Микро-РН, запускаемая с суборбитальника

[avmich]

Вопрос такой - какими значениями можно оценить параметры небольшой ракеты-носителя, которая будет способна выводить на орбиту хотя бы последнюю ступень при запуске с одного из суборбитальных носителей, которые сейчас строятся (Мастен-Спейс, ЭксКОР, Вирджин Галактик и т.д.) ?

[hcube]

По порядку величины - сухая масса SS2 - порядка 5 тонн. Наверное, туда можно запихать ракетную ступень на 1.5 тонны. У нее может быть массовое совершенство порядка 15%, я так думаю. Если профиль запуска схож с HZ, то ПН на орбите - около 25%. Тут суборбитальник послабже, так что думаю, речь идет о 20%. Т.е. ПН - 5% от массы ракетной ступени, от 1.5 тонн. 1/20 от 1500 - это 75 кг.

Ступень, ессно, водородная. На керосине или даже метане ничего не получится.

Если в конструкции ступени использовать углепластики и снизить ее массу до 10%, ПН возрастет вдвое - до 300 кг.

[Шестой]

По порядку величины - сухая масса SS2 - порядка 5 тонн. Наверное, туда можно запихать ракетную ступень на 1.5 тонны. У нее может быть массовое совершенство порядка 15%, я так думаю. Если профиль запуска схож с HZ, то ПН на орбите - около 25%. Тут суборбитальник послабже, так что думаю, речь идет о 20%. Т.е. ПН - 5% от массы ракетной ступени, от 1.5 тонн. 1/20 от 1500 - это 75 кг.

Ступень, ессно, водородная. На керосине или даже метане ничего не получится.

Если в конструкции ступени использовать углепластики и снизить ее массу до 10%, ПН возрастет вдвое - до 300 кг.

Вопрос от чайника - а какой профиль запуска у HZ? И о выводе на какую орбиту идет речь? LEO?

[hcube]

LEO-185 - это 'эталонная' низкая орбита, которая используется для сравнительной оценки средств выведения.

Профиль выведения АКС HZ подразумевает сброс второй ступени с суборбитальной первой на скорости около 2 км/с - примерно то же самое, что сброс ее с суборбитальной ступени типа SS2.

[avmich]

Вопрос от эксперта :) - что такое HZ?

[нейромантик]

Интересно, а себестоимость за кг - ниже традиционного КК?
Без учёта инвестиций в покупку самолёта.

[avmich]

Преимуществами такой микро-РН могут быть срочность запуска, произвольность орбиты (особенно если в одну ступень - без полей падения) и общая малая стоимость запуска, что важно, если ПН невелика.

[Peter]

нейромантик пишет:
 Интересно, а себестоимость за кг - ниже традиционного КК?

Ну разумеется, выше. Но, вероятно, можно вообразить себе ситуацию - когда нужно срочно вывести узкофункцинальное изделие небольшой массы. Там уже будет рулить стоимость вывода одного изделия, а не стоимость за кг.
Ну и срочность.
Я думаю, такие есть, только рынок-то узенький.
С другой стороны... Миниатюризация электроники (при равном функционале) может его расширить.

[hcube]

HZ - это концепт АКС Hcube-Zombie, получен как синтез конструкций предложенных рекомыми Hcube и Zombie ;-) Представляет из себя двухступенчатую аэрокосмическую систему. Первая ступень - гибридный разгонщик, совмещающий в себе сверхзвуковой самолет и ракетную ступень, вторая - чисто ракетная ступень, выполненная по схеме 'несущий корпус' с раскрываемым на дозвуковом этапе торможения крылом.
'фишка' концепции в использовании суборбитального прыжка для оптимизации распределения ХС и обеспечения безнапорного отделения второй ступени от разгонщика. Также, тот же разгонщик может использовать одноразовую вторую ступень для вывода более тяжелой и-или габаритной ПН. Приблизительная ПН, в зависимости от конструктивного совершенства ступеней, составляет от 1.5 до 3% для многоразового варианта и до 6-7% для варианта с одноразовой второй ступенью. Плюс концепции в том, что ВСЕ ее элементы перекрыты существовавшими прототипами, а используемая схема выведения обеспечивает взаимное резервирование элементов, что делает технический риск при ее разработке весьма низким, и саму разработку - весьма недорогой.

[avmich]

Ссылку на проект дать можешь? :)

[Зомби. Просто Зомби]

... и саму разработку - весьма недорогой.

Поправка - относительно недорогой :roll:  :mrgreen:

Ссылку на проект дать можешь?

Все здесь, все здесь, на форуме.
В "Концепции" есть топик, там наиболее сведено вместе
А вообще, проект настолько ясный и очевидный, что и описывать необязательно :mrgreen:

[Saul]

Сейчас получилась "воздушная яма" в сверхзвуковых перевозках, но вроде Боинг вывез много по Ту-144. Склепают "соник крузер" и если не дураки, заложатся на АКС. Получится замена "Конкорду" и "шатлу" одновременно. Может и "новостям космонавтики" спасибо скажут.

[нейромантик]

Подождите, я говорил БЕЗ учёта себестоимости самолёта.
Т.е. например, выкупаем сверхзвуковой бомбер по цене металлолома, дооснащаем его, и - имеем конкурентноспособное средство вывода малых полезных нагрузок на орбиту?

[Evgeniy]

'фишка' концепции в использовании суборбитального прыжка для оптимизации распределения ХС и обеспечения безнапорного отделения второй ступени от разгонщика.

Чем вам так сильно повредил скоростной напор при разделении?

[hcube]

На второй ступени нужно крыло, плюс некоторая система для безударного разделения. Либо надо повышать прочность первой ступени и делать 0-G горку, что в верхних слоях атмосферы есть некий вид трюкачества. Ну и наконец мы пока не умеем дешево летать на гиперзвуковых скоростях, низко ли, высоко ли, неважно ;-).

[Дмитрий В.]

На второй ступени нужно крыло, плюс некоторая система для безударного разделения. Либо надо повышать прочность первой ступени и делать 0-G горку, что в верхних слоях атмосферы есть некий вид трюкачества. Ну и наконец мы пока не умеем дешево летать на гиперзвуковых скоростях, низко ли, высоко ли, неважно ;-).

Ракетные ступени делятся на гиперзвуке. Без крыла и горок. :wink: Что мешает разделить АКС при тех же кинематических условиях.

[Evgeniy]

Либо надо повышать прочность первой ступени и делать 0-G горку, что в верхних слоях атмосферы есть некий вид трюкачества.

А зачем повышать прочность первой ступени для выполнения горки? И почему вы видите саму горку трюкачеством? Я вас немного не понимаю.

Ну и наконец мы пока не умеем дешево летать на гиперзвуковых скоростях, низко ли, высоко ли, неважно ;-).

Это определенно. Но только пока

[Evgeniy]

На второй ступени нужно крыло, плюс некоторая система для безударного разделения. Либо надо повышать прочность первой ступени и делать 0-G горку, что в верхних слоях атмосферы есть некий вид трюкачества. Ну и наконец мы пока не умеем дешево летать на гиперзвуковых скоростях, низко ли, высоко ли, неважно ;-).

Ракетные ступени делятся на гиперзвуке. Без крыла и горок. :wink: Что мешает разделить АКС при тех же кинематических условиях.

Здесь наверное имеется ввиду не само разделение на гиперзвуке, а необходимость полета на "малых" высотах на гиперзвуке

[Дмитрий В.]

На второй ступени нужно крыло, плюс некоторая система для безударного разделения. Либо надо повышать прочность первой ступени и делать 0-G горку, что в верхних слоях атмосферы есть некий вид трюкачества. Ну и наконец мы пока не умеем дешево летать на гиперзвуковых скоростях, низко ли, высоко ли, неважно ;-).

Ракетные ступени делятся на гиперзвуке. Без крыла и горок. :wink: Что мешает разделить АКС при тех же кинематических условиях.

Здесь наверное имеется ввиду не само разделение на гиперзвуке, а необходимость полета на "малых" высотах на гиперзвуке

Ой, а зачем на малых высотах на гиперзвуке летать? :shock:  Километрах на 35-45, где-то так.

[Evgeniy]

На второй ступени нужно крыло, плюс некоторая система для безударного разделения. Либо надо повышать прочность первой ступени и делать 0-G горку, что в верхних слоях атмосферы есть некий вид трюкачества. Ну и наконец мы пока не умеем дешево летать на гиперзвуковых скоростях, низко ли, высоко ли, неважно ;-).

Ракетные ступени делятся на гиперзвуке. Без крыла и горок. :wink: Что мешает разделить АКС при тех же кинематических условиях.

Здесь наверное имеется ввиду не само разделение на гиперзвуке, а необходимость полета на "малых" высотах на гиперзвуке

Ой, а зачем на малых высотах на гиперзвуке летать? :shock:  Километрах на 35-45, где-то так.

Чтоб жизнь малиной не казалась.  :lol:
Правда я и имел ввиду именно эти высоты. А поставил слово "малые" в кавычки, сравнивая эти высоты с высотой расстыковки в HZ

[hcube]

Скажем так - вопрос не в конкретной высоте, а в скоростном напоре на данной высоте. Скоростной-то напор примерно постоянный, сбрасываем мы Шаттл с B-747, или МАКС, или вторую ступень АКС - потому как самолету надо чтобы лететь на что-то опираться. Более того, в случае АКС он даже и повыше будет - аэродинамическое качетсво ниже. И это - ПРИНЦИПИАЛЬНОЕ препятствие при сбросе чего-либо с ЛЕТАЮЩЕГО в атмосфере аппарата.

[Evgeniy]

Скажем так - вопрос не в конкретной высоте, а в скоростном напоре на данной высоте. Скоростной-то напор примерно постоянный, сбрасываем мы Шаттл с B-747, или МАКС, или вторую ступень АКС - потому как самолету надо чтобы лететь на что-то опираться. Более того, в случае АКС он даже и повыше будет - аэродинамическое качетсво ниже. И это - ПРИНЦИПИАЛЬНОЕ препятствие при сбросе чего-либо с ЛЕТАЮЩЕГО в атмосфере аппарата.

Ну пускай большие напоры, чем они разделению-то мешают? И причем здесь качество? Так и не понял. Можете подробней разъяснить? Зачем это упрочнение разгонщика?

[hcube]

Ну, вообще-то важно не качество, а конкретно Cy - но в горизонтальном полете тот проходит как правило на максимуме Cx/Cy, т.е. с максимальным аэродинамическим качеством. Поэтому для достижения нужной подъемной силы усилие сопротивления воздуха, приходящееся на конструкцию, будет у сверхзвуковика выше, чем у дозвукового самолета. В том числе, усилие, приходящееся на сбрасываемую ступень.

Чтобы выпрыгнуть из атмосферы, разгонщик должен, НЕ СНИЖАЯ СКОРОСТИ, перевести существенную часть скорости в вертикальную. Допустим, у него на это есть 30 км, скорость 1.5 км/с. После маневра - 500 м/с вертикальной скорости. 30 км разгонщик проходит за 20 секунд. Чтобы набрать 500 м/с за 20 секунд, нужна перегрузка в 25м/с2, т.е. в 2.5G. Это расчетная - а реально надо конструкцию расчитывать на 4.5 минимум из-за всяких турбулентностей. Массовое совершенство при этом проваливается ниже плинтуса.

[Evgeniy]

Ну, вообще-то важно не качество, а конкретно Cy - но в горизонтальном полете тот проходит как правило на максимуме Cx/Cy, т.е. с максимальным аэродинамическим качеством. Поэтому для достижения нужной подъемной силы усилие сопротивления воздуха, приходящееся на конструкцию, будет у сверхзвуковика выше, чем у дозвукового самолета. В том числе, усилие, приходящееся на сбрасываемую ступень.

Подождите. Пусть мы имеем две машины - одна дозвуковая, другая сверхзвуковая. Обе весят одинаково. Так ведь для создания одной и той же перегрузки (перегрузка определяет искривление траектории, а не Су) вам понадобиться создание одной и той же подъемной силы, почему же нагрузка увеличится? Маневрирование на конечном участке траектории по сравнению с продолжительным набором высоты и разгоном - ничто и потому задача обеспечения максимального аэродинамического качества при выполнении аэродинамического маневра звучит на мой взгляд некорректно.

Чтобы выпрыгнуть из атмосферы, разгонщик должен, НЕ СНИЖАЯ СКОРОСТИ, перевести существенную часть скорости в вертикальную. Допустим, у него на это есть 30 км

Что значит есть 30 км? И чем эти 30 км определяются? Какое-то странноватое ограничение

, скорость 1.5 км/с. После маневра - 500 м/с вертикальной скорости. 30 км разгонщик проходит за 20 секунд. Чтобы набрать 500 м/с за 20 секунд, нужна перегрузка в 25м/с2, т.е. в 2.5G.
Это расчетная - а реально надо конструкцию расчитывать на 4.5 минимум из-за всяких турбулентностей.

Какие турбулентности на большой высоте? Вы о чем? А на малой высоте расчетная перегрузка по турбулентности для дозвуковых самолетов составляет примерно 3,75, что равно вашему 2,5*1,5. Для сверхзвуковых самолетов, у которых производная Су по углу атаки ниже эта перегрузка и того ниже (при высокой удельной нагрузке на крыло, что имеет место для тежелых самолетов).

Массовое совершенство при этом проваливается ниже плинтуса.

Давайте внсе-таки определимся почему вы хотите искривлять траекторию и выпрыгивать системой в космос, а не производить спокойную расстыковку в более плотных слоях.
И чем ваше искривление траектории сильно отличается от искривления при расстыковке на меньших высотах?

[hcube]

Потому что  радиус поворота ограничен глубиной атмосферы. И я его взял максимально возможный - 30 км.

Я не хочу прыгать в космос. Но нужно обеспечить... ну, хотя бы секунд 30 нуль-гравитации. Это 15 секунд до и 15 после с двойной перегрузкой - те же самые 30 км, как ни крути.

[Evgeniy]

Потому что  радиус поворота ограничен глубиной атмосферы. И я его взял максимально возможный - 30 км.

Ну можно выполнять и предварительный нисходящий маневр (по типу как у МАКСа) для выхода на нужный угол наклона траектории (который правда с ростом скорости, а с ней и высоты полета по идее должен уменьшаться). Кратковременно это вполне позволительно. Но даже если этого не хочется,  а хочется выжать еще чуть-чуть из высоты и скорости расстыковки, то кто сказал, что искривлять траекторию следует только за счет аэродинамики? Можно и импульс каких-нибудь ускорителей использовать и для исключения интенсивного падения скорости и для создания дополнительной перегрузки.

Я не хочу прыгать в космос. Но нужно обеспечить... ну, хотя бы секунд 30 нуль-гравитации. Это 15 секунд до и 15 после с двойной перегрузкой - те же самые 30 км, как ни крути.

Ну 30 вы загнули. Для нуля и пары секунд достаточно, а вот для увода ступеней можно ведь учитывать и скорое включение двигателя второй ступени (для минимизации потерь скорости) и уход ее вперед, что сокращает время разделения.

[zyxman]

Для нуля и пары секунд достаточно, а вот для увода ступеней можно ведь учитывать и скорое включение двигателя второй ступени (для минимизации потерь скорости) и уход ее вперед, что сокращает время разделения.

Почитайте в википедии про "иксы": говорят что был такой проект, кажется d-21, смысл которого был в том что маахонькая ракета с ГПВРД отделяется на гиперзвуке от близкого родственника "black bird" (у которого цепляется сзади между килями) - говорят что было несколько совершенно успешных отделений/запусков, и несколько раз отделившаяся ракета летела неустойчиво, и даже взрывалась, но обходилось, но однажды ракета ударилась об носитель и была катастрофа, и на этом проект закрыли.

[Evgeniy]

Для нуля и пары секунд достаточно, а вот для увода ступеней можно ведь учитывать и скорое включение двигателя второй ступени (для минимизации потерь скорости) и уход ее вперед, что сокращает время разделения.

Почитайте в википедии про "иксы": говорят что был такой проект, кажется d-21, смысл которого был в том что маахонькая ракета с ГПВРД отделяется на гиперзвуке от близкого родственника "black bird" (у которого цепляется сзади между килями) - говорят что было несколько совершенно успешных отделений/запусков, и несколько раз отделившаяся ракета летела неустойчиво, и даже взрывалась, но обходилось, но однажды ракета ударилась об носитель и была катастрофа, и на этом проект закрыли.

Ну со спины стартовала не ракета, а самолет, по своей компонновке близкий к своему носителю SR-71. А вообще этот момент (катастрофа) уже как-то обсуждалась на форуме. К сожалению не вспомню в какой теме, давно это было. Но По результатам просмотра видео общее мнение все больше склонялось к ошибке пилотирования. А вот насчет часто проявлявшейся неустойчивости как-то не слыхал. Вообще на сколоько мне известно подобных расстыковок было не так уж и много. Хотя я не много знаю по данной теме. Уж больно мало информации по этому случаю в интернете и других источниках

[zyxman]

Ну со спины стартовала не ракета, а самолет, по своей компонновке близкий к своему носителю SR-71.

Я на днях почитал очередной русскоязычный источник - там был не SR-71, а насколько это возможно судить, его родственник a-12.
Беспилотник звался D-21.

А вообще этот момент (катастрофа) уже как-то обсуждалась на форуме. К сожалению не вспомню в какой теме, давно это было. Но По результатам просмотра видео общее мнение все больше склонялось к ошибке пилотирования.

Я сейчас в источнике встретил знакомую фразу:

She was lost on Saturday, July 30, 1966. Prior to this flight, there had been 3 successful D-21 launches from 941, but all 3 had been executed with the mother ship in a .9g "dive," flying slightly downward to assist in blackbird/drone separation

То есть все три успешных разделения происходили в "нырке" с 0.9g
http://www.wvi.com/~sr71webmaster/M21_Crash.htm

А вот насчет часто проявлявшейся неустойчивости как-то не слыхал.

Возможно это некорректный перевод - в источнике говорят "Unfortunately, the drone was not able to penetrate the shock wave coming off the mother ship..", "..when it encountered the shock wave, bounced off, rolled 45 degrees to the port (left) side, and impacted the mother ship.." то есть считают что его развернуло ударной волной от носителя.

Вообще на сколоько мне известно подобных расстыковок было не так уж и много. Хотя я не много знаю по данной теме. Уж больно мало информации по этому случаю в интернете и других источниках

Да, информации действительно крайне мало. И ничего не поделаешь - это ж были совершенно секретные программы

[avmich]

Эта информация уже на форуме была?

Подробности разработок XCOR.

http://www.xcor.com/products/vehicles/X-racer.html

[zyxman]

Подробности разработок XCOR.

Молодцы, растут потихоньку

Кстати интересно, поршневой насос действительно лучше турбинных систем по возможности перезапуска, или это только реклама?