Химеричность АКС - всем здравомыслящим сюда!

[Evgeniy]

Не приведу ;-) Поскольку не задавался целью его постройки, а только поиском экстремума ;-) По ощущению, это что-то типа вытянутой параболы - ниже мюПН падает из-за слишком высокого требуемого массового совершенства второй ступени, выше - из-за слишком малой относительной массы, расходуемой на вторую ступень и ПН. Я задавался совешенством первой ступени 0.3, УИ ЖРД 1 ступени 330, совершенством второй ступени 0.2, УИ второй ступени 470.

Понятно. Завязка по топливу.  :?  Очень грубый расчет. Интересней было бы все-таки поискать оптимум для более сложной задачи, когда варьируются бОльшее количество параметров. Задачка многомерной нелинейной оптимизации (формирования оптимального облика ЛА для различных скоростей разделения) конечно не простая, но решимая. Правда ЭВМ будет считать сутками  
А при заданных параметрах построить зависимость относительной массы ПН от М_разд на мой взгляд не сложно. Достаточно в Excel набрать простенькую программку

[Evgeniy]

Действительно, для ваших исходных данных М_опт=7...8. только что прикинул. Правда у меня нет зависимости относительной массы ПН для второй ступени (РН), брал приблизительно для одноступенчатой ракеты (малые числа М отсеклись из-за невозможности реализации РН).
Hcube, а какой у вас получилось олптимальное значение мюПГ? Какова его максимально достижимая величина по вашим расчетам?

[hcube]

Что-то в районе 1.5-2%. Там еще есть нулевая ступень - ТРДФ, выводят систему на 15 км высоты и 3М полета, дальше - на ЖРД, расход топлива на это для 300-тонника - в районе 30 тонн.

Если же вторая ступень одноразовая, то мюПН доходит до 5%, а оптимальная скорость разделения наоборот снижается.

[Evgeniy]

Что-то в районе 1.5-2%. Там еще есть нулевая ступень - ТРДФ, выводят систему на 15 км высоты и 3М полета, дальше - на ЖРД, расход топлива на это для 300-тонника - в районе 30 тонн.

Если же вторая ступень одноразовая, то мюПН доходит до 5%, а оптимальная скорость разделения наоборот снижается.

Отсюда вывод - для задачи вывода грузов в космос надо (в ближней перспективе) делать вторую ступень АКС одноразовой.

[Дмитрий В.]

Там еще есть нулевая ступень - ТРДФ, выводят систему на 15 км высоты и 3М полета, дальше - на ЖРД, расход топлива на это для 300-тонника - в районе 30 тонн.

Это решение, имхо, и "изувечило" весь проект. Надо было обходиться без ЖРД на разгонщике. Есть же неплохая идея ДТРД с системой MIPCC. Вполне можно разогнаться до М=5-6 и высот порядка 30 км.

[hcube]

Ну... в применении ЖРД, хотя бы на полкилометра в секунду, есть свои плюсы тоже. Не скажу, что система оптимальна-дальше-некуда, но все-таки уже отработанные ТРДФ, отработанная 3М аэродинамика и материалы и отработанные ЖРД - это лучше, чем НЕотработанные водородные ТРД. Еще один большой плюс в заатмосферном разделении. Как ни крути, а если мы летим с опорой на атмосферу, у нас просто не может быть малого скоростного напора. А на разделении скоростной напор не слишком хорошо сказывается.

Собственно HZ без ЖРД называется Зенгер ;-).

[Дмитрий В.]

Ну... в применении ЖРД, хотя бы на полкилометра в секунду, есть свои плюсы тоже. Не скажу, что система оптимальна-дальше-некуда, но все-таки уже отработанные ТРДФ, отработанная 3М аэродинамика и материалы и отработанные ЖРД - это лучше, чем НЕотработанные водородные ТРД. Еще один большой плюс в заатмосферном разделении. Как ни крути, а если мы летим с опорой на атмосферу, у нас просто не может быть малого скоростного напора. А на разделении скоростной напор не слишком хорошо сказывается.

Собственно HZ без ЖРД называется Зенгер ;-).

А никто и не предлагает водородные ТРД :wink:  Ну, и сравнивать ХЗ с Зенгером - некорректно - у того на разгонщике применялась турбопрямоточная ДУ.

[Evgeniy]

Ну... в применении ЖРД, хотя бы на полкилометра в секунду, есть свои плюсы тоже. Не скажу, что система оптимальна-дальше-некуда, но все-таки уже отработанные ТРДФ, отработанная 3М аэродинамика и материалы и отработанные ЖРД - это лучше, чем НЕотработанные водородные ТРД.

Керосина на вас не хватает!   :lol:
Лично я бы не стал преждевременно применять водород к многоразовым системам. Я конечно понимаю, что летал НК-88 на Т-155, но думаю, что еще рановато. Достаточно посмотреть на топливные баки, которые были установлены на самолете под водород. Объемная эффективность крайне низкая не просто так.

Еще один большой плюс в заатмосферном разделении. Как ни крути, а если мы летим с опорой на атмосферу, у нас просто не может быть малого скоростного напора. А на разделении скоростной напор не слишком хорошо сказывается.

Разъясните пожалуйста, чем же так вреден скоростной напор при разделении?

[hcube]

Эффектом Бернулли он плох. При разделении конформно сопряженной второй ступени и разгонщика, последнюю будет прижимать к первому. Чтобы преодолеть это давление (и чтобы после сброса не потерять высоту полета второй ступени, тем самым 'зарывшись' в более плотную атмосферу и потеряв скорость), нужно снабдить вторую ступень крылом, сопоставимым с крылом первой ступени, и кроме того дополнительно усилить ее конструкцию для восприятия поперечных нагрузок. Либо сбрасывать вторую ступень на горке. Что требует опять же усиления конструкции теперь уже первой ступени. Как ни крути, а разделение в воздухе - это получается или динамическая операция (что снижает массовое совершенство), или оно плохо сказывается на требуемой для второй ступени ХС (а у нас ведь и так ХС надо иметь большую - в  воздухе без наворотов вроде ГПВРД так уж быстро не полетаешь, 5-6М - это предел).

Поэтому мое мнение, что надо поставить на первую ступень ЖРД - хотя бы на 500 м/с, причем можно с завышенной в пользу ресурса массой, и разделение производить в 'прыжке' за атмосферой - сразу уходит КУЧА проблем, связанных с разделением в атмосфере. Подчеркиваю, дело не в набираемой на ЖРД первой ступени ХС - хотя и тут выигрыш получается процентов 30 для многоразовой и процентов 10 для одноразовой второй ступени. Дело в том, что после разделения за атмосферой вторая ступень будет иметь МНОГО лучшие условия для работы, чем при разделении в атмосфере.

[Evgeniy]

Эффектом Бернулли он плох. При разделении конформно сопряженной второй ступени и разгонщика, последнюю будет прижимать к первому. Чтобы преодолеть это давление (и чтобы после сброса не потерять высоту полета второй ступени, тем самым 'зарывшись' в более плотную атмосферу и потеряв скорость), нужно снабдить вторую ступень крылом, сопоставимым с крылом первой ступени, и кроме того дополнительно усилить ее конструкцию для восприятия поперечных нагрузок. Либо сбрасывать вторую ступень на горке. Что требует опять же усиления конструкции теперь уже первой ступени. Как ни крути, а разделение в воздухе - это получается или динамическая операция (что снижает массовое совершенство), или оно плохо сказывается на требуемой для второй ступени ХС (а у нас ведь и так ХС надо иметь большую - в  воздухе без наворотов вроде ГПВРД так уж быстро не полетаешь, 5-6М - это предел).

Поэтому мое мнение, что надо поставить на первую ступень ЖРД - хотя бы на 500 м/с, причем можно с завышенной в пользу ресурса массой, и разделение производить в 'прыжке' за атмосферой - сразу уходит КУЧА проблем, связанных с разделением в атмосфере. Подчеркиваю, дело не в набираемой на ЖРД первой ступени ХС - хотя и тут выигрыш получается процентов 30 для многоразовой и процентов 10 для одноразовой второй ступени. Дело в том, что после разделения за атмосферой вторая ступень будет иметь МНОГО лучшие условия для работы, чем при разделении в атмосфере.

Мысль понятна. Но надо оценить стоящее занятие или нет. Думаю, что для АКС с ОС стоит посмотреть, а вот для АКС с РН - не стоит даже заморачиваться. Эффект притяжения маловат будет на мой взгляд.

[hcube]

Ну, АКС с РН - это Спираль. Действительно, в случае РН можно просто сделать две ступени РН, обычной тандемной схемы, и сбрасывать ее в прыжке - действительно, наверное проблем особых не будет (хотя, обратите внимание, на Спирали нарисованы некие выступы вдоль баков ракетной ступени - это ни что иное как некие недокрылья ;-)). Но тем не менее, сброс в суборбитальном прыжке все равно несколько более выгоден получается - например, можно при той же ПН обойтись одной ступенью вместо двух.

А так-то да, если нужен дешевый АКС - берем разгонщик на метане, на него ставим двухступенчатую метан-кислородную РН, и поехали. МюПН 5% от стартовой массы точно будет.

Орбитальный самолет в качестве второй ступени имеет смысл в одном случае - если его ПН - это дорогой транспортный гермоотсек (ну, типа MPLM) или вообще пилотируемая кабина. Тогда спасение второй ступени окупается, поскольку обеспечивает также спасение и грузового или пилотируемого корабля, причем без трудозатрат по его интеграции со ступенью для следующего полета, а системы орбитального маневрирования корабля совмещаются с системами орбитального маневрирования второй ступени. Впрочем, это зависит от степени многоразовости разгонщика и второй ступени. По моей оценке, на существующих двигателях, если считать по чистой ПН, многоразовая вторая ступень на 30-50% МЕНЕЕ выгодна, чем одноразовая - из-за повышенного расхода ресурса ПЕРВОЙ ступени в расчете на ту же ПН. Но это если оценивать по чистой ПН.

[Ber]

А вот интересно, такую схему можно пропихнуть через "зеленых":

Разгонщик делает горку и выталкивает вторую ядерную ступень за пределы атмосферы. Далее понятно. Сажаем вторую ступень с заглушенням ЯРД.

[Alex_II]

А вот интересно, такую схему можно пропихнуть через "зеленых":

Разгонщик делает горку и выталкивает вторую ядерную ступень за пределы атмосферы. Далее понятно. Сажаем вторую ступень с заглушенням ЯРД.

Высокую горку придется делать  :wink: - если ооновским документам следовать, ЯРД можно запускать только с высоты 800 км... Если эти ограничения опустить - вариант вполне рабочий, только через зеленых не пройдет - боязнь ядерной энергетики у них нерассуждающе-инстинктивная...  :twisted:

[asktay]

ИМХО, если Бернули нам мешает "культурному" разделению ступеней в плотных слоях атмосферы, значит разделяться нельзя :!:  
                    Значит, нужно делать "1,5" ступенчатую АКС:
                    1. Одноступенчатый АКС с ГПРВД М=6 с Н=30 до H=50 км (адаптированный для этой высоты воздухозаборник) - дальше водородный ЖРД.
                    2. Топливо до H=50 - керосин
                    3. От взлета до H=30 лететь на подвесном сбрасываемом спасаемом баке с термоустойчивым керосином (как на Миг-31) на M=2,5. В подвесном баке (крепить на внешних кромках воздухозаборника ГПРВД) утопить 4 НК-32 (4Х25 тс на форсаже). Профиль воздухозаборников сделать как на Миг 31.
                    4. Весить такая "птичка" с подвесным баком не должна больше 220 т, ИМХО. Взлетать она, конечно, будет при 350-400 км/ч...
                    5. Тонн 5 ПН, ИМХО, вполне реально

P.S. В конструкции использовать нанотехнологии. Наноструктурированные аэрогели на основе кремния http://www.strf.ru/science.aspx?CatalogId=222&d_no=8538 для теплозащиты и углеродные нанотрубки (в 100 раз прочнее стали по удельной прочности) для укрепления конструкции планера. Масса планера не должна быть больше 15% полной взлетной (40 т на подвесной бак с керосином и двигателями). При сходе с орбиты, до вхождения в плотные слои, предварительно гасить скорость отстреливаемыми сгораемыми парашютами из тонкой металлической проволоки.

[ronatu]

.... разделения за атмосферой ....

K/\i04eBbIe c/\oBa... :!:
rge-To 50+ kM Hago... :roll:
Tak?:?:

[ronatu]

Russian Myasishchev Design Bureau as modeled by aerospace

DATE:09/12/08
SOURCE:Flight International
Virgin Galactic in SpaceShipThree talks
By Rob Coppinger
Virgin Galactic is discussing with organisations in Europe a two-stage expendable satellite launcher, previously referred to as SpaceShipThree, that would be launched from its WhiteKnightTwo mothership.

Speaking to Flight International at the 4th Appleton space conference at the UK's Rutherford Appleton Laboratory, Virgin Galactic president Will Whitehorn said that an all-composite two-stage rocket , launched from WK2 using commercial off-the-shelf solid rocket motor technology could put a 200kg (440lb) satellite into orbit.

Whitehorn said his company's study found that a two-stage booster using hybrid rocket motor technology developed for SpaceShipOne could put a 100kg satellite into orbit. He declined to identify the organisations interested in the satellite launcher, but said they were in European countries that had a relevant capability. These are likely be France, Germany and Sweden.

Revealing a new maximum altitude for WK2, Whitehorn said: "It could reach 70,000ft [21,350m], but would not fly that high for launching SpaceShipTwo. A two-stage rocket dropped at [70,000ft] could use a parachute system [to right itself for rocket ignition]. We would not build the satellite launcher."

Virgin Galactic says WK2's payload capability is 17,000kg to 50,000ft. The parachute system is a concept employed by Mojave, California-based Airlaunch. Airlaunch and WK2 designer Scaled Composites have been partners with space transport system developer t/Space.

Airlaunch drop-tested the system using its Quickreach rocket from a Boeing C-17 Globemaster in 2005 and 2006 under a US Department of Defense contract.

Airlaunch personnel were not aware of any Virgin Galactic co-operation when Flightglobal.com spoke to them at the American Institute of Aeronautics and Astronautics Space 2008 conference in San Diego in September.

http://www.flightglobal.com/articles/2008/12/09/319910/virgin-galactic-in-spaceshipthree-talks.html

[poruchik]

Судя по количеству страниц обсуждения "Химеричность АКС" - не такая уж химеричность  :wink:

[Evgeniy]

Судя по количеству страниц обсуждения "Химеричность АКС" - не такая уж химеричность  :wink:

Просто ни сторонники ни противники создания АКС не могут основательно доказать свою точку зрения. Вот и получается что вроде химера, а вроде и нет. Но хотя бы в чем-то и те и другиен пришли к единому мнению - создать можно. Остаются споры лишь по вопросу "нужно ли?"  

[Saul]

"Бор" масштабировали, и 1/4 деревянная и 1/2. В космос летали, приводнялись. АКС пугает ортодоксов и тех кто бабки попилил. Им как воздух необходим вердикт о неперспективности. Так просто, сделай макет и проверь. Сам бы сделал, но для меня это дорого.

[Дмитрий В.]

"Бор" масштабировали, и 1/4 деревянная и 1/2. В космос летали, приводнялись. АКС пугает ортодоксов и тех кто бабки попилил. Им как воздух необходим вердикт о неперспективности. Так просто, сделай макет и проверь. Сам бы сделал, но для меня это дорого.

И Вы, надо понимать, на деревянном макете собрались исследовать экономические аспекты АКС? :lol: Потому как техническая реализуемость АКС ни у кого особых возражений не вызывает (более того, АКС уже есть - "Пегасус" :wink: ).