Техника для вакуумно-атмосферных межпланетных пилотируемых полётов (к Венере)

[Андрей 2]

Вы вообще, в курсе событий, так сказать) Поинтресуйтесь подробностями программы Спейс-Шаттл. Все характеристики, ну и про стоимость запуска. А так же причины ее закрытия (нереальная стоимость каждого запуска по разным данным 450-750 млн$, 80-90-е годы).

Мне это малоинтересно потому и не читал. Данный вид техники не вызывает особого интереса.

[Vavanzer]

  Смысла в них точно нет!   Скорее всего они даже себя поднять не смогут до 1-й космической,

Интерсно, а конструкторы в курсе что они так ошиблись?

Мне это малоинтересно потому и не читал. Данный вид техники не вызывает особого интереса.

  Вот почитайте,историю возникновения и развития разных ввидов косиической и авиационной техники. Сразу все встанет на свои места, и будет понятно почему "свечки" до сих пор поавят баллом!
  Вот интересное. Там продолжение есть.
https://astronaut.ru/bookcase/books/afanasiev3/text/09.htm Можно начать сначала читать 

  А так в целом, если взять систему "воздушный старт" и рассмотреть  в одноступенчатом варианте , то получается, что на орбиту надо тащить и весь самолет,и ракетоплан, и полезный груз)) Чтобы потом тупо вернуть самолет и ракетоплан обратно, протащив через всю атмосферу, войдя в нее на 1-й космической )))  И это все не должно при этом сгореть! В проекте Спираль пришлось бы тащить на орбиту и Мрию, и большой топливный бак пустой, и сам космоплан))) 
 Идея напоминает доставку пиццы на Камазе))) Развозить по адресам  по несколько коробочек массой 1-5 кг, мотаясь по городу на 20-тонном грузовике))) Полезный груз менее 0.1% .

[Андрей 2]

Ещё лет 5 назад мне это было очень интересно, а сейчас...
Мне больше интересны космолёты а не космопланы я много тогда читал и смотрел, 3 года потратил на концепцию такого корабля , а сейчас многое забыл.
Почитаю , ну а вы читали об РД 701?

[Vavanzer]

  Если изготовить технику стоит дешевле, чем восстановить, и надежнее при этом, то выгоднее выкинуть отработавшее в металлолом.

Потребительское отношение так нельзя.

Я в чем то тут соглашусь. Хотя бы не сжигать в атмосфере, но, опять же допмасса тех же парашутов и др систем посадки тоже сильно уменьшат полезный груз.
  Если к тому же Фалкону-9 предусмотреть возвращаемую 2-ю ступень (с остатками топлива, термозащитой и др штуками), там от ПН останутся считанные крохи, грузоподьемность станет как у мелких ракет, которые в 10 раз дешевле , 1-5 тонн, если не меньше)))

  Как ни крути, аэродинамический запуск в любом случае будет минимум 2-х ступенчатым, скорее даже 3-х ступенчатым. Вот интересно, если сделать спускаемую капсулу для космонавтов не в виде конической бочки, а типа небольшого "самолетика", космопланчика, имеющего и собственные движки на борту, и запас топлива, как нынешние "консервные банки". Сильно ли он проиграет.   Чет типа системы "мини-шаттл". Точнее, Энергия Буран даже, чтоб работали движки второй ступени и у космоплана. Старт так же, со спины самолета... Вторая ступень тоже возвращаемая. Сам космоплан - третья ступень.  Короче новая версия "Спирали", только более оптимальная.

[Vavanzer]

Ещё лет 5 назад мне это было очень интересно, а сейчас...
Мне больше интересны космолёты а не космопланы я много тогда читал и смотрел, 3 года потратил на концепцию такого корабля , а сейчас многое забыл.
Почитаю , ну а вы читали об РД 701?

Про РД 701 да. Двиг с переключением с керосина на водород.  Интересная штука. Но,у нее УИ все равно не тот.
  Ракете чтоб попасть на орбиту, надо иметь характеристичесую скорость 8,5км/с +. Это условный эквивалент если бы не было атмосферы и притяжения, потерь на них.  У космоплана изза аэродинамической составляющей потери побольше могут быть. Ну и чтоб все это взлетело, имея адекватную массу после заправки , и прочность еще, для горизонтального разгона и взлета, надо топливо с УИ под ~10км/с и более. Вот и прикидывайте.  Самолеты едва ли в 2 раза больше могут всебя взять (топливо+груз), относительно их сухой массы. Более продуманные варианты возможно и поболее смогут взять. + Турбо-реактивные движки в помошь, с использованием внешнего воздуха (сильно уменьшит взлетную массу).
  Но все равно в стратосфере возникнет соблазн отбросить кучу ненужного для следующего этапа вывода на орбиту, дальнейшего разгона в разреженной атмосфере и в вакууме, скинуть "балласт" - пустые баки ,турбодвигатели, часть крыльев, большие шасси (тк посадочная масса многократно ниже будет)... Смысла нет их тащить в космос)))

[Андрей 2]

Про РД 701 да.

Взять его за основу, он и НК33 подойдут для прототипа.

[Vavanzer]

... В итоге, в пришел к выводу, что раз мы отбрасываем аэроплан с баками, турбодвигателями, и мощными шасси, проще разделить обязанности.
  Сверхзвуковой планер, расчитанный только для внешнего подвеса (и ничего лишнего), отработав атмосферный участок, скидывает со спины или с пуза космический ракетоплан, который гораздо меньше и легче. И возвращается спокойно на аэродром. Космоплану тоже хорошо, на нем нет ничего лишнего, его конструкция разгружается на силовую часть аэроплана, а там уже в свободном полете его не будет ломать горизонтальная составляющая, а значит можно сильно сэкономить на его сухой массе. Ну и конда пустой, он будет садиться,его посадочная масса будет "смешной", по сравнению со стартовой. Он может работать даже в качестве второй ступени, для еще более мелкого космоплана (или разгонного блока какого нибудь спутника), как вариант.
  Нечто подобное уже пытаются сообразить, но никак не сообразят до полноценрой версии))) Какие то ущербные варианты, типа Spaseship two и подобное пока что.

[Андрей 2]

Но ещё более перспективными считаю детонационные двигатели, которые сейчас проходят испытания.

[Андрей 2]

... В итоге, в пришел к выводу, что раз мы отбрасываем аэроплан с баками, турбодвигателями, и мощными шасси, проще разделить обязанности.
  Сверхзвуковой планер, расчитанный только для внешнего подвеса (и ничего лишнего), отработав атмосферный участок, скидывает со спины или с пуза космический ракетоплан, который гораздо меньше и легче. И возвращается спокойно на аэродром. Космоплану тоже хорошо, на нем нет ничего лишнего, его конструкция разгружается на силовую часть аэроплана, а там уже в свободном полете его не будет ломать горизонтальная составляющая, а значит можно сильно сэкономить на его сухой массе. Ну и конда пустой, он будет садиться,его посадочная масса будет "смешной", по сравнению со стартовой. Он может работать даже в качестве второй ступени, для еще более мелкого космоплана (или разгонного блока какого нибудь спутника), как вариант.
  Нечто подобное уже пытаются сообразить, но никак не сообразят до полноценрой версии))) Какие то ущербные варианты, типа Spaseship two и подобное пока что.

Да ну их, давайте о космолёте потолкуем, вы читали о детонационных двигателях?

[Vavanzer]

Про РД 701 да.

Взять его за основу, он и НК33 подойдут для прототипа.

Мы еще забыли про гиперзвуковые прямоточники, работающие на атмосферном воздухе. А окислитель как правило в ~ 3-4 раза большую массу имеет. В водородной версии и того больше, в 8 раз. Вот и думайте, где "собака зарыта"! 

[Vavanzer]

Да ну их, давайте о космолёте потолкуем, вы читали о детонационных двигателях?

Да, с ними тоже проблема. До сих пор вменяемый результат не получен.

[Андрей 2]

Мы еще забыли про гиперзвуковые прямоточники, работающие на атмосферном воздухе

Штука хорошая но только на скорости с места они съехать не помогут.

[Андрей 2]

Да, с ними тоже проблема. До сих пор вменяемый результат не получен.

Может и получен да только пока негласно

[Vavanzer]

Мы еще забыли про гиперзвуковые прямоточники, работающие на атмосферном воздухе

Штука хорошая но только на скорости с места они съехать не помогут.

С места которые сьежжают, уже лет 70 как изобрели)) За счет атмосферного воздуха кстати работает. А вот которые могут разноняться на гиперзвуке, за счет воздуха, на больших высотах и разрежении, вот это реально интересно. Над ними до сих пор работают, и есть продвижки.
 Фишка то вся в том, что если задействовать воздух как можно больше похволяет сэкономить на массе в разы. Любой самолет если бы требовал заправки еще и кислродом,то был бы "тяжелее самого себя", полезная грузоподьемность к нулю устремилась, или жаже в минус, если большие расстояния нужно преодолеть. Даже обычная машина потяжелела минимум на 4-5кислородных баллона, даже больше. На полтонны в общем, как раз на всю среднестатистическую грузоподьемность легкового автомобиля !

[Андрей 2]

Здесь предложен вариант гибридного ТРД именно для работы на космолётах:

Собственно отсюда и недостатки конструкции для работы в вакууме.

В вакууме поток перед турбиной охлаждать нечем. Сама турбина, с её извилистым проточным трактом создаёт существенные потери потока, да ещё и перегревается.

Взято отсюда: https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,120039.1380.html#quickreply

После рассмотрения выявленного недостатка были сделаны выводы, и в конструкцию предлагаемого двигателя были внесены радикальные изменения.

Теперь вращающиеся элементы двигателя установлены  подвижном блоке ротора (на рисунке в правой части показана конструкция доработанного двигателя) который имеет  положения:
1) Атмосферный, где блок ротора приведён в рабочее положение, и перемещён в крайнее  положение (влево) где турбина попадает под воздействие продуктов горения компонентов топлива в кольцевой камере сгорания, приводя её во вращение, входная пара разнонаправленных вентиляторов проводит воздушный поток в корпус двигателя, далее поток попадает в нагнетатель, состоящий также из 2-х разнонаправленных вентиляторов, производительность которых  не должна быть ниже входной пары , далее поток проходит через отверстие в кольцевой камере сгорания, охлаждая её, и при этом частично нагреваясь ( частично из-за высокой скорости потока поступающего из выхода нагнетателя) и проходя через лопатки турбины, охлаждая её, нагреваясь, расширяясь  и смешиваясь с продуктами горения должен создавать дополнительную тягу.

2) Положение блока ротора выведенного в крайнее (на рисунке правое) положение, где турбина выведена из рабочей зоны и не подвержена воздействию высоких температур, ротор не вращается, все подвижные элементы двигателя (кроме ТНА) не действуют, но камера сгорания продолжает работать перейдя в режим ЖРД, используя различные вариации тяги.

Данный двигатель, переведённый в вакуумный режим должен быть прикрыт с входной стороны обтекателем, для предотвращения попадания в него метеорных тел.

Работу внешнего контура данного двигателя рассматривать не считаю нужным, поскольку она хорошо известна, и информацию об этом можно без проблем найти в сети.

Данный двигатель может быть оснащён форсажной камерой.

[Андрей 2]

Самолеты едва ли в 2 раза больше могут всебя взять (топливо+груз), относительно их сухой массы. Более продуманные варианты возможно и поболее смогут взять. + Турбо-реактивные движки в помошь, с использованием внешнего воздуха

Считаю что мне удалось скомпоновать и объёмные баки и внушительный грузовой отсек и силовые установки. https://astronomy.ru/forum/index.php?topic=162041.540

[Vavanzer]

Это вот это ваше предложение, заправляться по пути в космос посреди атмосферы!?)

    Соотношения  массы космического корабля Р-8 к потреблению топлива.

                                                                             Двигатели:  Турбореактивные : 4шт. Д-18
                                                                             Топливо : Керосин
                                                                             Окислитель :  Кислород,  забор из атмосферы
                                                                             Потребление в режиме 100% :  2,4 т/мин.
                                                                             Суммарное потребление топлива 4-х ТРД  Д-18                                                                                                                                                                                     
                                                                             составляет  9,6 т/ мин.
                                                                             Тяга , кгс : 23 430
                                                                             Сухая масса:  кг 4100
                                                                             Длинна : мм 5400
                                                                             Диаметр : мм 2330

                                                       Расход топлива с тягой 5400-4800 кгс Се (Н 36100 М-0.75 МСА+10)
                                                       0.568-0.625 г/кг ч.
                                                     
                                                   
                                                       Масса всех 4-х ТРД: 16,4т.

Группа двигателей ЖРД НК-33  AJ-26-62. : 7 шт. (3 маршевых и 4 вертикального взлёта и посадки).
Сухая масса : 1240 кг
Длина: 3705мм
Диаметр: 1490,5 мм
Топливо: керосин.
Окислитель: кислород  .
Общее  потребление компонентов топлива 1 двигателя : 523кг/сек.
Тяга ( земная ( режим работы 100 %)) тонн: 307,94.
Тяга ( вакуум ( режим работы 100 %)) тонн: 334,00.
Тяга (земная ( режим работы 108 % )) тонн: 332,58.
Тяга ( вакуум (режим работы 108 % )) тонн: 370,14.
Удельный импульс  (Земля),  секунд:               297.
Удельный импульс (вакуум) ,секунд:                331.
Время работы, секунд :                                    235.         
                                                                                          Вес пустого корабля-143 т.
Схема старта корабля с ВПП:                                      Масса КТ*:270 тонн.
                                                                                          Вес П\Н : 10 тонн.
Вывод с помощью тягача на ВПП.                                        Общий вес : 423 тонны.
Запуск  4-х ТРД.
Разбег в течении 2-х минут по ВПП.   – 19,2** тонны топлива.  Вес корабля:403,8 тонн.
Остаток КТ:250.8 тонн.))
Отрыв от ВПП, набор высоты , в течении 12 минут, выход на высоту 10000 метров  -  115,2 тонны  топлива. Вес корабля: 288,6 тонн. остаток топлива :135,6 тонн.))
Подход к самолёту-заправщику в течении 4-х минут – 38,4 тонн. Вес корабля:250,2 тонн. Из них  топлива:97,2 тонны.))
Перекачка компонентов  топлива  в течении 10 минут с производительностью 20 тонн в минуту, принято 200 тонн компонентов топлива, текущий расход составил 96 тонн, остаток -104 тонны вместе с имеющимся запасом компонентов топлива общий вес  корабля  составляет 354,2 тонны, включая суммарный  вес  компонентов топлива:201,2  тонны.))
В течении 1-й минуты происходит разделение корабля и самолёта-заправщика, и увод корабля  в сторону для набора высоты и скорости.
-9,6 т КТ, вес корабля составляет 344,6 тонн.  Запас топлива :191,6 тонны. Угол  деферента -15 градусов***.))
К работе 4-х  ТРД  подключается один из 3-х  маршевых  ЖРД, совместная  работа  5-ти двигателей продолжается  1  минуту, - 31,4 тонна  КТ, остаток:160,2 тонн КТ,  вес корабля :314,2 тонн.))

При совместной работе  4-х ТРД  суммарной тягой 93,6 т. и одного ЖРД тягой 307 т.с. корабль (Суммарная тяга составляет 400,6 т.с.), набирает скорость  2М****
 (  тяговооружённость составляет  1,1 ).  ЖРД продолжает работу, ТРД отключаются, их воздухозаборники закрываются обтекателями, и  вместо них к работе подключаются ещё 2 ЖРД , продолжительность работы всех 3-х ЖРД составляет 90 секунд, расход -141,2 тонны, суммарная тяга 3-х ЖРД указанной марки составляет 921 т.с. (режим  работы 100%)  остаток КТ: 19тонн. Вес корабля :172 тонны.))
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
КТ* - Сокращение - компоненты топлива.
** Здесь (-) означает расход КТ.
*** Данный угол острый, то есть незначительно гасит энергию движения корабля, вместе с тем даёт возможность на данной стадии полёта плавно набирать высоту.
**** Ориентировался на показатели тяговооружённости перехватчика МИГ-25.

[Андрей 2]

Подход к самолёту-заправщику в течении 4-х минут – 38,4 тонн, заправка расход 96 тонн
Как то много, на высоте 10К скорость порядка 950 км/ч , двигатели в режиме крейсерской тяги, расход  топлива там раза в два/три раза меньше?

См Ан‑124‑100: расход топлива — 12600 кг/час на максимальной загрузке в крейсерском режиме = 0,756 т /мин.
за 15 минут потратит всего КТ 11,34 т, а не 96 т,  как в расчете


Если так, то остаток КТ после заправки как минимум 270 тонн и масса  КА = почти 420 тонн.

Александр Овчар нашёл ошибку и указал на неё, потребление ( по данным из других источников для ТРД Д-18 оказалось значительно ниже чем данные взятые мной из Википедии), так что можно обойтись и без дозаправки.

[Vavanzer]

Александр Овчар нашёл ошибку и указал на неё, потребление ( по данным из других источников для ТРД Д-18 оказалось значительно ниже чем данные взятые мной из Википедии), так что можно обойтись и без дозаправки.

Дозаправка на атмосферном участке взлета - это вообще какой то мазохизм, и очень уязвимая часть полета! Такой дурью точно маяться не будут, все усложнять!

[Андрей 2]

 Нет, уважаемый, дозапрвка в атмосфере заимствована отсюда: 

Можно поставить ядерную силовую установку, и тогда пофиг - лишь бы атмосфера была.

Нашёл вот вариант в сети, нечто среднее между тем что предлагаете вы и  тем что предлагаю я.

http://www.youtube.com/watch?v=pbj6fG3xrJA#