Водородный "Союз".

[Бродяга]

Всё простенько.
 Ракета массой ~320 тонн в две ступени.

 Двигатели РД-0120 - http://www.astronautix.com/engines/rd0120.htm
 Массовое совершенство ступеней ~10%.
 
 Обе ступени многоразовые.
 Ориентировочная полезная нагрузка - 5%, 16 тонн.
 Хотим больше, устанавливается третья ступень - тяговооруженность ракеты большая, можно установить третью ступень массой ~30 тонн и получаем ПН более 20 тонн за счёт того, что не тащим с собой на орбиту довольно массивную 2-ю ступень.

 Ракета заменяет сразу и "Союз" и "Протон".

[Дмитрий В.]

"Все уже придумано до нас"
 :lol:
http://i036.radikal.ru/0806/ac/4cd5cbaece38.jpg

Правда, одноразовый и стартовая масса 240-250 т.

[Бродяга]

"Все уже придумано до нас"
 :lol:
http://i036.radikal.ru/0806/ac/4cd5cbaece38.jpg

Правда, одноразовый и стартовая масса 240-250 т.

Ага, вот Вы, мне и были нужны.

 1. Стартовая масса — я не оценивал точно, просто взял "шаттловские почти 5%" с учётом того, что на первой ступени УИ больше.
 Это, скажем так, не есть принципиально, разница в 70-80 тонн, пусть это будет запас на многоразовость.
 2. Многоразовость — не выйдет выкидывать 60 РД-0120 в год, дорогие они. Ориентируемся минимально на 20 полётов в год для различных целей, в том числе и под коммерческую ПН.
 3. Можете оценить, добавит 3-я ступень 5—7 тонн за счёт меньшей массы, если сама будет массой тонны 3—4 не более?

 При этом естественна идея создания второй подобной ракеты, в два раза больше, это «вожделенный 40-тонник» под Луну.

 Два типа ракеты закроют все потребности в носителях, в том числе и перспективные.

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

"Все уже придумано до нас"
 :lol:
http://i036.radikal.ru/0806/ac/4cd5cbaece38.jpg

Правда, одноразовый и стартовая масса 240-250 т.

Ага, вот Вы, мне и были нужны.

 1. Стартовая масса — я не оценивал точно, просто взял "шаттловские почти 5%" с учётом того, что на первой ступени УИ больше.
 Это, скажем так, не есть принципиально, разница в 70-80 тонн, пусть это будет запас на многоразовость.
 2. Многоразовость — не выйдет выкидывать 60 РД-0120 в год, дорогие они. Ориентируемся минимально на 20 полётов в год для различных целей, в том числе и под коммерческую ПН.
 3. Можете оценить, добавит 3-я ступень 5—7 тонн за счёт меньшей массы, если сама будет массой тонны 3—4 не более?

 При этом естественна идея создания второй подобной ракеты, в два раза больше, это «вожделенный 40-тонник» под Луну.

 Два типа ракеты закроют все потребности в носителях, в том числе и перспективные.

Поищите у Ашкуба про проект Сибирь. Там именно про преобразование Союза в метанник и водородник.

[Salo]

Многоразовые боковушки Союза? :roll:

[Бродяга]

Возможно Александр Шлядинский и Salo меня неправильно поняли, это "союз" только в том плане, что у него масса как у РН "Союз".

 По форме это две ступени, крылатая многоразовая моноступень с двумя РД-0120 и крылатая многоразовая моноступень с одним РД-0120.

 Для улучшения характеристик по ПН надо применить перекачку топлива с первой ступени на вторую или баки разной размерности.

[Дмитрий В.]

Массовое совершенство ступеней ~10%.
 
 Обе ступени многоразовые.
 

Замысел хорош, но при многоразовых ступенях 10% маловато :cry:
Для одноразовой у меня получилось 13,2% и 10,5%.
Так шта-а-а. :wink:

[Дмитрий В.]

Возможно Александр Шлядинский и Salo меня неправильно поняли, это "союз" только в том плане, что у него масса как у РН "Союз".

 По форме это две ступени, крылатая многоразовая моноступень с двумя РД-0120 и крылатая многоразовая моноступень с одним РД-0120.

 Для улучшения характеристик по ПН надо применить перекачку топлива с первой ступени на вторую или баки разной размерности.

В принципе, перелив для многоразовых ступеней дает весьма приличный эффект  (попробую на днях оценить, если начальство позволит: у меня половина программ дома, а половина - на работе. А на работе, как известно, надо "работу работать" :lol: ). Сразу мысль-замечание-предложение: для 2-й ступени РД-0120 слишком велик, но надо считать точнее.

[Salo]

Возможно Александр Шлядинский и Salo меня неправильно поняли, это "союз" только в том плане, что у него масса как у РН "Союз".

Моё замечание касалось поста Шлядинского. :roll:

[Бродяга]

Массовое совершенство ступеней ~10%.
 Обе ступени многоразовые.

Замысел хорош, но при многоразовых ступенях 10% маловато :cry:
Для одноразовой у меня получилось 13,2% и 10,5%.
Так шта-а-а. :wink:

Ну, на первой-то можно и больше — у шаттла массовое совершенство ТТУ ~15%.
 А за вторую надо "побороться".

 Собственно, "конструкция" это сама ракета, разного рода крылья и аэродинамические рули, а также шасси не будут иметь большую массу.
 Кроме того, наиболее приоритетная задача — спасение РД-0120, не составит проблемы спасение элементов системы управления, а собственно несущие баки — по возможности.

[Бродяга]

Подчеркну ещё раз основной плюс разработки такой ракеты — одна ракета в комплексе с водородной третьей ступенью, которая может быть и разгонным блоком — как Centaur, заменяет и "Союз" и "Протон".
 А в случае создания дополнительно варианта в два раза тяжелее, он подойдёт и для Лунной Программы и для создания нового поколения тяжелых АМС.

 При этом я "отрицаю модульность" в смысле сбора ракеты из УРМов, реально такая возможность не будет нужна слишком часто, но создаст дополнительные технологические сложности.
 

[Дмитрий В.]

В общем примерно так. При исходных данных - Мст=335 т, использовании на 1-й и 2-й ступенях РД-0120, форсированных на 6%, перелив топлива из ББ в ЦБ - получается примерно так:
1)2-хступенчатый носитель с полностью многоразовыми блоками выводит на орбиту 20х200 км наклонением 51,6 около 14 т, и то, оценка слишком оптимистичная, поскольку масса конструкции второй ступени получается весьма тяжелой. Поскольку относительная масса конструкции 1-й ступени меньше, чем у 2-й, то масса топлива "оттягивается" именно на 1-ю ступень. В результате - плохая компоновка (длинные ББ, короткий ЦБ).
2)Если рассматривать 3-хступенчатый носитель, то картина несколько лучше. Если применить на 3-й (одноразовой) ступени 2 РД-0146 то можно рассчитывать на 20 т ПГ. Но возникает вопрос, как спасать 2-ю ступень? На орбиту она не выходит, но и от СК улетает далеко (конечная скорость более 6 км/с)?
3)Компромиссный вариант: ББ многоразовые (по типу Байкала), ЦБ - одноразовый. При прямом выведении на указанную орбиту масса ПГ (ПКК) чуть меньше 19 т. При этом предполагалась классическая САС (масса с ГО до 5 т). При переходе на схему с довыведением (падение ЦБ в Тихий океан), можно рассчитывать на массу ПГ на переходной орбите более 20 т. Если оснастить РН водородным КРБ, можно хзапросто заменить Протон. Недостаток - слишком высокая тяговооруженность 2-й ступени (1,54). Как я и говорил на ЦБ "просится" ЖРД меньшей тяги (порядка 80-100 т). Из плюсов: РЗТ одного ББ чуть меньше, чем РЗТ ЦБ, что обеспечивает неплохую компонуемость РН.

[Бродяга]

В общем примерно так. При исходных данных - Мст=335 т, использовании на 1-й и 2-й ступенях РД-0120, форсированных на 6%, перелив топлива из ББ в ЦБ - получается примерно так:
1)2-хступенчатый носитель с полностью многоразовыми блоками выводит на орбиту 20х200 км наклонением 51,6 около 14 т, и то, оценка слишком оптимистичная, поскольку масса конструкции второй ступени получается весьма тяжелой. Поскольку относительная масса конструкции 1-й ступени меньше, чем у 2-й, то масса топлива "оттягивается" именно на 1-ю ступень. В результате - плохая компоновка (длинные ББ, короткий ЦБ).

Вы не поняли мою идею до конца.
 Никаких "боковых блоков", крылатая первая моноступень, на которой закреплена крылатая вторая моноступень.
 Естественно, крылья «посадочные», они нужны для спасения ступеней и, кроме того, служат для создания статической устойчивости ракеты в полёте.
 Баки могут быть модульными конструктивно, скажем в первой ступени 2 стандартных набора баков, а во второй 1, но это не "боковые блоки".

 Но даже 14 тонн уже весьма неплохо, по крайней мере, под новый ПК.

2)Если рассматривать 3-хступенчатый носитель, то картина несколько лучше. Если применить на 3-й (одноразовой) ступени 2 РД-0146 то можно рассчитывать на 20 т ПГ. Но возникает вопрос, как спасать 2-ю ступень? На орбиту она не выходит, но и от СК улетает далеко (конечная скорость более 6 км/с)?

Так очень просто, она садится где-нибудь на удалённой площадке или вообще на воду.
 ИМХО довезти её "на спине" самолёта обратно недолго и не дорого, кроме того, времени на подготовку достаточно много, и, разумеется, ступени будут не в одном экземпляре.

3)Компромиссный вариант: ББ многоразовые (по типу Байкала), ЦБ - одноразовый. При прямом выведении на указанную орбиту масса ПГ (ПКК) чуть меньше 19 т. При этом предполагалась классическая САС (масса с ГО до 5 т). При переходе на схему с довыведением (падение ЦБ в Тихий океан), можно рассчитывать на массу ПГ на переходной орбите более 20 т. Если оснастить РН водородным КРБ, можно хзапросто заменить Протон.

Идея такая, тяжелая вообще только первая ступень, в неё максимально загоняется силовой набор.
 Вторая — нечто вроде шаттловского бака с двигателями, теплозащитой и относительно небольшими и немассивными крылышками для планирующей посадки.
 Теплозащита, "по непроверенным данным" нужна не особо мощная.
 В первоначальном варианте достаточно просто возвратить РД-0120, хотя ракету надо сразу делать под возможность полного спасения ступеней — как показывает практика, готовая РН, прошедшая испытания, обычно очень мало и неохотно дорабатываются.

Недостаток - слишком высокая тяговооруженность 2-й ступени (1,54). Как я и говорил на ЦБ "просится" ЖРД меньшей тяги (порядка 80-100 т). Из плюсов: РЗТ одного ББ чуть меньше, чем РЗТ ЦБ, что обеспечивает неплохую компонуемость РН.

А дросселирование?
 Это водородник, на нём дросселирование не "можно", а "нужно" — режим с наибольшим УИ это режим с тягой ~60% от номинальной, насколько я помню.

[SpaceR]

Вы не поняли мою идею до конца.
 Никаких "боковых блоков", крылатая первая моноступень, на которой закреплена крылатая вторая моноступень.
 Естественно, крылья «посадочные», они нужны для спасения ступеней и, кроме того, служат для создания статической устойчивости ракеты в полёте.

У весьма многословного Бродяги налицо недостаток или явные пробелы в базовых знаниях по обсуждаемым вещам.

Начнём с того, что идея очень старая, хотя раньше мало кто заявлял о водороде уже на первой ступени - в силу дороговизны разработки и изготовления двигателей требуемой тяги, повышенной взрывопожароопасности и букету прочих водородных проблем. Уже давно для первого этапа считается общепризнанным по большинству параметров использование на первых ступенях керосина. Или, в крайнем случае, метана (но на него пока нет опыта и инфраструктуры).
Вторую ступень спасти ещё сложнее - больше тепловые нагрузки, больше требований к массовому совершенству - короче, система с обоими крылатыми многоразовыми ступенями при стартовой массе "Союза" с высокой долей вероятности ВООБЩЕ НЕ ДОЛЕТИТ до орбиты. Или долетит, но с нулевым ПГ.

Так очень просто, она садится где-нибудь на удалённой площадке или вообще на воду.
 ИМХО довезти её "на спине" самолёта обратно недолго и не дорого, кроме того, времени на подготовку достаточно много, и, разумеется, ступени будут не в одном экземпляре.

Посадка на воду (солёную) почти наверняка приведёт к выходу из строя большей части ТЗП ступени и может привести к коррозии корпуса. А полностью вымыть в короткий срок все "закоулки" её конструкции - не при наших технологиях...

Идея такая, тяжелая вообще только первая ступень, в неё максимально загоняется силовой набор.
 Вторая — нечто вроде шаттловского бака с двигателями, теплозащитой и относительно небольшими и немассивными крылышками для планирующей посадки.

"Шаттловский" бак с двигателями, теплозащитой, крыльями, рулями, ногами и прочим НЕОБХОДИМЫМ для спасения будет весить минимум 25-30% от стартовой массы ступени. И силовой набор будет нужен соответствующий.

Теплозащита, "по непроверенным данным" нужна не особо мощная.

Ага, как же...    (см. выше)

А дросселирование?
 Это водородник, на нём дросселирование не "можно", а "нужно" — режим с наибольшим УИ это режим с тягой ~60% от номинальной, насколько я помню.

:lol:  No comment...

Кстати, Бродяга, РД-0120 изначально делался ОДНОРАЗОВЫМ, поэтому для повторного использования движков над их доработками ещё ой как попотеть придется... Практически будет нужен НОВЫЙ двигатель.

[fagot]

В принципе, все это напоминает первые концепции шаттла, признанные слишком дорогими, только у него ступени работали последовательно. ПН будет не нулевая, но и не 5 % от стартовой массы. РД-0120 в общем-то создавался как многоразовый, хотя спасать его и не хотели. Дросселирование УИ только уменьшит, увеличить его можно попытаться изменением соотношения компонентов, однако избыточный по тяге двигатель ухудшает масовое совершенство ступени.

[SpaceR]

Да, но первые концепции шаттла не были массой с Союз.
А насчёт "не нулевой" ПН, так это смотря как посчитать - из проектных оценок или из реальных конструкций и технологий...

Гм, а насчёт РД-0120 у меня в памяти отложилось, что сперва хотели как в США, с Бураном спасать, а потом передумали, и решили создавать одноразовым. Или всё же успели довести до соответствия многоразовому использованию? Именно ИСПОЛЬЗОВАНИЮ, на стенде многократно любой ЖРД можно гонять.

[Бродяга]

Вы не поняли мою идею до конца.
 Никаких "боковых блоков", крылатая первая моноступень, на которой закреплена крылатая вторая моноступень.
 Естественно, крылья «посадочные», они нужны для спасения ступеней и, кроме того, служат для создания статической устойчивости ракеты в полёте.

У весьма многословного Бродяги налицо недостаток или явные пробелы в базовых знаниях по обсуждаемым вещам.

Это мы сейчас посмотрим у кого пробелы в знаниях.

Начнём с того, что идея очень старая, хотя раньше мало кто заявлял о водороде уже на первой ступени - в силу дороговизны разработки и изготовления двигателей требуемой тяги, повышенной взрывопожароопасности и букету прочих водородных проблем. Уже давно для первого этапа считается общепризнанным по большинству параметров использование на первых ступенях керосина. Или, в крайнем случае, метана (но на него пока нет опыта и инфраструктуры).

http://www.astronautix.com/lvs/delheavy.htm
 Вопросы ещё имеете?
 Не только использовали водород на первой ступени, ещё аж и совершенно новый двигатель под него создали.
 Сравните цены с http://www.astronautix.com/lvs/atlasv.htm — это при том, что на Атласе-5 двигатели российской разработки.

Вторую ступень спасти ещё сложнее - больше тепловые нагрузки, больше требований к массовому совершенству - короче, система с обоими крылатыми многоразовыми ступенями при стартовой массе "Союза" с высокой долей вероятности ВООБЩЕ НЕ ДОЛЕТИТ до орбиты. Или долетит, но с нулевым ПГ.

В данном случае "те крылья" имеют массу ~10% "от того что садится", а может ещё меньше.
 Относительно спасения — вроде бы как центральный блок "Энергии" упал в океан не будучи вообще предназначеным для этого.

Так очень просто, она садится где-нибудь на удалённой площадке или вообще на воду.
 ИМХО довезти её "на спине" самолёта обратно недолго и не дорого, кроме того, времени на подготовку достаточно много, и, разумеется, ступени будут не в одном экземпляре.

Посадка на воду (солёную) почти наверняка приведёт к выходу из строя большей части ТЗП ступени и может привести к коррозии корпуса. А полностью вымыть в короткий срок все "закоулки" её конструкции - не при наших технологиях...

Вот с этим не стану спорить, мне посадка на воду не нравится.

Идея такая, тяжелая вообще только первая ступень, в неё максимально загоняется силовой набор.
 Вторая — нечто вроде шаттловского бака с двигателями, теплозащитой и относительно небольшими и немассивными крылышками для планирующей посадки.

"Шаттловский" бак с двигателями, теплозащитой, крыльями, рулями, ногами и прочим НЕОБХОДИМЫМ для спасения будет весить минимум 25-30% от стартовой массы ступени. И силовой набор будет нужен соответствующий.

Вы в этом "типа уверены"?
 А слабо было оценить или как?

 У шаттловского топливного бака площадь ~1200 квадратных метров, у самого шаттла ~1000 квадратных метров.
 Если на бак нанести теплозащиту по массовым характеристикам аналогичную шаттловской, то её масса составит ~8,7 тонны при массе самого бака сейчас 34 тонны.
 И не нужна такая жестокая как на шаттле теплозащита, вторая ступень может тормозить с высокими перегрузками, быстро. Внутри ступени после разделения — остатки криогенных компонентов топлива, потому она просто не успеет прогреться.
 

Теплозащита, "по непроверенным данным" нужна не особо мощная.

Ага, как же...    (см. выше)

Да вот так уж. См. выше.

А дросселирование?
 Это водородник, на нём дросселирование не "можно", а "нужно" — режим с наибольшим УИ это режим с тягой ~60% от номинальной, насколько я помню.

:lol:  No comment...

Вы не знаете этой особенности водородных двигателей, то, что у них УИ максимален не при максимальной возможной тяге?

Кстати, Бродяга, РД-0120 изначально делался ОДНОРАЗОВЫМ, поэтому для повторного использования движков над их доработками ещё ой как попотеть придется... Практически будет нужен НОВЫЙ двигатель.

Изначально РД-0120 делался многоразовым, просто никто не доделал систему спасения.
 Особой возни с многоразовостью я не вижу, двигатели в любом случае прожигаются на стенде.

[Бродяга]

В принципе, все это напоминает первые концепции шаттла, признанные слишком дорогими, только у него ступени работали последовательно. ПН будет не нулевая, но и не 5 % от стартовой массы. РД-0120 в общем-то создавался как многоразовый, хотя спасать его и не хотели.

Практически любой ЖРД фактически многоразовый, если его спасать и подготавливать в заводских условиях, они все имеют большой запас ресурса, который необходим для высокой надёжности.

Дросселирование УИ только уменьшит, увеличить его можно попытаться изменением соотношения компонентов, однако избыточный по тяге двигатель ухудшает масовое совершенство ступени.

Нет, на водороднике дросселирование и производится изменением соотношения компонентов, сгорает не весь водород, в результате тяга становится меньше, а УИ больше.

[Бродяга]

Да, но первые концепции шаттла не были массой с Союз.
А насчёт "не нулевой" ПН, так это смотря как посчитать - из проектных оценок или из реальных конструкций и технологий...

Если считать исходя из "реальных" технологий доступных в данный момент на РККЭ, то вообще ничего сделать нельзя.

Гм, а насчёт РД-0120 у меня в памяти отложилось, что сперва хотели как в США, с Бураном спасать, а потом передумали, и решили создавать одноразовым. Или всё же успели довести до соответствия многоразовому использованию? Именно ИСПОЛЬЗОВАНИЮ, на стенде многократно любой ЖРД можно гонять.

У вас в памяти неправильно отложилось, просто "Энергия" была "ответ Шаттлу", потому не особенно морочились со системой спасения ЖРД, как на первой, так и на второй ступени.
 Первые пуски были проведены без неё, а "вторых" просто не было вообще.

[SpaceR]

Это мы сейчас посмотрим у кого пробелы в знаниях.

Посмотрел. Вижу, что у Вас, причём Вы на них ещё и настаиваете. Но сейчас некогда пояснять по новой, да и желания всё меньше. (а технически недообразованных флудеров на форумах НК всё больше - я не конкретно о Вас, а вообще)[/size]
Поясню завтра, если найду время и желание.