Концепция и АКС, проект "Гиперкуб"

[Valerij]

То есть вопрос в том, почему именно такая схема?

Главный вопрос к проекту "Гиперкуб" по эффективности разгона первой ступени.
 Если бы сверхзвуковые турбореактивные двигатели работали так же, как двигатели дозвуковых самолётов, не было бы особых вопросов.

Вот по этой ссылке: http://www.astronaut.ru/bookcase/books/evstafiev/text/10.htm  есть  информация об очень древних прямоточных двигателях, разработанных еще в 50-60 годах. Даже если после этого времени не было прогресса, то эти движки вполне могут помочь первой ступени забраться повыше и разогнаться даже до 3,2М.

К сожалению у меня очень мало информации о скоростных двигателях.

[Valerij]

Верно, ТРДФ есть, шасси есть итд. Но они В ЛЮБОМ СЛУЧАЕ присутствуют в составе АКС на взлете. И при посадке они нужны. Т.е. вопрос стоит так - мы или разгоняем эти шасси в ходе суборбитального прыжка (не слишком сильно, на ЖРД разгонщик набирает около 1 - 1.5 км/c), или мы тащим второй комплект шасси, крыльев и ТРДФ на второй, ракетной ступени. Да, при этом растет массовое совершенство этой самой ракетной ступени по отдельности - не слишком сильно растет, поскольку даже на высокой скорости дозвуковое крыло будет не шибко легче, чем то, которое нужно для взлета с аэродрома. Но в составе всего АКС в комплексе возникает ненужное дублирование.

В проекте "Гиперкуб" сравнительно с моим предложением дублирование аэродинамических элементов и шасси всего-то, грубо говоря, в полтора раза больше, но при этом вы тащите значительно более массивное шасси на орбиту.
 У вас же должна как-то приземляться вторая ступень, или вы собираетесь использовать парашютную систему?

Да, только вы почему-то считаете, что шасси первой ступени выводится на орбиту. На самом деле первая ступень разгоняется в воздухе и потом на РД совершает суборбитальный прыжок за атмосферу, там происходит разделение. На орбиту выходит только вторая, ракетная ступень, объеденная с челноком.

А еще надо учесть, что максимальная нагрузка на шасси приходится не на взлете, а в момент посадки. А в этот момент первая ступень намного легче. Даже при отказе от старта и аварийной посадке производится сброс топлива, и масса садящейся АКС намного меньше ее максимальной взлетной массы.

Кроме того, я использую в качестве первой ступени вообще переоборудованный стандартный самолёт, обслуживание которого не должно дорого стоить.

Да, это преимущество вашего варианта, но вы так и не сказали, как садится ваш челнок и две ракетные ступени. У них тоже должны быть посадочные устройства. Не забудьте расказать о них.

В моей схеме есть одно преимущество, которое вы обходите стороной.
 Орбитальная часть у меня малоразмерная и элементы необходимые для возвращения с орбиты, например теплозащита, тоже малоразмерны.
 Техническое обслуживание орбитальной ступени будет недорогим.

Да, но сумма масс трех комплектов теплозащитных элементов и средств обеспечения посадки намного больше, чем один такой комплект, пусть и для большего по размеру челнока. И обеспечивать посадку трех элементов АКС (кроме 747), двух из них почти одновременно, и потом собирать их по миру - это круто, че слово!

[hcube]

Конечно должна :-) Шасси (и крыло) второй ступени расчитано на посадку второй ступени с ПН и запасом топлива. Т.е. на самый худший штатный случай - когда у нее после отделения от разгонщика сдох двигатель. Т.е. примерно на треть стартовой массы ступени. У вас же крыло и конструкция первой ступени ракеты должно быть расчитано на ПОЛНУЮ массу всей этой двухступенчатой ракеты.

[OSD]

Конечно должна :-) Шасси (и крыло) второй ступени расчитано на посадку второй ступени с ПН и запасом топлива. Т.е. на самый худший штатный случай - когда у нее после отделения от разгонщика сдох двигатель. Т.е. примерно на треть стартовой массы ступени. У вас же крыло и конструкция первой ступени ракеты должно быть расчитано на ПОЛНУЮ массу всей этой двухступенчатой ракеты.

Зачем? В случае аварийной ситуации происходит сброс топлива в атмосферу и ступень делает попытку приземлиться пустая.
 Если ситуация усложняется, она просто уводится в штатный район падения или уничтожается в воздухе.

[Valerij]

Конечно должна :-) Шасси (и крыло) второй ступени расчитано на посадку второй ступени с ПН и запасом топлива. Т.е. на самый худший штатный случай - когда у нее после отделения от разгонщика сдох двигатель. Т.е. примерно на треть стартовой массы ступени. У вас же крыло и конструкция первой ступени ракеты должно быть расчитано на ПОЛНУЮ массу всей этой двухступенчатой ракеты.

Все верно, но большую часть топлива стоит слить (или сбросить одноразовый бак). Это очень облегчит ступень и позволит ей сесть без приключений. Не нужно шасси под полную массу второй ступени, да и прочность ступени не нужно будет рассчитывать на посадку с полной массой.

[Valerij]

Конечно должна :-) Шасси (и крыло) второй ступени расчитано на посадку второй ступени с ПН и запасом топлива. Т.е. на самый худший штатный случай - когда у нее после отделения от разгонщика сдох двигатель. Т.е. примерно на треть стартовой массы ступени. У вас же крыло и конструкция первой ступени ракеты должно быть расчитано на ПОЛНУЮ массу всей этой двухступенчатой ракеты.

Зачем? В случае аварийной ситуации происходит сброс топлива в атмосферу и ступень делает попытку приземлиться пустая.
 Если ситуация усложняется, она просто уводится в штатный район падения или уничтожается в воздухе.

hcube писал про свой проект - там вторая ступень интегрирована с челноком, а в челноке - экипаж. Причем без парашютов.

[OSD]

hcube писал про свой проект - там вторая ступень интегрирована с челноком, а в челноке - экипаж. Причем без парашютов.

Нет уж, спасибо, у меня в пилотируемом варианте будет САС и аварийная система парашютного приземления.

[Valerij]

hcube писал про свой проект - там вторая ступень интегрирована с челноком, а в челноке - экипаж. Причем без парашютов.

Нет уж, спасибо, у меня в пилотируемом варианте будет САС и аварийная система парашютного приземления.

Я сказал - экипаж без парашютов. А САС и система аварийной посадки у Зомби с hcube предусмотрена.

Вы же предлагаете вторую ступень ронять или даже уничтожать в воздухе так что САС не поможет.

[OSD]

Да, только вы почему-то считаете, что шасси первой ступени выводится на орбиту. На самом деле первая ступень разгоняется в воздухе и потом на РД совершает суборбитальный прыжок за атмосферу, там происходит разделение. На орбиту выходит только вторая, ракетная ступень, объеденная с челноком.

Не первой ступени, а второй ступени, в проекте "Гиперкуб" она тоже имеет массу 15 тонн, если не ошибаюсь.

А еще надо учесть, что максимальная нагрузка на шасси приходится не на взлете, а в момент посадки. А в этот момент первая ступень намного легче. Даже при отказе от старта и аварийной посадке производится сброс топлива, и масса садящейся АКС намного меньше ее максимальной взлетной массы.

Я про вторую ступень и необходимость тащить её шасси на орбиту.

Да, это преимущество вашего варианта, но вы так и не сказали, как садится ваш челнок и две ракетные ступени. У них тоже должны быть посадочные устройства. Не забудьте расказать о них.

Обе ступени будут приземляться на шасси, масса пустой первой ступени ракетной части около 24-х тонн, масса второй ступени ракетной части около 3-х тонн.

Да, но сумма масс трех комплектов теплозащитных элементов и средств обеспечения посадки намного больше, чем один такой комплект, пусть и для большего по размеру челнока. И обеспечивать посадку трех элементов АКС (кроме 747), двух из них почти одновременно, и потом собирать их по миру - это круто, че слово!

Для первой ступени ракетной части сложная теплозащита не актуальна, разделение будет на скорости несклько больше 3000 метров в секунду, при этой скорости ещё можно использовать теплозащиту накопительного типа, которая представляет из себя просто обшивку с покрытием имеющим низкую теплопроводность, которая нагревается и потом остывает.

 Для космического корабля и третьей ступени теплозащита будет, что называется, в полном размере, но суммарная масса теплозащиты будет меньше, чем в проекте "Гиперкуб", и для многоразовой ступени можно применить теплозащиту другого типа, менее массивную.
 Также учитывайте тот факт, что обслуживать небольшой аппарат технически значительно удобнее, чем аппарат большого размера.

[OSD]

Я сказал - экипаж без парашютов. А САС и система аварийной посадки у Зомби с hcube предусмотрена.

Вы же предлагаете вторую ступень ронять или даже уничтожать в воздухе так что САС не поможет.

САС будет на пилотируемом корабле, зачем мне "железо" спасать с помощью САС?

[hcube]

САС HZ расчитана на кабину, расположенную в носовой части второй ступени, и по сути представляющей собой СА капсульного типа. С посадкой на парашуте и собственными тормозными двигателями и двигателями САС - ее можно отстрелить в любой точке траектории выведения и посадить на собственном парашуте. Есть только в пилотируемом варианте.... ну, может еще в грузовом, полученном из пилотируемого, если транспортируется особо ценный груз. Остальные варианты - САС не снабжены, ибо страховка обойдется дешевле.

Однако, перед тем как гробить АКС задействованием гарантированно работающей САС, есть смысл попробовать его спасти 'штатным' образом.

Поскольку на второй ступени используется кислород-водород - то сливать надо именно окислитель, он весит 80% от всей заправки. Слив же ЖВ одновременно с окислителем - не самая лучшая идея.

Для космического корабля и третьей ступени теплозащита будет, что называется, в полном размере, но суммарная масса теплозащиты будет меньше, чем в проекте "Гиперкуб", и для многоразовой ступени можно применить теплозащиту другого типа, менее массивную.

Не будет. Скорость разделения сопоставима - в случае HZ - примерно 2.5 км/с, у вас - 3.5. Поэтому относительная масса ступени будет практически одинакова - на единицу ПН понадобится столько же теплозащиты. Только у вас ей придется прикрывать ДВА корабля вместо одного - больше площади, больше сложности. И ДВА комплекта шасси вам точно так же понадобятся. Я что-то не понимаю, в чем выигрыш-то? :-) В том что на ту же ПН у вас процентов на 20 меньше сухой массы на орбите? Так это с лихвой окупается тем, что система вдвое сложнее - не один орбитальый самолет, а два. Которые, к слову, еще и стыковать как-то надо при выведении.

[Valerij]

Да, только вы почему-то считаете, что шасси первой ступени выводится на орбиту. На самом деле первая ступень разгоняется в воздухе и потом на РД совершает суборбитальный прыжок за атмосферу, там происходит разделение. На орбиту выходит только вторая, ракетная ступень, объеденная с челноком.

Не первой ступени, а второй ступени, в проекте "Гиперкуб" она тоже имеет массу 15 тонн, если не ошибаюсь.

А еще надо учесть, что максимальная нагрузка на шасси приходится не на взлете, а в момент посадки. А в этот момент первая ступень намного легче. Даже при отказе от старта и аварийной посадке производится сброс топлива, и масса садящейся АКС намного меньше ее максимальной взлетной массы.

Я про вторую ступень и необходимость тащить её шасси на орбиту.

Ну, это уже необходимость - мы же собираемся летать на орбиту и возвращаться на Землю. Но масса шасси невелика, масса орбитальной ступени меньше массы некоторых реактивных истребителей.

Да, это преимущество вашего варианта, но вы так и не сказали, как садится ваш челнок и две ракетные ступени. У них тоже должны быть посадочные устройства. Не забудьте расказать о них.

Обе ступени будут приземляться на шасси, масса пустой первой ступени ракетной части около 24-х тонн, масса второй ступени ракетной части около 3-х тонн.

Стоп. А зачем это все, если челнок забыли? А две пары крыльев, две системы управления и два шасси, не говоря уже о двух системах теплозащиты, пусть даже и для двух космических кораблей. Причем посадочная скорость будет у каждого из этих двух кораблей будет такой же, как и у истребителя.

Для космического корабля и третьей ступени теплозащита будет, что называется, в полном размере, но суммарная масса теплозащиты будет меньше, чем в проекте "Гиперкуб", и для многоразовой ступени можно применить теплозащиту другого типа, менее массивную.

Третья ступень - это баки, двигатели, и шасси, плюс крылья. Да, теплоизоляция легкая, но имеющая большую площадь, и покрывающая криогенный бак. который сам по себе практически одна теплоиоляция. Поэтому я предлагаю Зомби и hcube не париться и использовать одноразовый бак. Советую и вам над этим подумать....

Также учитывайте тот факт, что обслуживать небольшой аппарат технически значительно удобнее, чем аппарат большого размера.

Ну, у вас надо обслуживать 747, который не зря слоном прозвали, а его верх фюзеляжа у вас подвергается действию реактивного факела.

Потом обслуживать предстоит вторую реактивную ступень (первую ракетную, для однозначности назовем ее суборбитальной) и ДВА сверхлегких космических самолета (челнок и вторую ракетную ступень). Вы считаете, что обслуживать этот зоопарк будет проще? Подумайте еще раз!

[hcube]

Не-а. Использование несущего бака дает вот какой плюс - уменьшается отношение масса/площадь и РЕЗКО снижается температура поверхности ТЗП. Т.е. можно применить менее теплонапряженное, но более технологичное покрытие, например жаростойкое металлическое.

Кроме того, нету необходимости производить интеграцию челнока и ВТБ при сборке АКС. Не, вторая ступень летает как единое целое, и точка.

Что дает 'упрощение' системы введением одноразового ВТБ, мы видим на примере Шаттла - вроде бы и челнок, и бустеры многоразовые - ан отсутсвие ВТБ ставит всю систему на прикол.

Не, нефиг. Многоразовая - так многоразовая полностью. Для специальных миссий - одноразовая одноступенчатая водородная РН, совместимая с разгонщиком. Но основной режим работы - с многоразовой второй ступенью.

[Valerij]

Не-а. Использование несущего бака дает вот какой плюс - уменьшается отношение масса/площадь и РЕЗКО снижается температура поверхности ТЗП. Т.е. можно применить менее теплонапряженное, но более технологичное покрытие, например жаростойкое металлическое.

Здесь есть проблема, при спуске в баках нет (или почти нет) топлива.

Что дает 'упрощение' системы введением одноразового ВТБ, мы видим на примере Шаттла - вроде бы и челнок, и бустеры многоразовые - ан отсутсвие ВТБ ставит всю систему на прикол.

Не, нефиг. Многоразовая - так многоразовая полностью. Для специальных миссий - одноразовая одноступенчатая водородная РН, совместимая с разгонщиком. Но основной режим работы - с многоразовой второй ступенью.

У нас мысленный, виртуальный эксперимент и это - ваш проект.

Я бы просто попробовал просчитать стоимость сбрасываемого бака и выигрыша из-за того, что значительно уменьшились габариты челнока и площади ТЗП, ну и незначительно уменьшилась посадочная масса. Здесь бак намного меньше Шаттловского и стоить будет (с учетом серийности) наверно в сотни раз меньше, чем шаттловский. Плюс к тому его меньшие размеры очень облегчают транспортировку и гранение.

[OSD]

Не-а. Использование несущего бака дает вот какой плюс - уменьшается отношение масса/площадь и РЕЗКО снижается температура поверхности ТЗП. Т.е. можно применить менее теплонапряженное, но более технологичное покрытие, например жаростойкое металлическое.

Докажите это утверждение, что резко снижается температура теплозащиты.

[Valerij]

Докажите это утверждение, что резко снижается температура теплозащиты.

Но и вы попробуйте доказать, что разделение челнока и орбитальной ступени не приведут к значительному уменьшению ПН, которую ваша система сможет выводить на орбиту.

[OSD]

Докажите это утверждение, что резко снижается температура теплозащиты.

Но и вы попробуйте доказать, что разделение челнока и орбитальной ступени не приведут к значительному уменьшению ПН, которую ваша система сможет выводить на орбиту.

Valerij, будьте любезны, не лезьте в этот вопрос, он сугубо специальный и "умозрительно" ничего понять нельзя.

[OSD]

Ну, это уже необходимость - мы же собираемся летать на орбиту и возвращаться на Землю. Но масса шасси невелика, масса орбитальной ступени меньше массы некоторых реактивных истребителей.

Однако масса шасси выводимого на орбиту условно больше, чем в моём варианте в 5 раз.

Стоп. А зачем это все, если челнок забыли? А две пары крыльев, две системы управления и два шасси, не говоря уже о двух системах теплозащиты, пусть даже и для двух космических кораблей. Причем посадочная скорость будет у каждого из этих двух кораблей будет такой же, как и у истребителя.

Челночный корабль, это полезная нагрузка, могут быть разные варианты и планирование с посадкой на шасси и планирование с посадкой на парашюте в районе какой-то удобной площадки.

 Да, в пилотируемом варианте у меня три системы и каждая адаптирована под свои условия и свои требования к надёжности, в случае когда мы говорим про пилотируемый корабль.

 Valerij, вы понимаете, что потеря "железа" не будет иметь принципиального значения, а потеря корабля с экипажем приостановит всю программу полётов, как было с шаттлами.

Третья ступень - это баки, двигатели, и шасси, плюс крылья. Да, теплоизоляция легкая, но имеющая большую площадь, и покрывающая криогенный бак. который сам по себе практически одна теплоиоляция. Поэтому я предлагаю Зомби и hcube не париться и использовать одноразовый бак. Советую и вам над этим подумать....

Вы правы "в принципе", проще сделать теплозащиту без бака, но не такой уж большой он, этот бак.
 Кроме того, он холодный и в нём остатки криогенных компонентов, что несколько упрощает задачу.

Ну, у вас надо обслуживать 747, который не зря слоном прозвали, а его верх фюзеляжа у вас подвергается действию реактивного факела.

Упаси боже, какого ещё "факела". Самолёт уходит вниз, ракетная часть планирует некоторое время, для ухода самолёта, потом запускаются двигатели.
 Можно на короткое время задействовать посадочные турбореактивные двигатели, чтобы уменьшить потери скорости, но это внесёт некоторое усложнение.

Потом обслуживать предстоит вторую реактивную ступень (первую ракетную, для однозначности назовем ее суборбитальной) и ДВА сверхлегких космических самолета (челнок и вторую ракетную ступень). Вы считаете, что обслуживать этот зоопарк будет проще? Подумайте еще раз!

Понимаете, собственно космический корабль, это вообще не элемент АКС в моём случае.
 Это какой-то вариант полезной нагрузки, он имеет отдельную стоимость и вообще может быть сделан другой организацией для своих целей.

 Я его "приделал" потому что вы "космическое такси" хотите.

[Valerij]

Ну, это уже необходимость - мы же собираемся летать на орбиту и возвращаться на Землю. Но масса шасси невелика, масса орбитальной ступени меньше массы некоторых реактивных истребителей.

Однако масса шасси выводимого на орбиту условно больше, чем в моём варианте в 5 раз.

Шасси для самолета массой в пять раз меньше не будет само иметь массу в пять раз меньше. А шасси, ТЗП и посадочный двигатель с топливом и системой его подачи на двух сверхлегких КА съест всю возможную ПН.

Стоп. А зачем это все, если челнок забыли? А две пары крыльев, две системы управления и два шасси, не говоря уже о двух системах теплозащиты, пусть даже и для двух космических кораблей. Причем посадочная скорость будет у каждого из этих двух кораблей будет такой же, как и у истребителя.

Челночный корабль, это полезная нагрузка, могут быть разные варианты и планирование с посадкой на шасси и планирование с посадкой на парашюте в районе какой-то удобной площадки.

 Да, в пилотируемом варианте у меня три системы и каждая адаптирована под свои условия и свои требования к надёжности, в случае когда мы говорим про пилотируемый корабль.

 Valerij, вы понимаете, что потеря "железа" не будет иметь принципиального значения, а потеря корабля с экипажем приостановит всю программу полётов, как было с шаттлами.

Понимаю. Объяснение ниже. Надо отлаживать челнок, предназначенный для экипажа в автоматическом режиме. И три варианта челнока - это во сколько раз дороже? И сколько таких концептов реализуют?

Вам правильно толкуют - надо поднимать не цену, а эффективность, тогда деньги вам принесут.

Третья ступень - это баки, двигатели, и шасси, плюс крылья. Да, теплоизоляция легкая, но имеющая большую площадь, и покрывающая криогенный бак. который сам по себе практически одна теплоиоляция. Поэтому я предлагаю Зомби и hcube не париться и использовать одноразовый бак. Советую и вам над этим подумать....

Вы правы "в принципе", проще сделать теплозащиту без бака, но не такой уж большой он, этот бак.
 Кроме того, он холодный и в нём остатки криогенных компонентов, что несколько упрощает задачу.

Hcube прав, на вашем варианте АКС дублируются дозвуковые крылья, на полную стартовую массу АКС. Потом вы ее разгоняете в атмосфере ракетными движками. Это круто....

Потом обслуживать предстоит вторую реактивную ступень (первую ракетную, для однозначности назовем ее суборбитальной) и ДВА сверхлегких космических самолета (челнок и вторую ракетную ступень). Вы считаете, что обслуживать этот зоопарк будет проще? Подумайте еще раз!

Понимаете, собственно космический корабль, это вообще не элемент АКС в моём случае.
 Это какой-то вариант полезной нагрузки, он имеет отдельную стоимость и вообще может быть сделан другой организацией для своих целей.

 Я его "приделал" потому что вы "космическое такси" хотите.

Понимаете в чем дело, люди и расходники для их пребывания - самая очевидная и самая массовая ПН для АКС. Рассчитывать надо именно на эту ПН. Все остальное может доставляться в космос существующими средствами, и кое-что будет переориентировано на запуск на АКС.

[OSD]

Однако масса шасси выводимого на орбиту условно больше, чем в моём варианте в 5 раз.

Шасси для самолета массой в пять раз меньше не будет само иметь массу в пять раз меньше. А шасси, ТЗП и посадочный двигатель с топливом и системой его подачи на двух сверхлегких КА съест всю возможную ПН.

Будет, шасси самолёта несёт нагрузку пропорционально массе самолёта и его масса будет пропорциональна массе самолёта.
 Относительно теплозащиты, она будет иметь "нормальную" массу менее 10% от массы возвращаемого объекта, я думаю, ещё меньше, у меня есть один "фокус" о котором ниже.
 Турбореактивный двигатель с тягой 0.3 от массы возвращаемой части будет иметь массу 1/30 этой возвращаемой части, да и не особо он нужен, этот двигатель, собственно говоря всегда обходились одним планированием на аэродром.

Valerij, вы понимаете, что потеря "железа" не будет иметь принципиального значения, а потеря корабля с экипажем приостановит всю программу полётов, как было с шаттлами.

Понимаю. Объяснение ниже. Надо отлаживать челнок, предназначенный для экипажа в автоматическом режиме. И три варианта челнока - это во сколько раз дороже? И сколько таких концептов реализуют?

Вот именно так и рассуждали создатели Шаттла и можете убедиться, что из этого получилось.
 Вы экономите всего-навсего на одной посадочной системе второй ступени ракетной части, которая многоразовая и которая недорогая.
 Зато вы не морочите себе голову, например тем, что будет с элементами ступени во время пребывания на орбите.

 Помимо этого, чем меньше сам аппарат, тем он прочнее и тем лучше он летает на крыльях.

Вам правильно толкуют - надо поднимать не цену, а эффективность, тогда деньги вам принесут.

Hcube прав, на вашем варианте АКС дублируются дозвуковые крылья, на полную стартовую массу АКС. Потом вы ее разгоняете в атмосфере ракетными движками. Это круто....

Да, разумеется, только крылья не дозвуковые.
 Что касается разгона, я разгоняю с помощью ЖРД 15-20% массы конструкции ракетной части, а в проекте "Гиперкуб" с помощью ЖРД доразгоняется не менее 40% массы всей первой ступени.

 Для меня 15-20% достаточно, а вот будет ли достаточно проекту "Гиперкуб", я сомневаюсь, с учётом того, что я говорил о падении тяги ВРД.

Понимаете в чем дело, люди и расходники для их пребывания - самая очевидная и самая массовая ПН для АКС. Рассчитывать надо именно на эту ПН. Все остальное может доставляться в космос существующими средствами, и кое-что будет переориентировано на запуск на АКС.

Допустим, но это не имеет отношения к интегрированию ракетной ступени и корабля, вы просто хотите получить экономию на одной системе приземления.
 Это плохая экономия.