Насколько большой может быть многоразовая первая ступень?

[pkl]

В продолжение разговора:
https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?msg=2652534

Можно рассмотреть вопрос снижения стоимости запуска за счёт уменьшения одноразовой второй ступени и увеличения многоразовой первой

Если следовать концепции ф9 - придется увеличивать reentry burn либо защищать\усиливать 1ст.
Это скорее приведет к удорожанию, чем к удешевлению.

Я сейчас задумался о такой схеме:



Большая многоразовая первая ступень, при этом крыло не обязательно должно быть неподвижным, как на картинках, возможно, его лучше сделать из углепастика и складным, как у Байкала и ускорителей Энергии-2 и сравнительно небольшой разгонный блок в грузовом отсеке. Вертикальный старт, в верхней части траектории выброс разгонного блока с полезной нагрузкой, затем вход в атмосферу, торможение, включение турбореактивных двигателей и возвращение на них в точку старта.

[vlad7308]

Я сейчас задумался о такой схеме:

Это все было в теме\ах про АКС.
Зомби, hcube и тп.

[amster]

Я сейчас задумался о такой схеме:

Крыло не может помочь при выводе на орбиту - оно может только мешать.
И тем более при задаче:

Можно рассмотреть вопрос снижения стоимости запуска за счёт уменьшения одноразовой второй ступени и увеличения многоразовой первой

Помимо того что это очевидно, это многократно и доступно на нашем форуме обосновывалось.

Преимуществами воздушного старта ВС являются:
- скрытность запуска
- вариативность места запуска
но достигаются они существенным уменьшением удельной ПН и особыми требованиями к самой ПН,
что приводит к увеличению стоимости, 
а поставленная вами задача была "..снижения стоимости запуска".

При "увеличении первой(крылатой) ступени", недостатки ВС кардинально увеличиваются,
а преимущества не усиливаются, так как достигаются они уже на дозвуке и в лучшем виде.

[amster]

По названию темы:
" Насколько большой может быть многоразовая первая ступень?".

Ответ:
Чем она меньше, тем лучше.

У Ф9 вся эффективность достигается за счет очень хорошей 2й ступени:
- одноразовой, с высочайшим массовым совершенством, и предельным для открытых керосинок УИ,
достигнутым за счет огромного сопла - 3,3 метра в диаметре.
Именно одноразовая 2я ступень всю работу по сути и делает,
а пиарится "типа многоразовая" 1я ступень.

Соответственно, правильный путь - максимальное уменьшение пиарной "многоразовой" 1й ступени,
и увеличение одноразовой 2й ступени с максимальным её вылизыванием по УИ и массе.

В случае с Ф9, правильно было бы сделать новую большую 2ю ступень с вакуумным Раптором.
ПН увеличилась бы значительно.
Особенно на высокие орбиты с добавлением 3й ступени, например Гелиоса от Мюллера.
которую можно было бы назвать множеством способов:
- РБ - разгонный блок
- БДВ - блок довыведения
- АМ - запатентованный хитропопыми ангарщиками "агрегатный модуль"

Рапторов на бессмысленные испытания Звездолета угроблено две сотни.
Уже можно было бы произвести 200 запусков Рапторо-Фалконов( условно Ф9Р1)

[Дем]

Я сейчас задумался о такой схеме:

Первая ступень может быть настолько большой, что всё ещё не требуются дорогие методы обеспечения её многоразовости.
Т.е. никакой ТЗП и углепластика, только люминь/сталь. 
Ступень Ф9 слегка выше оптимума, ступень СШ вполне на нём.
Возвращение в точку старта крайне желательно, но вот метод... ВРД/ЖРД/баржа надо считать затраты.

[pkl]

Я сейчас задумался о такой схеме:

Это все было в теме\ах про АКС.
Зомби, hcube и тп.

Это было давно, когда ракеты были одноразовыми. К тому же я хочу не АКС, речь о крылатой возвращаемой ступени а-ля Байкал.

[pkl]

Я сейчас задумался о такой схеме:

Крыло не может помочь при выводе на орбиту - оно может только мешать.

Разумеется. Поэтому старт должен быть вертикальным. Крыло необходимо для возвращения ступени в точку старта и не исключено, что оно должно быть складным.

[vlad7308]

Я сейчас задумался о такой схеме:

Это все было в теме\ах про АКС.
Зомби, hcube и тп.

Это было давно, когда ракеты были одноразовыми. К тому же я хочу не АКС, речь о крылатой возвращаемой ступени а-ля Байкал.

зачем же в стартовом сообщении топика на фото сплошные АКС?

[simple]

Разумеется. Поэтому старт должен быть вертикальным. Крыло необходимо для возвращения ступени в точку старта и не исключено, что оно должно быть складным.

вот так адепты акс вдруг увидели логику в байкале, а как над ним смеялись.

[pkl]

Я сейчас задумался о такой схеме:

Это все было в теме\ах про АКС.
Зомби, hcube и тп.

Это было давно, когда ракеты были одноразовыми. К тому же я хочу не АКС, речь о крылатой возвращаемой ступени а-ля Байкал.

зачем же в стартовом сообщении топика на фото сплошные АКС?

Это всё, что я нашёл с размещением полезной нагрузки и второй ступени в грузовом отсеке первой. Есть ещё такая картинка:


Чисто ракетный аппарат, причём с планированием в точку старта, но вторая ступень расположена снаружи. Т.е. тоже не то.

[pkl]

Разумеется. Поэтому старт должен быть вертикальным. Крыло необходимо для возвращения ступени в точку старта и не исключено, что оно должно быть складным.

вот так адепты акс вдруг увидели логику в байкале, а как над ним смеялись.

Байкал - это фигня: мало того, что его полезная нагрузка ещё меньше, чем у одноразовой Ангары, так ещё и обтекатель нужен для полезной нагрузки.


Если уж заново изобретать Байкал, то это должно быть что-то с двумя РД-171МВ, лёгким углепластиковым крылом и размещением полезной нагрузки вместе со второй ступенью в специальном отсеке. Вспомнил Венчур Стар со товарищи:



Если никакого водорода /только керосин/, никакого аэроспайка /только классические ЖРД/, никакой одноступенчатости... может, что-то и получится?

[Водитель]

Как минимум 9 метров в диаметре и 80 метров длинной.

[Кот Бегемот]

Если никакого водорода /только керосин/, никакого аэроспайка

ГПВРД   
Ну а чо?ТЗП и крылышки все равно нужны для возврата на землю из космоса так что разгоняемся в атмосфере за счет атмосферного кислорода (минус +-около 80% массы топлива и соответственно баков) сначала на обычных потом на ГПВРД и в конце ченить на гидразине например для довывода\орбитальных маневров.
Вот это грааль, так грааль!Вот это бы была революция!А то старшип!Тьфу.Шатлл вид с боку.

А если серьезно нужна просто унификация движков первой и второй ступени как на фальконе или амур-спг (чтоб только соплом отличались).
Слетал движок 9 раз на первой ступени - на вторую его и в последний путь с вакуумным соплом.Все расходы на вторую ступень после 9 первых полетов это баки да обечайка, да так по мелочи - самое ценное движок и так в утиль...И ненадо никакой ТЗП лепить, чтобы спасти баки с обечайкой и отработавший свое движок."Почти" полная многоразовость без возврата второй  ступени и связанных с этим возвратом проблем.Как временное решение пока строится космолет с ГПВРД.

[Андрюха]

ГПВРД   

Вот такое надо

[pkl]

Как минимум 9 метров в диаметре и 80 метров длинной.

Буквально вчера, когда ложился спать, мне пришла в голову мысль: если эта ступень способна возвращаться в точку старта, используя раскладное крыло и турбореактивный двигатель, она же может сама себя транспортировать хоть на Восточный! Подумав ещё, я сообразил, что возвращаемая ступень может стартовать и из европейской части страны. Стартовый комплекс можно разместить, допустим, в заволжских степях.

[pkl]

Если никакого водорода /только керосин/, никакого аэроспайка

ГПВРД 

Только не ГПВРД! Ну их на фиг!

[vlad7308]

Подумав ещё, я сообразил, что возвращаемая ступень может стартовать и из европейской части страны.

в принципе да
при одном "но" - она должна возвращаться безукоризненно
над океаном все же как то спокойнее

[pkl]

Подумав ещё, я сообразил, что возвращаемая ступень может стартовать и из европейской части страны.

в принципе да
при одном "но" - она должна возвращаться безукоризненно
над океаном все же как то спокойнее

Так я потому и предлагал Повольжье - там дальше на восток относительно малозаселённые территории, такая щель между республиками Поволжья и границей с Казахстаном:


При этом, если мы собираемся эксплуатировать ракет в темпе, близком к взлётам-посадка авиации нам не уйти от размещения стартовых площадок в освоенных регионах.

Вот тут даже лучше видно эту щель:


Собственно, потому ступень многоразовая и возвращается по-самолётному.

[Димитър]

Давайте вернемся к теме!
Насколько большой может быть многоразовая первая ступень?
У Сатурн-5 первая ступень имела диаметр 10.5 м и длину 42 м. Стартовая масса - 2290 т
Сегодняшный СуперХеви - диаметр 9 М, длина - 71 м, стартовая масса - 3500 т
Изначально для ITS Маск предлагал диаметр 12 м, длина 77.5 м и масса примерно 7000 т. Полезный груз - 550 т в одноразовом варианте и 300 т в многоразовом.
Напомню - одноразовый Морской дракон из 60-ых - при диаметре в 23 м должен был иметь те же 550 т ПН

Кто дает больше !?

[Владимир Шпирько]

Подумав ещё, я сообразил, что возвращаемая ступень может стартовать и из европейской части страны.

в принципе да
при одном "но" - она должна возвращаться безукоризненно
над океаном все же как то спокойнее

Так я потому и предлагал Повольжье - там дальше на восток относительно малозаселённые территории, такая щель между республиками Поволжья и границей с Казахстаном:


При этом, если мы собираемся эксплуатировать ракет в темпе, близком к взлётам-посадка авиации нам не уйти от размещения стартовых площадок в освоенных регионах.

Вот тут даже лучше видно эту щель:


Собственно, потому ступень многоразовая и возвращается по-самолётному.

Спасибо за карту. 

Где-то предложил - Обсуждали из Самары негабаритные ракеты возить морем на Каспий - возник вопрос - Новый завод построили в Омске и на Каспий тпк просто не попадешь.  
Так вот я предложил космодром рядом с Омском, а посадка первой ступени около Томска.  Омск и Томск - расположены в одном речном бассейне.  Перевозка ступени обратно в Омск по Оби до Ханты-Мансийска вверх и вниз по Иртышу до Омска.    В таком случае НЕ НАДО! возвращаться на космодром.