Одноразовые versus многоразовые

[Вадим Семенов]

Ступень обязательно нужно прожигать новую, и многоразовую - перед каждым полетом.

А супостаты точно прожигают?

А вообще хоть кто-нибудь прожигает целиком ступень перед полетом, если иметь ввиду не этап разработки, а штатную эксплуатацию? Это я к тому, что какую только чепуху не напишут некоторые товарищи в пылу спора. То вишь ли трубопровод, по которому топливо можно перекачивать не один раз, а десять утяжелится неимоверно. Хотя в реальности никакого утяжеления вообще не будет.

[Вадим Семенов]

Есть разница между полностью многоразовой и самостоятельно возвращающейся на космодром системой (это вызывает значительное снижение ПН), и парашютоной посадкой первой ступени где-нибудь в степи (откуда её ещё нужно вывезти).

Для самолетного спасения на мой взгляд критична даже н столько падение ПН (влияние дополнительной массы на первой невелико, можно просто сделать ее немного больше), сколько стоимость разработки. Надо фактически самолет сконструировать. При считаном числе пусков не окупятся эти затраты. К тому же возможны потери дорогущих ВРД и прочего недешевого самолетного оборудования при авариях, особенно на этапе ЛКИ. Да и потом тоже.

Парашютная посадка в виде только парашютов применима только при посадке РДТТ на воду. Тонкостенную ступень с ЖРД на землю так не посадишь - расплющиться. Тут нужны выдвижные посадочные опоры, двигатели мягкой посадки. Плюс ещё транспорт, которым будем вывозить ступень из района посадки.

Есть еще вертолетный подхват. Правда, он ограничен грузопоъемностью существующих вертолетов. Делать новый специальный супервертолет пожалуй еще дороже крылатой ступени будет. И в свете этого набор ракеты из относительно небольших урмов не так уж плох...

[ratte07]

А как же этот, аэростатный подхват?

[Shestoper]

А вообще хоть кто-нибудь прожигает целиком ступень перед полетом, если иметь ввиду не этап разработки, а штатную эксплуатацию? Это я к тому, что какую только чепуху не напишут некоторые товарищи в пылу спора. То вишь ли трубопровод, по которому топливо можно перекачивать не один раз, а десять утяжелится неимоверно. Хотя в реальности никакого утяжеления вообще не будет.

Конечно прожигают. Прожигали все экземпляры Сатурн-5: http://www.buran.ru/htm/18-3.htm

Для Бурана межполетное обслуживание должно было включать огневые испытания: http://www.referatik.com.ua/subject/2/5100/?page=5

Что касается трубопровода - читайте внимательно: я писал что утяжелиться трубопровод, по которому топливо можно прокачивать 10 раз без межполетной дефектоскопии.
Вы в курсе, что в полете по этим трубопроводам в течении сотен секунд прокачивают топливо под давлением сотни атмосфер? (и при этом запас прочности всего 1,1-1,2). Плюс все детали ракеты при старте и посадке испытывает существенные вибрационные нагрузки. Кто в таких условиях может гарантировать, что все сварные швы выдержат 10 полетов?

[Старый]

Конечно прожигают. Прожигали все экземпляры Сатурн-5: http://www.buran.ru/htm/18-3.htm

А кроме Сатурна-5? Шаттл вот в сборе не прожигают.
 И я слышал краем уха что после взрыва на стенде первого Атлас-Эйбла Атласы тоже больше не прожигают.

[Shestoper]

Прожигать Шаттл полностью в сборе вообще невозможно из-за ТТУ.
А SSME после межполетной переборки регулярно гоняют на стенде. Их испытания в составе орбитера не так уж жестко необходимы - новый Шаттл при изготовлении прожигали на стенде, потом он несколько раз летал - значит серьёзных косяков в конструкции быть не должно. А от мелких косяков вроде течи в трубопроводе придумана межполетная дефектоскопия. К тому же не надо забывать, что у Шаттла условия возвращения относительно мягкие - спуск с малыми перегрузками, горизонтальная посадка без резких толчков. При парашютной посадке вероятность появления дефектов в конструкции больше.

Кстати многоразовость двигателя с возможностью регулярных разборок и осмотров сильно усложняет его конструкцию. Например на SSME форсуночная головка КС привинчена к камере болтами.

[Вадим Семенов]

Что касается трубопровода - читайте внимательно: я писал что утяжелиться трубопровод, по которому топливо можно прокачивать 10 раз без межполетной дефектоскопии.Вы в курсе, что в полете по этим трубопроводам в течении сотен секунд прокачивают топливо под давлением сотни атмосфер?

Так вы имели виду те трубопроводы, что в составе двигателя, а не внешние к нему? Тогда считайте, что довесок учтен в массе многоресурсного двигателя. А насчет вибраций и сварных швов остальной ступени -- там запас прочности поболее будет. В любом случае если на 10 полетов швы и тяжелее, то не в разы, а на проценты. А с учетом того, что все это на 1-й ступения... Вобщем, влияние на ПН незначительное. Если навешивать ВРД, крылья, шасси и т.д. тогда хужее.

[Вадим Семенов]

К тому же не надо забывать, что у Шаттла условия возвращения относительно мягкие - спуск с малыми перегрузками, горизонтальная посадка без резких толчков.

При подхвате, пожалуй, еще мягче.

[Alex_II]

К тому же не надо забывать, что у Шаттла условия возвращения относительно мягкие - спуск с малыми перегрузками, горизонтальная посадка без резких толчков.

При подхвате, пожалуй, еще мягче.

Прямо таки! При посадке толчка не будет, конечно, ну а при подхвате?

[Fulcrum]

Многоразовость на химии - ересь.
Многоразовые системы будут дороже и ненадежнее одноразовых.
50 лет на химии летаем и столько же еще, как минимум, будем.
Многоразовость будет возможна как только будут созданы безопасные движки с уи раза в 2-3 больше современных.
Тогда будет возможно создание полностью многоразового, одноступенчатого, вертикального взлета и посадки космического корабля. А до тех пор химические, многоступнчатые, одноразовые ракеты.

[Shestoper]

Что касается трубопровода - читайте внимательно: я писал что утяжелиться трубопровод, по которому топливо можно прокачивать 10 раз без межполетной дефектоскопии.Вы в курсе, что в полете по этим трубопроводам в течении сотен секунд прокачивают топливо под давлением сотни атмосфер?

Так вы имели виду те трубопроводы, что в составе двигателя, а не внешние к нему? Тогда считайте, что довесок учтен в массе многоресурсного двигателя. А насчет вибраций и сварных швов остальной ступени -- там запас прочности поболее будет. В любом случае если на 10 полетов швы и тяжелее, то не в разы, а на проценты. А с учетом того, что все это на 1-й ступения... Вобщем, влияние на ПН незначительное. Если навешивать ВРД, крылья, шасси и т.д. тогда хужее.

Сам корпус при условии обеспечения многоразовости тоже будет заметно тяжелее, и не только из-за средств возвращения.
Например сам Шаттл с грузом весит 114 тонн (при ресурсе планера 100 полетов), а пустой подвесной бак - всего 32. Да, на Шаттле силовая установка, крылья, теплозащита, отсек экипажа. Всё равно тяжелая "оправа" для 30 тонн груза.
На Буране маршевых двигателей нет, и всё равно он тяжелее блока "Ц" Энергии - 105 тонн против 79.
Это при том, что размеры корпуса Шаттла и Бурана намного меньше, чем одноразового бака и второй ступени Энергии.
Если делать возвращаемой вторую ступень, вообще все плохо - ПН её утяжеление отнимает в соотношении 1:1, а даже силовая конструкция корпуса, рассчитанная на десятки стартов и возвращений с орбиты, должна быть намного "выносливее", чем например одноразовый бак Шаттла.
К тому же если делать ступень возвращаемой на крыльях (не важно, вторую или первую) - значит для приемлимого аэродинамического качества пропорции её корпуса должны быть близки к самолетному фюзеляжу - нельзя применять ступени с коротким толстым корпусом (c удлинением 2-3), имеющих наивысшее массовое совершенство (когда баки горючего и окислителя по форме близки к сфере).

Я не сомневаюсь, что когда-нибудь мы будем летать на многоразовых одноступенчатых кораблях вертикального взлета и посадки (с сухой массой 7-8% и ресурсом ЖРД десятки полетов), или на одноступенчатых АКС. Но чтобы это произошло, нужно не только использовать материалы с запредельной прочностью и жаростойкостью (например армированные нанокристаллическими волокнами или нанотрубками), нужно чтобы эти материалы были хорошо освоены и относительно дешевы. Это реалии завтрашнего дня, никак не сегодняшнего.

[ratte07]

Да, лет 30-50.

[mrvyrsky]

Что касается ресурса - никто не позволит ставить на ракету двигатель с ресурсом, близким к исчерпанию. Вот Вы согласитесь лететь на двигателе, у которых ресурса на 1 полет осталось?

Не, давай отделим котлеты от мух  :lol:
Если многоразовая РН на существующих технологиях для ПКК - то ну её в болото сразу. Будет или дико дорого, или не особо безопасно. Вон, даже одноразовая Ангара никак под ПКК не катит, что уж тут про ресурсные вещи говорить...
Если это грузовик - тада с безопасностью попроще. Но один фиг, как-то особых перспектив снижения стоимости я лично не вижу.

[mrvyrsky]

Ступень обязательно нужно прожигать новую, и многоразовую - перед каждым полетом.

А супостаты точно прожигают?

Ага. С особой любовью - ТТУ  :lol:  :lol:

[mrvyrsky]

Да, лет 30-50.

Типа того. Но вот попробовать АКС хочется уже сегодня...
Мечты, блин, в 5 утра  :evil: (это я на себя)

[Вадим Семенов]

Например сам Шаттл с грузом весит 114 тонн (при ресурсе планера 100 полетов), а пустой подвесной бак - всего 32. Да, на Шаттле силовая установка, крылья, теплозащита, отсек экипажа. Всё равно тяжелая "оправа" для 30 тонн груза.

Надо ли говорить, насколько некорректна такая аналогия?

[Shestoper]

Например сам Шаттл с грузом весит 114 тонн (при ресурсе планера 100 полетов), а пустой подвесной бак - всего 32. Да, на Шаттле силовая установка, крылья, теплозащита, отсек экипажа. Всё равно тяжелая "оправа" для 30 тонн груза.

Надо ли говорить, насколько некорректна такая аналогия?

Что-то мне подсказывает, что если подвесной бак делать многоразовым, с ресурсом в 100 полетов, то нужно не только устанавливать на нем теплозащиту и средства приземления, но и заметно усиливать силовую конструкцию (думаю процентов на 10 минимум, а это для второй ступени значительная цифра). Ну не может весить одинаково конструкция, расчитанная на одно выведение, или на 100 выведений и 100 посадок.

[hcube]

Силовую - нет. При торможении перегрузки от силы 4G, при старте же эквивалент нагрузки (учитывая вес топлива) - более 20G. Так что тут все нормально. Конечно, конструкцию надо считать под два вида нагружения и она получает новые элементы и утяжеляется. Но не в разы - максимум на десятки процентов. Плюс ТЗП, плюс крылья-ноги. В сумме рост массы получается на 70-120%, т.е. в 1.5 - 2.5 раза. Это для ОРБИТАЛЬНОЙ ступени, средства спасения первой ступени попроще.

[Shestoper]

В сумме рост массы получается на 70-120%, т.е. в 1.5 - 2.5 раза. Это для ОРБИТАЛЬНОЙ ступени, средства спасения первой ступени попроще.

Угу. Всего-то  
Кстати насчет средств спасения первой ступени - не всё так однозначно. Если средства спасения включают систему возвращения на космодром (не только крылья, но и ВРД и топливо для них на сотни км полета) - то система спасения будет не проще и не легче, чем у второй ступени. Хотя конечно ПН она быдет сокращать менее значительно.
А если этого нет, то ступень должна аккуратно сесть на неподготовленную площадку где-то в степи, а потом эту бандуру ещё увезти оттуда надо (поисковый-спасательный комплекс - новые затраты).

[ratte07]

Например сам Шаттл с грузом весит 114 тонн (при ресурсе планера 100 полетов), а пустой подвесной бак - всего 32. Да, на Шаттле силовая установка, крылья, теплозащита, отсек экипажа. Всё равно тяжелая "оправа" для 30 тонн груза.

Надо ли говорить, насколько некорректна такая аналогия?

Да, прочность шаттла оказалась недостаточной, тут Вы правы.