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

[Артём Сухоев]

Не правда парашутами не проще будет?

[Артём Сухоев]

Bell пишет:

Артём Сухоев пишет:
А что если порашутами?

спрячься в ЧД, клоун

Прячусь

[Зловредный]

Astro Cat пишет:
Не лучше ли сразу делать Фалькон-9. Да, позорно, но другого пути нет.

Позорно по недомыслию пускать ракеты за бугор. А подсмотреть у конкурента хорошее решение и применить его у себя не позорно. Вот только действительно ли оно хорошее...

[Артём Сухоев]

Зловредный пишет:

Astro Cat пишет:
Не лучше ли сразу делать Фалькон-9. Да, позорно, но другого пути нет.

Позорно по недомыслию пускать ракеты за бугор. А подсмотреть у конкурента хорошее решение и применить его у себя не позорно. Вот только действительно ли оно хорошее...

А почему плюсы не работают,я бы чувака отметил?

[Saul]

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.

 Интересная мысль по клону "Зенита", Добавлю своего -

 Рулевые камеры ставим на лапках (на ступнях или коленках). Компоненты топлива подаем сквозь силовые трубы лапок в газообразном виде от основного двигателя (через пустотелые шарниры). По окончанию работы ступени газогенератор раскаленный, ТНА раскрученный. Прикрываем газы на основную камеру, тормозим и приземляемся на рулевики. Вроде новизна есть.

http://novosti-kosmonavtiki.ru/forum/messages/forum13/topic16288/message1767979/?result=edit#message1767979

[mihalchuk]

Bell пишет:

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.

Всего одна фраза, которую я пропустил, говорит о посадке на хвост, а не на голову

[ааа]

Меня тоже подобная муза посещала: посадить на рулевике первую ступень "Союз-2.1в".
Много бобла на этом не заработаешь, но в качестве демонстратора и стенда уже почти готовое изделие.
Жаль Рогозин ушел, ему бы понравилось.

[freinir]

Bell пишет:
- топливо для посадки в размере около 20% конечного веса ступени размещается в топливных баках автономного посадочного блока;

Ну как-бы маловато топлива для всего цикла торможения и посадки. И в плане веса уже не всё так красиво получается с дополнительной массой, включая и вопрос стоимости.

[Nilk]

ааа пишет:
Меня тоже подобная муза посещала: посадить на рулевике первую ступень "Союз-2.1в".
Много бобла на этом не заработаешь, но в качестве демонстратора и стенда уже почти готовое изделие.
Жаль Рогозин ушел, ему бы понравилось.

Блин, давно уже такие мысли приходят, для "тренировки на кошках" Союз-2.1в самое оно!

[Старый]

Nilk пишет:

ааа пишет:
Меня тоже подобная муза посещала: посадить на рулевике первую ступень "Союз-2.1в".
Много бобла на этом не заработаешь, но в качестве демонстратора и стенда уже почти готовое изделие.
Жаль Рогозин ушел, ему бы понравилось.

Блин, давно уже такие мысли приходят, для "тренировки на кошках" Союз-2.1в самое оно!

К сожалению этот рулевик однократного включения. А то было бы оригинально - назло врагам сохранять запас НК-33.
Под Мурманском хоть есть где приземлиться? Или все ровные места уже заняты? 

[Apollo13]

Старый пишет:

Nilk пишет:

ааа пишет:
Меня тоже подобная муза посещала: посадить на рулевике первую ступень "Союз-2.1в".
Много бобла на этом не заработаешь, но в качестве демонстратора и стенда уже почти готовое изделие.
Жаль Рогозин ушел, ему бы понравилось.

Блин, давно уже такие мысли приходят, для "тренировки на кошках" Союз-2.1в самое оно!

К сожалению этот рулевик однократного включения. А то было бы оригинально - назло врагам сохранять запас НК-33.  
Под Мурманском хоть есть где приземлиться? Или все ровные места уже заняты?

Еще он слабоват для входа в атмосферу. Фалкон там 3 двигателя использует. 

А так уже много лет об этом на форуме говорят. Искандер кажется первый предлагал.

[Юрий Морозов]

Белл. Вы умница. 
Но, до автономного ракетного блока, я додумался раньше, но не стал распространяться.. Но вот то, что делать надо блок вверху. Это вы успели первым. Молодчина. Идея хорошая.
По тяге двигателя. Достаточно 150% массы, то есть 45тс, на уровне моря, а может и поменьше.
Но преимущество, верхнего положения не очевидна.
А вот воздушные рули как у Фалкон 9, это очень перспективное инженерное решение. А они хорошо работают именно с нижнем расположением автономного ракетного блока.
Расположить их можно сбоку. по обе стороны от бака.

[Старый]

Apollo13 пишет: 
А так уже много лет об этом на форуме говорят. Искандер кажется первый предлагал.

Ну я тоже давно предлагаю, правда на Союзе-5. 
 А на Союзе-2.в да, не додумался. 

[Юрий Морозов]

В России опробовать систему возвращения лучше всего опробовать на боковушках Союз-2. Это я предлагал в КБ Арсенал, еще года два назад. Иванову. Он схавал инженерную записку и "исчез"
А идея была очень простая, использовать для посадки ступени рулевые камеры.
Изначально в РД-108 был механизм отключения основных камер. И ступень работала на рулевиках.
При массе пустой ступени 4 тонны, тяга двух рулевиков боковушки около 6500 кгс.
Однако нужно было переставить два рулевика в новых местах по бокам ступени и добавить управление в еще одной плоскости. Также изменить некоторые механизмы управления двигателем. Но такие возможности имеются. Это и есть некоторое ноу-хау.
Увы эту идею не поддержали в НПО Энергомаш.
И знаете что там ответили, ха , многоразовость уменьшит заказ на производство РД-107. Типа не выгодно.

Вот в таком варианте путь развития многоразовости в России самый оптимальный.
Есть еще преимущество этого решения.
Скорость отделения боковых ступеней самая малая по сравнению с двухступенчатой схемы. А значит и спасать легче. И уменьшение ПН из-за многоразовости небольшое. легче тормозить. меньше нагрузки при торможении. 

[Дмитрий Инфан]

Bell пишет:
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.

Специфика нашей космонавтики (старты располагаются в глубине материка, а не на побережье) рубят на корню всю эту замечательную идею - придётся строить много-много площадок для приземляющихся ступеней и содержать их.
Многоразовость у нас возможна только в двух вариантах - либо по типу "Байкала" (крылатая ступень, садящаяся на аэродром), либо по типу "Короны" (одноступ, возвращающийся с орбиты).

Единственно, чем может реально помочь автономный блок - уменьшит разброс при падении отработанной ступени и снизит площадь полей падения.

[Юрий Морозов]

Дмитрий Инфан пишет:

Bell пишет:
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.

Специфика нашей космонавтики (старты располагаются в глубине материка, а не на побережье) рубят на корню всю эту замечательную идею - придётся строить много-много площадок для приземляющихся ступеней и содержать их.
Многоразовость у нас возможна только в двух вариантах - либо по типу "Байкала" (крылатая ступень, садящаяся на аэродром), либо по типу "Короны" (одноступ, возвращающийся с орбиты).

Единственно, чем может реально помочь автономный блок - уменьшит разброс при падении отработанной ступени и снизит площадь полей падения.

Не согласен.
При многоразовых первых ступенях Союза-2,резко уменьшаются размеры отдельной площадки спасения., так как спасать надо не 20 тонн а всего лишь 4 тонны, что можно вывезти и вертолетом и дирижаблем, и автомобильным транспортом по дорогам общего пользования.
Это резко упрощает посадку, и делает возможность сделать комплект оборудования посадки мобильным. А значит сделать много много мест для развертывания посадочной площадки  не предоставить труда. Это все равно будет меньше места , чем зоны падения которые выделяются сейчас.

[Василий Ратников]

Дмитрий Инфан пишет:
Специфика нашей космонавтики (старты располагаются в глубине материка, а не на побережье) рубят на корню всю эту замечательную идею - придётся строить много-много площадок для приземляющихся ступеней и содержать их.

я этого упорно не понимаю
Маск считает что сжать на землю это офигенно но просто дорого по энергетике
а баржа, ее размеры, качка, обратный путь это компромисс

люди типа вас наоборот упорно уверяют нас что посадка на землю это капец капец.
почему много много ? сколько там трасс ? тайминги когда остреливаются тоже обычно одинаковые.
в чем дороговизна забетонировать 5 площадок 100х100 метров ? а потом вертолетом вывезли если уж это совсем в тундре или фурой если до дороги недалеко ?

[Дмитрий В.]

Василий Ратников пишет:

Дмитрий Инфан пишет:
Специфика нашей космонавтики (старты располагаются в глубине материка, а не на побережье) рубят на корню всю эту замечательную идею - придётся строить много-много площадок для приземляющихся ступеней и содержать их.

я этого упорно не понимаю
Маск считает что сжать на землю это офигенно но просто дорого по энергетике
а баржа, ее размеры, качка, обратный путь это компромисс

люди типа вас наоборот упорно уверяют нас что посадка на землю это капец капец.
почему много много ? сколько там трасс ? тайминги когда остреливаются тоже обычно одинаковые.
в чем дороговизна забетонировать 5 площадок 100х100 метров ? а потом вертолетом вывезли если уж это совсем в тундре или фурой если до дороги недалеко ?

Осталось вертолет заиметь грузоподъемностью 30+ тонн. Не подскажешь, где взять? И заодно подскажи, сколько будет стоить годовое содержание летного отряда этих вертолетов , а также стоимость строительства площадок и их содержание?

[Alex_II]

Дмитрий В. пишет:
Осталось вертолет заиметь грузоподъемностью 30+ тонн.

Начать производство В-12 на современной технической базе... На базе Ми-26 должен выйти аппарат с грузоподъемностью до 40т. Ну пусть 35...

Дмитрий В. пишет:
И заодно подскажи, сколько будет стоить годовое содержание летного отряда этих вертолетов

Они еще и денег будут зарабатывать. Сколько стоит содержание активно работающих Ми-26? Насколько я знаю - они ни разу не убыточны... Цена летного часа - от 800т до 1,2 миллиона рублей...

[Bell]

Apollo13 пишет:
Еще он слабоват для входа в атмосферу. Фалкон там 3 двигателя использует.

Необязательно, там зависит от схемы посадки.
Собственно посадка там на одном.

[Neru]

Вертикально ... как у Маска ... это сильно просто.
Включаем фантазию. Вспоминаем БФР из мультиков - а конкретно две такие штуки на хвосте 2 ступени в виде хвостового оперения.
Вспоминаем что когда-то в 2001 году показывали УРМ для Ангары с самолетной посадкой "Байкал".
И фантазируем. На Байкале - ставили реактивный двигатель и шасси - тяжело, поэтому убираем. Сверху УРМа - поворачивающееся крыло... ну это круто конечно, но и его - убираем. И тут обращаем внимание на площадь этого крыла - почти длинна УРМа.
Что бы освежить память, о чем я говорю - смотрим фотки того Байкала. Описываю УРМ не в "ракетном" положении, а в том виде, как Байкал стоит на шасси.
Передняя часть - как обтекатель, после разделения со 2 ступенью никаких острых краев. Как обтекатель.
Нижнюю часть (там, где было шасси) делаем плоской - но вероятно и круглое сечение подойдёт. Вместо шасси снизу ставим выдвигающиеся опоры - как у Фалькона и как у Федерации, садиться будем без самолетного пробега и сразу "на бок", не вертикально.
В задней части ставим пару воздушных рулей как на БФР (только меньше) - когда ступень стоит на опорах "на боку" - рули с развалом в 90-120 градусов стоят над двигателем. Не по классической самолетной схеме, когда горизонтальный руль высоты и сверху - руль направления, а только два.
Используем научный задел по планированию ракетной посадки Федерации, и ставим аналогичный, но более мощный управляемый ТРД мягкой посадки в количестве 2-х штук - первый в районе передних двух опор, а второй - в районе задних.
Получившийся Союз-5 - УРМ после разделения со второй ступенью заставляем планировать - нижняя плоская часть вместо крыла, управляем рулями. Лишнее топливо - сливаем/сжигаем. 
При запуске с Восточного на 51,6 - район падения 1 ступени - середина Охотского моря (между Сахалином и Курильскими островами, ближе к Сахалину). Планируем или в сторону баржи (как у Маска) или до площадки на берегу и мягко садимся. Топлива и окислителя - нет, рвануть ничего не должно.
Масса опор и ТРД у ранее планируемой Федерации с "чисто ракетной посадкой" - 2,6 тонны на 8,5 тонны массы возвращаемой части. Прикидываем, что в случае, если ступень планирует, а не просто "управляемо падает", то усё может получиться значительно красивее, чем у Маска.
Нарисую - попрошу знакомого из самолетного КБ посчитать, как такая "сосиска с хвостиком" может планировать ... особенно при скорости 5-6 Махов.

[Neru]

Только как доставлять первую ступень обратно на старт ... Как понял - изначально Союз 5 планируют в габариты для доставки на космодром АН-124, отсюда и максимальный диаметр и предельная высота первой ступени... выгоднее крыло и реактивный двигатель - тогда вообще побоку диаметр, сама 1 ступень влетит "по самолетному" с полосы завода и до космодрома "своим ходом".

[октоген]

 Белл, я думал ты менее фантазер.     Зачем спасать движок, который не обладает многоразовостью?

[Дмитрий Инфан]

Но его нетрудно сделать таковым.

[Denis Voronin]

Почитал затравку, хотел сказать всякое умное, а почти всё уже сказали:(


Проекты возврата боковушек Энергии предполагали:
- крылья, турбинки и шасси
- парашют

Оба варианта подразумевали вход носом, из чего можно сделать вывод, что РД-170 не умеет атмосферу. Ну не могли конструктора не проработать такой вариант.

Парашютная схема посадки предполагала что крепление строп идёт через хитрый узел, который гуляет по тросу, т.е. ступень должна была мягко принять горизонтальное положение и сесть на опоры. Что-то там на испытаниях не пошло с этой кракозяброй, но суть как я понимаю в том что ступень не позволяет резкую эквилибристику в атмосфере.

Ну и главный контраргумент: у Зенита и без того грузоподъёмность недостаточная.

P.S. А эксплуатация тяжёлых грузовых вертолётов окупается, но не более того, о расширении речи не идёт.

[Denis Voronin]

Neru пишет:
Только как доставлять первую ступень обратно на старт ... Как понял - изначально Союз 5 планируют в габариты для доставки на космодром АН-124, отсюда и максимальный диаметр и предельная высота первой ступени... выгоднее крыло и реактивный двигатель - тогда вообще побоку диаметр, сама 1 ступень влетит "по самолетному" с полосы завода и до космодрома "своим ходом".

Да можно и суборбитально прыгнуть.

[Neru]

Отсюда вывод, что никто не может найти решения проблемы логистики доставки 1 ступени Зенита/Сункара/Союза-5 кроме как впихивать его в грузовой отсек АН-124.
Если решить проблему доставки нужного конструктору габарита ракеты до нужного заказчику космодрома - всем будет легче.
Сейчас разрабатывают "от печки" существующих средств доставки с завода на место запуска.

[Neru]

Denis Voronin пишет:
Да можно и суборбитально прыгнуть.

это трата ресурса "-1" к расчетному ресурсу.

Denis Voronin пишет:
Ну и главный контраргумент: у Зенита и без того грузоподъёмность недостаточная.

Делаем из двух многоразовых первых ступеней прикольную штуковину с экзотическим переходником сверху - снизу две первых ступени, а сверху - одна вторая и перекрываем весь диапазон нагрузок, от средних до тяжелых на северном (а по моему и Восточный и Плесецк - северные) космодроме.

А если ещё пофантазировать. ТО к той экзотической штуке, что описывал - которая может планировать и с одной плоской стороной - когда ступень стоит на опорах снизу подкатываем крыло с двумя небольшими турбовинтовыми авиадвижками и простеньким шасси, подсоединяем к крылу топливо. К передней части - стойку переднего шасси. Складываем опоры. И пусть сама взлетает и летит на космодром. Можно переднее шасси и крыло одним блоком, но будет менее транспортабельно крыло доставлять к месту спасения ступени.
Мозги навигации в ступени должны быть. Ну закрепить камеры сгорания ещё.
Ступень взлетает, и в сопровождении небольшого самолета летит хоть с завода на нужный космодром (прощайте ограничения на габариты для доставки с завода до старта) хоть с ближайшего от места спасения аэродрома до космодрома, хоть назад на завод для утилизации.

[Denis Voronin]

Neru пишет:
Делаем из двух многоразовых первых ступеней прикольную штуковину с экзотическим переходником сверху - снизу две первых ступени, а сверху - одна вторая и перекрываем весь диапазон нагрузок, от средних до тяжелых на северном (а по моему и Восточный и Плесецк - северные) космодроме.

В КСП я такое иной раз делал:) Там есть ещё переходники на 3 и на 4. В теории проблем вроде не видно, на практике так почему-то никто не делал.

[Astro Cat]

А почему собственно сверху это надо громоздить? С боков 4 ускорителя. Они же и посадочные движки, на них же и опоры.

[Neru]

У РН Энергия было так:

А методы посадки они, судя по информации, рассматривали все, кроме вертикальной как у Маска. Торможение боковой частью с планированием на специально подготовленную площадку - тоже.
А метод посадки с парашютом выбрали из-за казавшейся простоты реализации, т.к. были доступны обширные места для посадки.

[vlad7308]

Denis Voronin пишет:
Оба варианта подразумевали вход носом, из чего можно сделать вывод, что РД-170 не умеет атмосферу. Ну не могли конструктора не проработать такой вариант.

а зачем им его было прорабатывать, если РД-170 ну никак нельзя использовать для вертикальной посадки а-ля Ф9?

[Denis Voronin]

vlad7308 пишет:

Denis Voronin пишет:
Оба варианта подразумевали вход носом, из чего можно сделать вывод, что РД-170 не умеет атмосферу. Ну не могли конструктора не проработать такой вариант.

а зачем им его было прорабатывать, если РД-170 ну никак нельзя использовать для вертикальной посадки а-ля Ф9?

Да понятно что нельзя, я не про это. Тормозить в атмосфере можно боком, мордом или жопом. Боком тормозить вообще не выйдет без управляющих плоскостей - ЦМ слишком смещён, это даже без учёта поперечных нагрузок. Мордом тормозить не очень эффективно, потому что морд оптимизирован на минимальное сопротивление. Жопом тормозить хорошо патамушта он плоский и ЦМ почти в нём.

[frigate]

Автономный ракетный блок для вертикальной посадки 1-й ступени РН Союз-5. При беглом прочтении получилось "Атомный ракетный блок ..."