Концепция и АКС, проект "Гиперкуб"

[ааа]

...МАКС должен иметь совершенство в районе 0.14.

Такое совершенство должен иметь УКВБ, а ведь это всего лишь одноразовая ступень.

[mihalchuk]

Да, но в этом варианте будет ДВЕ крылатые ступени, все равно.

Но разрабатывать надо одну. Конечно, процесс разделения на дозвуке... но это реализуемо легко.

Пусть одна из них серийный транспортник и ничего не стоит, но она и прибавки заметной к ПН не дает, а ТО ей все равно нужно.

Как это - не даёт?? Сколько керосина пожрёт ваша АКС при подъёме на 10-12 км? Масса ВРД - не маленькая. И ПВРД (даже не ГПВРД) разгонят до 6-7 махов против 3, максимум - 4 для ВРД или ТРД

Притом ЛЮБОЕ разделение в атмосфере - это проблема. Неважно, какая высота разделения, все равно разделение двух ступеней при наличии скоростного напора достаточного для поддержания горизонтального полета - значительно сложнее, чем разделение их в вакууме и невесомости.  Т.е. ГПВРД на второй ступени из трех ТОЖЕ недостаточно. Я же не зря обдумал концепт - он оптимизирован по уменьшению сложности реализации - можно хоть сегодня взять Миг-25, обработать напильником и получить свои 0.5% мюПН на орбите.

Конечно, в горизонтальном полёте разделяться не надо. Следует подпрыгнуть повыше. Стандартная атмосфера, высота-плотность:
Н, км    р/р0
0,0 - 1,00
10 - 0,338
20 - 0,725х10(-1)
30 - 1,461х10(-2)
40 - 0,327х10(-2)
50 - 0,878х10(-3)
60 - 0,271х10(-3)
70 - 0,757х10(-4)
80 - 1,713х10(-5)
90 - 1,820х10(-6)
100 - 0,441х10(-6)
При скорости 2 км/с на высоте 40 км будет такой же скоростной напор, как и в момент разделения с СН. Конечно, скачки уплотнения и прочее... Но на высоле 60 км - ещё на порядок меньше. Конечно, разделение в вакууме предпочтительно, но ради этого переться на 100 км? :shock:  Такая высота наверняка окажется в 400-500 км от точки начала разгона, а угол будет ненулевой. Точка посадки намечается в 1500-2000 км от старта. :roll:

По поводу трудности разработки спецверсии АКС - никаких проблем. Если отмотать на 2 страницы назад, там есть эскиз АКС - у него бак водорода вдоль всего корпуса, в разрыве бака - отсек ПН. Если заменить ПН на водород, то его масса возрастет примерно в 1.5 раза. Плюс - увеличить диаметр кислородных баков примерно на 20%, либо изменить их форму. В результате челнок получит заправку в 1.5 раза больше - вместо 80 - 120 тонн. 40 тонн топлива. Поскольку реально нам надо тонн 10-15, то модернизация ЯВНО возможна, в.т.ч. останется место для всякого вспомогательного оборудования.

Это неправильная идея. Конечно, она красивая и привлекательная, можно писать планы, как делает Молния. Но реально её осуществить - я не вижу как. Надо закладываться на ПН 2-3, максимум - 5 т, и под эту ПН делать специализированное средство. А там будет видно.

[hcube]

Я скажу крамольную мысль. На мой взгляд, в ПОЛЕТЕ вообще разделяться не следует. Поскольку ПОЛЕТ подразумевает СКОРОСТНОЙ НАПОР. Причем немалый - лобовое сопротивление в районе 0.25-0.2 массы самолета. Разделение двух ступеней надо производить на баллистической траектории, вне атмосферы, при нулевой тяге двигателей. При этом :
- нет НИКАКИХ проблем ни со скоростью развода ступеней, ни с их взаимной геометрией. Т.е. можно делать любую композицию ступеней, особо не думая, как они будут разделяться при наличии набегающего потока.
- вторая ступень может быть вообще нелетающей в заправленном состоянии - опять же, МАКСу нужно для разворота в ракетное состояние произвести 'просадку' на 5 км относительно точки разделения. И даже при этом он совершает вместе с самолетом-носителем маневр по тангажу на ЖРД МАКСа. А тут - простой сброс с приличной вертикальной скоростью и уже правильной ориентацией, т.е. включай двигатель и лети на орбиту.
- если что-то не заладится, то есть немного времени на вторую попытку разделения или наоборот обратную стяжку ступеней и слив топлива. Наполовину же отделившийся скажем МАКС... ну вы поняли.

Кроме того - 0.14 относительной массы - это МНОГО. ПН МАКСа составляет 7 тонн из 600 тонн взлетной массы, т.е. 1.1%. Это значит, что его конструктивное совершенство еще лучше, чем 0.14 - порядка 0.12. Если по той же технологии сделать АКС с совершенством 0.15, и установить на разгонщик с совершенством 0.35, то мюПН у такого ПОЛНОСТЬЮ МНОГОРАЗОВОГО комплекса будет почти 2.5%. Т.е. вдвое больше, при полной многоразовости. Причем более нагруженная часть, челнок, будет в 2.5 раза легче чем МАКС, при той же ПН. Говорю же - точка разделения на дозвуке НЕОПТИМАЛЬНА для двухступенчатой системы. Оптимально разделение на скорости порядка 2-3 км/с, даже с учетом низкого совершенства первой ступени. То что МАКС не может разделяться на такой скорости - это проблема МАКСа.
При этом на орбиту МАКС тащит 40 тонн - как раз вдвое и больше, чем АКС. Из них 33 тонны себя и 7 тонн ПН. АКС же тащит 21 тонну - 14 тонну себя и 7 тонн ПН. При худшем конструктивном совершенстве, идещем на многоразовость - хотя я бы поспорил относительно худшего совершенства ИНТЕГРИРОВАННОЙ конструкции бака-фюзеляжа, с меньшими тепловыми нагрузками и меньшими крыльями чем у МАКСа.

[ratte07]

Я скажу крамольную мысль. На мой взгляд, в ПОЛЕТЕ вообще разделяться не следует. Поскольку ПОЛЕТ подразумевает СКОРОСТНОЙ НАПОР.

hcube, оставьте новации в русском языке для Зомби. Он в этом деле большой мастак.

[ratte07]

При этом :
- нет НИКАКИХ проблем ни со скоростью развода ступеней, ни с их взаимной геометрией. Т.е. можно делать любую композицию ступеней, особо не думая, как они будут разделяться при наличии набегающего потока.
- вторая ступень может быть вообще нелетающей в заправленном состоянии - опять же, МАКСу нужно для разворота в ракетное состояние произвести 'просадку' на 5 км относительно точки разделения. И даже при этом он совершает вместе с самолетом-носителем маневр по тангажу на ЖРД МАКСа. А тут - простой сброс с приличной вертикальной скоростью и уже правильной ориентацией, т.е. включай двигатель и лети на орбиту.
- если что-то не заладится, то есть немного времени на вторую попытку разделения или наоборот обратную стяжку ступеней и слив топлива. Наполовину же отделившийся скажем МАКС... ну вы поняли.

Как Вы себе представляете разделение? Обычно используют одноразовые пиросредства. О какой обратной стяжке в этом случае можно говорить?

Вообще у Вас нет четкости в том, является Ваша АКС "простой" или "надежной". Вместе не получится. А так простая по задумке система уже обрасла множеством нетривиальных элементов. Компресоры для водорода, расходные баки, несколько типов двигателей. Теперь вот непонятные механизмы разделения - стяжки.

[mihalchuk]

Разделение двух ступеней надо производить на баллистической траектории, вне атмосферы, при нулевой тяге двигателей. При этом :
- нет НИКАКИХ проблем ни со скоростью развода ступеней, ни с их взаимной геометрией. Т.е. можно делать любую композицию ступеней, особо не думая, как они будут разделяться при наличии набегающего потока.
- вторая ступень может быть вообще нелетающей в заправленном состоянии - опять же, МАКСу нужно для разворота в ракетное состояние произвести 'просадку' на 5 км относительно точки разделения. И даже при этом он совершает вместе с самолетом-носителем маневр по тангажу на ЖРД МАКСа. А тут - простой сброс с приличной вертикальной скоростью и уже правильной ориентацией, т.е. включай двигатель и лети на орбиту.
- если что-то не заладится, то есть немного времени на вторую попытку разделения или наоборот обратную стяжку ступеней и слив топлива. Наполовину же отделившийся скажем МАКС... ну вы поняли.

Эта мысль не крамольная, она - экстремальная. Возможно, что удобства разделения будут ощутимы. Но за всё надо платить. И немало.

[mihalchuk]

Не согласен с дозвуковым стартовым аппаратом. При разделении на дозвуке, согласно эксельчику (с) требуется очень хорошее массовое совершенство второй ступени. Так, при конструктивном совершенстве системы бак+КС в районе 0.2 как у АКС, МАКС ВООБЩЕ ничего не орбиту не выведет (согласно все тому же эксельчику, МАКС должен иметь совершенство в районе 0.14, при мюПН 0.14%), в то время как АКС будет иметь мюПН в районе 0.5-1%.

За МАКС говорить не буду. Специализированное средство - это другое дело. Убираем экипаж, механизмы раскрытия створок, вообще вместо грузового отсека ставим цельный бак с меньшим объёмом, вводим разные упрощения, убираем или снижаем требования возврата груза - уменьшаем толщину теплозащиты, за счёт всего этого уменьшаем размеры...

[hcube]

Ну не знаю. Сам самолет типа МАКСа в составе комплекса с баком весит не менее половины. А то и 2/3 - шаттл так вообще 3/4. Вес теплозащиты не зависит от обьема, даже более того, теплозащита на корпус-бак может быть ЛЕГЧЕ чем на КС на треть меньшей массы - из-за менее напряженной траектории входа и бОльшей площади бака, чем крыла КС. Т.е. может оказаться выгоднее спасать бак (и тормозить им), чем не спасать.

Разделение - очень простое. Видели замки на ЖД? Вот примерно так же. Замок ЖД вагона при массе в сотню кг выдерживает рывок тепловоза массой в полсотни тонн при страгивании состава. Т.е. удельная прочность у него не менее 1:1000. Т.е. если поставить примерно аналогичные замки ('крюк' на разгонщике, крепежное гнездо на КС) на АКС, они скушают 0.1% от конструктивного совершенства второй ступени. Это, ХО, немного. По поводу двигателей, арматуры, расходных баков и т.д. - да, они сколько-то весят. Конечно. Это 'сколько-то весят' - 50% по сухой массе от конструкции, т.е. столько же, сколько весят баки и маршевый двигатель вместе взятые. Опять же, ХО, более чем достаточно. Замки эти с электро или пневмоприводом, привод дублирован. Т.е. замок обратимый - может отпустить, а может защелкнуться по команде с борта разгонщика. Состояние отпущенности замка контролируется на борту КС - т.е. разделение происходит когда все замки раскрыты и подтвержден уход их крюков из гнезд на обшивке КС. После этого остается только 'толкнуться', стравив газ наддува из баков окислителя первой ступени в промежуток между ступенями.

Спецсредство доставки топлива - да вообще выкинуть нафиг оттуда грузовой отсек. Если у нас корпус-бак, то удлинение бака на обьем грузового отсека УВЕЛИЧИТ конструктивное совершенство. Т.е. у нас мю ПН даже вырастет, плюс будет возможность изменить профиль выведения (при бОльшем конструктивном совершенстве второй ступени выгодее более низкая скорость разделения, так, если разгонщик имеет совершенство 0.35, то рост совершенства второй ступени с 0.15 до 0.13 приводит к изменению оптимальной скорости разделения с 1970 - мюПН 2.38%, масса второй ступени 0.32, до 1650 - мюПН 3.1%, относительная масса второй ступени 0.39). Т.е. увеличение заправки больше чем на массу ПН тут как раз то что надо в смысле оптимальности траектории. Правда, возможен рост нагрузок на конструкцию разгонщика и второй ступени - до 20%.

[Дем]

Не проще ли доборудовать эту сверхзвуковую ступень средствами взлета с аэродрома и вообще отказаться от дозвукового носителя?

Разумеется проще. А ещё проще использовать в качестве этих "средств взлёта" ЖРД и взлетать вертикально
Но эта тема не для тех, кто ищет простые пути

Кстати, подумалось тут - если мы делаем многоразовую первую ступень для ракеты с посадкой на аэродром - т.е. оснащаем её крыльями - то при установке на неё маршевого ВРД она спокойно сможет летать с завода на космодром в произвольной точке Земли...

[hcube]

А там они и так стоят. И если залить метан в баки ЖК тоже, то перегоночная дальность со второй ступенью на горбу будт в районе 5 тыс. км, не меньше, на сверхзвуке. На дозвуке - 10000, наверное.

[mihalchuk]

А там они и так стоят. И если залить метан в баки ЖК тоже, то перегоночная дальность со второй ступенью на горбу будт в районе 5 тыс. км, не меньше, на сверхзвуке. На дозвуке - 10000, наверное.

Приехали. Беспилотный стратегический бомбардировщик готов.
"Как только не собираем эти велосипеды, всё пулемёты получается..." :mrgreen:

[mihalchuk]

Спецсредство доставки топлива - да вообще выкинуть нафиг оттуда грузовой отсек. Если у нас корпус-бак, то удлинение бака на обьем грузового отсека УВЕЛИЧИТ конструктивное совершенство. Т.е. у нас мю ПН даже вырастет, плюс будет возможность изменить профиль выведения (при бОльшем конструктивном совершенстве второй ступени выгодее более низкая скорость разделения, так, если разгонщик имеет совершенство 0.35, то рост совершенства второй ступени с 0.15 до 0.13 приводит к изменению оптимальной скорости разделения с 1970 - мюПН 2.38%, масса второй ступени 0.32, до 1650 - мюПН 3.1%, относительная масса второй ступени 0.39). Т.е. увеличение заправки больше чем на массу ПН тут как раз то что надо в смысле оптимальности траектории. Правда, возможен рост нагрузок на конструкцию разгонщика и второй ступени - до 20%.

Верно и даже логически безупречно, но... чтобы по вашей версии сделать спецсредство доставки, первоначально нужно сделать полноценную АКС. Суммарные затраты на порядок больше.

[hcube]

Ну, по моей прикидке, минимальный взлетный вес АКС - порядка 50 тонн - это 500 кг ПН на орбите. Есть мнение (с) что такая машина не может быть очень уж дорогой. Пусть даже она несерийная - все равно стоимость одного комплекта АКС сравнима... ну, скажем со стоимостью экземпляра Клиппера, включая НИОКР - т.е. порядка 200 мегабаксов. На экспериментальную программу это немного, по крайней мере можно ПОПРОБОВАТЬ. Если не получится... ну, значит не получится.

[mihalchuk]

А для чего нужна мелкая АКС? Только для специальной задачи и может понадобиться.

[ratte07]

Ну, по моей прикидке, минимальный взлетный вес АКС - порядка 50 тонн - это 500 кг ПН на орбите. Есть мнение (с) что такая машина не может быть очень уж дорогой. Пусть даже она несерийная - все равно стоимость одного комплекта АКС сравнима... ну, скажем со стоимостью экземпляра Клиппера, включая НИОКР - т.е. порядка 200 мегабаксов. На экспериментальную программу это немного, по крайней мере можно ПОПРОБОВАТЬ. Если не получится... ну, значит не получится.

Клипер дороже на порядок.

[Дмитрий В.]

Ну, по моей прикидке, минимальный взлетный вес АКС - порядка 50 тонн - это 500 кг ПН на орбите. Есть мнение (с) что такая машина не может быть очень уж дорогой. Пусть даже она несерийная - все равно стоимость одного комплекта АКС сравнима... ну, скажем со стоимостью экземпляра Клиппера, включая НИОКР - т.е. порядка 200 мегабаксов. На экспериментальную программу это немного, по крайней мере можно ПОПРОБОВАТЬ. Если не получится... ну, значит не получится.

Клипер дороже на порядок.

При том, что Клипер втрое-вчетверо меньше по массе. Интересно, а во что обошлась разработка МиГ-31?

[hcube]

Мелкая АКС (размеренности разгонщика равной Миг-31) - это прежде всего, конечно, демонстратор. Но кроме того можно ему придумать и нормальное применение. Например - фоторазведчик быстрого запуска, или разгонщик в качестве тактического сверхзвукового бомбера.

По поводу того что Клиппер легче и дешевле - это не так. Клиппер (порядка 12 тонн, да?) - это чистая масса. А масса АКС - это бОльшей частью топливо. Конструктивное совершенство разгонщика - 0.4, т.е. 20 тонн сухой массы, второй ступени - 0.15 от 0.4 - т.е. 0.06, т.е. 3 тонны сухой массы. При этом в космос летает только вторая ступень, первая конструктивно все-таки попроще Клиппера.

[ratte07]

...или разгонщик в качестве тактического сверхзвукового бомбера.

Так все-таки нормальный самолет на нормальную перегрузку?

[hcube]

Ну, для бомбера характерна перегрузка порядка 2 - вот на нее и расчет. Компоновка правда несколько отличается от общепринятой для дозвуковых бомберов. Кроме того, прошу иметь в виду, что топливо - метан, его плотность в 2 раза ниже плотности ЖК. Т.е. при полной заливке всех баков метаном взлетная масса 'бомбера' будет раза в полтора ниже чем взлетная масса АКС - откуда собственно мы имеем рост запаса прочности с 1.5 до 2.25. Можно также оценить дальность полета - допустим, потребление топлива для крейсерского сверхзвука в 1.5 раза меньше чем для разгона. При разгоне движки сьедают 20% взлетной массы за 30 минут, примерно. Т.е. при крейсерском режиме - 45 минут. Заливка у нас в 2 раза больше - т.е. 1.5 часа полета на 3М, или же 4.5 тыс. км. На дозвуке экономичность двигателей выше, так что думаю до 10000 можно догнать радиус. Это все примерно с нагрузкой примерно 15% от взлетного веса, т.е. в случае Миг-АКС - примерно 7.5 тонн, на месте крепления второй ступени. Сбрасывать, правда, неудобно - нагрузка-то расположена сверху... но тут можно что-то придумать, вплоть до сброса 'назад'.

[ratte07]

Так себе и представляю заправку метаном на полевом аэродроме.