Ракетоплан

[Бродяга]

Оформлю свою идею отдельной темой.

 Собственно, это старая идея, мне она кажется на данном этапе развития космической техники наиболее рациональной.

 Для реализации этой идеи есть все компоненты, или прототипы - ЖРД существуют, сверхзвуковые самолёты массой 100-300 тонн тоже.
 ТРД или ЖРД+ПВРД в качестве двигательной установки выгоднее, но не существуют ТРД или ПВРД с тягой тонн 100-200, они не нужны для самолётов с горизонтальным полётом на большое расстояние.

 Строится эдакая Многоразовая Крылатая Ракета - Ракетоплан с двигательной установкой в виде ЖРД.
 Это не совсем самолёт, его "рейс" будет по времени занимать минут 10-20 не более, участок с работающим ЖРД - примерно 100 секунд.
 Первая ступень может летать хоть каждый день, это почти самолёт.

 Она несёт двухступенчатую ракету с массовым совершенством 0.1, которую тоже можно сделать многоразовой - ей надо только совершить посадку уже без топлива.
 Вторая ступень носителя (первая ступень ракеты-ПН Ракетоплана) садится на промежуточную площадку, третья - через виток на исходную.

 При массовом совершенстве первой ступени 0.2, стартовой тяговооруженности около 2 и топливе керосин-кислород эта система будет по % выводимой ПН не хуже РН Союз.

 Возможен вариант с Воздушным Стартом этого Ракетоплана - его буксирует до высоты 10 километров дополнительный самолёт-буксир, потом Ракетоплан отцепляется и совершает самостоятельный полёт.
 Эта схема позволит увеличить ПН за счёт дополнительной начальной скорости самолёта-буксира и того обстоятельства, что Ракетоплан сможет на начальном участке разгоняться по ещё более пологой траектории, чем с поверхности Земли.

 Отдельно скажу, почему не годится "классический самолёт" с небольшой тяговооруженностью.
 Он очень много теряет за счёт медленного разгона в атмосфере - это требует дополнительного расхода топлива на потери и удлинняет полёт по времени, что ещё важнее.
 Раз самолёт разгоняется медленно, он, что называется, находится "во власти атмосферы" - его надо проектировать с учётом разных "атмосферных неприятностей" вроде воздушных ям и тому подобных.
 ТРД в любом случае выгоден энергетически и в варианте медленного разгона, но не выгоден технологически для данной задачи.
 Если бы существовали Мощные ТРД, проблемы бы не было. Вариант "поставить очень много маленьких ТРД" не проходит, потому что это очень сильно снижает надёжность и увеличивает затраты на обслуживание носителя.

 Ракетоплан же по времени полёта от ракеты мало чем отличается, относительно длинная у него только посадка, когда он пустой.

[Бродяга]

Да, учитывая последние события - полёт 29-го сентября, приведу кое-какие данные.

 Старый считает, что "самолётов с массовым совершенством 0,2 не может быть" и не может быть самолётов с ПН 40% и более.

 Данные от Вейда - http://www.astronautix.com/craft/spaipone.htm

 White Knight: Gross Mass: 4,100 kg; Empty Mass: 1,200 kg; Diameter: 1.52 m; Wing span: 15.0 m; Wing area 43.5 sq m; Propulsion 2 x J85-GE-5 turbojet engines.

 SpaceShipOne: Gross Mass: 3,600 kg; Empty Mass: 1,200 kg; Diameter: 1.52 m; Wing span: 5.0 m; Wing area 15.0 sq m; Propulsion: 1 x SpaceDev Hybrid rocket motor using N2O/HTPB, 25:1 nozzle, burn time 80 seconds, average thrust 7,500 kgf, vacuum specific impulse ca. 250 seconds.

 Мало того, что при общей взлётной массе 7700 килограммов White Knight весит 1200 килограммов - 16%, он тащит на себе ЫЫЩ весом 3600 киглограммов - 46%.

[Дмитрий Виницкий]

Шас Старый раздолбает ентот ракетоплан в мелкие кусочки...

[Бродяга]

Шас Старый раздолбает ентот ракетоплан в мелкие кусочки...

 Неа, у него выбит основной его аргумент - "Так Никто Не Делал!".
 Уже сделали.
 

[avmich]

Данные по аппаратам приведены как "оценочные". Интересно, если УайтНайт - 4100 полный, 1200 пустой - то на что эти 2900 кг идут?.. не на топливо же - ему всего до 15 км подняться, с малой скоростью...

Скорость заявлена всего 215 км/с. Хм... так может оказаться, что выигрыш от 15 км высоты и этой небольшой, к тому же горизонтальной скорости настолько невелик, что можно СпейсШип1 запускать с земли...

[Бродяга]

Данные по аппаратам приведены как "оценочные". Интересно, если УайтНайт - 4100 полный, 1200 пустой - то на что эти 2900 кг идут?.. не на топливо же - ему всего до 15 км подняться, с малой скоростью...

Скорость заявлена всего 215 км/с. Хм... так может оказаться, что выигрыш от 15 км высоты и этой небольшой, к тому же горизонтальной скорости настолько невелик, что можно СпейсШип1 запускать с земли...

 Куда идут? А очень просто, у того же Вейда данные по White Knight - http://www.astronautix.com/stages/whinight.htm

 Gross Mass: 4,100 kg. Empty Mass: 1,200 kg. Thrust (vac): 3,500 kgf. Isp: 2,000 sec. Propellants: Air/Kerosene Diameter: 1.52 m. Country: USA. No Engines: 2. J85-GE-5 Status: In production. Comments: Carries SpaceShipOne to release point 65 km from Mohave Airport base, then releases it at 15 km altitude at 215 kph. Wing area 43.5 sq m.

 Тяга 3500 килограммов силы, удельный импульс 2000 с. Значит за 2000 секунд расходуется 3500 килограммов топлива - примерно за полчаса.
 Разумеется, тяга не всегда максимальна, но White Knight подольше чем полчаса в воздухе находится.
 В его полёте есть одно отличие от полёта обычных самолётов - собственно весь полёт, его целевая часть, это подъём на большую высоту с массивной ПН. Это и съедает топливо.
 У обычного самолёта бОльшая часть полёта - горизонтальный полёт в оптимальном, с точки зрения расхода топлива, режиме.
 

[Старый]

Куда идут? А очень просто, у того же Вейда данные по White Knight ... Thrust (vac): 3,500 kgf.
 

Умиляет порой этот Вэйд. Тяга ТРД в вакууме!
 А так всё правильно - набор высоты занимает час, час работы двигателей на максимальном режиме сжирает топливо.

[avmich]

Понял :) спасибо.

[Бродяга]

Вообще это "подход Рутана" - он любит совершенную аэродинамику, и может ставить относительно слабый двигатель.
 Можно было взять что-то вроде МиГовского двигателя, с форсированной тягой в 15 тонн, сделать эдакую "почти бескрылую штуковину", вроде противокорабельных ракет и разгоняться быстро.

 Но Рутан любит эдакие "птицеобразные самолёты".

[Зомби. Просто Зомби]

А я не понимаю, почему такие уж трудности с вертикальновзлетающей воздушнореактивной первой ступенью.

Сколько весит сверхзвуковой истребитель? МиГ-31, скажем?
Или, лучше, какой-нибудь вертикально взлетающий - а сейчас такие эксплуатируются, интересно?

У них два двигателя (было? ) - стандартно?

Тяга, по невежеству скажем, тонн по 10 или более даже?
Взять таких 10 штук (не так уж много? ) - это как пятерка таких самолетов, в постройке - явно не дороже
Экономия на крыльях, кстати...

Стартовая масса - под 100 тонн выходит...
Если "это" долетает до ... км в высоту и развивает до... скорости...
Тонну - полторы на LEO можно, наверное, иметь...

Ка-а-ане-ечно, ОЧЕВИДНОГО "выигрыша" в сравнении с существующими носителями нет, но как перспективная разработка под ГПВРД-ступень в будующем?
К тому же, вероятно, может использоваться наравне с существующими РН...

Раньше, "в эпоху бури и натиска" и на заведомо менее очевидные эксперименты в самолетостроении, скажем, смело шли, труда не жалели...

Набирался бы опыт в разработке, конструировании и эксплуатации таких вещей...
Там, надо думать, немало новаций потребуется...
...

Нет, что не говори, не техническая перспектива отсутствует, а - "в головах разруха" (с)...

[Бродяга]

10 двигателей в обслуживании в 10 раз дороже одного - неудобно это.
 Хотя можно.

 Но с ЖРД можно сделать носитель и 300 тонн и 700 тонн, вот в чём дело. Двигатели "готовенькие" и работают на ракетах такой массы.

[Зомби. Просто Зомби]

Не неудобнее, чем обслуживание звена истребителей.
Что ей, каждый день чтоли "боевые вылеты" делать?

Я не специалист, а уж тем более - "по крыльям", но что-то мне подсказывает ( :roll: ), что "ракетоплан" - в любом виде, - некая "боковая ветвь".

То есть, в комплексной АКС ему нашлось бы место, но ее основу все равно должны составлять ракеты.

Ка'этца мне так  :wink:
Всё же у ракеты лучче вроде как (? ) отношение стартовой массы к ПН?

А "ракетоплан" - для "туризма" и около того...
Что-то наподобие оперативной доставки экипажа... типа того...
И появИтся он (вроде как? ) должен бы ПОСЛЕ АК-ракеты

[Зомби. Просто Зомби]

А неудобства - дык они везде какие-нибудь да есть, куда от них денешься...

Хочешь, типа, кататься, хоти и эта..., саночки, типа... :mrgreen:

[Бродяга]

В том смысле, что "боковая ветвь" отчасти согласен. Выгоднее на первой ступени использовать ТРД или РД+ПВР.
 Во-первых это несколько экономичнее, во-вторых ресурс двигателей больше, чем при использовании одних РД.

 Но подходящих двигателей Нет. Для носителя массой тонн в 300-700 из существующих двигателей годятся только ЖРД.
 Делать двигатель под несуществующий ещё носитель? А кто Денег ДастЬ?
 Вот переоснастить потом носитель можно, когда он будет "летучий".

 Что касается массовой доли ПН - это неоднократно обсуждалось. Не увеличить ПН даже в 10 раз, а многоразовость можно довести до сотен раз.
 В случае "классической одноразовой ракеты" мы получим ПН эдак на 50% больше, Но Выкинем Всю Ракету.

[Зомби. Просто Зомби]

... Но подходящих двигателей Нет. Для носителя массой тонн в 300-700 из существующих двигателей годятся только ЖРД.
 Делать двигатель под несуществующий ещё носитель? А кто Денег ДастЬ?...

Дык вот именно.
Сделать для начала малую ракету - на 1 - 1.5 тонны на LEO
Под Это Двигатель Есть

Если вопрос ставить о деньгах, то, по-моему, БОЛЕЕ, ЧЕМ ОЧЕВИДНО, что если мы не уйдем от "дикого капитализма" (как его понимает ублюдочная современная "элита"), то никакой "космонавтики" В ПОМИНЕ не останется ВООБЩЕ, может быть даже - прикладных ...э... сателлитов...:
"нам нужна компактная россия желательно без вооруженных сил" (с) кого-то из того
Какие тут, на хрен, "сателлиты"

... В случае "классической одноразовой ракеты" мы получим ПН эдак на 50% больше, Но Выкинем Всю Ракету.

Не понял  :roll:
А зачем ее выбрасывать?
ТВРД ступень садится вертикально, ГПВРД - на крыльях...
ну, верхние (ЖРД) ступени, поначалу можно и повыбрасывать, а там видно будет

[Зомби. Просто Зомби]

Касаемо распределения ролей "ракетоплана" и аэрокосмической ракеты

Для "серьёзной" АК-ракеты нужны оригинальные супермощные ВРД и ГПВРД, видимо, сложные в обслуживании, дорогие и т.п.
Подготовка ее к запуску - собирание не менее 4-х ступеней, всякие там обслуживания...
Зато - "настоящая" ПН, хорошие... мнэ... скажем, коэффициенты... :mrgreen:

АК-самолет - тонкостенная конструкция с большим пустым весом на орбите, с малой ПН, с очевидным перерасходом топлива...
Зато - много ближе к идеалу - "заправил - полетел"

Явное "разделение труда" просматривается, не находите? :wink:

[Бродяга]

Ну вот смотрите, какие у нас потери возникают из-за "ракетоплановости".
 Допустим, имеем первую ступень с массовым совершенством 20% от массы всего носителя - "очень хороший самолёт", при носителе массой в 300 тонн это 60 тонн.
 Что у нас есть массой 300 тонн? - Союз у нас есть. Масса первой ступени примерно 15 тонн. Пусть конструкция первой ступени одноразовой ракеты НЕ ВЕСИТ НИЧЕГО - мы получим вторую и третью ступени больше на 60 тонн. В реальном же случае - где-то на 50 не более.

 Для Ракетоплана вторая и третья ступени будут иметь массу примерно 100 тонн, для одноразовой ракеты - 150 тонн.
 ПН будет больше раза в полтора. При этом третья ступень с ПН у нас будет в случае Ракетоплана примерно 33 тонны, в случае одноразовой ракеты 50 тонн.

 Теперь сравним с гипотетическим носителем с ВРД работающими до 4 км/с.
 Пусть массовое совершенство первой и второй ступени будет  40% от массы всего носителя - масса конструкции 120 тонн для носителя стартовой массой в 300 тонн.
 Ориентировочные аэродинамические и гравитационные потери для носителя с ВРД - 50% от ХС. Пусть у нас средний по всей траектории Удельный Импульс 20000 м/с.
 Значит для достижения скорости 4 км/с мы должны иметь ХС - 8 км/с.
 Для этого надо затратить примерно 100 тонн топлива.
 Получаем конечную массу 200 тонн и массу Третьей Ступени - 80 тонн.

 Как видим, носитель с ВРД по доле ПН выигрывает, но Всего в 2.5 раза!
 А для его создания нужна разработка новых двигателей, отработка полёта и разделения при больших скоростных напорах, разгон будет медленным, потому нужна теплозащита.
 Кроме того, для достижения скорости 4 км/с нужен Водород.
 Дорого это всё очень и, главное, Сложнореализуемо - надо очень большой комплекс предприятий собрать.

 А для Ракетоплана "всё есть" - все вопросы принципиально решены, даже есть изделия, которые могут послужить прототипом планера.

[Зомби. Просто Зомби]

... Как видим, носитель с ВРД по доле ПН выигрывает, но Всего в 2.5 раза!...

То есть, вместо 40 тонн ПН будет 100... :roll:

[Зомби. Просто Зомби]

...не, я как представлю заправленную Сатурн-5 на колёсах, разгоняющуюся для самолётного старта, подпрыгивая на кочках, так у меня внутри сразу всё ныть начинает... :mrgreen:

Увольте, воображения не хватает :roll:

[pkl]

...не, я как представлю заправленную Сатурн-5 на колёсах, разгоняющуюся для самолётного старта, подпрыгивая на кочках, так у меня внутри сразу всё ныть начинает... :mrgreen:

Увольте, воображения не хватает :roll:

А если с рельсов? Сатурн-5 на железной дороге!