Проект Р7-ВРД (использование ВРД в качестве бустеров) (доп)
fan_d_or дополнил комментом свой старый пост, погребённый в самом начале сообщества. Выносить только коммент в ленту не стал. Выношу весь пост и дополняю комментом, немного только абзацы расставил и для удобства пронумеровал и спрятал цитаты под спойлер. Ставлю тэг "проект Луна7". Может быть __lin__ использует для проекта "Луна семь".
Оригинал взят у vchernik в Проект Р7-ВРД (использование ВРД в качестве бустеров)
Оригинал взят у fan_d_or в 12 апреля - ура!
Вот аккурат под любимый с детства праздник делаю этот пост.
Собственно, выполняя просьбу уважаемого vchernik цитирую свой же комментарий, который я сделал в его блоге:
http://vchernik.livejournal.com/436367.html
По уму, конечно, следовало б этот репост расширить и углубить - но это требует слишком много времени, и потому цитирую as is...
[1) цитата вкл]
цитата вкл ======================================================================
Вообще то давно уже располагаю вполне связной концепцией дешёвого вывода на опорную орбиту большого грузопотока.
В отличие от традиционного резонёрства на околокосмические темы, когда сначала формируется социально-экономическая цель на уровне "давайте жить дружно", а потом с неописуемым трудом под неё подтягиваются самые фантазийные технологии, упомянутая концепция развилась до социально-экономических категорий из первичного чисто технологического посыла.
Условное название темы - "космические сани". Коряво - но пусть так, чем никак.
Итак, начало было положено в фидошной космической тусовке fido7.ru.space (славная была тусовка) - я задал невинно-провокационный вопрос об использовании существующих ГТД в качестве бустеров первой ступени космического носителя.
Как водится, толпа заулюлюкала и принялась топтать идею. Но нашёлся здравомыслящий соратник - Олег Лазутченко, и мы постепенно выкристализовали вполне внятную и реалистичную концепцию, ради интереса приложив её к почитаемой и любимой нами "семёрке". Тема так и называлась - "Р7-ВРД".
В фидошных архивах она отыскивается...
В результате, мы "получили" из Р7 носитель средней категории, выводящий до 12 тонн - при многоразовой разгонной ступени на ВРД (считали для НК-22, используемых на туполевских бомбёрах). Общее снижение затрат - примерно на порядок.
Но в основе оставалась "семёрочная" ёлка, хотя и обвешанная не ЖРД-бустерами, а ВРД. Оставался старт, оставалась инфраструктура и концепция. То есть, это улучшение существующих технологий, не изменяющее ни над-, ни под-системы.
Следующим нашим шагом стала идея уже гораздо более отличающаяся от исходного прототипа (классической РН).
Все нюансы излагать долго - потому тезисы конспективно:
- вертикальный старт даже при использовании ВРД всё равно выгодней горизонтального
- система должна быть 100% многоразовой
- В основу проекта полежен модульный принцип - есть набор типовых модулей, из которых на текущий старт собирается нужная конфигурация.
- Ядро системы (основной модуль) - крылатая ступень (челнок). За основу мы взяли шаттло-бурановскую аэродинамику (как проверенную на практике), но уменьшенную по размерам.
- Вместо закрытого грузового отсека, открытая сверху "корзина" - в неё устанавливаются нужные модули, обладающие собственной теплозащитой на наружных поверхностях.
- Модули такие: бак (топливо+окислитель), контейнер для ПН (в том числе с большими створками - для экспорта/импорта ПН на орбите), обитаемый отсек - для пилотируемых миссий.
- силовая установка (ЖРД) - тоже модульная, сменная, на разные мощности.
- ОМ (птичка) беспилотный.
- стартовая конфигурация состоит из двух ОМ, поднятых в вертикальное положение и состыкованных нижней плоской поверхностью (с достаточной щелью между модулями).
- бустерные ВРД двумя пачками размещаются в пространстве между консолями крыльев.
- пространство между фюзеляжами представляет собой облицованный теплозащитой тракт гиперзвукового ВРД.
- гиперзвуковой ВРД без технического риска: фактически ЖРД с дожиганием избыточного топлива в межкорпусном канале. На старте он работает, как эжекторный ЖРД и имеет эффективность в 2 раза повышенную относительно чистого ЖРД. На сверхзвуке сжатие осуществляется в воздухозаборнике и КПД существенно возрастает.
- тяга маршевого ЖРД/ВРД не велика и тяговооруженность меньше единицы, но это не имеет значения, поскольку стартовый отрыв от стола осуществляется при помощи бустерных ВРД, которые потом сбрасываются.
- ОМ в паре имеют разное функциональное назначение - один несёт ПН и выполняет орбитальную миссию, второй несёт бак с горючим/окислителем и возвращает этот бак обратно целым, не выходя на орбиту.
- конструкция ОМ едина - функциональное различие достигается лишь сменой целевых модулей (бак или же грузовая/пассажирская капсула) + силовая установка (на вспомогательной ступени ЖРД мощней, а на орбитальной - слабей, поскольку оптимизирована для орбитальных манёвров)
Теперь вторая часть марлезонского балета...
Изменение концепции носителя сразу же привело к глубокому изменению в над-системе.
Технология формирования носителя требует создания цепочки старто-посадочных площадок, поскольку сажать отдельные компоненты системы приходится на удалении в несколько тысяч км от старта. Возить всё обратно на старт - терять экономическую эффективность. Потому выгодней искать коммерческий груз в зоне посадки и гнать компоненты вокруг шарика, разобщив их на самостоятельные коммерческие единицы. То есть, некий подрядчик, везущий генеральный груз, берёт в аренду
нужные компоненты на ближайшем космодроме...
Значит, складывается рынок, во многом подобный рынку авиаизвоза - кто-то специализируется на бустерах, кто-то на разгонных ступенях. Есть крупные извозчики с парком своих орбиталок и разгонников, но есть место и мелким - с одной ступенью, сдаваемой в аренду.
Это означает реальную конкуренцию и многократное снижение стоимости доставки на орбиту.
Кроме того, орбитальные операции не ограничивают целевую функцию - система становится экономически выгодной для суборбитальных перевозок! За час - к антиподам, вместо полусуток на нышних трансзвуковых лайнерах...
Ну, и так далее - в полном соответствии с ТРИЗом можно и нужно прорабатывать все над- и под-системные аспекты.
Остаётся место и чисто социальной проработке - это же новый рынок, со всеми вытекающими последствиями.
ХИНТ: собирался было накропать на эту тему романчик в стиле Жюля Верна или Артура Кларка - да не выгорело :-(((
Скучно мне одному - как то в соавторстве оно у меня лучше получается...
;-)
цитата выкл =================================================================================
[2) Цитатка из ФИДОшных боданий:]Цитатка из ФИДОшных боданий:
цитата он ====================================================
...
>Расчётов, при каком массовом совершенстве ВРД становится эффективным вертикальный старт,
А каков критерий? Вот тебе примеры:
1. Первая ступень - 4хHК-321 без дополнительного форсирования, масса одного двигателя 3650кг, масса четырёх двигателей 14,6т, добавочная масса конструкции 8т, итого 22,6т; время работы двигателей 120с, масса топлива для одного двигателя (при форсажном расходе) 1471 кг, для четырёх - 5667кг, итого масса первой ступени 28 267кг. Скорость отделения 2,35М, высота
отделения 20км (параметры полёта Ту-144ЛЛ).
2. Вторая ступень - блок И от "Союза-У", но с двумя двигателями РД-0110: сухая масса блока И - 2710кг, масса одного РД-0110 - 408кг, итого 3118кг; масса топлива - штатная, 22 490кг.
3. Третья ступень - блок И без переделок.
4. Масса ГО - условно принята равной 500кг, сброс происходит где-то посредине участка третьей ступени. Вот этот гибрид по прикидочным расчётам при стартовой массе 81 145кг выводит на орбиту (с Байконура) 1570кг. Близкую ПH имеет РH Космос-3М" - 1500 кг при старте с Плесецка и при стартовой массе 109т. Это эффективно?
Едем дальше.
1. Первая ступень - то же, но 6 двигателей. Все массы вполовину больше, итого 42,4т.
2. Вторая ступень - вторая ступень от "Зенита-2" с недоливом топлива. Штатная ступень имеет сухую массу 8328кг, массу топлива 82 031кг. Hаливаем 40 тонн (чтобы РH можно было поднять шестью ВРД), всё остальное - без изменений.
3. Третья ступень - блок И без изменений.
4. Масса ГО условно принята равной 1000кг, сброс - в начале работы третьей ступени.
_ЭТО_ будет иметь стартовую массу 120т (без 172кг) и выводить (с Байконура же) уже 2900кг. А если привернуть сверху ещё и РБ "Фрегат" - получится уже 128 тонн на старте, зато 4600кг ПH. "Днепр" выводит 4500кг при стартовой массе 211т.
Ещё дальше.
1. Первая ступень - восемь HК, вторая - вторая от "Зенита-2" с запасом топлива 65 тонн, третья - блок И, ГО - от "Союза-У", две тонны, сброс в начале работы третьей ступени. 162 тонны на старте, те же 4600кг на орбите; с "Фрегатом" - 170т на старте, 6300 на орбите.
Что-нибудь из вышеприведённого эффективно?
цитата офф =================================================
[Что ещё интересного в СО-сообществах 3-го круга:]_____________________________________________
Что ещё интересного в СО-сообществах 3-го круга:
2 Академия, Марсианский трактор, Мир Полдня, Школа 3.0, ЗОНА СИНГУЛЯРНОСТИ. + оЗадачник:
эффект «Галапагосская изоляция»
"Луна семь" - первая лунная колония.
Полдень XXI век - конец детства
Анатолий Гин. СЕМЬ ПРОТИВОРЕЧИЙ НОВОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Теория эволюции материи и моделей
Разминка РТВ: Екатерина II против аристократов (тогдашних, не нынешних;-))
Оригинал взят у vchernik в Проект Р7-ВРД (использование ВРД в качестве бустеров)
Оригинал взят у fan_d_or в 12 апреля - ура!
Вот аккурат под любимый с детства праздник делаю этот пост.
Собственно, выполняя просьбу уважаемого vchernik цитирую свой же комментарий, который я сделал в его блоге:
http://vchernik.livejournal.com/436367.html
По уму, конечно, следовало б этот репост расширить и углубить - но это требует слишком много времени, и потому цитирую as is...
[1) цитата вкл]
цитата вкл ======================================================================
Вообще то давно уже располагаю вполне связной концепцией дешёвого вывода на опорную орбиту большого грузопотока.
В отличие от традиционного резонёрства на околокосмические темы, когда сначала формируется социально-экономическая цель на уровне "давайте жить дружно", а потом с неописуемым трудом под неё подтягиваются самые фантазийные технологии, упомянутая концепция развилась до социально-экономических категорий из первичного чисто технологического посыла.
Условное название темы - "космические сани". Коряво - но пусть так, чем никак.
Итак, начало было положено в фидошной космической тусовке fido7.ru.space (славная была тусовка) - я задал невинно-провокационный вопрос об использовании существующих ГТД в качестве бустеров первой ступени космического носителя.
Как водится, толпа заулюлюкала и принялась топтать идею. Но нашёлся здравомыслящий соратник - Олег Лазутченко, и мы постепенно выкристализовали вполне внятную и реалистичную концепцию, ради интереса приложив её к почитаемой и любимой нами "семёрке". Тема так и называлась - "Р7-ВРД".
В фидошных архивах она отыскивается...
В результате, мы "получили" из Р7 носитель средней категории, выводящий до 12 тонн - при многоразовой разгонной ступени на ВРД (считали для НК-22, используемых на туполевских бомбёрах). Общее снижение затрат - примерно на порядок.
Но в основе оставалась "семёрочная" ёлка, хотя и обвешанная не ЖРД-бустерами, а ВРД. Оставался старт, оставалась инфраструктура и концепция. То есть, это улучшение существующих технологий, не изменяющее ни над-, ни под-системы.
Следующим нашим шагом стала идея уже гораздо более отличающаяся от исходного прототипа (классической РН).
Все нюансы излагать долго - потому тезисы конспективно:
- вертикальный старт даже при использовании ВРД всё равно выгодней горизонтального
- система должна быть 100% многоразовой
- В основу проекта полежен модульный принцип - есть набор типовых модулей, из которых на текущий старт собирается нужная конфигурация.
- Ядро системы (основной модуль) - крылатая ступень (челнок). За основу мы взяли шаттло-бурановскую аэродинамику (как проверенную на практике), но уменьшенную по размерам.
- Вместо закрытого грузового отсека, открытая сверху "корзина" - в неё устанавливаются нужные модули, обладающие собственной теплозащитой на наружных поверхностях.
- Модули такие: бак (топливо+окислитель), контейнер для ПН (в том числе с большими створками - для экспорта/импорта ПН на орбите), обитаемый отсек - для пилотируемых миссий.
- силовая установка (ЖРД) - тоже модульная, сменная, на разные мощности.
- ОМ (птичка) беспилотный.
- стартовая конфигурация состоит из двух ОМ, поднятых в вертикальное положение и состыкованных нижней плоской поверхностью (с достаточной щелью между модулями).
- бустерные ВРД двумя пачками размещаются в пространстве между консолями крыльев.
- пространство между фюзеляжами представляет собой облицованный теплозащитой тракт гиперзвукового ВРД.
- гиперзвуковой ВРД без технического риска: фактически ЖРД с дожиганием избыточного топлива в межкорпусном канале. На старте он работает, как эжекторный ЖРД и имеет эффективность в 2 раза повышенную относительно чистого ЖРД. На сверхзвуке сжатие осуществляется в воздухозаборнике и КПД существенно возрастает.
- тяга маршевого ЖРД/ВРД не велика и тяговооруженность меньше единицы, но это не имеет значения, поскольку стартовый отрыв от стола осуществляется при помощи бустерных ВРД, которые потом сбрасываются.
- ОМ в паре имеют разное функциональное назначение - один несёт ПН и выполняет орбитальную миссию, второй несёт бак с горючим/окислителем и возвращает этот бак обратно целым, не выходя на орбиту.
- конструкция ОМ едина - функциональное различие достигается лишь сменой целевых модулей (бак или же грузовая/пассажирская капсула) + силовая установка (на вспомогательной ступени ЖРД мощней, а на орбитальной - слабей, поскольку оптимизирована для орбитальных манёвров)
Теперь вторая часть марлезонского балета...
Изменение концепции носителя сразу же привело к глубокому изменению в над-системе.
Технология формирования носителя требует создания цепочки старто-посадочных площадок, поскольку сажать отдельные компоненты системы приходится на удалении в несколько тысяч км от старта. Возить всё обратно на старт - терять экономическую эффективность. Потому выгодней искать коммерческий груз в зоне посадки и гнать компоненты вокруг шарика, разобщив их на самостоятельные коммерческие единицы. То есть, некий подрядчик, везущий генеральный груз, берёт в аренду
нужные компоненты на ближайшем космодроме...
Значит, складывается рынок, во многом подобный рынку авиаизвоза - кто-то специализируется на бустерах, кто-то на разгонных ступенях. Есть крупные извозчики с парком своих орбиталок и разгонников, но есть место и мелким - с одной ступенью, сдаваемой в аренду.
Это означает реальную конкуренцию и многократное снижение стоимости доставки на орбиту.
Кроме того, орбитальные операции не ограничивают целевую функцию - система становится экономически выгодной для суборбитальных перевозок! За час - к антиподам, вместо полусуток на нышних трансзвуковых лайнерах...
Ну, и так далее - в полном соответствии с ТРИЗом можно и нужно прорабатывать все над- и под-системные аспекты.
Остаётся место и чисто социальной проработке - это же новый рынок, со всеми вытекающими последствиями.
ХИНТ: собирался было накропать на эту тему романчик в стиле Жюля Верна или Артура Кларка - да не выгорело :-(((
Скучно мне одному - как то в соавторстве оно у меня лучше получается...
;-)
цитата выкл =================================================================================
[2) Цитатка из ФИДОшных боданий:]Цитатка из ФИДОшных боданий:
цитата он ====================================================
...
>Расчётов, при каком массовом совершенстве ВРД становится эффективным вертикальный старт,
А каков критерий? Вот тебе примеры:
1. Первая ступень - 4хHК-321 без дополнительного форсирования, масса одного двигателя 3650кг, масса четырёх двигателей 14,6т, добавочная масса конструкции 8т, итого 22,6т; время работы двигателей 120с, масса топлива для одного двигателя (при форсажном расходе) 1471 кг, для четырёх - 5667кг, итого масса первой ступени 28 267кг. Скорость отделения 2,35М, высота
отделения 20км (параметры полёта Ту-144ЛЛ).
2. Вторая ступень - блок И от "Союза-У", но с двумя двигателями РД-0110: сухая масса блока И - 2710кг, масса одного РД-0110 - 408кг, итого 3118кг; масса топлива - штатная, 22 490кг.
3. Третья ступень - блок И без переделок.
4. Масса ГО - условно принята равной 500кг, сброс происходит где-то посредине участка третьей ступени. Вот этот гибрид по прикидочным расчётам при стартовой массе 81 145кг выводит на орбиту (с Байконура) 1570кг. Близкую ПH имеет РH Космос-3М" - 1500 кг при старте с Плесецка и при стартовой массе 109т. Это эффективно?
Едем дальше.
1. Первая ступень - то же, но 6 двигателей. Все массы вполовину больше, итого 42,4т.
2. Вторая ступень - вторая ступень от "Зенита-2" с недоливом топлива. Штатная ступень имеет сухую массу 8328кг, массу топлива 82 031кг. Hаливаем 40 тонн (чтобы РH можно было поднять шестью ВРД), всё остальное - без изменений.
3. Третья ступень - блок И без изменений.
4. Масса ГО условно принята равной 1000кг, сброс - в начале работы третьей ступени.
_ЭТО_ будет иметь стартовую массу 120т (без 172кг) и выводить (с Байконура же) уже 2900кг. А если привернуть сверху ещё и РБ "Фрегат" - получится уже 128 тонн на старте, зато 4600кг ПH. "Днепр" выводит 4500кг при стартовой массе 211т.
Ещё дальше.
1. Первая ступень - восемь HК, вторая - вторая от "Зенита-2" с запасом топлива 65 тонн, третья - блок И, ГО - от "Союза-У", две тонны, сброс в начале работы третьей ступени. 162 тонны на старте, те же 4600кг на орбите; с "Фрегатом" - 170т на старте, 6300 на орбите.
Что-нибудь из вышеприведённого эффективно?
цитата офф =================================================
[Что ещё интересного в СО-сообществах 3-го круга:]_____________________________________________
Что ещё интересного в СО-сообществах 3-го круга:
2 Академия, Марсианский трактор, Мир Полдня, Школа 3.0, ЗОНА СИНГУЛЯРНОСТИ. + оЗадачник:
эффект «Галапагосская изоляция»
"Луна семь" - первая лунная колония.
Полдень XXI век - конец детства
Анатолий Гин. СЕМЬ ПРОТИВОРЕЧИЙ НОВОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Теория эволюции материи и моделей
Разминка РТВ: Екатерина II против аристократов (тогдашних, не нынешних;-))