Многоразовая РН

[Евгений Куликов]

Форум Новости космонавтики.
  Многоразовая РН.
  Двигатели у нас, конечно, лучшие, нужны ракеты. а что же с носителями? Те, которые летают, летают всё ещё гениальностью Королёва и Челомея, разработки многоразовых РН есть, но почему же не летают, хотя пора, Ангара-Байкал и Корона, им уж скоро по 20-25 лет. Денег нет? Ну, это обычный разговор, а вместе с тем у Маска, которого называли авантюристом, многое что уже вышло.
  С другой стороны за столько лет и Ангара-Байкал уже устарел, т. к. Байкалы бы приземлялись, а центральный блок терялся бы, он одноразовый.
 
 
  Надо исключить в этой схеме РН одноразовую 1-ю ступень-центральный блок.
  Например 1-я ступень РН не одноразовая, она состоит из МРУ Байкал, их в пакете 1-й ступени от двух и более: 2, 3, 4, 5, 6 и т. д., если их 3 и более, то между ними по центру может быть труба (в т.ч. на ней полукруглые, ложементы для прилегания к ним (на замках) МРУ, ступеней, также к трубе крепится узел с замками и последующая верхняя ступень, вместо трубы могут быть кольца с ложементами для прилегания к ним (на замках) МРУ
 
 
  Возможна несимметричная схема РН: верхняя (2, 3 ступени, ускоритель) на одной из указанных МРУ, ступеней пакета 1-й ступени, например, на одной из 2-х, 3-х и т. д.; симметричная схема: на 2-х МРУ, ступенях пакета из 4-х 1-й ступени симметрично установлены 2 вторые ступени, ускорители, скреплённые между собой.
  Если МРУ Байкал в пакете 1-й ступени РН 2 и более, то на их головные части может опираться узел с замками для 2-й ступени по симметричной схеме.
 
 
  Другой вариант с многоразовым центральным блоком.
 
 
  1-я ступень предлагаемой РН состоит из ЦБ-МРУ Байкал, по окружности скрепленые с ней: боковые МРУ Байкал в количестве: 2, 3, 4, 5, 6 и т. д.
  Вариант, при котором центральный блок приземляется не по-самолётному, а вертикально.
 
 
РН Корона, в США подобная летала, но уменьшенная - DeltaClipper McDonnel Douglas. Если одна ступень, то без водорода не обойтись. ПН, в т.ч. обитаемый КА расположен в средней части, а это затруднит аварийное спасение.
 
 
  Можно сделать РН аналогичной формы РН Корона, или другой формы, но из 2 и более ступеней с ЖРД кислород-керосин (КК), две ступени это позволят, но ЖРД может быть и 3-компанентным: кислород-керосин-водород (ККВ) для старта и в т.ч. вертикальной посадки.
 
 
  2-я многоразовая, приземляющаяся на крыльях по-самолётному, с ЖРД КК или 3-компанентным - кислород-керосин-водород (ККВ), но 2-я ступень может быть и одноразовой, например для вывода большой ПН.
 
 
  Теперь о 3-компанентном ЖРД.
 
  Возможна РН конической формы, аналогичной РН Корона или другой формы, но из 2-х ступеней с ЖРД (ККВ), в камеры сгорания 1-й ступени добавляется водород: 6%, как в РД 701, 704.
  Сопла.
  Сопла ЖРД 1-й ступени могут удлиняться в зависимости от участка полёта, например, у поверхности земли при полёте в нижнем слое атмосферы наиболее плотной - тропосфере сопло наиболее короткое, в стратосфере длиннее, в мезосфере наиболее длинное - 2, 3 и более режимов, например, 2: в тропосфере короткое, в стратосфере или мезосфере наиболее длинное.
  Таким образом, сопло ЖРД 1-й ступени при преодолении атмосферы разной плотности имеет различное удлинение: при высокой плотности короткое, при малой длинное.
  В РД 701,704 сопло раздвигается при переходе ЖРД в режим 2, в предлагаемой РН ЖРД работает однорежимно, не переходя в режим кислород-водород, с перекрытием подачи керосина, как это в РД 701,704 кислород (81,4%) керосин (12,6%), водород (6%,) - режим 1, режим 2 - прекращается поступление керосина, поступает водород (14%), кислород (86%).
  В предлагаемой РН возможна неизменная подача % соотношения водорода к кислород-керосину за всё время полёта, например, 6%, или его изменяемого соотношения на разных участках полёта, например, при старте и полёте в тропосфере 2%, в стратосфере 4%, в мезосфере 6% и любое др. его количество, при соответственном уменьшении подачи керосина, при этом сопло может удлиняться также в зависимости от плотности атмосферы с одновременным увеличением поступления в камеры сгорания водорода к кислород-керосину, как это указано выше.
  Нижняя часть колокола раздвижного сопла при старте поднята, при прохождении участков атмосферы разной плотности он опускается, удлиняя сопло. Сопло ЖРД 2-й ступени, её ускорителя может удлиняться при отделении от них 1-й ступени, укороченное сопло ЖРД 2-й ступени даст экономию высоты РН. Сопла ЖРД всех ступеней, ускорителей ступеней РН всех типов могут иметь не одно выдвижное кольцо-обод, а несколько: 2, 3 и более, по аналогии со складным стаканом, тогда экономия РН по высоте, особенно верхних ступеней (2, 3), будет более значительной.    
  Как указано выше, возможна РН всех типов с ЖРД ККВ при добавлении водорода: 6%, количество водорода в камере сгорания ЖРД, может зависеть от плотности атмосферы, в которой идёт полёт, здесь ЖРД работает не в двух режимах, а в одном.
  Количество водорода (его процентное отношение к КК) и длина сопла ЖРД должны быть эффективными для участков атмосферы разной плотности для наилучшего сгорания КК, создания максимума тяги на этих участках (добавка небольшого количества водорода в режиме 1 позволила в РД-704 на 23% повысить у.и. с 337с. до 415с., а полнота сгорания КК увеличилась, почти 100%).
  Отсутствие в ЖРД режима 2 делает его проще и дешевле, а также и безопаснее - устойчивый лереход к режиму 2 техническая сложная задача, прекращение по окончании режима 1 поступления керосина в камеру сгорания и поступление водорода, потребовало в РД 701, 704 установки особых клапанов в тракте подачи, если такой ЖРД работает только в режиме 1, то не нужны данные клапаны.
  Также из-за того, что водорода будет использоваться меньше, в предлагаемой РН будут меньшие по объёму баки для него, что важно, т. к. водород занимает большие объёмы, а пространство РН всегда ограничено.
  В предлагаемой РН, в т.ч. одноступенчатой, аналогичной РН Корона, возможно и использование ЖРД и в 2-х режимах, как в РД 701, 704, но с удлинением сопла и подачей разного количества водорода в зависимости от плотности атмосферы, как указано выше.
  Возможно использование переохлаждённых кислорода, керосина и водорода, однако необходимо учитывать меры безопасности и не допускать ситуаций, как с Falcon 9, когда авария этой РН в сентябре 2016 г. возможно произошла из-за того, что гелий заморозил кислород до твёрдого состояния и разрушил баки с гелием.
  Указанное выше: количество водорода, раздвижное сопло на участках атмосферы разной плотности, повышенная плотность переохлаждённых ТО, даст большую тягу у поверхности земли и высокий удельный импульс. на участках атмосферы с малой плотностью.

[Владимир Шпирько]

Я одену всё лучшее сразу.....

[Дем]

Все предложенные идеи интересны и технически реализуемы, но надо помнить что основной козырь многоразовости - дешевизна запуска.
А вот им они не отвечают.
А у Маска к тому же и одноразовый запуск дешёвым получился.

[Евгений Куликов]

   Допустим, не одна ступень, как в "Короне", а две, вторая с крыльями над первой, вторая приземляется по самолётному, первая вертикально, она в форме усечённого конуса, как "Корона", но вторая ступень даст возможность использования кислород-керосина, а не водорода, тем более трёхкомпонентного ЖРД, как в "Короне", который дороже двухкомпонентного, но можно использовать и трёхкомпонентный, т.к. они не будут теряться, тем более что можно использовать упрощённый трёхкомпонентный ЖРД только в одном режиме, не переходя на второй режим, о чём я написал выше. 
   При посадке двух ступеней РН станет полностью многоразовой, но это больше подойдёт для пилотируемого корабля и грузовика снабжения. 
   Но, кстати, что мне в "Короне" не нравится категорически при использовании её в качестве пилотируемого корабля, это, то что при аварии капсулу сбоку будет сложнее отстрелить.
   При использовании второй ступени, как разгонного блока для ПН, вторая ступень будет одноразовой, но думаю, что и в этом случае такая РН не будет дороже Фалькона.
   Конечно, можно ПН помещать во вторую ступень, только не обитаемый КА, а ИСЗ, и выпускать его сбоку, а вторую ступень сажать по самолётному.
   И всё-таки хорош трёхкомпонентный ЖРД, даже без перехода в режим 2, т.к. идёт почти 100% дожигание керосина (или другого углеводорода) и возможно с удлиняемым соплом ЖРД на разных по плотности участках атмосферы.