Многоразовый Союз-5

[Балтийский Технократ]

Думаю можно сделать Союз 5 многоразовым, для первой ступени. То есть спасать первую ступень.
РД-171МС не допускает, его использования в режиме посадки, так как допускает дросселирование тяги только до 40%, это 296 тонн сила, что очень много для посадки ступени посадочной массой в 30-40 тонн. Это значит надо ставить посадочные двигатели. На тягу в 60 тонн сила с дросселированием до 50%. И размещать их можно только по бокам первой ступени. Используя два или четыре посадочных двигателя. Что снижает надежность и управляемость, лучше всего работает посадочный двигатель расположенный на оси симметрии ракетной ступени, то есть в центре.
Для ракеты массой в 535 тонн, есть интересный вариант. Отказаться от двигателя РД-171МС и заменить его на три двигателя РД-191М, расположенных в углах равнобедренного треугольника в плане сечения кормы ракетной ступени. А в центре расположить посадочно-стартовый двигатель многоразового включения на тягу в 60-70 тонн сила и возможностью дросселирования до 50-40%, например многоразовый вариант РД-120МС, с коротким соплом.
В качестве посадочных опор использовать три или шесть посадочных опор, если использовать шесть, то можно просто скопировать посадочные опоры с Ф-9.
Полезная нагрузка снизится с 17,4 тонн на НЗО до 12-14 тонн. То есть до величены ПН Зенит-2.
Разумеется для многоразовой ракеты нужно будет делать свой старт.
Для одноразовой версии просто оставить РД-171МС.
Вторая ступень остается без изменений как и бак первой ступени ( с минимальными доработками на посадочные ноги и стабилизирующую арматуру внутри бака),объем топлива первой ступени, остается тот же 398 тонн.

[ratcustorb]

Полезная нагрузка снизится с 17,4 тонн на НЗО до 12-14 тонн.

А что будет написано в ТЗ в разделе "Технико-экономические требования"? Учитывая, что РН Амур в одноразовом варианте будет выводить 12,5 т:
Вы не можете просматривать это вложение.

Имхо А-3 при той же грузоподъёмности при серийном производстве будет дешевле многоразового С-5, учитывая, что не нужен отдельный СК.

[Водитель]

Всё тот же вопрос.

Если у нас "есть" многоразовый РД-120МС многократного включения, причём он же как понимаю и на втрорую ступень пойдёт, то зачем нам ещё один тип двигателя (191)?

[Балтийский Технократ]

Главная проблема наступающего длинного десятилетия (реально не десятилетие а 12-16 лет), это недостаточный темп производства мощных двигателей типа РД-191М и Раптор. Это очень сложные и дорогие а производстве машины, требующие "предельного" качества изготовления и уникальной производственной базы. Поэтому их объемы ограничены. С этим уже столкнулся Илон Маск, в панической атаке возопивший об угрозе банкротства Спейс-Х, из за недостаточно высокого темпа производства Раптеров.
 Мы точно не знаем сколько может производить РД-191 кооперация предприятий Роскосмоса. Но в печати , в открытой печати были намеки что Протон ПМ сможет производить до сотни двигателей в год. Предположим. Только предположим для общего расчета что эта цифра и есть потолок способности производить РД-191 в год.
Итак принимаем для примерного расчета максимальное производство двигателей РД-191 как 100 изделий в год. Это дает цифру в 20 ракет носителей Ангара-5 по 27 тонн на НЗО итого 540 тонны условной полезной нагрузки в год (до уровня СССР чутка дотягиваем).
Но если появляется многоразовый Союз-5 ситуация с двигателями резко меняется.
Принимаем за исходное что РД-191 двигатель имеет потенциал в 10 пусков.
Итого при применении всех 100 двигателей в многоразовом Союзе-5, мы получаем 33 пуска по 12 тонн = 396 тонн помножить на  9 итого максимально 3540 тонн в год, и после использования 9 раз на многоразовом Союзе-5, десятый и последний раз двигатель может быть использован на Ангаре-5 в одноразовом варианте, что резко снизит себестоимость пуска этой ракеты. Итого 3540+540=4080 условных тонн.
4080 условных тонн на НЗО вместо условных тонн 540 тонн
Думаю здесь есть над чем задуматься!
Образуется производственно - эксплуатационная экосистема, где двигатели поработавшие на Союзе-5 переходят на Ангару-5. При этом не обязательно на 9 пуск двигателя, можно и после третьего и пятого. Принятие решений о стратегии и тактики работы ЭКОСИСТЕМЫ оборота ракетных двигателей, будет приниматься в соответствии с общей политической и экономической ситуацией. А политическая ситуация такова, что резко повышается вероятность для благоприятного развития ракетно-космической индустрии в России и резкого роста необходимых объемов ПН для вывода на орбиту Земли.
Если это сценарий, описанный мной выше будет реализован. То именно в России есть шанс организовать впервые в мире многоразовую ракетно-космическая экосистему "Союз-5 -Союз-5М-Ангара-5-Агара-5В-Ангара-3-Ангара-1". С общим оборотом двигательных установок.
Появится резонный вопрос, а где взять столько двигателей для вторых ступеней. Ответ двигатели для вторых ступеней имеют меньшее давление и более доступны в массовом производстве чем "предельные" монстры на 200 тонн тяги.

[Балтийский Технократ]

Надо признать следующий факт. Ангара-5 есть и будет летать, хочется кому то этого или не хочется.
Надо признать следующий факт. Союз-5 делается и будет сделан и запущен, хочется кому то этого или не хочется.
Союз-СПГ - будет или не будет это еще не ясно. И это факт. Двигателей нет, концепции в стадии проработки.
Появление ракетно-космической ЭКОСИСТЕМЫ "Союз-Ангара" может вполне серьезно поставить проект Союз-СПГ, в разряд опытных работ, закрытых за ненадобностью.
По большому счету, есть только одно кардинальное препятствие к закрытию темы Союз-СПГ, при развитии Экосистемы "Союз-Ангара" - горючее. Если будет найдено не дорогое горючее заменитель НАФТИЛА в РД-191, типа циклина или боктана, плотностью около 700-800 кг/куб.м. То надобность в проекте Союз-СПГ "отвалится сама".

[Балтийский Технократ]

В рамках введения в технический оборот ракетно-космической индустрии понятия "ракетно-космической ЭКОСИСТЕМЫ " предлагаю перемещение двигателей от Союза к Ангаре называть "миграцией двигателя внутри ракетно-космической Экосистемы".
Новый технический термин "миграция ракетного двигателя".

[ratcustorb]

...
Союз-СПГ - будет или не будет это еще не ясно.
...
Если будет найдено не дорогое горючее заменитель НАФТИЛА в РД-191, типа циклина или боктана, плотностью около 700-800 кг/куб.м. То надобность в проекте Союз-СПГ "отвалится сама".

РН Амур (Союз-СПГ) будет. И надобность в ней не отпадёт, т.к. она готовится на замену Союз-2.

[Балтийский Технократ]

К вопросу о "посадочно-стартовый двигатель многоразового включения на тягу в 60-70 тонн сила", это не обязательно должен быть РД-120К. Для этого двигателя не важны предельные параметры удельного импульса, ему вполне хватит и импульса на земле в 250 единиц и в пустоте 290-300 единиц. Главное у ПСД должна быть надежность, многоразовость, устойчивое включение и выключение на различных этапах взлета и посадки ракетной ступени. Вполне возможно это будет двигатель с электрическими насосами топлива. Что вполне хорошо повлияет на общие характеристики первой ступни Союза-5, так как вся ступень будет "электрифицирована" и получит мощный запас электрической энергии, что весьма важно для многоразовой ступени.

[Андрюха]

Для ракеты массой в 535 тонн, есть интересный вариант. Отказаться от двигателя РД-171МС и заменить его на три двигателя РД-191М, расположенных в углах равнобедренного треугольника в плане сечения кормы ракетной ступени. А в центре расположить посадочно-стартовый двигатель многоразового включения на тягу в 60-70 тонн сила и возможностью дросселирования до 50-40%, например многоразовый вариант РД-120МС, с коротким соплом.

А это все в корму то войдет (имею ввиду данные двигатели) для заданной ступени?

[azvoz]

Для ракеты массой в 535 тонн, есть интересный вариант. Отказаться от двигателя РД-171МС и заменить его на три двигателя РД-191М, расположенных в углах равнобедренного треугольника в плане сечения кормы ракетной ступени. А в центре расположить посадочно-стартовый двигатель многоразового включения на тягу в 60-70 тонн сила и возможностью дросселирования до 50-40%, например многоразовый вариант РД-120МС, с коротким соплом.

А это все в корму то войдет (имею ввиду данные двигатели) для заданной ступени?

нет конечно.

[Балтийский Технократ]

...
Союз-СПГ - будет или не будет это еще не ясно.
...
Если будет найдено не дорогое горючее заменитель НАФТИЛА в РД-191, типа циклина или боктана, плотностью около 700-800 кг/куб.м. То надобность в проекте Союз-СПГ "отвалится сама".

РН Амур (Союз-СПГ) будет. И надобность в ней не отпадёт, т.к. она готовится на замену Союз-2.

вот когда полетит, тогда и скажете "БУДЕТ". А пока "старичок" Союз пережил многие проекты, и летает, и летает, и летает. И у меня есть существенное подозрение, что на ближайшие 20-30 а то и пятьдесят лет старичок Союз останется в активной работе, и будет еще неоднократно модернизирован.

[Балтийский Технократ]

Для ракеты массой в 535 тонн, есть интересный вариант. Отказаться от двигателя РД-171МС и заменить его на три двигателя РД-191М, расположенных в углах равнобедренного треугольника в плане сечения кормы ракетной ступени. А в центре расположить посадочно-стартовый двигатель многоразового включения на тягу в 60-70 тонн сила и возможностью дросселирования до 50-40%, например многоразовый вариант РД-120МС, с коротким соплом.

А это все в корму то войдет (имею ввиду данные двигатели) для заданной ступени?

нет конечно.

разумеется, не влезут....придется делать гарготы. Их функцию вполне могут выполнить посадочные опоры в сложенном виде. в итоге размер кормы по максимальному диаметру будет около 6 метров. Именно поэтому нужно будет делать новый стартовый комплекс для многоразовой версии Союза-5

[ratcustorb]

вот когда полетит, тогда и скажете "БУДЕТ".

Когда полетит - скажу "есть", а не "будет".
А многоразового С-5 даже "не будет", тем более с такой большой сухой массой первой ступени.

[Искандер]

Ну, а смысл?
1) Чуть увеличенный Союз-СПГ с 7-ю двигателями растянутой первой ступени уже много лучшеЕ чем это "горбатое" творение.
2) Переходить на метан все равно придётся.
3) Доколе будут полировать БХГ?!!!

[Балтийский Технократ]

вот когда полетит, тогда и скажете "БУДЕТ".

Когда полетит - скажу "есть", а не "будет".
А многоразового С-5 даже "не будет", тем более с такой большой сухой массой первой ступени.

Говорят "Есть" когда начнется устойчивая эксплуатация комплекса. Один-два полета не показатель. РН Энергия летала 2 раза и ее НЕТ! от слова СОВСЕМ.

[Балтийский Технократ]

Ну, а смысл?
1) Чуть увеличенный Союз-СПГ с 7-ю двигателями растянутой первой ступени уже много лучшеЕ чем это "горбатое" творение.
2) Переходить на метан все равно придётся.
3) Доколе будут полировать БХГ?!!!

Где деньги "Карл" где фонды! Линейка РД-171 и производных есть, испытана и показала надежность. Достигнуть такой же надежности и экономических показателей можно только лет через 10-20 а может и вообще НИКОГДА. Не потому что это невозможно в принципе, а потому что на это нет ДЕНЕГ и РЕСУРСОВ!

[ratcustorb]

Где деньги "Карл" где фонды! Линейка РД-171 и производных есть, испытана и показала надежность. Достигнуть такой же надежности и экономических показателей можно только лет через 10-20 а может и вообще НИКОГДА. Не потому что это невозможно в принципе, а потому что на это нет ДЕНЕГ и РЕСУРСОВ!

Деньги и ресурсы есть. Нет желания что-то менять у тех, кто причастен к производству БХГ. Да ещё и С-5, отнимающий силы и время...
А за метаном будущее, ДВГГ с действительной многоразовостью...

[Alex-DX]

К вопросу о "посадочно-стартовый двигатель многоразового включения на тягу в 60-70 тонн сила", это не обязательно должен быть РД-120К. Для этого двигателя не важны предельные параметры удельного импульса, ему вполне хватит и импульса на земле в 250 единиц и в пустоте 290-300 единиц. Главное у ПСД должна быть надежность, многоразовость, устойчивое включение и выключение на различных этапах взлета и посадки ракетной ступени. Вполне возможно это будет двигатель с электрическими насосами топлива. Что вполне хорошо повлияет на общие характеристики первой ступни Союза-5, так как вся ступень будет "электрифицирована" и получит мощный запас электрической энергии, что весьма важно для многоразовой ступени.

Хочется водорода для многоразового включения.
RL-10 как прототип, добавляем к турбине электрический двигатель для увеличения давления КС раза в 2. 
Получается тогда сверх дросселирование.

[Raul]

Если задача состоит в спасении дефицитного ракетного двигателя, то простейший способ ее решения - это жесткая вертикальная посадка с амортизацией сминаемыми баками. Баки - в переплавку, ХО - на переборку.

[Балтийский Технократ]

Я сделал приблизительный расчет главного конструктора для варианта многоразовой первой ступени Союз-5.
Получил следующие цифры.
Вторая ступень без изменений.
При увеличении массы конструкции первой ступени до 42 тонн, запасе топлива на посадку в размере 12 тонн после разделения ступеней, массе ГО в 1200 кг, Полезная нагрузка на базовую НЗО при старте с Восточного составит 12500 кг, а при старте с экватора около 13700 кг.
Тяга посадочно-стартового двигателя 60 тонн импульс в пустоте 285 секунд.
Есть интуитивное подозрение, если оптимизировать 2 ступень и увеличить в ней запас топлива, можно будет "накинуть" к вышеобозначенной ПН еще по тонне.