Перспективные носители!

[ratte07]

А тут как посмотреть. Техобслуживание полностью орбитального аппарата может стоить и дороже, чем двухступенчатой системы, а относительная ПН у него ниже - где выигрыш?

Да - по моему, задача укладки РБ с обтекателем и ПН в ложемент на спине разгонщика (для приведенного примера это порядка 6 тонн массы) - это не есть некая неподьемная задача, нет? Габарит РБ сравним с габаритом обычного морского 18-метрового контейнера. В них кстати можно его и возить ;-D

А как дело обстоит с нагревом компонентов топлива РБ при взлете и разгоне первой ступени, который значительно дольше, чем у РН?

[ratte07]

Данные по ВКС различных схем (ТИ ЦАГИ №17 за 1985 г.).

Цитата:" Специалистами НИЦ им. Лэнгли было проанализировано 11 концепций перспективных воздушно-космических аппаратов с небольшим временем реакции. Наибольшее внимание уделялось аэродинамическим и тепловым характеристикам, оптимизации траектории, действующим нагрузкам и конструкции.Основными требованиями, предъявляемыми к аппарату, являются: всепогодность действия; выведение на орбиту и возвращение на Землю полезной нагрузки массой 2,27 т, диаметром 2,1 м и длиной 4,6 м; изменение орбитальной скорости на 61 м/с; обеспечение суточного пребывания на орбите двух космонавтов; ведение космической разведки; достижение боковой дальности при спуске 2035 км; небольшое время реакции (несколько часовна подготовку к старту в штатных условиях и несколько минут при повышенной готовности); рабочий ресурс 500 полетов; посадка на ВПП длиной 3 км; обеспечение ремонта спутников на орбите; проведение спасательных операций; безопасный пролет над заселенными районами; возможность действия с нескольких авиабаз; небольшая стоимость эксплуатации."

Очень похоже на требования Зомби к ВКС (выделено).

Далее привожу варианты концепции в порядке возрастания относительной массы ПН (взял 3,8 т, накинув 1,5 т на кабину с экипажем). (11 вариант, старт на новой РН класса Титан, практически не отличается от аналогичного по принципу.)

1. Одноступенчатый с горизонтальным стартом (ЖРД) - 0,57%;

2. Двухступенчатый с горизонтальным стартов и разделением на 5М (ВРД на разгонщике и ЖРД на ВКС) - 0,64%;

3. Старт на РН Титан-3 - 0,65;

4. Двухступенчатый с горизонтальным стартов и разделением на дозвуке (ВРД на разгонщике и ЖРД на ВКС) - 0,66%;

5. Двухступенчатый с горизонтальным стартов и разделением на 3М (ВРД на разгонщике и ЖРД на ВКС) - 0,70% (вариант Зомби);

6. Одноступенчатый с вертикальным стартом (ЖРД) - 0,74%;

7. Двухступенчатый с горизонтальным стартов и разделением на дозвуке, на ВКС используется одноразовый бак (ВРД на разгонщике и ЖРД на ВКС) - 0,85% (МАКС);

8. Трехступенчатый с горизонтальным стартов и разделением на дозвуке и 5М (ВРД на разгонщике (1 и 2 ст.) и ЖРД на ВКС) - 1,18%;

9. Двухступенчатый с вертикальным стартом (ЖРД, разделение на 3М и безмоторный возврат разгонщика в точку старта) - 1,36%;

10. Двухступенчатый с вертикальным стартом (ЖРД, разделение на 3М и безмоторный возврат разгонщика в точку старта, на ВКС - одноразовый бак) - 1,51% (почти шаттл).

Дальше думайте сами. Кстати, для варианта Зомби стартовая масса системы 545 т, разгонщика 271 т, ВКС 274 т.

[hcube]

На самом деле НЕТУ варианта Зомби. На первой ступени нету ЖРД в дополнение к ТРД. Ближе всего - вертикальный старт, но там скорость разделения низкая.

И моего варианта тоже нету. Все то что разделяется в атмосфере и на 3М - это ф топку, там аэродинамические нагрузки сумашедшие, и орбитальный самолет должен иметь крыло в 10 раз тяжелее чем надо для возвращения. В то время как у этой ступени есть бак-корпус, которого более чем достаточно для полета пустой ступени.

Я вообще-то считал - для варианта с разделением на 8М, вне атмосферы, и разгоном до 3М на ВРД, получается мю ПН порядка 2.5%.  Для полностью многоразовой системы.

Мю ПН для ГК-175 (а это примерно вариант 9, но скорость разделения выше) - 45 тонн из 2000 - 2.2%. Правда, невозвращаемые - но это как раз несложно обеспечить, если возвращается 90 тонн ступени, к ним можно навесить еще 45 тонн ПН. Опять же, система полностью многоразовая.

Так что имхо мю ПН товарищи несколько занизили. Кроме того, если рассматривать одноразовые вторые ступени, то ПН может вырасти раза в два, при примерном сохранении стоимости выведения.

Кроме того, ребята рассматривали 'новую Спираль' - универсальный ПИЛОТИРУЕМЫЙ ВКС легкого класса, концептуально подобный шаттлу - и ремонт спутников, и доставка ПН, и т.д.

Это ПРИНЦИПИАЛЬНО неправильно. Если уж так приперло делать на орбите - надо на основе базовой конструкции и аэродинамики сделать СПЕЦИАЛЬНЫЙ АКС который предназначен для проведения ремонтных операций в пилотируемом полете.  Для доставки на орбиту ядерных бомб и фоторазведчиков - специальный БЕСПИЛОТНЫЙ АКС оптимизированный под эту задачу. И т.д.

Нагрев - да, имеет место быть. Испарившийся водород-кислород через дреннажные магистрали поступают в форсажную камеру ТРД разгонщика. Чем поднимают диапазон действия ТРД. После перехода на ЖРД (при ускорении 3G набор 2 км/c занимает 120 секунд) дреннаж останавливается, выкипание компонентов используется для уменьшения расхода газа наддува баков 2 ступени.

[ratte07]

На самом деле НЕТУ варианта Зомби. На первой ступени нету ЖРД в дополнение к ТРД. Ближе всего - вертикальный старт, но там скорость разделения низкая.

Посмотрим этот вариант подробнее. Сухая масса Разгонщика по нему 192,3 т, ВКС - 40,5 т. Заправка Разгонщика 78 т, ВКС - 227 т.

Если перераспределить массу в пользу разгонщика, то придется его огромный сухой вес тянуть на ЖРД. Не думаю, что это улучшит систему.

[ratte07]

И моего варианта тоже нету. Все то что разделяется в атмосфере и на 3М - это ф топку, там аэродинамические нагрузки сумашедшие, и орбитальный самолет должен иметь крыло в 10 раз тяжелее чем надо для возвращения. В то время как у этой ступени есть бак-корпус, которого более чем достаточно для полета пустой ступени.

Есть у меня ощущение, что Вы занизили сухую массу разгонщика. А весовое совершенство ОС взяли на уровне Центавра. В любом случае, даже двухкратное улучшение удельных параметров по сравнению с американскими системами даст только 1,5 %.

[ratte07]

Мю ПН для ГК-175 (а это примерно вариант 9, но скорость разделения выше) - 45 тонн из 2000 - 2.2%. Правда, невозвращаемые - но это как раз несложно обеспечить, если возвращается 90 тонн ступени, к ним можно навесить еще 45 тонн ПН. Опять же, система полностью многоразовая.

Эти данные ничем не подтверждены. Задача разработчиков состояла в оправдании необходимости дальнейшего финансирования, т.к. работы велись на фирме. НИЦ им. Лэнгли в любом случае заказа на разработку не получил бы, поэтому их данные представляются более объективными.

[ratte07]

Кроме того, ребята рассматривали 'новую Спираль' - универсальный ПИЛОТИРУЕМЫЙ ВКС легкого класса, концептуально подобный шаттлу - и ремонт спутников, и доставка ПН, и т.д.

Не надо смотреть на декларируемые задачи. Зомби писал, что ему надо 6 человек на ОС, имеем аппарат на 3,8 т ПН и Vхар. 60 м/c. Это практически та же задача.

[ratte07]

Нагрев - да, имеет место быть. Испарившийся водород-кислород через дреннажные магистрали поступают в форсажную камеру ТРД разгонщика. Чем поднимают диапазон действия ТРД. После перехода на ЖРД (при ускорении 3G набор 2 км/c занимает 120 секунд) дреннаж останавливается, выкипание компонентов используется для уменьшения расхода газа наддува баков 2 ступени.

Эффективность форсирования ТРД нужно еще посмотреть, а масса баков возрастет.

[ratte07]

Кстати у МАКСа относительная масса пн в районе 0,9-1%, что сходится с американскими данными.

[mihalchuk]

7. Двухступенчатый с горизонтальным стартов и разделением на дозвуке, на ВКС используется одноразовый бак (ВРД на разгонщике и ЖРД на ВКС) - 0,85% (МАКС);

7.1 Двухступенчатый с горизонтальным стартом и разделением на дозвуке, на ВКС используется одноразовый бак (ВРД на разгонщике и ЖРД на ВКС), адаптированный для доставки плотных жидких грузов - 1,00% ;
7.2 То же, что и 7.1, с использованием ЭоРД - 1,25%.

[Зомби. Просто Зомби]

Данные по ВКС различных схем (ТИ ЦАГИ №17 за 1985 г.).

Цитата:" Специалистами НИЦ им. Лэнгли было проанализировано...

Эти данные ничем не подтверждены. Задача разработчиков состояла в оправдании необходимости дальнейшего финансирования, т.к. работы велись на фирме. НИЦ им. Лэнгли в любом случае заказа на разработку не получил бы, поэтому их данные представляются более объективными.

Специалисты из Лэнгли вам напишут... :roll:
 :mrgreen:  :mrgreen:  :mrgreen:

[Зомби. Просто Зомби]

На самом деле НЕТУ варианта Зомби. На первой ступени нету ЖРД в дополнение к ТРД

[Дем]

Вопрос - а чем принципиально отличается тонна керосина, котрый в баки заливается, от тонны алюминия, из которого эти баки делаются?
Почему второе надо обязательно спасать и нельзя считать таким же расходуемым материалом?

[Зомби. Просто Зомби]

Бак - это не просто "алюминий", это "машина", притом достаточно сложная
А криогенный бак под водород - тем более

Но для грузовых запусков для повышения ПН можно и терять

[Зомби. Просто Зомби]

Дальше думайте сами. Кстати, для варианта Зомби стартовая масса системы 545 т, разгонщика 271 т, ВКС 274 т.

Даже такие параметры оправдали бы разработку
Сдается мне, однако, что стартовая масса завышена

Насчет "варианта Зомби" (hcub'а с тем же основанием)
Определимся, чтобы не путаться:

В основном варианте рассматриваемая система представляет собой двухступенчатое аэрокосмическое средство выведения с горизонтальным стартом, состоящая из
- самолета-разгонщика и
- орбитальной ступени

Самолет-разгонщик содержит два комплекта разгонных двигателей:
- воздушные турбореактивные, обеспечивающие старт и разгон в атмосфере до величины минимум 3 М (по фактически имеющимся прототипам, впоследствии предполагается разработка "продвинутых" версий с бОльшим диапазоном работы ВРД),
- жидкостнореактивные, обеспечивающие выход за пределы атмосферы (в частности, упрощающий процесс разделения ступеней) и доразгон "до оптимальной величины" фактической скорости, исходя из требований сложности теплозащиты разгонщика, обеспечивающей обратный вход в атмосферу и приближения к оптимальному распределению по ХС нагрузок на первую и вторую ступень для двуступенчатого средства выведения

Орбитальная ступень представляет собой единую конструкцию без отделяемых частей, включающую кабину экипажа (4 - 6 человек с возможным грузом в 300-500 кг), системы обеспечения автономного космического полета и стыковки с ОС, а также жидкостные реактивные двигатели и интегрированные в конструкцию топливные ёмкости для обеспечения выхода орбитальной ступени на низкую околоземную орбиту

[Зомби. Просто Зомби]

PS.
"Концептуальный АКС" в отличие от рассматриваемого предполагает величину чистой ПН не менее 5-10 тонн
Так что данный случай можно рассматривать как "еще более предварительный", пропедевтический, так сказать

[mihalchuk]

Данные по ВКС различных схем (ТИ ЦАГИ №17 за 1985 г.).

1. Одноступенчатый с горизонтальным стартом (ЖРД) - 0,57%;

...

10. Двухступенчатый с вертикальным стартом (ЖРД, разделение на 3М и безмоторный возврат разгонщика в точку старта, на ВКС - одноразовый бак) - 1,51% (почти шаттл).

Дальше думайте сами. Кстати, для варианта Зомби стартовая масса системы 545 т, разгонщика 271 т, ВКС 274 т.

Дальше подумал.
**. Трёхступенчатый с горизонтальным стартом (СН на ВРД + СР с ТРД небольшой мощности и ПВРД) + ракетная ступень). Над относительной массой ПГ не думал, поэтому порядковый номер не скажу. Возможно, 11. Такой вариант не рассматривался, потому что у всех разработчиков были на уме грандиозные конструкции и деньги. Но, если начинать не с нуля, а использовать готовый СН, такой вариант означает значительное сокращение средств на создание.

[ratte07]

Данные по ВКС различных схем (ТИ ЦАГИ №17 за 1985 г.).

1. Одноступенчатый с горизонтальным стартом (ЖРД) - 0,57%;

...

10. Двухступенчатый с вертикальным стартом (ЖРД, разделение на 3М и безмоторный возврат разгонщика в точку старта, на ВКС - одноразовый бак) - 1,51% (почти шаттл).

Дальше думайте сами. Кстати, для варианта Зомби стартовая масса системы 545 т, разгонщика 271 т, ВКС 274 т.

Дальше подумал.
**. Трёхступенчатый с горизонтальным стартом (СН на ВРД + СР с ТРД небольшой мощности и ПВРД) + ракетная ступень). Над относительной массой ПГ не думал, поэтому порядковый номер не скажу. Возможно, 11. Такой вариант не рассматривался, потому что у всех разработчиков были на уме грандиозные конструкции и деньги. Но, если начинать не с нуля, а использовать готовый СН, такой вариант означает значительное сокращение средств на создание.

Близко к схеме 8.

[hcube]

* дополнение - конструкция 1 ступени позволяет использовать либо многоразовый аппарат (в том числе, вариант с пилотируемым модулем), либо одноразовую ступень. В последнем случае, ПН примерно удваивается.

По поводу тягания сухой массы разгонщика - д.б. некий оптимум. Он зависит от отношения УИ ВРД, 1 ступени, 2 ступени, и отношения их аэродинамических сопротивлений по траектории. Т.е. его можно посчитать исходя из стандартной модели атмосферы, тем же ратманом. Мое ХО - что оптимальная скорость разделения лежит в районе 3 км/c, из которых 1 км/c набирается на ВРД. Это достаточно мало, чтобы иметь простую и малообслуживаемую теплозащиту на разгонщике, и достаточно много, чтобы иметь большую относительную ПН и вакуумный УИ на верхней ступени. А, еще гравитационные потери второй ступени уходят в ноль - необходимую скорость уже придала первая ступень. И крыло второй ступени не нужно, как при вертикальном старте - поскольку она в атмосфере летит только на корпусе и пустая. И все это ценой тягания за атмосферу

Я не спорю, ТРИ ступени было бы еще лучше - трансопртный самолет, ПВРД-ГПВРД, и ЖРД. Каждая не несет ничего лишнего. Но зато возникает проблема с разделением - сначала ГПВРД ступени, потом ракетной. А тут - все в вакууме.

[Зомби. Просто Зомби]

Кстати, если ставить цели "решения проблем" при разработке, то первой в очереди должна быть теплозащита при входе разгонщика в атмосферу на 4 - 4.5 км/с

Тогда "корабль" получается "без дураков", "настоящий", хотя и "на уровне возможностей"

Никакой мистики:
По сути "ракета" ("по циклограмме выведения"), с высоким УИ на начальной стадии разгона, который отчасти расходуется на элементы многоразовости и несколько возросшие по необходимости аэродинамические и гравитационные потери

Тем не менее, "что-то" должно еще остаться, и "мю-ПН" вполне реально требовать более высокий, чем у ракеты