Давайте совершенствовать технику.

[Виктор]

То есть ракетоплан, ракету с горизонтальным стартом?

 а также падения массового совершенства ступени из-за придания несвойственных ей элементов - крыльев, ног и хвоста ;-).


Повторюсь - IMHO тут по массе значительно перспективнее использовать обычные ТРД. Ну, дотянут они не до 2, а до 1.2 км/c, зато и топлива будет потрачено в разы меньше - а значит и общая масса комплекса будет ниже, а при той же стартовой массе можно будет взять бОльшую РН. По моему, использовать ТРД для ступени 0-4М естественнее, чем ЖРД ;-). Не говря уж о существенно бОльшей их многоразовости - ресурс ТРД сейчас - это ДЕСЯТКИ ТЫСЯЧ часов, в случае форсажа - ТЫСЯЧИ. Ресурс SSME, самого многоразового ЖРД - ДЕСЯТКИ просто часов.

Для самолетоступени критерии совсем другие. Если Вы хотите оценивать массовое совершенство ступени, то к массе топлива на борту  добавьте массу топлива (окислителя), забираемого из воздуха. А от массы крыльев и хвоста отнимите массу топливных баков для этого окислителя и экономию  массы двигателей за счет уменьшенной тяги, так как подъемная сила крыльев в несколько раз больше тяги движков. Тогда можно сравнивать совершеноство конструкций.
Если конечная скорость самолетоступени будет меньше, то для дополнительного разгона нужно брать гораздо больше топлива на баллистический носитель, что может съесть всю выгоду. Не надо забывать, что всегда выгоднее разогнаться на крыльях по максимуму.  Тут уже надо проводить оптимизацию  развесовки по ступеням.
Естественно, там где можно, нужно использовать ТРД. И только там, где уже нельзя , приходится искать альтернативу.
А стартовая масса комплекса уже не так ограничена, как при вертикальном старте. Тут кроме тяти двигателей есть другие возможности для инженерного маневра.

[Виктор]

То есть ракетоплан, ракету с горизонтальным стартом?

 а также падения массового совершенства ступени из-за придания несвойственных ей элементов - крыльев, ног и хвоста ;-).


Повторюсь - IMHO тут по массе значительно перспективнее использовать обычные ТРД. Ну, дотянут они не до 2, а до 1.2 км/c, зато и топлива будет потрачено в разы меньше - а значит и общая масса комплекса будет ниже, а при той же стартовой массе можно будет взять бОльшую РН. По моему, использовать ТРД для ступени 0-4М естественнее, чем ЖРД ;-). Не говря уж о существенно бОльшей их многоразовости - ресурс ТРД сейчас - это ДЕСЯТКИ ТЫСЯЧ часов, в случае форсажа - ТЫСЯЧИ. Ресурс SSME, самого многоразового ЖРД - ДЕСЯТКИ просто часов.

Для самолетоступени критерии совсем другие. Если Вы хотите оценивать массовое совершенство ступени, то к массе топлива на борту  добавьте массу топлива (окислителя), забираемого из воздуха. А от массы крыльев и хвоста отнимите массу топливных баков для этого окислителя и экономию  массы двигателей за счет уменьшенной тяги, так как подъемная сила крыльев в несколько раз больше тяги движков. Тогда можно сравнивать совершеноство конструкций.
Если конечная скорость самолетоступени будет меньше, то для дополнительного разгона нужно брать гораздо больше топлива на баллистический носитель, что может съесть всю выгоду. Не надо забывать, что всегда выгоднее разогнаться на крыльях по максимуму.  Тут уже надо проводить оптимизацию  развесовки по ступеням.
Естественно, там где можно, нужно использовать ТРД. И только там, где уже нельзя , приходится искать альтернативу.
А стартовая масса комплекса уже не так ограничена, как при вертикальном старте. Тут кроме тяти двигателей есть другие возможности для инженерного маневра.

[Виктор]

То есть ракетоплан, ракету с горизонтальным стартом?

 а также падения массового совершенства ступени из-за придания несвойственных ей элементов - крыльев, ног и хвоста ;-).


Повторюсь - IMHO тут по массе значительно перспективнее использовать обычные ТРД. Ну, дотянут они не до 2, а до 1.2 км/c, зато и топлива будет потрачено в разы меньше - а значит и общая масса комплекса будет ниже, а при той же стартовой массе можно будет взять бОльшую РН. По моему, использовать ТРД для ступени 0-4М естественнее, чем ЖРД ;-). Не говря уж о существенно бОльшей их многоразовости - ресурс ТРД сейчас - это ДЕСЯТКИ ТЫСЯЧ часов, в случае форсажа - ТЫСЯЧИ. Ресурс SSME, самого многоразового ЖРД - ДЕСЯТКИ просто часов.

Для самолетоступени критерии совсем другие. Если Вы хотите оценивать массовое совершенство ступени, то к массе топлива на борту  добавьте массу топлива (окислителя), забираемого из воздуха. А от массы крыльев и хвоста отнимите массу топливных баков для этого окислителя и экономию  массы двигателей за счет уменьшенной тяги, так как подъемная сила крыльев в несколько раз больше тяги движков. Тогда можно сравнивать совершеноство конструкций.
Если конечная скорость самолетоступени будет меньше, то для дополнительного разгона нужно брать гораздо больше топлива на баллистический носитель, что может съесть всю выгоду. Не надо забывать, что всегда выгоднее разогнаться на крыльях по максимуму.  Тут уже надо проводить оптимизацию  развесовки по ступеням.
Естественно, там где можно, нужно использовать ТРД. И только там, где уже нельзя , приходится искать альтернативу.
А стартовая масса комплекса уже не так ограничена, как при вертикальном старте. Тут кроме тяти двигателей есть другие возможности для инженерного маневра.

[Дем]

Мне кажется, что с движками вы упираетесь в крайности.
В чём смысл использования ТРД ... ГПВРД вместо ЖРД?
В том, что мы размениваем скорость истечения газов на их массу (при той же энергии получаем больший импульс)

Так вот - предлагаю для гиперзвука забить на то, что в воздухе есть кислород, воздух для нас - просто инертное рабочее тело, которое мы греем и ускоряем.
Т.е. взлетаем на ТРД, разгоняемся до сверхзвука, а потом сразу на ЖРД. Но ЖРД не простой, а в "трубе"

[Виктор]

Далее, стенки "дырки" можно не только обмазать чем-то примитивным ( :lol:  :mrgreen: ), абляционного типа, но и ваще сделать сменными, на минимуме болтов :wink: , так что при подготовке к новому старту просто и без затей меняется несколько панелей обшивки

Струя от двигателя обладает значительной, мягко говоря, разрушающей силой. Когда соддавали первые стенды, то пробовали уткнуть струю в бетон. Рвало бетон на ошмотья и швыряло их на десятки метров. Металл покрепче, он не рвется, но через несколько секунд начинает лихо оплавляться. Температура торможения струи равна почти температуре в ядре камеры - 3-4 тыс. градусов. Напор почти давление в камере. Если кто-то видел, как разгоняют демонстрации из пожарных брандспойтов, то это всего 5-6 атмосфер. В камере сгорания от 70 и выше. Как ни удивительно, лучше всего струе РД противостоит вода. Если присмотреться к стартовому комлексу РН, то одним из наиболее грандиозных сооружений будет газоотвод. Подводным лодкам везет, что они из воды пускают. А вот наземные шахтные комплексы всегда после пуска нуждаются в восстановлении. Когда более, когда менее. Так что не стоит рассчитывать на легкую отмазку. И в этом отношении пускатель-бублик попадает на все 100. Стоит немного взаимно отклониться или просто движку отклониться для компенсации какого-либо возмущения - прожгет "бублика", как сваркой. Собственно газовый резак и есть ракетный двигатель в детсадовском исполнении.

[Дмитрий В.]

Эх, как хорошо тема начиналась - практически, "улучшение "семерки". И во что вылилось - крылья, экзотические движки... Жаль!

[Виктор]

Так вот - предлагаю для гиперзвука забить на то, что в воздухе есть кислород, воздух для нас - просто инертное рабочее тело, которое мы греем и ускоряем.
Т.е. взлетаем на ТРД, разгоняемся до сверхзвука, а потом сразу на ЖРД. Но ЖРД не простой, а в "трубе"

 :cry: Это называется инжектор. Представляет некоторые преимущества на дозвуке. При сверхзвуковом движении не работает.  Описано в популярной литературе. :!:

[Зомби. Просто Зомби]

Касательно коаксиальных ступеней - не, ребяты, нафиг-нафиг. На земле это прошло бы, но на 6М скорости... малейший разбаланс по тангажу - и приехали, РН заклинило. Лучше четко вниз (вбок) сбрасывать.

Возможны варианты
На мой взгляд, конечно

[Зомби. Просто Зомби]

Далее, стенки "дырки" можно не только обмазать чем-то примитивным ( :lol:  :mrgreen: ), абляционного типа, но и ваще сделать сменными, на минимуме болтов :wink: , так что при подготовке к новому старту просто и без затей меняется несколько панелей обшивки

Струя от двигателя обладает значительной, мягко говоря, разрушающей силой. Когда соддавали первые стенды, то пробовали уткнуть струю в бетон. Рвало бетон на ошмотья и швыряло их на десятки метров. Металл покрепче, он не рвется, но через несколько секунд начинает лихо оплавляться. Температура торможения струи равна почти температуре в ядре камеры - 3-4 тыс. градусов. Напор почти давление в камере. Если кто-то видел, как разгоняют демонстрации из пожарных брандспойтов, то это всего 5-6 атмосфер. В камере сгорания от 70 и выше. Как ни удивительно, лучше всего струе РД противостоит вода. Если присмотреться к стартовому комлексу РН, то одним из наиболее грандиозных сооружений будет газоотвод. Подводным лодкам везет, что они из воды пускают. А вот наземные шахтные комплексы всегда после пуска нуждаются в восстановлении. Когда более, когда менее. Так что не стоит рассчитывать на легкую отмазку. И в этом отношении пускатель-бублик попадает на все 100. Стоит немного взаимно отклониться или просто движку отклониться для компенсации какого-либо возмущения - прожгет "бублика", как сваркой. Собственно газовый резак и есть ракетный двигатель в детсадовском исполнении.

Через полсекунды вы уже ее не найдете на горизонте, первую ступень-то, далеко будет, это же не старт и не стенд а высокоскоростной полет, достаточно небольших различий в аэродинамике, да и само воздействие струи тоже на торможение работает

[hcube]

Ну, с бубликом все не так драматично - его можно и нужно секционировать, можно увеличить диаметр до безопасного, можно использовать оболочку из металлической фольги... это не есть принципиальная проблема.

Далее, по поводу синерждета.... тут где-то есть тема в которой он лучше описан. В режиме ПВРД компрессор закрывается обтекателем, и поток идет по каналам в обход компрессора и турбины, сколько помню.

[Ворон]

Через полсекунды вы уже ее не найдете на горизонте, первую ступень-то, далеко будет, это же не старт и не стенд а высокоскоростной полет, достаточно небольших различий в аэродинамике, да и само воздействие струи тоже на торможение работает

 Зомби, у вас всегда так плохо было с математикой, а?

 Пусть ракета имеет высокую тяговооруженность 1,5 от массы, на старте она имеет ускорение около 5 м/с**2 - через Полсекунды она улетит на 0,6 метра, через Секунду на 2,5 метра, через 5 Секунд на 62,5 метра...

 У Союза тяговооруженность меньше...

[Зомби. Просто Зомби]

Есть еще и такая вещь, как аэродинамическое сопротивление
Подняли закрылки на первой ступени, на скорости 2,5 махов, что будет?

[Ворон]

То есть ракетоплан, ракету с горизонтальным стартом?

Пусть сначала Ворон АКА Бродяга покажет состоятельность идеи с учетом аэродинамических потерь из-за возросшего вдвое миделя и необходимости полета в плотных слоях для создания подьемной силы ;-), а также падения массового совершенства ступени из-за придания несвойственных ей элементов - крыльев, ног и хвоста ;-).

Критерий - выход в состояние 'разделение ступеней Протона' - то есть примерно 2 км/c и порядка 50 км высоты... впрочем, скорость тут важнее, я согласен на 2 км/с и 30 км высоты, скорость должна быть направлена под 45 градусов к горизонту ;-). ПН - 2 и 3 ступени Протона, плюс ПН, т.е. 180 тонн в блоке диаметром 4 и длиной 20 метров. Размещение - исключительно на его усмотрение. Но за увеличение миделя буду критиковать ;-)

Повторюсь - IMHO тут по массе значительно перспективнее использовать обычные ТРД. Ну, дотянут они не до 2, а до 1.2 км/c, зато и топлива будет потрачено в разы меньше - а значит и общая масса комплекса будет ниже, а при той же стартовой массе можно будет взять бОльшую РН. По моему, использовать ТРД для ступени 0-4М естественнее, чем ЖРД ;-). Не говря уж о существенно бОльшей их многоразовости - ресурс ТРД сейчас - это ДЕСЯТКИ ТЫСЯЧ часов, в случае форсажа - ТЫСЯЧИ. Ресурс SSME, самого многоразового ЖРД - ДЕСЯТКИ просто часов.

 1. hcube "возросший в два раза мидель" - сравнительно с чем?
 У Ту-160 качество 6, я считал, что качество будет 4, вас какое устроит?

 2. hcube побойтесь бога, я же приводил данные по Союзу, он вверх и по дальности на участке первой ступени улетает примерно на одинаковое расстояние, подумайте сами, если скорость при разделении направлена под углом 45 градусов к горизонту - ракета так и должна лететь "всю дорогу", а она сперва 10 секунд летит вертикально, потом начинает медленно "ложиться на бок".
 К моменту разделения ступеней траектория более пологая, думаю, градусов 20 к горизонту не более.
 По Протону у меня данных нет, но, думаю, там примерно то же самое.

 3. hcube вас что, Зомби покусал?  

 Да, ТРД "кажутся" очень выгодными, если забыть одно обстоятельство - им Воздух нужен.
 На высотах более 15 км его "считай что нету", скоростной напор растёт пропорционально квадрату скорости, а количество воздуха проходящего через воздухозаборник - пропорционально самой скорости.

 "Собственно ТРД" это турбина, которая становится практически бесполезной на скоростях выше 2 Махов, посмотрите как работает двигатель Конкорда и т. п.
 При этом сама эта турбина со всем остальным имеет массу около 10% от создаваемой тяги - за каким её надо тащить с собой туда, где для неё нет воздуха и она вообще, собственно, не нужна?

[Ворон]

Да, hcube, прошу прощения, как я понял Вариант 2 - на боковушках керосин, в центре - метан, а на третьей ступени - водород?

 Это что, будут 3 заправки разных?  

[Ворон]

Естественно, там где можно, нужно использовать ТРД. И только там, где уже нельзя , приходится искать альтернативу.
А стартовая масса комплекса уже не так ограничена, как при вертикальном старте. Тут кроме тяти двигателей есть другие возможности для инженерного маневра.

 См. выше, "про воздух".

 Кроме того, даже с крыльями нам нужна достаточно большая тяга - иначе всё сожрут потери.
 Проходят схемы "ЖРД" и "ЖРД + ПВРД" - ПВРД можно сделать здоровенным, это просто труба низкого давления с дополнительными устройствами. Для реально существующих ПВРД отношения масса/тяга - 1/20 или около того.

[hcube]

4 заправки - кислород еще. Плюс гелий в вытеснительной системе.

Да. Ничего страшного - в погоне за УИ еще и не то придумаешь ;-).

Возросший мидель - это у варианта 3 по сравнению с вариантом 2 ;-). А ведь еще есть индуктивное сопротивление и рост Cx при росте угла атаки...

Касательно разгона - есть медицинский факт - ТРД МОЖЕТ работать на 4М ;-). ТРДФ, конечно, то есть в немалой степени ПВРД. Но может. Особенно на метане или СПГ. Расход топлива у него для достижения 4М/25км - порядка 10% от взлетного веса. Допустим, конструкция самого планера - еще 30% (включая 10% двигателей). Итого мы имеем 60% от взлетного веса в форме РН. Пусть даже 50%. Первая ступень у того же самого Союза весит примерно 60% от веса РН (176 из 310). То есть мы имеем ЛА взлетным весом порядка 300 тонн (это примерно как Ту-160), с весом конструкции 30% (100 тонн, Ту-160 весит 110) и максимальной ПН 150 тонн (130 тонн РН плюс 20 тонн ПН). При этом в отличии от 160-го у нас нет ни изменения угла стреловидности крыла, ни оптимизации по длительности полета - взлетел-разогнался-сделал горку со сбросом-сел. До высоты в 25 км самолет-носитель нормально сможет тянуть РН, а дальше - логично не тащить с собой крылья, шасси и прочую чисто самолетную требуху, а использовать чистую РН, что и предлагается ;-).

[Ворон]

Касательно разгона - есть медицинский факт - ТРД МОЖЕТ работать на 4М ;-). ТРДФ, конечно, то есть в немалой степени ПВРД. Но может. Особенно на метане или СПГ. Расход топлива у него для достижения 4М/25км - порядка 10% от взлетного веса. Допустим, конструкция самого планера - еще 30% (включая 10% двигателей). Итого мы имеем 60% от взлетного веса в форме РН. Пусть даже 50%. Первая ступень у того же самого Союза весит примерно 60% от веса РН (176 из 310). То есть мы имеем ЛА взлетным весом порядка 300 тонн (это примерно как Ту-160), с весом конструкции 30% (100 тонн, Ту-160 весит 110) и максимальной ПН 150 тонн (130 тонн РН плюс 20 тонн ПН). При этом в отличии от 160-го у нас нет ни изменения угла стреловидности крыла, ни оптимизации по длительности полета - взлетел-разогнался-сделал горку со сбросом-сел. До высоты в 25 км самолет-носитель нормально сможет тянуть РН, а дальше - логично не тащить с собой крылья, шасси и прочую чисто самолетную требуху, а использовать чистую РН, что и предлагается ;-).

 ТРДФ на скоростях более 2 М это не в "немалой степени ПВРД" - а "практически ПВРД", турбина уже "мешается".
 Кроме того, 10% массы от создаваемой тяги это "мой оптимизм" - такие показатели у хороших ТРДДФ, работающих до 2 М на форсажном режиме - расход топлива практически как у ПВРД, "пореальнее" 20% массы ТРД от тяги для скоростей более 2 М.

 И Самое Главное - нам нужна куча этих самых ТРД, они маленькие.

 Что касается изменения профиля крыла, я не вижу, почему бы ему не быть на таком носителе. Ту-160 летает с такими крыльями на межконтинентальные дальности, а нам надо - километров на 100 при времени разгона секунд 150-200.

[Ворон]

Кстати, hcube, вот вам простенький режимчик полёта для Крылатой Ракеты.

 УИ = 2850 м/с - как и в предидущем примере.

 Тяговооруженность постоянная 2.

 Расходуется 200 тонн топлива из 305 - ХС = 3039 м/с.

 Ракета летит под постоянным углом к горизонту с sin = 0,2.

 Получается скорость в конце работы первой ступени 2355 м/с - сравнительно с Союзом прибавка около 592 м/с.
 Высота в конце работы первой ступени - 36,5 км.
 Время полёта всё то же 155 секунд.
 По дальности она улетит на 179 км.

 Но это Тоже Неоптимально, и даже на 36 километров тащиться не надо.

[hcube]

Отлично. Мы выиграли 600 м/с. Где расчет аэродинамических потерь на этом крыле? Они случайно не будут равны 600 м/c? А как насчет сильного снижения массовой эффективности - с 1/10 до 1/2 сухого веса ступени, а? ;-)

Вы берете крыло как 'идеальную горку с нулевым трением', а это несколько не так ;-).

[Ворон]

Отлично. Мы выиграли 600 м/с. Где расчет аэродинамических потерь на этом крыле? Они случайно не будут равны 600 м/c? А как насчет сильного снижения массовой эффективности - с 1/10 до 1/2 сухого веса ступени, а? ;-)

Вы берете крыло как 'идеальную горку с нулевым трением', а это несколько не так ;-).

 Я брал качество 4, потери на сопротивление воздуха 155*0,25*9,81 = 380 м/с.
 На самом деле при полёте под постоянным углом к местному горизонту нужна подъёмная сила меньше 1, но при sin = 0,2 она соs практически равен 1.

 Так что я брал совершенно неидеальное крыло.
 В идеальном случае прибавка конечной скорости была бы почти 1 км/с.