормозной двигательной установки в верхней части ступени.

3. Техническая реализация представляется следующим образом:
- блок реактивной посадки выполняется в виде цилиндрической вставки между 1-й и 2-й ступенями РН, в равном диаметре со ступенями;
- топливная пара – аналогичная компонентам топлива самой РН, ЖК и керосин;
- топливо для посадки в размере около 20% конечного веса ступени размещается в топливных баках автономного посадочного блока;
- в качестве основных тормозных двигателей применяются 2хРД-0110Р, с соплами развернутыми на небольшой угол относительно вертикали для уменьшения теплового воздействия на поверхность баков сажаемой ступени;
- блок оснащается двигателями стабилизации и ориентации на основных компонентах;
- система управления посадкой, включая источники питания так же устанавливается в блоке;
- масса заправленного блока - 9 т, сухая - 1,5 т.

Таким образом, реализация вертикальной посадки не требует существенных изменений конструкции первой ступени (за исключением дополнительной тепловой защиты верхней части бака кислорода и установки посадочных опор) и может быть применена на серийном одноразовом изделии после незначительных доработок.


ЗЫ. Возможен вариант полностью ампулизированного блока на долгохранимых компонентах, однако в таким случае необходимо предусмотреть мероприятия по обеспечению экологической чистоты и дезактивации ступени после посадки от продуктов сгорания и остатков токсичных компонентов.

[Schwalbe]

Bell пишет:
наиболее эффективным в плане массовой отдачи, является вертикальная реактивная посадка первых ступеней РН

Ну это же неправда. Тяните уж какую-нибудь экономику, но по массовой отдаче (в случае возврата в точку старта) это чуть ли не худший вариант.

[Raul]

Понравилось.    Расположение тормозных РД в верхней части ступени позволит обойтись без эквилибристки при ее посадке на площадку или морскую платформу.

А еще можно поставить на Союз-5 не один автономный ракетный блок, а целых два! Второй - на верх второй ступени. Как третью ступень тандема, и по совместительству - средство спасения ПН в случае отказа первой ступени.

[Штуцер]

Самый тупой карандаш острее самого острого ума.

[Bell]

Schwalbe пишет:

Bell пишет:
наиболее эффективным в плане массовой отдачи, является вертикальная реактивная посадка первых ступеней РН

Ну это же неправда. Тяните уж какую-нибудь экономику, но по массовой отдаче (в случае возврата в точку старта) это чуть ли не худший вариант.

А что - правда?
Что лучше?

Так-то суть поста не в экономике, а в технической идее. Я не помню, чтоб подобное предлагали. Патентовать можно

[Bell]

Raul пишет:
Расположение тормозных РД в верхней части ступени позволит обойтись без эквилибристки

Почему?

[Raul]

Bell пишет:

Raul пишет:
Расположение тормозных РД в верхней части ступени позволит обойтись без эквилибристки

Почему?

Все видели, как садятся ступени у маска, раскачиваясь из стороны в сторону и валясь на бок. Реактивная посадка трубы требует точного управления. А здесь труба садится на верхней тяге, как на cтропах парашюта с возможностью парировать боковые отклонения из-за ветра.

[Bell]

Raul пишет:
А здесь труба садится на верхней тяге, как на cтропах парашюта.

Я так и знал...
Лучше молчите - за умного сойдете.

[Raul]

Bell пишет:

Raul пишет:
А здесь труба садится на верхней тяге, как на cтропах парашюта.

Я так и знал...
Лучше молчите - за умного сойдете.

Ну так объясните, что неправильно. У нас делали вертикальную реактивную посадку только для приземистых АМС на Луну. Если Вы думаете, что посадить 40-метровую пустую трубу при ветре столь же просто...

[mihalchuk]

Центр масс получится очень высоко - это ж какие опоры понадобятся?

[Bell]

mihalchuk пишет:
Центр масс получится очень высоко - это ж какие опоры понадобятся?

После выработки топлива, то есть именно тогда, когда в дело вступят опоры, ЦМ опять будет далеко внизу, потому что уже только маршевый двигатель весит почти 10 т.
Дополнительные 1,5 т сверху сместят ЦМ совсем незначительно. И надо учитывать вес самих опор - они-то как раз в самом низу. Так что вообще все вернется к исходному положению ЦМ.


Я вижу другую проблему в плане центровки.
При возвращении в атмосферу ЦМ ступени с тормозным блоком будет где-то в середине и не получится аэродинамическая стабилизация хвостом вниз. Ступень будет стремиться падать как-то плашмя.
Однако, это можно использовать в свою пользу - наоборот, развернуть ее носом вниз, на тормозном блоке выполнить теплоизоляцию лобовой части и воспринять ею основную тепловую нагрузку. А уже ниже, когда скорость будет погашена, реактивным и/или аэродинамическим способом развернуть ступень обратно и садится нормально, хвостом вниз.

[Юрий Темников]

Заодно может помочь и при уводе со старта,при нештатке.

[Bell]

Юрий Темников пишет:
Заодно может помочь и при уводе со старта,при нештатке.

кому поможет?
отключившемуся по АВД единственному маршевому двигателю первой ступени?
очень поможет, да...

[Артём Сухоев]

Bell пишет:
Меня тут муза посетила    

 Автономный ракетный блок для вертикальной посадки 1-й ступени РН Союз-5

1. Бла-бла-бла обоснование экономической эффективности многоразового использования первых ступеней РН вообще и реактивной посадки в частности.

2. Как убедительно показывает предыдущий раздел, наиболее эффективным в плане массовой отдачи, является вертикальная реактивная посадка первых ступеней РН. Однако, использование маршевого двигателя РД-171 для этой цели технически труднореализуемо в связи с отсутствием возможности многократного включения и его большой мощностью (не менее 40% тяги). Решение первой проблемы требует существенных и дорогостоящих изменений конструкции двигателя. Второе приводит к малому времени выдачи необходимого тормозного импульса, то есть малому тормозному пути, что в реальных условиях (плотность атмосферы, погодные явления и пр. ) может привести к аварийной посадке из-за запаздывания или преждевременного торможения. Так же это повышает требования к быстродействию системы управления.
В связи с этим, предпочтительно использование двигателя меньшей мощности. Оценки показывают, что оптимальной является тяга тормозного двигателя примерно в 2 раза превышающая конечный вес ракетного блока, что для первой ступени РН Союз-5 составляет около 75 тс.
Размещение такого двигателя в ХО первой ступени не представляется возможным в связи с необходимостью глубокой модификации ХО, его компоновкой и ограничениями на размеры ХО, которые накладывает требование использования существующих стартовых сооружений РКН «Зенит». В связи с этим, оптимальным представляется размещение тормозной двигательной установки в верхней части ступени.

3. Техническая реализация представляется следующим образом:
- блок реактивной посадки выполняется в виде цилиндрической вставки между 1-й и 2-й ступенями РН, в равном диаметре со ступенями;
- топливная пара – аналогичная компонентам топлива самой РН, ЖК и керосин;
- топливо для посадки в размере около 20% конечного веса ступени размещается в топливных баках автономного посадочного блока;
- в качестве основных тормозных двигателей применяются 2хРД-0110Р, с соплами развернутыми на небольшой угол относительно вертикали для уменьшения теплового воздействия на поверхность баков сажаемой ступени;
- блок оснащается двигателями стабилизации и ориентации на основных компонентах;
- система управления посадкой, включая источники питания так же устанавливается в блоке;
- масса заправленного блока - 9 т, сухая - 1,5 т.

Таким образом, реализация вертикальной посадки не требует существенных изменений конструкции первой ступени (за исключением дополнительной тепловой защиты верхней части бака кислорода и установки посадочных опор) и может быть применена на серийном одноразовом изделии после незначительных доработок.


ЗЫ. Возможен вариант полностью ампулизированного блока на долгохранимых компонентах, однако в таким случае необходимо предусмотреть мероприятия по обеспечению экологической чистоты и дезактивации ступени после посадки от продуктов сгорания и остатков токсичных компонентов.

Никада не будет экономически обаснована вертикальная посадка.

[Astro Cat]

Артём Сухоев пишет:
Никада не будет экономически обаснована вертикальная посадка.

Безос с Маском считать не умеют. Поэтому оба миллиардеры. Причем первый самый богатый в мире. Ну после Путина, конечно. )))

[Артём Сухоев]

Astro Cat пишет:

Артём Сухоев пишет:
Никада не будет экономически обаснована вертикальная посадка.

Безос с Маском считать не умеют. Поэтому оба миллиардеры. Причем первый самый богатый в мире. Ну после Путина, конечно. )))

Их госдеп финансирует, кроме Путина конечно.)

[Bell]

Astro Cat пишет:
Безос с Маском считать не умеют. Поэтому оба миллиардеры. Причем первый самый богатый в мире.

Ну по правде сказать, они заработали свои миллиарды не на вертикальной реактивной посадке первых ступеней РН
Наоборот, они их на это тратят

[Astro Cat]

Bell пишет:
Наоборот, они их на это тратят    

Ну так они чуют прибыль. Я об этом.

А ваша система проигрывает БФР и НГ за счет балласта посадочных двигателей. И зачем заранее делать провальную ракету с движками однократного включения и потом изголяться с навешиванием допов? Ведь никакого Союза-5 нет еще и не скоро будет. Не лучше ли сразу делать Фалькон-9. Да, позорно, но другого пути нет. 

[Артём Сухоев]

А что если порашутами?

[Bell]

Артём Сухоев пишет:
А что если порашутами?

спрячься в ЧД, клоун