Пакет vs Тандем

[Bell]

При желании все можно сделать.
Например хруники придумали т.н. юбку - перевернутый конический переходник между центральным УРМом и 3-й ст. В эту юбку упираются боковые УРМы - это верхний пояс. Снизу как обычно. В результате центральный УРМ практически не нагружен боковыми, а боковые работают только на сжатие. Ну это так, в первом приближении...

[Bell]

Кстати, пакет пакетом, а вот с Ангарой какая интересная штука получается...
Рисуют хруники Ангару-7 - 6 обычных УРМов вокруг толстого ЦБ, а сверху небольшая водородная 3-я ст. Как бы классический пакет. А с другой стороны можно из пяти (!) УРМов собрать жесткий пакет, на него просто поставить большую водородную ступень (7 м, 200 т, 2 РД-0120, опора распределена на все УРМы) и получатся те же 40 т на ЛЕО...
А если делать обе ступени моноблоками в диаметре 5-5,5 м, то вообще конфетка получится - всего 50-60 м длиной вместе с ГО, сухой вес 55-60 т, до 45 т на ЛЕО.

[fagot]

Вообще чем по сути отличается пакет от тандема? Если говорить о двигателях - уменьшение числа горшков примено на 20-25% (соотношение тяги 1 и 2 ст.). Если по распределению веса ступеней - примерно одинаково, что тащить до конца полупустые баки ЦБ и сбрасывать ББ раньше или относительно позже сбрасывать 1 ст.

Первая ступень тандема сбрасывается примерно в то же время, что и ББ, поэтому необходимость тащить полупустые баки - недостаток пакета. УИ 2-й ступени пакета меньше из-за земного сопла.
 

Я думаю, уменьшение числа двигателей - самое большое и ценное отличие пакета. Ну и теоретическая возможность УРМизации.

Двигателей может быть одинаково, одно из основных достоинств - возможность "бесплатно" увеличить стартовую массу при равной сумарной тяге 1-й и 2-й ступеней, что в основном компенсирует недостатки пакета. Так же можно унифицировать двигатели первых ступеней, повышается надежность и упрощается запуск ДУ 2-й ступени.

[fagot]

Интересно можно ли как-то организовать крепление боковушек пакета так чтобы нагрузки(сжимающие) передавать на промежуточный силовой элемент(например кольцо из углепластика) между 2 и 3 ступенями, а уж от  промежуточного силового элемента передавать нагрузку(растягивающую) на 2 ступень? Все элементы дополнительного крепления по идее должны сбрасываться с боковушками.

Не только можно, но и сделано на Ариан-5, переходник конечно алюминиевый. На шаттле и Энергии за отсутствием 3-й ступени таким элементом служит межбаковый отсек.

[fagot]

Кроме того, чистых пакетов сейчас не так много. Навскидку - Ариан-5 и Шаттл, и все. Остальное - гибридные схемы.

Еще родоначальник схемы "семерка", Н-2А и Дельта-2.

[Shestoper]

У тандема можно получить очень высокое массовое совершенство, если применять короткие толстые ступени с удлинением 2-3 с совмещенными днищами баков - уровень гидростатического давления небольшой, и львиную долю поверхности баков занимают легкие сферические днища.
Это удобнее всего реализуется с метаном на первой ступени и водородом на второй. Из-за криогненности метана нет сложностей с термоизоляцией совмещенного днища на первой ступени. А у второй водородной ступени объем баков сопоставим с первой ступенью, так что обе ступени можно выполнять в одном диаметре и с одинаковым радиусом кривизны днищ баков.

[Bell]

Вобщем многообразие частных компоновочных решений не позволяет в целом отдать предпочтение одной из схем
В каждом случае надо свое лекарство

[Bell]

О, вот еще пример сравнения пакета и тандема.
Энергия - чистый пакет, 120 т теоретическая ПН, ограниченная траекторией выведения до 100 т.
А можно взять 3 боковушки, ЦБ 550 т с тремя РД-0120 и получить те же 100 т чистым тандемом.

[Дмитрий В.]

Вот что писалось почти четверть века назад в известном учебнике под редакцией Мишина "Основы проектирования ЛА (транспортные системы)" по поводу достоинств и недостатков двух схем:
http://s44.radikal.ru/i104/0807/85/f06a267348e7.jpg

[Дмитрий В.]

О, вот еще пример сравнения пакета и тандема.
Энергия - чистый пакет, 120 т теоретическая ПН, ограниченная траекторией выведения до 100 т.
А можно взять 3 боковушки, ЦБ 550 т с тремя РД-0120 и получить те же 100 т чистым тандемом.

Енисей-5 выдает 125 т  С тремя РД-0120 на ЦБ, правда с 4 ББ :roll:

[Bell]

О, вот еще пример сравнения пакета и тандема.
Энергия - чистый пакет, 120 т теоретическая ПН, ограниченная траекторией выведения до 100 т.
А можно взять 3 боковушки, ЦБ 550 т с тремя РД-0120 и получить те же 100 т чистым тандемом.

Енисей-5 выдает 125 т  С тремя РД-0120 на ЦБ, правда с 4 ББ :roll:

Не, это опять пакет с параллельной работой ступеней.

[Дмитрий В.]

О, вот еще пример сравнения пакета и тандема.
Энергия - чистый пакет, 120 т теоретическая ПН, ограниченная траекторией выведения до 100 т.
А можно взять 3 боковушки, ЦБ 550 т с тремя РД-0120 и получить те же 100 т чистым тандемом.

Енисей-5 выдает 125 т  С тремя РД-0120 на ЦБ, правда с 4 ББ :roll:

Не, это опять пакет с параллельной работой ступеней.

Расчеты показывают, что если взять один набор двигателей, то пакет с ним, как правило, даст большую ПГ, чем тандем, даже при худшем значении мюПГ :cry:

[Bell]

Расчеты показывают, что если взять один набор двигателей, то пакет с ним, как правило, даст большую ПГ, чем тандем, даже при худшем значении мюПГ :cry:

Конечно, двигатели-то 2 раза используются - на 1 и 2 ступени...

[Bell]

Вот что писалось почти четверть века назад в известном учебнике под редакцией Мишина "Основы проектирования ЛА (транспортные системы)" по поводу достоинств и недостатков двух схем:

7:4 в пользу тандема, пункт про контроль запуска двигателей - сейчас не важен.

Вообще до диаметра 4 м тандем выигрывает вчистую, за исключением нагружения промежуточных ступеней, что относительно недорого решается и компенситуется.
А дальше, особенно на сверхтяжелых РН - только пакет. Но не факт, что параллельно работающий.

Там еще про массовое совершенство не сказано (напрямую) - тоже у тандема лучше.

[Дмитрий В.]

А дальше, особенно на сверхтяжелых РН - только пакет. Но не факт, что параллельно работающий.

Вообще-то, если компоновка первой ступени заведомо многоблочная, то лучше двигатели включать одновременно при старте. При некотором сочетангии проектных параметров моно даже выиграть в мюПГ. Схема с последовательной работой выиграет только в случае более высокого УИ ЖРД ЦБ. Однако опыт 11Д122 и ССМЕ показывает, что ЖРД, работающие от земли, немногим уступают в УИ "высотным" ЖРД. Если же применить сдвижной насадок (кстате, напомню, на 11Д57М насадок мог выдвигаться "на струе"), то, однозначно, лучше использовать пакет с параллельной работой ступеней.

[Дмитрий В.]

Интересно можно ли как-то организовать крепление боковушек пакета так чтобы нагрузки(сжимающие) передавать на промежуточный силовой элемент(например кольцо из углепластика) между 2 и 3 ступенями, а уж от  промежуточного силового элемента передавать нагрузку(растягивающую) на 2 ступень? Все элементы дополнительного крепления по идее должны сбрасываться с боковушками.

Композиты неважно держат сосредоточенные нагрузки, а введение для их восприятия металлических армирующих элементов сильно усложняет конструкцию и технологию.

[Вован]

И еще не в пользу "пакета" - увеличение количества ракетных блоков в составе РН однозначно приводит к снижению ее надежности в результате повышения вероятности отказа хотя бы одного из них

[Bell]

А дальше, особенно на сверхтяжелых РН - только пакет. Но не факт, что параллельно работающий.

Вообще-то, если компоновка первой ступени заведомо многоблочная, то лучше двигатели включать одновременно при старте. При некотором сочетангии проектных параметров моно даже выиграть в мюПГ. Схема с последовательной работой выиграет только в случае более высокого УИ ЖРД ЦБ. Однако опыт 11Д122 и ССМЕ показывает, что ЖРД, работающие от земли, немногим уступают в УИ "высотным" ЖРД. Если же применить сдвижной насадок (кстате, напомню, на 11Д57М насадок мог выдвигаться "на струе"), то, однозначно, лучше использовать пакет с параллельной работой ступеней.

Я не понимаю, зачем жеч водород (и раздувать баки ЦБ) там, где он почти не виигрывает у керосина? Тем более, что тяга боковушек заведомо достаточная? Интегральный импульс больше керосинового на жалкие проценты...
Тем более, что за счет наземного сопла теряется в результате и импульс, и тяга 2-й сутепени.

[Дмитрий В.]

А дальше, особенно на сверхтяжелых РН - только пакет. Но не факт, что параллельно работающий.

Вообще-то, если компоновка первой ступени заведомо многоблочная, то лучше двигатели включать одновременно при старте. При некотором сочетангии проектных параметров моно даже выиграть в мюПГ. Схема с последовательной работой выиграет только в случае более высокого УИ ЖРД ЦБ. Однако опыт 11Д122 и ССМЕ показывает, что ЖРД, работающие от земли, немногим уступают в УИ "высотным" ЖРД. Если же применить сдвижной насадок (кстате, напомню, на 11Д57М насадок мог выдвигаться "на струе"), то, однозначно, лучше использовать пакет с параллельной работой ступеней.

Я не понимаю, зачем жеч водород (и раздувать баки ЦБ) там, где он почти не виигрывает у керосина? Тем более, что тяга боковушек заведомо достаточная? Интегральный импульс больше керосинового на жалкие проценты...
Тем более, что за счет наземного сопла теряется в результате и импульс, и тяга 2-й сутепени.

Водород почти всегда выигрывает у керосина. "Интегральный" УИ оказывает куда меньшее влияние на массовую отдачу, чем УИ пустотный.

[Вован]

В.П. Мишин не договаривает, что РН, состоящая из большего количества ракетных блоков, обладает и более сложной конструктивной и динамической схемами, т.е. нуждается в комплексной отработке, что может свести на нет выигрыш в отработке более мелких автономных ракетных блоков. Вот сюрприз будет для Ангары-5 .