Концепция и АКС, проект "Гиперкуб"

[Дмитрий В.]

Вообще-то, от Молнии оно пошло. 5 км просадки с высоты 10 км. Народ, ну не может некрылатый аппарат при разделении не просесть - как думаете, зачем Пегасусу крылышки как у КР? А крыло ставить - это значит массовое совершенство второй ступени ухудшать.

Кроме того, даже если допустить, что МАКС делает в атмосфере горку и не проседает вовсе, все равно проблем при атмосферном разделении - дофига. При этом, если разделение не на гиперзвуке, то точка разделения не оптимальна, а если на гиперзвуке - то вся конструкция мало того что греется, так еще и скоростной напор сравним с массой носителя, т.е. при разделении та еще пляска с бубном происходит.

И сравните это все с холодным разделением АКС на суборбиталке. Вторая ступень сбрасывается, отходит на веньерных движках, потом - пшш - врубает маршевый двигатель и пошла на орбиту.

Бескрылые ракетные ступени - не проседают. Весь фокус в том, что разделение с разгонщиком происходит не в горизонтальном полете, а с некоторым углом наклона к горизонту - 20-30 градусов.

[ratte07]

Не-а. Если отказаться от ЖРД на разгонщике, получится сверхзвуковой Макс-Т. Т.е. при разделении вторая ступень будет 'проседать' в атмосфере со всеми вытекающими. Кроме того, проблема разделения в атмосфере планера интегральной компоновки... далее, оптимальная точка разделения не зря находится на скорости порядка 2000 м/с - для меньшей скорости идет потеря в ПН, кроме того, утяжеляется вторая ступень, имеющая более высокую стоимость ТО на единицу массы.

В принципе, я согласился бы с гиперзвуковым разгонщиком на ту же скорость, но, ХО, сделать химеру ТРДФ + ЖРД проще чем химеру ТРДФ + ГПВРД, и для нее совершенство второй ступени получится выше, чем.  Ну, и разгон на 3М, а затем торможение с 6М ИМХО более простой режим, чем разгон на 6М, а затем торможение с них.

По поводу выигрыша в стоимости. По сравнению с отработанным Союзом (10 мегабаксов за 8 тонн), АКС не дает принципиального выигрыша. Примерно, 300-тонник может вывести 6-7 тонн за 6 мегабаксов. Это немного ниже, чем у Союза, но непринципиально. Однако, во-первых, вторая ступень АКС есть КК. Т.е. эти 7 тонн (5 при доставке к МКС) - это чистая ПН, а у Союза - для доставки 3-х тонного Пирса понадобилось запускать 7-тонный Прогресс. Кроме того, АКС УЖЕ снабжен двигателями орбитального маневрирования, т.е. не надо тратиться на РБ для 'развоза' спутников, по крайней мере на низкой орбите. Ну и стоимость эксплуатации АКС, после получения опыта относительно 'узких мест' системы, ХО, может быть снижена раза в два - т.е. до 500 баксов за кг, примерно. Правда, при сравнимом грузопотоке, можно поставить Союз на конвеер и получить баксов 300 ;-D.

Нет, я понимаю желание делать две ступени, а не три. Я только не понимаю, как от этого будет улучшаться массовые параметры. А возможности к маневрированию и доставке грузов тоже потребуют сильного усложнения аппарата. И он принципиально не будет отличаться от шаттла.

[hcube]

Эти ступени разделены не только по числу, но и по функции - первая - это полет в атмосфере И обеспечение стартовых условий запуска второй ступени. Вторая - чисто безатмосферный полет при выведении. Поскольку вторая ступени не несет на себе средств обеспечения атмосферного полета, она может иметь меньшую удельную массу, чем ступень несущая эти средства. Усложнение - да. Не отличаться от шаттла... ну, а пардон, оно так и так не будет отличаться. Средства построения орбиты по любому нужны. Система орбитального маневрирования качественно ничем от них не отличается. Т.е. грубо говоря, везти груз на орбиту 185 км, или доставить его на МКС со стыковкой - потребует почти (на массу КУРСа) одной и той же конструктивной сложности. Т.е. расходы будут 'чисто на топливо'.

По поводу массовых параметров - есть два варианта. Первый - снабдить ПН блоком орбитального маневрирования. Второй - потратить больше топлива МТКС и осуществить доставку 'до места'. Учитывая более высокий УИ двигателей МТКС, первый вариант может оказаться более выгодным, чем второй (учитывая, помимо массы топлива, что орбитальные движки с МТКС никуда не денутся, а вот блок орбитального маневрирования еще сделать надо).

[ronatu]

The 'Aerobic Vehicle for hypersonic Aerospace TrAnpoRtation' (AVATAR) is a hyperplane concept from India. It is planned to be the size of a MiG-25 fighter and would be capable of delivering a 500 kg to 1000 kg payload to low earth orbit at a rather petty rate of $67 per kg assuming an airframe life of 100 launches.

Weighing only 25 tonnes - 60 per cent of which is liquid hydrogen fuel - Avatar is said to be capable of entering into a 100-km orbit in a single stage and launching satellites weighing up to one tonne.

It is also said that the AVATAR will make space solar power (SSP) stations affordable providing a global solution for the coming energy crisis. The idea being that a string of satellites in space will convert sunlight into microwaves and beam to earth where it will be turned into electricity. Till now SSP stations were unthinkable because of high cost of space launches but Avatar can change that, Indian scientists hope.


Operation
AVATAR would take off horizontally like conventional airplanes from conventional airstrips using turbo-ramjet engines that burn air and hydrogen. Once at a cruising altitude, the vehicle would use scramjet propulsion to accelerate from Mach 4 to Mach 8. During these cruising phases, an on-board system will collect air from which liquid oxygen will be separated. The liquid oxygen collected then would be used in the final flight phase, when the rocket engine burns the collected liquid oxygen and the carried hydrogen to attain orbit. The vehicle will be designed to permit at least a hundred re-entries into the atmosphere.

Apart from AVATAR, Andrews Space & Technology (USA) Alchemist TSTO RLV is another concept that aims to generate LOX in flight.

According to the Designers, Hyperplane projects of the 1980's - the X-30, Tu-2000 etc, failed due to their immense weight. Hence it is the weight which is the promising aspect of AVATAR.

Development
AVATAR or Avtar was first announced in May 1998 at the 'Aero India 98' ehxibition held at Bangalore. Initially it was then called the 'Aerobic Vehicle for Advanced Trans-Atmospheric Research', which means that it has now progressed into a more viable RLV and military role.

Avtar means rebirth in Sanskrit, signifying that it is a scaled-down version of the first 230-ton Hyperplane India promoted in the early 1990's but later abandoned because of its high cost, estimated at $10 billion to $12 billion.

The AVATAR is being developed by India's Defence Research and Development Organisation or DRDO. Air Commodore Raghavan Gopalaswami(Retd.), former chief of Bharat Dynamics Ltd, Hyderabad (which produces India's military missiles) is heading the project. He made the presentation on the space plane at the global conference on propulsion at Salt Lake City (USA) on July 10, 2001. Gopalaswami said the idea for Avatar originated from the work published by the Rand Corporation of the United States in 1987. "They threw the report into archives. It came to me as an unclassified document and formed the basis for our approach," he said.

The AVATAR is currently only in the conceptual stage. The initial development budget is only $5 million, but project supporters claim that the vehicle can be built in ten years with total funding of under $2 billion. Designers admit, however, that international assistance would be required for the project to reach its goal.

In addition to the DRDO team working on the conceptual design, development of technology components is being undertaken by as many as 23 academic institutions (IITs, IISc etc) in India as well. A Hyderabad-based private company CIM Technologies is also participating in the project.

Both the scramjet engine concept and the liquid oxygen collection process have already undergone successful tests at DRDO and at the Indian Institute of Science, Bangalore. DRDO has approved further testing of the liquid oxygen process and assigned a team to conduct a detailed review of the vehicle?s design.

Currently DRDO plans to build and fly a scaled down version called Light-Avatar (LAVATAR?), weighing just 3 tonnes at take off. To be built by CIM technologies by 2006, mini-Avatar will not go into space but will demonstrate all technologies used in Avatar including oxygen collection. It will use the India's Kabini jet engine.

It is claimed that the real AVATAR would be viable by as early as 2013-2015(!) - provided international co-operation is available. This is highly unlikely, since 'cooperation' here would result in violating the Missile Transfer Control Regime (MTCR), which has been vigourously applied to India and Russia when India wanted tranfer of Cryogenic engine technology from the latter in the early 1990's.

Interestingly, AVATAR design has already been patented in India and applications for registration of the design have been filed in patent offices in the United States, Germany, Russia and even China.

Hypersonic flight is one of the most important objectives of space industry and science. It will open up a new way of travel, not only to space but to different parts of earth. A lot of research is going on all round the world to make it possible. NASA's X-43 is the biggest of them all. A lot of pioneering work is required. While India has done some ground experiments, it is still far from producing it's own air-breathing rocket engine. Indians have'nt even mastered cryogenic engines , technology now taken for granted in the west.

The primary objective of X-43 is to flight test the scramjet, which is the obvious first step in this direction. No other project has gone far as it has. The first test flight took place on 2 June 2001, which failed. Other AVATAR-like projects include USA's HyperSoar and erstwhile programs like Tu-2000 (Soviet Union) and X-30(US).

February 2002 - G. Madhavan Nair, Director Vikram Sarabhai Space Centre (VSSC) told journalists that "We have plans for a reusable two-stage vehicle which can take off and land like an aircraft". He expected this system to reduce existing launch costs by a factor of 10 (The Times of India, February 4, 2002). It is not clear what vehicle this is, whether it is a new concept or perhaps the result of continuing research on AVATAR.

http://www.defensenews.com/story.php?F=3079645&C=asiapac

[Дмитрий Виницкий]

«Это фантастика, сынок!»  

[Старый]

Зато какое хорошее название: Аватар!

[hcube]

Не. Штаны порвутся - слишком много революционных технологий одновременно. Размером с 25й Миг - это порядка 50 тонн массы. С ПН в тонну мюПН 2%. Так... что там скажет эксельчик...

Эксельчик утверждает, что такое возможно, если ВРД работает до скорости 2000 м/с, а остальные 7000 набираются на ЖРД. При этом конструктивное совершенство составляет примерно 0.23 (т.е. сухая масса - 14 тонн). Масса в начале работы ЖРД - 25 тонн. Расход водорода на разгон - 25 тонн. Остаток водорода для работы ЖРД - 2 тонны. Нарабатываемый кислород - 8 тонн. Ну, в общем ожижить 25 тоннами водорода 8 тонн кислорода вполне можно. Но я посмотрю, как они это умудрятся сделать на скорости от 4 до 8М ;-D.

Учитывая, что Х-33 с примерно той же формой, МЕНЕЕ ПРОЧНЫМ КРЫЛОМ и совершенством 0.15, США так и не сделали, есть мнение (с) что 8-маховый Аватар с совершенством 0.23 (т.е. в эти 8% от взлетной массы, т.е. в 4 тонны, надо втиснуть ТРД, ГПВРД, ожижитель и усиление конструкции крыла...) Индия сделает с еще меньшей вероятностью. Хотя попробовать конечно могут.

А уж 63 бакса килограмм, т.е. 63000 за полет - это вообще клюква развесистая. Там каждые 10 полетов понадобится менять ЖРД, даже если допустить, что сам аппарат неразрушимый и с бесконечным ресурсом. Два водородных ЖРД за 630000... т.е. по 300 тыс. баксов штука... ну. не знаю... я как-то таких не знаю. RS-68 помнится по 5 мегабаксов стоят, при тяге 350 тонн, т.е. на 50 тонн тяги - не менее 700 тысяч. Да и сам аппарат - 14 тонн высокотехнологичного железа, за 6.5 мегабаксов аммортизации... напомните плиз, сколько там легкий истребитель стоит, а? По моему, порядок цены - 50 мегабаксов штука, да?

Вот на порядок побольше - в это я поверил бы. С натяжкой, но поверил. 500 баксов килограмм - вполне достижимая цифра для АКС или серийной простой ракеты.

[ronatu]

"The developmental testing and prototype realisation are being pursued now before the test flight planned for the end of next year," V K Saraswat, Chief Controller (R&D), DRDO, told reporters here. The expertise available at IITs, Indian Institute of Science and other R&D laboratories in the country had been identified, integrated and networked to purse the hypersonic technologies.

http://www.india-defence.com/reports-3382

To your comments:
Reuseability ~100 times.
Turbojet-Scramjet-JetEngines - all ~ 100 times reuseable.
As I undersand - at first stage will fly upto 100 km altitude with speed 10-15M...
Application - military...
They are on budget and schedule.
All REAL.

is expected to be test flown by the end of 2008,

[ronatu]

...The hyperplane would be able to take off from conventional airfields, collect air in the atmosphere on the way up, liquefy it, separate oxygen and store it on board for subsequent flight beyond the atmosphere, the scientist explained.

He added that it could be put into orbit at around 250 kilometers above the earth and could fire missiles without being intercepted by the enemy.

"Avatar is primarily intended as a reusable missile launcher, one which can launch missiles, land back and be loaded again for more missions," the DRDO scientist said....

[lll]

How they suppose to inhale air from the atmosphere as it moves on, separate oxygen and store it on board ?

[ronatu]

How they suppose to inhale air from the atmosphere as it moves on, separate oxygen and store it on board ?

Look there:

http://www.andrews-space.com/content-main.php?subsection=MTAz

[lll]

Thank you.
They applied for SBIR fund in year 2001
http://sbir.gsfc.nasa.gov/SBIR/abstracts/00/sbir/phase2/SBIR-00-2-03.02-8657.html
Have they got SBIR-Phase-III- money for real commercial technology?

Thank you for information abt the Indian Jet. Amazing

[Зомби. Просто Зомби]

Всё же тяжкий вопрос, возникающий в связи с АКС системы "Гиперкуб", это - "что первично", 40-тонник или Гиперкуб?

То есть, например, в таком ключе: "если у нас есть денег только на один проект", то что выбирать?

Я так думаю, что 40-тонник "первичен", но правильным решением было бы строить оба этих СВ
Тогда 40-тонник естественным образом получается раньше, т.к., видимо, попроще будет

Я бы выделил 5 лет на разработку 40-тонника и 10 на АКС :mrgreen:

Кто что думает?

[hcube]

40-тонник ;-) Все-таки, АКС сложнее сделать очень дешевым, чем одноразовую РН. Т.е. сделать можно, сомнений нет. Но геммороя на этом пути будет много - в основном в сторону увеличения степени многоразовости.

[ratte07]

Естественно 40-тонник. Но 5 лет нужно по минимуму только на строительство старта. Так что порядка 7-8 лет до первого пуска и 9-10 до ввода в строй при условии использования готовых двигателей.

[hcube]

Если хочется оптимизации по цене, то двигатели тоже надо наново разрабатывать. Ну, или делать пакет из 3-4 УРМ, каждый по 3 НК-33. и порядка 250-300 тонн стартовой массы.

[Дмитрий В.]

Если хочется оптимизации по цене, то двигатели тоже надо наново разрабатывать. Ну, или делать пакет из 3-4 УРМ, каждый по 3 НК-33. и порядка 250-300 тонн стартовой массы.

Вот как раз двигатели заново ни в коем случае разрабатывть не надо - это геморрой лет на 7-10 (см. РД-191) и несколько сотен миллионов долларов, как минимум. В принципе. номенклатура имеющихся ЖРД (РД-171, РЛД-191 и НК-33 и т.д.) вполне достаточна.

[hcube]

Только не 171 и производные. РД-191 при сравнимой тяге раза в три дороже чем НК-33. Потому что технологически сложнее. А РД-111 ЕЩЕ раза в 3 дешевле, притом что его более низкий УИ на первой ступени не играет особой роли.

Поэтому мое ХО - РН должна быть 2.5 ступенчатой (как Союз).  Первая ступень - 2-6 УРМ с простым движком открытой схемы, условно - удвоенным РД-111. Вторая ступень - в тех же габаритах баков - под 1 НК-33 или метановый движок на его основе. И третья ступень - водород, аналогичная УКВМ (хотя я бы взял 11Д57 вместо четырех КВД1М). РН получается примерно в 2 раза тяжелее Союза, ПН в районе 25 тонн.

[Зомби. Просто Зомби]

Естественно 40-тонник. Но 5 лет нужно по минимуму только на строительство старта. Так что порядка 7-8 лет до первого пуска и 9-10 до ввода в строй при условии использования готовых двигателей.

Неееее... пять лет - и ни цента больше :roll:
А иначе - это будут другие "пять лет" :twisted:  :mrgreen:

[Дмитрий В.]

А иначе - это будут другие "пять лет" :twisted:  :mrgreen:

Без права переписки :twisted: