Опять новый проjект: "Трехгранник"

Автор Гусев_А, 06.01.2010 13:32:14

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

mark200000

Цитировать
ЦитироватьДа-да, было такое. Как же она... "Многоразовые транспортные космические системы" что-ли?.. :roll: 1964 г.
это он с 64г по книжкам кочует... однако неожиданно :?
В книге "Ракеты многократного использования" И.И.Ануреева за 1975 г. есть такой рисунок.

Гусев_А

ЦитироватьКакова масса блока первой ступени?
Какова площадь крыла и, соответственно, нагрузка на крыло?
У вас есть информация по работоспособности подобного типа крыльев? Было бы неплохо продуть блок первой ступени хоть во фловорксе, посмотреть аэродинамическое качество в зависимости от скорости и угла атаки на дозвуке.

В чем рисовались картинки? Солидовской модели нету?

Вот примерные цифры, какие у меня получились:

_____________________ 1-я ступень _____ 2-я ступень _____ топливн. контейнер __

Сухая масса_______________  63 т.     __________   60 т.     ____________ 6 т.
Масса / объем кислорода____ 214 / 196 ________320 / 295
Масса / объем керосина _____   1 / 1,2  _________    50 / 60   ________ 155 / 190
Диаметр  вверху / внизу ______  3,8 / 3,4 _______ 3,8 / 4,2
Длина блока ________________  30 ____________   34
Размах крыльев _____________  12
Площадь крыла _____________   200
Время работы _______________  130 ___________   210

Конкретно про аэродинамику сказать конечно тяжело, но если судить по нагрузке на крыло, то она легко вписывается даже в самолетные требования. Размах крыльев не велик, но по при такой площади и конфигурации думаю на аэродинамическое качество не менее 4-х рассчитывать можно. На сверхзвуке думаю передняя центровка все таки должна получиться, а значит пусть хоть минимальная управляемость, а большего особо и не требуется.Здесь главное побыстрее погасить скорость за счет угла атаки. ТРД необходимо подобрать достаточные для самостоятельного взлета ступени, для совершения самостоятельного перелета. На скорости более 3М  при взлете воздух уже достаточно разряжен и не должен причинить им особого вреда. А при спуске воздухозаборники будут находиться в аэродинамической тени от корпуса.

Рисунки я рисовал в  CorelDRAW (в чем первом немного научился).
Верите не верите, ту книжку не читал, и придумал такую конструкцию сам, но ни кому не чего доказывать не буду, зачем, кому нужно берите пожалуйста. Построите, я за вас порадуюсь.

hcube

Может, лучше сделать форму разгонных блоков такую, чтобы они 'надевались' на цилиндрическую вторую ступень (т.е. крыло с 'обратным V') Дело в том, что IMHO внешние баки нецилиндрической формы будут весить больше, чем простое увеличение бака второй ступени на тот же объем. Разве что если сначала расходовать топливо из этих навесных баков, потом из баков первой ступени, и при разделении сбрасывать эти баки вместе с блоками первой ступени - получится типа оптимизация аэродинамики, можно на блоках первой ступени вообще баки не ставить - планер получится легче, ТРД ему надо будет меньше. А так чтобы они автономно летали в обвес второй ступени - это вряд ли.

IMHO оптимальная схема - это Вулкан с крылатыми блоками первой ступени. Т.е. двухступ с продольным размещением ПН и крылатой многоразовой первой ступенью. Можно, да, со взлета еще ТРДФ подключить к общей тяге.
Звездной России - Быть!

Ber

На мой взгляд идея частично многоразовой ракеты экономически нецелесообразна.

Если разложить затраты на экплуатацию, такого комплекса то:
Экономия:
1. Нет необходимости строить каждый раз первую ступень.

Дополнительные затраты.

1. Ступень в несколько раз дороже.
2. Послеполетное обслуживание и затраты на посадку.
4. Дополнительный персонал.
5. Малый объем производства, дополнительно увеличивает стоимость каждого изделия.

Технические потери.

Вся констукция утяжеляется, значит при той же ПН масса больше, больше топлива, более мощные движки и т.д. (Можно конечно представить что первая ступень из композитов и все такое, но тогда каждая авария первой ступени будет финансовой катастрофой)

Мне кажется или полностью многоразовая система или одноразовая причем максимально простая и унифицированная.
"Too much of anything is bad, but too much good whiskey is barely enough."  Mark Twain (C)

mark200000

ЦитироватьВерите не верите, ту книжку не читал, и придумал такую конструкцию сам, но ни кому не чего доказывать не буду, зачем, кому нужно берите пожалуйста. Построите, я за вас порадуюсь.
У Вас, все равно, идея другая.

Там, просто, три одинаковых аппарата объединены в связку треугольником. Во время старта работают двигатели на всех трех. На участке первой ступени идет перекачка топлива в один из аппаратов, так же как и в схеме где они расположены паралельно. Недостаток "треугольной" схемы  в том, что центр масс смещается и система управления должна парировать это смещение, достоинство - снимаются ограничение на форму аппарата.

Ваша идея намного интереснее.

P.S.Еще один недостаток приведенной в книге схемы, что все три аппарата одинаковые, что сильно снижает эффективность системы в целом.

Гусев_А

ЦитироватьМожет, лучше сделать форму разгонных блоков такую, чтобы они 'надевались' на цилиндрическую вторую ступень (т.е. крыло с 'обратным V')
Честно скажу, не врубился. Особенно зачем нужна обратная стреловидность. Здесь я думаю, необходимо больше внимания уделить передней центровке. Выложите картинку, тогда можно будет о чем то говорить.

ЦитироватьДело в том, что IMHO внешние баки нецилиндрической формы будут весить больше, чем простое увеличение бака второй ступени на тот же объем. Разве что если сначала расходовать топливо из этих навесных баков, потом из баков первой ступени, и при разделении сбрасывать эти баки вместе с блоками первой ступени - получится типа оптимизация аэродинамики, можно на блоках первой ступени вообще баки не ставить - планер получится легче, ТРД ему надо будет меньше. А так чтобы они автономно летали в обвес второй ступени - это вряд ли.
Ясен пень, самый маленький вес, при одинаковом объеме имеют баки шаровидной формы, и с наддувом проблем нет, вот только технологичность паршивая. Очень замечательно баки цилиндрической формы, их чаще всего и используют. Немного конические баки, то же не на много уступают цилиндрическим, и по параметрам и по технологичности, не вижу с ними ни каких проблем. Вот топливные контейнеры, это совсем другая тема, они как камера в покрышке колеса, под давлением занимают все доступное место. Сама камера конечно бы не выдержала нужного давления, но в замкнутом пространстве из прочных стенок вполне может иметь и совсем не толстую и не тяжелую оболочку.

В моей идее топливные контейнеры сбрасываются вместе с отстыковкой 1-й ступени.

ЦитироватьIMHO оптимальная схема - это Вулкан с крылатыми блоками первой ступени. Т.е. двухступ с продольным размещением ПН и крылатой многоразовой первой ступенью. Можно, да, со взлета еще ТРДФ подключить к общей тяге.

Двухступенчатая РН приемлема наверно только с большой водородной второй ступенью, а если вторая ступень керосинка, то еще нужна и третья ступень. Вот сравните по грузоподъемности двухступенчатую Р-7 и её с полноценной 3-й ступенью.

Гусев_А

ЦитироватьНа мой взгляд идея частично многоразовой ракеты экономически нецелесообразна.

Если разложить затраты на экплуатацию, такого комплекса то:
Экономия:
1. Нет необходимости строить каждый раз первую ступень.

Дополнительные затраты.

1. Ступень в несколько раз дороже.
2. Послеполетное обслуживание и затраты на посадку.
4. Дополнительный персонал.
5. Малый объем производства, дополнительно увеличивает стоимость каждого изделия.

Технические потери.

Вся констукция утяжеляется, значит при той же ПН масса больше, больше топлива, более мощные движки и т.д. (Можно конечно представить что первая ступень из композитов и все такое, но тогда каждая авария первой ступени будет финансовой катастрофой)

Мне кажется или полностью многоразовая система или одноразовая причем максимально простая и унифицированная.

Я не буду проводить не адекватное сравнение с применением одноразовых самолетов, но в каждой шутке есть доля шутки. Этот вопрос не однократно пережевывали и раньше. И все это похоже на перекладывание гирек на две разные чаши весов, я думаю, что технологичность уже достигает того уровня, чтоб чаша многоразовости стала все более и более привлекательной.

Parma

Насчет аэродинамики: если сделать крыло из расчета 100 кг/м2, то проблем с посадкой на треугольном крыле не будет, просто рули по задней кромке и все. Если увеличить до 200 кг/м2, то уже нужно городить более менее приличную механизацию крыла, типа отклоняемых носков и т.п. Если сделаете 400 кг/м2, то эта хрень будет требовать очень приличных изворотов, чтобы просто не разбиться при посадке. Вот и думайте...
На сверхзвуке крыло вообще не нужно! Пустой цилиндрический бак будет так нести, что вниз падать откажется категорически. А огромное крыло будет просто бесполезным тормозом - посмотрите не классический сверхзвуковой самолет SR-71 - там крыло большое? Куда важнее в этой схеме сделать большой киль, сопоставимый с консолью крыла - иначе устойчивости на сверхзвуке вам не видать, кувыркнется с любой достижимой центровкой.
Послушайте людей, сделайте крыло с обратной V-образностью! Лучше чтобы нижняя часть крыла была в виде конической поверхности. При виде снизу (в поперечном сечении) крылья боковушек должны образовывать криволинейный треугольник, как ротор в двигателе Ванкеля. Тогда и аэродинамика не сильно пострадает (угол V-образности не должен превышать 15 градусов) и прочность возрастет (плоская поверхность поперечную нагрузку очень плохо держит), и соотношение объем/поверхность будет заметно выше.
Еще момент - а как вы будете крылья между собой скреплять? Рояльными петлями и кучей пирозамков для разделения? Замками в двух точках точно не обойдетесь - ускорение повышает давление топлива внизу + наддув + вибрации = крылышки разойдутся и пластиковый бак по щелям разорвет, к гадалке не ходи. Еще ни одна большая и совершенная квадратная ракета не взлетела - почему бы?

Виктop B.

ЦитироватьP.S.Еще один недостаток приведенной в книге схемы, что все три аппарата одинаковые, что сильно снижает эффективность системы в целом.

Не понял к в каком смысле одинаковые, если два - разгонщика, а третий орбитальный. Зачем разгонщикам теплозащита для входа в атмосферу, система орбитального маневрирования, относительно (сутки или недели, а не часы) долговременная СЖО и т.п?!?! :shock:

mark200000

Цитировать
ЦитироватьP.S.Еще один недостаток приведенной в книге схемы, что все три аппарата одинаковые, что сильно снижает эффективность системы в целом.

Не понял к в каком смысле одинаковые, если два - разгонщика, а третий орбитальный. Зачем разгонщикам теплозащита для входа в атмосферу, система орбитального маневрирования, относительно (сутки или недели, а не часы) долговременная СЖО и т.п?!?! :shock:
О чем и речь!

Виктop B.

ЦитироватьО чем и речь!
Ну  наверное если бы дело дошло до реализации, то разгонщики и орбитальный самолет были бы возможно одинаковой формы и с большим числом унифицированных деталей (шасси, собственно основные маршевые двигатели, топливные баки (по краней мере частично), частично сам планер, авионика даже), но разгонщики не имели бы тех дорогостоящих и тяжелых компонентов (теплозащита, OMS, стыковка, отсеки для людей, большие чем кабина с парой кресел, грузовые отсеки), которые совершенно совсем бесполезны при атмосферном и суборбитальном полете, а имели бы зато большее количество топлива.

Гусев_А

ЦитироватьНасчет аэродинамики: если сделать крыло из расчета 100 кг/м2, то проблем с посадкой на треугольном крыле не будет, просто рули по задней кромке и все. Если увеличить до 200 кг/м2, то уже нужно городить более менее приличную механизацию крыла, типа отклоняемых носков и т.п. Если сделаете 400 кг/м2, то эта хрень будет требовать очень приличных изворотов, чтобы просто не разбиться при посадке. Вот и думайте...
На сверхзвуке крыло вообще не нужно! Пустой цилиндрический бак будет так нести, что вниз падать откажется категорически. А огромное крыло будет просто бесполезным тормозом - посмотрите не классический сверхзвуковой самолет SR-71 - там крыло большое? Куда важнее в этой схеме сделать большой киль, сопоставимый с консолью крыла - иначе устойчивости на сверхзвуке вам не видать, кувыркнется с любой достижимой центровкой.
Послушайте людей, сделайте крыло с обратной V-образностью! Лучше чтобы нижняя часть крыла была в виде конической поверхности. При виде снизу (в поперечном сечении) крылья боковушек должны образовывать криволинейный треугольник, как ротор в двигателе Ванкеля. Тогда и аэродинамика не сильно пострадает (угол V-образности не должен превышать 15 градусов) и прочность возрастет (плоская поверхность поперечную нагрузку очень плохо держит), и соотношение объем/поверхность будет заметно выше.
Еще момент - а как вы будете крылья между собой скреплять? Рояльными петлями и кучей пирозамков для разделения? Замками в двух точках точно не обойдетесь - ускорение повышает давление топлива внизу + наддув + вибрации = крылышки разойдутся и пластиковый бак по щелям разорвет, к гадалке не ходи. Еще ни одна большая и совершенная квадратная ракета не взлетела - почему бы?

Ну довести давление на крыло до 100 кг на м3, наверно не реально, да и такого нет ни на шатлле ни на буране, ни на других проектах, даже на самолетах 300 кг на м3, это не удивительно. Да и при такой хорде крыла, он уже на 7-10 метрах встанет на экран, а там останется только газ сбросить и мягкая посадка.

Про киль не спорю, хоть это и портит картинку, но делать такой, какой потребует аэродинамика при спуске, а на дозвуке хватит любого.

Про форму крыла не знаю, может и сделать плоскость их немного под обратным углом, в моем варианте концы крыльев имеют большее удлинение, чем треугольное крыло (что должно стабилизировать при спуске), они так же загнуты вверх под 30 градусов, подобное сейчас наблюдается у многих самолетов.

Соединять крылья между собой придется наверно несколькими пироболтами. А для того, чтоб соединение было не прерывным еще соединить гибкой пластиковой полосой, которая типа как скотч, будет приклеена вдоль стыка изнутри. В котором по вдоль по середине будет пропущена нихромовая проволока, при пропускании через нее ток, она по всей длине одновременно рассоеденится. (например)

mark200000

Цитировать
ЦитироватьО чем и речь!
Ну  наверное если бы дело дошло до реализации, то разгонщики и орбитальный самолет были бы возможно одинаковой формы и с большим числом унифицированных деталей (шасси, собственно основные маршевые двигатели, топливные баки (по краней мере частично), частично сам планер, авионика даже), но разгонщики не имели бы тех дорогостоящих и тяжелых компонентов (теплозащита, OMS, стыковка, отсеки для людей, большие чем кабина с парой кресел, грузовые отсеки), которые совершенно совсем бесполезны при атмосферном и суборбитальном полете, а имели бы зато большее количество топлива.
Проект разрабатывался в 60-х годах. А, тогда, бензин стоил дешевле газировки. Поэтому основним показателем считалось снижение затрат на разработку и производство, да и в эксплуатации три одинаковых легче обслуживать. Возрастает надежность системы в целом - достаточно иметь четвертый аппарат для замены любого неисправного.
Сейчас, крнечно, подход другой.

Луноход

ЦитироватьВидимо, на "бесконечность" (или на "неопределенный срок"), поскольку "Ангары" с "Байкалом" не планируется уже несколько лет. :wink:
Не знал! :shock:

Parma

ЦитироватьНу довести давление на крыло до 100 кг на м3, наверно не реально, да и такого нет ни на шатлле ни на буране, ни на других проектах, даже на самолетах 300 кг на м3, это не удивительно. Да и при такой хорде крыла, он уже на 7-10 метрах встанет на экран, а там останется только газ сбросить и мягкая посадка.

Про киль не спорю, хоть это и портит картинку, но делать такой, какой потребует аэродинамика при спуске, а на дозвуке хватит любого.

Про форму крыла не знаю, может и сделать плоскость их немного под обратным углом, в моем варианте концы крыльев имеют большее удлинение, чем треугольное крыло (что должно стабилизировать при спуске), они так же загнуты вверх под 30 градусов, подобное сейчас наблюдается у многих самолетов.

Соединять крылья между собой придется наверно несколькими пироболтами. А для того, чтоб соединение было не прерывным еще соединить гибкой пластиковой полосой, которая типа как скотч, будет приклеена вдоль стыка изнутри. В котором по вдоль по середине будет пропущена нихромовая проволока, при пропускании через нее ток, она по всей длине одновременно рассоеденится. (например)
Уважаемый мечтатель, вы малость путаете теплое с мягким...
Во первых 100 кг/м2 это вес самолета деленный на площадь крыла, т.е. нагрузка на крыло, определяющая скорость касания. Давление измеряется в Паскалях, т.е. Ньютоны на м2 - почувствуйте разницу. Экранный эффект гасит вертикальную скорость снижения, но никак не скорость касания, которая и определяет сложность посадки, длину и класс ВПП. Я не спец по посадкам, но хотя бы в теории не плаваю и не зря привел конкретные цифры нагрузки на крыло... Советую разобраться в теории посадки.

Во вторых концы крыла не могут иметь удлинение в принципе. Возможно вы имеете ввиду законцовки, т.н. "крылышки Уиткомба" - это отдельный элемент крыла, они имеют собственное удлинение. Но ставить их на треугольное крыло с удлинением менее 1 - значит не понимать как они работают, в принципе. Ничего стабилизировать они ничего не будут, они нужны чтобы увеличить эффективное удлинение крыла, чем достигается повышение качества на дозвуке.
На сверхзвуке надо делать как на Валькирии - загибать часть крыла вниз на 90 градусов, а на посадке разгибать в горизонталь. Вот это действительно поможет, остальное - от незнания физики процесса.

В третьих - а кто вам сказал что гибкая пластиковая полоса выдержит нужное давление, огромные вибрации и при этом разорвется от нихромовой проволки? А знаете почему Булава упала? Пироболты делать разучились, а ведь их будет не один десяток... Представляете надежность? Не зря Королев Семерку именно такой хитрой формы сделал и вторую ступень на земле запускал...

И еще: освойте СолидВоркс или нечто подобное, очень полезно. И увязку элементов делать надежнее, и площадь, массу, ЦМ, эллипсоид инерции посчитать проще. Да и кинематику можно посмотреть наглядно, в общем пригодиться заказчега охмурять. ;)

Гусев_А

ЦитироватьУважаемый мечтатель, вы малость путаете теплое с мягким...
Во первых 100 кг/м2 это вес самолета деленный на площадь крыла, т.е. нагрузка на крыло, определяющая скорость касания. Давление измеряется в Паскалях, т.е. Ньютоны на м2 - почувствуйте разницу. Экранный эффект гасит вертикальную скорость снижения, но никак не скорость касания, которая и определяет сложность посадки, длину и класс ВПП. Я не спец по посадкам, но хотя бы в теории не плаваю и не зря привел конкретные цифры нагрузки на крыло... Советую разобраться в теории посадки.

Во вторых концы крыла не могут иметь удлинение в принципе. Возможно вы имеете ввиду законцовки, т.н. "крылышки Уиткомба" - это отдельный элемент крыла, они имеют собственное удлинение. Но ставить их на треугольное крыло с удлинением менее 1 - значит не понимать как они работают, в принципе. Ничего стабилизировать они ничего не будут, они нужны чтобы увеличить эффективное удлинение крыла, чем достигается повышение качества на дозвуке.
На сверхзвуке надо делать как на Валькирии - загибать часть крыла вниз на 90 градусов, а на посадке разгибать в горизонталь. Вот это действительно поможет, остальное - от незнания физики процесса.

В третьих - а кто вам сказал что гибкая пластиковая полоса выдержит нужное давление, огромные вибрации и при этом разорвется от нихромовой проволки? А знаете почему Булава упала? Пироболты делать разучились, а ведь их будет не один десяток... Представляете надежность? Не зря Королев Семерку именно такой хитрой формы сделал и вторую ступень на земле запускал...

И еще: освойте СолидВоркс или нечто подобное, очень полезно. И увязку элементов делать надежнее, и площадь, массу, ЦМ, эллипсоид инерции посчитать проще. Да и кинематику можно посмотреть наглядно, в общем пригодиться заказчега охмурять. ;)



1) По "скотчу"соединяющему крылья, думаю найти прочные, гибкие, легкоплавкие материалы, которые выдержат эти нагрузки не большая проблема, да и при соединении по всей длине, пусть даже и по внутренней и по внешней поверхности, это возможно, да и проволоку можно в два ряда пустить, для пущщей надежности. Это еще по надежнее пироболтов будет.

2)  По посадке (без утверждающей компетентности), даже с таким крылом, еще до посадки можно погасить часть горизонтальной скорости, в ущерб увеличения  вертикальной, и зайти на ВПП под некоторым углом атаки, воспользоваться экраном, так же с выводом на форсажный режим ТРД (струи газов будут проходить над верхней плоскостью крыла, создавая там увеличение скорости газа, а значит разряжение), погасить вертикальную скорость. Только все это не по порядку (ступеньками), а в комплексе.

3) Если будет когда нибудь время и желание, то хочется прочитать про свойства разных типов крыльев в разных режимах, пока оспаривать свою "правоту" не буду, если у кого есть желание что то предложить применительно к этому проекту, всегда пожалуйста.

Гусев_А

Немного почитал по аэродинамике, и знаете мой прjект меня не разочаровал, просто некоторые моменты немного переосмыслил, да и менять ни чего не стал.

Ставили мне в упрек наличие типа крылышек Уиткомба. У меня были мысли как они должны работать, но заявлять я это не мог.
В основном они предназначаются для подавления индукционного вихря на конце крыла, что позволяет поднять аэродинамическое качество (АК) даже до 5%. Они предназначены для работы на дозвуке. Действительно в нормальном самолете на треугольном крыле применять его смысла нет, т.к. такой вихрь слабее и несколько отличается.

В моем случае они имеют совершенно другое назначение: Когда ступень входит в атмосферу на гиперзвуке, центр давления у аппарата сильно смещается вперед, он легко сможет оказаться перед центром масс, и в таком случае об устойчивом полете речи нет. Чтоб этого не произошло,  в том числе делают высокий киль... Вот в подобие ему, можно сделать и такие крылышки. При спуске на сверх и гиперзвуке меня совершенно не интересует АК ступени, главное быстрее погасить скорость, и не допустить больших вибраций.

При полете на дозвуке эти крылышки по крайней мере мешать не должны точно, они даже на треугольном крыле придадут эффект удлинения, и угол его оказался практически оптимальным 30 градусов (рекомендовано то 22 гр. для увеличения АК)

Посадка вообще должна проходить в исключительно выгодных режимах. Напомню, что у крыла очень длинная хорда, а это значит, что очень большое влияние будет оказывать эффект влияния земли (экранопланный). Ступень сможет сесть на экран за долго до начала ВПП и спокойно сбросить скорость, чуть ли не до скорости велосипедиста, и потом не напрягаясь встать на полосу на относительно легких шасси.

Теперь про соединение краев крыльев с помощью гибкой полосы. Это вообще безпроблемное решение. На каждый сантиметр соединения приходится примерно (всего) 200-230 кг нагрузки на разрыв (это если давление наддува в топливных контейнерах будет 3 атм.(но зачем такое большое не знаю сам)) это в самом напряженном месте. есть тысячи материалов способных выдержать такую нагрузку (пускай даже они будут иметь тканую арматуру, если кому мало). Достоверно известно, что мягкое соединение в тысячи раз лучше выносит вибрацию, ударные нагрузки, чем жесткое соединение типа пироболтов. С клеем вообще проблем нет. С расплавлением ленты с помощью впаянной туда нихромовой проволоки, то же думаю все легко. Проволока способна нагреться до красна за секунду, и две параллельные дублирующие проволоки обеспечат высокую надежность.