Межпланетный Транспорт: двигатели и стратегии

[crazy_terraformer]

Так вот, главный секрет двигателей первой ступени - они должны быть тупыми и простыми. По пояс деревянными. Тогда всё будет хорошо и не дорого.

Деревянная  ....по пояс  .... Значится, твердотопливная ступень, а в качестве топлива замес нитроцеллюлоз с модификаторами?

[tydymbydym]

Так вот, главный секрет двигателей первой ступени - они должны быть тупыми и простыми. По пояс деревянными. Тогда всё будет хорошо и не дорого.

Деревянная  ....по пояс  .... Значится, твердотопливная ступень, а в качестве топлива замес нитроцеллюлоз с модификаторами?

Вроде того, но твердые углеводороды (типа асфальта) в смеси с алюминием практичнее

[Александр Овчар]

как мне надоело слышать эту чушь... то там, тот тут всплывает.

Это да... крылья машут, разгоняться помогают

Все просто.

1. Вот ракета весом 100 тонн стоит на космодроме. Через 100 секунд, ракета взлетела на высоту 50 км и приобрела скорость 2 км/с.  Полет проходил с ускорением =  5g.

Что это значит?  Что мотор ракеты 20% своей  мощности потратил на компенсацию силы тяжести, и 80% на разгон массы 100 тонн до скорости 2 км/с с нуля.  Крыло космоплана создает подъемную силу, что на 100 процентов компенсирует вес КА, где топливо тратится на компенсацию аэродинамических потерь. 
Вот эти 20% вам уже не надо тратить.  (понятно что это не точно, но наглядно)
2. Планер весом 700 тонн летит на высоте 10 км. Ту-160 берет его на буксир и разгоняет до 4М.  Это работает   ТРД самолета, где топливо - авиа керосин, окислитель - кислород из воздуха. Это модернизированный ТУ-160. С него убрали переменную стреловидность,  слили 170 тонн лишнего топлива и сняли боевую нагрузку на 45 тонн и убрали все военные подсистемы весом еще тонн 30.  Но в замен - добавили еще 4 мотора ТРД. И топлива на 30 минут разгона оставили. (детали не важны, я немного утрирую)

Если сработает - ваша экономия 435 тонн (вес 1 ступени Протона), вам не надо тратить это на разгон до 1700 м/с. Если расход в 8-шт ТРД составит 40 тонн = это значит, что вы потратили на разгон  в 10 раз меньше керосина чем 1 ступень Протона.

В итоге, буксир - это легкий самолет, но несет  8 шт самых мощных ТРД. Этого должно хватить до разгона планера до условных 4М. В итоге, в идеале, все 700 тонн ракеты как у Протона, летят на потолке 20 км на скорости 4М.  Разгон по известным формулам Циокловского можете просчитать сами.  Сколько топлива останется в Космоплане полде выхода на НО.

[tydymbydym]

Все просто.

Александр, вы не обижайтесь, я вам одну вещь скажу сейчас.
Чтобы крыло подъемную силу "обрело", компенсирующую падение, да при этом без снижения высоты - тут нужно чтобы крыло под зад пихали. Как говорится "Силой выпертой воды, Тела, впёртого туды". Только это про размен вертикали на горизонталь.
Крыло само по себе - балласт. Точка. Разберитесь с этим до уровня понимания куда и какие силы действуют, а потом дальше будем обсуждать атмосферные бустеры.

[Mercury127]

Циолковский тут не нужен. Банальное E=mv^2/2 против E=mgh быстро прочищает рассудок.

[Александр Овчар]

Все просто.

Александр, вы не обижайтесь, я вам одну вещь скажу сейчас.
Чтобы крыло подъемную силу "обрело", компенсирующую падение, да при этом без снижения высоты - тут нужно чтобы крыло под зад пихали. Как говорится "Силой выпертой воды, Тела, впёртого туды". Только это про размен вертикали на горизонталь.
Крыло само по себе - балласт. Точка. Разберитесь с этим до уровня понимания куда и какие силы действуют, а потом дальше будем обсуждать атмосферные бустеры.

У Вас наверно сильное академическое образование:)  Космоплан  массой 700 тонн летит со скоростью 900 км/час.
В ТЗ было задано

. На эшелоне 10 км к пустому космоплану походит танкер. Обычный АН-124. Подходит два раза и заливает в космоплан 600 тонн. ТРД работает на форсаже - для поддержки горизонтального полета. Можно пожертвовать и включить в подмогу малый ЖРД

Какой расход топлива требуется для поддержания горизонтального полета с постоянной скоростью?

• Ответ = 20 тонн/час (смотрим по Мрии через удельный расход). 

Это для крейсерского полета, данных о расходе с полной нагрузкой нет, разделим предельную дальность 15000 км на известную дальность с полной нагрузкой 4000 км = итого

• Космоплан массой 700 тонн  на скорости 900 км/час с работающими ТРД расходует (грубая оценка) 80 тонн керосина в час. 

Ракета Протон массой 700 тонн летит на скорости 900 км/с  равномерно. Какой расход топлива в час?

• Ответ = 428 тонн за 121 сек  или 12 733 тонн/час.

• Так как Протон не умеет летать равномерно на скорости 900 км/ч, уточним оценку через ТТХ  РД-276.  Долго считать не будем, просто выключим 3 шт или разделим 1724 м/с на 900 км/час =  12 733 * 0,14 = 1830 тонн/час. Это кривой расчет

Правильный расчет - через = Тяга моторов = Вес ракеты * Поправку на силу трения  (1.15)

• Первая ступень  тяга = 10026 кН. Эта ступень расходует 428 тонн за 121 сек. 

• Для вертикального полета на скорости 900 км/час тяга 1 ступени должна быть 705 тс * 1,15 = 810 тс = 8091 кН.
• Значит расход топлива в Протоне аналоге будет = 12733 /  (1026/8091) = 10 276 тонн /час.

Вывод:

• Космоплан массой 700 тонн на скорости 900 км/час  в равномерном горизонтальном полете расходует 80 тонн/час
• Реактивные моторы Протона в вертикальном полете (в условном режиме равномерного вертикального полета) расходуют  10 276 тонн/час.

[loky1109]

Какой расход топлива требуется для поддержания горизонтального полета с постоянной скоростью?

Зависит от скорости.

[Александр Овчар]

Какой расход топлива требуется для поддержания горизонтального полета с постоянной скоростью?

Зависит от скорости.

Выбираем рядовую скорость ТР самолета = 900 км/час , находим расход топлива космоплана = 80 тонн/час.
В место 10 000 тонн/час у ракеты типа Протон
Учтем, что этот режим используется только  в момент стыковки бустера с космопланом и частично в момент заправки.
Заправка = 20 минут
Стыковка = 10  минут .
Разгон бустером = 20 минут. 

• Моя интуитивная оценка, что после разгона бустером космоплан (сухой массой 100 тонн) будет иметь остаток топлива 500 тонн является почти точной.
• Дальнейшее моделирование зависит от ТТХ бустера, от способности бустера  с прицепом на 700 тонн преодолеть звуковой барьер и разогнаться до 3-5М.

[alex_semenov]

1. Вот ракета весом 100 тонн стоит на космодроме. Через 100 секунд, ракета взлетела на высоту 50 км и приобрела скорость 2 км/с.  Полет проходил с ускорением =  5g.

Что это значит?  Что мотор ракеты 20% своей  мощности потратил на компенсацию силы тяжести, и 80% на разгон массы 100 тонн до скорости 2 км/с с нуля.  Крыло космоплана создает подъемную силу, что на 100 процентов компенсирует вес КА, где топливо тратится на компенсацию аэродинамических потерь.

Допустим.
Крыло - это ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ масса аппарата. Тупая и пустая. И это часть "сухой массы". А сухая масса в лучшем случае 15% от стартовой массы.
Мотор ракеты - это ЖРД. Вопрос что проще? Потратить "20% мощности" мотора на подъем или утяжелить крыльями и без того напряженную сухую массу и тягать эти крылья как дурень торбу потом по всему космосу?
Ну было же уже! Тягали. И даже сломали на последней катастрофе шаттла это самое крыло. Некрасиво так шутить. Но сломали буквально как дурень - стеклянный хрен...



Но саоме главное. Ракета КАК СООРУЖЕНИЕ - это БАШНЯ. Как я шучу "минорет". То есть вертикальная прочность у нее куда выше чем поперечная.  Не зря "мерекосы" тягают даже ПУСТЫЕ ракеты - вертикально.



Тот же Сатурн-5 тупо сломался бы, если бы его положили горизонтально и начали вертикально поднимать потом. ВНИМАНИЕ! Даже без топлива!
Как он с топливом не ломается?
А там сплав алюминия специальный, хитро продуманный (оптимизировано все по самое не могу!). Он становится прочней при замерзании. Баки-корпус сначала захолаживают. Стенка замерзает, становится прочней, а потом наполняют массой топлива. То есть нехолодный "Сатурн", конечно под собственным весом на старте не сломался бы (не рухнул бы) но вот на конце разгона, когда продольное ускорение до 4g, то там только на холоде все и держится.
И вот вы, приходите такой умный и говорите: а давайте положим ракету (С ТОПЛИВОМ!) на бок! Повесим ее на крылья.
Вы представляете какая это МАССА КОНСТРУКЦИИ?
Нет уж!
Идите, уважаемый, лесом с такими инновациями. "Знаем! Плавали!" (с)
Думаете вы один такой умный ЭСТЕТ и любите крыльев? Не вы первый и не вы будете последний.

Для по-настоящему тяжелых ракет ничего кроме уже отработанной башни-минарета нет и быть не может.
Крылья - игрушки для военных. Для особых задач.
Да, если британцы таки построят чудо-ВРД, может быть найдется ниша и для одноступенчатого космоПЛАНА. Хорошо бы!



Но обратите внимание. Это - чистое самолетное решение, который выходит в космос. Не ракета.
Ракета ВСЮ свою ракетную массу несет на себе. Самолет лишь 1/8 (на самом деле это только топлива, по ракетной массе и того меньше, хотя и часть окислителя для довывода тоже имеется).
То есть тут все недостатки крыльев  покупаются чудо-двигателем сосущим окислитель из атмосферы.
А ставить крылья на ЖРД-ракету - верх безумия.
ЖРД покупает "минарет". Чудовищной энерговооруженностью (то есть сумасшедшим отношением тяги к весу). И не надо городоить огород.
Тут все сбалансировано идеально.
Лепить монстров-гибридов можно (ни мальчёнка, ни зверенка, а невиданая сабачёнка). Но для специальных военных задач и для небольших "карманных" ракет. "Нишевые решения" под особые задачи (выйти на меридиан и пульнуть побыстрее, выигрывая часы и минуты). Что и делается порой.
Как магистральный путь для тяжелых космослётов - крылья - это тупик.
Все. ОБЖАЛОВАНИЮ НЕ ПОДЛЕЖИТ!

[Mercury127]

Да бесполезно это объяснять.

[alex_semenov]

В храме святого Маска потерли. Но "я умный". Я сохранил.
Поэтому можно продолжить разговор здесь, если кто хочет.
Речь шла, что Маск срывает все сроки.
Это действительно концептуально важный момент.

* * *

О том что Маск срывает сроки.
Я вот что скажу. Пусть срывает.  Главное (как по мне) - он продвигает совершенно "новый"  (хорошо забытый старый) подход к космическим полетом. Он взялся прекратить бесконечное  топтание в тупике "специализированных капсул". Куда забрались все профессионалы космоса  и которую продолжают отстаивать все "истинные знатоки космоса" (ибо у них стокгольмский  синдром).
Отсюда столько злобы и ненависти. Не только потому что Маск выскочка и прожект рептилоидов с Нибиру (ну да, ну прожект! а что это по-сути меняет?). Он реально рушит СТЕРЕОТИПЫ. Сложившиеся "ценности".
Кстати. А как стереотип возник? Кто помнит? Ну да. Космос осваивали вояки. У них все из  "разделяющихся боеголовок". Головы так заточены. Но окончательная точка - "Аполлон". NASA - контора чисто гражданская. Но и она пошла "юзом".
А как?
Вспомним Кеннеди.
"До конца десятилетия мы высадим человека на Луну и успешно вернем его на Землю"



Очень красиво! Вызов  наглого Хрущева принят.
Дедлайн поставлен.
И началось. Думаю все знают историю. Но взгляните на случившееся без умиления. Отстраненно. Скептически.
Кто-нибудь смотрел как менялась концепция "доставим и вернем"? Первоначальный проект, конечный результат? Изначально мыслился прямой полет на более тяжелой ракете "Нова".



Но по ходу осетра урезали и урезали... До хвоста. Только бы успеть!
Принято хвалить проект "Аполлон".
Мол, красиво как придумано!
Но я с некоторых пор считаю его верхом инженерного уродства. Это вершина тупика  специализированных капсул. Проект все сильней и сильней затачивали под узкую задачу воткнуть флаг. К НАЗНАЧЕННОМУ СРОКУ (крайне короткому)! "Высадить и вернуть к дедлайну". Поэтому, когда столкнулись со сложностями (как долго F-1 укатывали?) на ходу принимались решения по "оптимизации" и "минимизации" чтобы вложится в срок. За одно "бой с тенью". Обогнать Русских (которые оказывается и не сильно гнались, когда погнались в 1963-м - начали тупо срисовывать ошибки соперника, усугубляя их!) 
Ну посмотрите. Та же Сатурн-5. Это огрызок от первоначального плана. Уменьшенная версия. Ни то ни сё!  Двигатели F-1 предназначались не ей. Поэтому 5 штук F-1 даже в диаметр первой ступени не вписались.
Сама ракета - набор специализировнных буквально золотых капсул-ступений. Каждая ступень со своими двигателями со своим топливом. Лунный корабль - то же самое. Лунный посадочный? Придумали встречу на орбите.  Схема Кондратюка. Радости - полные штаны (до сих пор не понимаю какой смысл  в этой экономии на мизерах)! Все заточено "под срез". Только бы высадить в срок!
В итоге потерян весь СМЫСЛ высадки. Только бы успеть! А зачем успеть? Русских обставить?
Обставили. Дальше что?
Гоночный болид он и есть болид. Ни пассажира посадить ни багаж прилепить ни от дождя не спрятаться!
Все заточено для достижения СРОКА!!!
Вот к чему ведет гонка за соблюдение дедлайна.
Ну высадили. И?
Что бы там теперь обосноваться, оказывается, все наработанное НЕ ГОДИТСЯ!
Надо начинать все с начала.
А тут - кризис... И пол века  там - никого!
Так что правильно говорит товарищ Саахов. Торопиться не надо!
Важно выдать человечеству полноценную, целостную технологию!
Тут не важно даже будет ли флаг в Луне или Марсе "к юбилею".
Не Маск, кто-нибудь другой... Братья Райт тоже свою авиакомпанию далеко не продвинули, бабок не заработали и конкуренции не выдержали. Но кто им это поставит в упрек?

А Рогозина не зря хаят и ненавидят. Видимо Батутыч работает таки! Молодец! Видимо жмет глобалистов-коррупционеров! Видимо что-то там все же движется. "Сармат" таки, говорят, уже почти готов опять "прыгать" (бросковые опять готовят) и даже летать. "Ангару", со скандалами, но переводят из столицы. Космодром таки с матами но достраивают...  Ну и это - не главное. России не Луна с Марсом нужны сейчас. Ей бы до кучи собрать то, что "эффективные менеджеры" наменеджерили...
Русским не впервой долго запрягать... Главное - запрягать. И судя по вою "доброжелателей" (мол не так запрягают!) - таки запрягают! Дай бог, дай бог! Как говорил великий Мао? "Пусто расцветает тысяча цветов!"

[Андрей 2]

крыло само по себе - балласт.

Крыло Старшипа тоже балласт? и Его опоры ? Слишком однобокая трактовка. Разработчики того же М-19  были дурни?

И здесь чисто ракетный подход неприменим, как вы считаете набор скорости при наборе высоты? Я консультировался с физиком и одним из сотрудников (в недавнем прошлом) Роскосмоса, правильный расчёт для обоих типов кораблей - это посекундный, где должно быть учтено всё: сопротивление набегающему потоку, угол наклона, изменение массы аппарата  учёт вращения Земли . А для космолёта расчёт усложняется, нужно учесть плотность воздуха на участке разгона, перевести этот показатель в соотношение с площадью крыла, учесть его стреловидность, оценить степень нагрузки на него, подобрать материалы для его изготовления, и оценить его массу с учётом всего перечисленного, после этого разобраться с конструкцией фюзеляжа,  который будет зависеть от целей данного аппарата, а именно какая схема планера предпочтительнее Высокоплан, среднеплан или низкоплан, потом суммируется масса и подбираются двигатели, по данным их потребления и времени работы определяется ёмкость баков, их оборудование (система охлаждения) и далее уже всё прочее. Никто и не говорит что это простая задача, и да, М-19 разрабатывался в первую очередь для военных целей, но предусматривалось и мирное его применение.

[alex_semenov]

крыло само по себе - балласт.

Крыло Старшипа тоже балласт? и Его опоры ?

В общем то да. Мне у Маска нравилась первая версия ITS. За грандиозность размера. Настоящий монстр-космЛЕТ. Не капсула сраная!



100 пассажиров  я сразу отмел как маразм. Но вот освобожненное от "туристов" место (я как был идейным врагом туризма в космос так и остаюсь) я быстро нашел чем заполнить. По-сути на этой штуке можно было бы и к Сатурну махнуть. Если прокачать. Именно потому что она такая вот огромная. Слишком огромная. С запасом...



Но вообще говоря, я к этой концепции слишком скептически отношусь. Я считают первый ITS  слишком большим.
Нет для него просто целевой ниши. Не умно на ЖРД летать к Сатурну. А на Марс и в пояс астероидов можно использовать аппарат и поменьше.
И таки да. Маск в итоге урезал концепцию. На половину. С 200 тонн "груза" до 100 тонн.
Честно? Я бы еще больше урезал (75 т или даже 50 - более чем достаточно). Но даже если так оставить (100 тонн), все равно получается лучшее решение вот:



Птица Рок. Тут нет крыльев и крылышек. Совсем никаких. Ибо нет даже намека на кувыркания и торможение боком. И это правильная "птица"!

Я конечно буду рад если Маск таки преодолеет все трудности и его "пепелац" с крылышками таки выйдет на орбиту и сядет назад.
То есть концепция аэротормжения "боком" таки сработает (AlexAV, наш местный "закатыватель губ" сказал что нихрена тут не получится у Маска! Будем посмотреть!)
Но если у него не получится, я ставлю на "птицу РОК". Как на страховочный вариант.
Птица мало того что тормозит "жопой". Она и в воздухе не должна кувыркаться. Она просто это не умеет делать.
А посмотрите, сколько у Маска уже траблов с кувырками перед посадкой (для чего и нужны крылышки).
Четвертый аппарат взорвался. И системы в авариях нет. То есть они взялись научить летать слишком строптивую "птичку".
Я не ставлю крест.
Но "ставки" я все же уже готов разложить на разных "лошадок"...

Слишком однобокая трактовка. Разработчики того же М-19  были дурни?

А почему бы и нет?
Они были военными. Вы ведь знаете, что военным крылья нужны.
Вообще говоря у тех же американцев знаете сколько таких проектов было?
Вы не расстраивайтесь. В конце концов это я как "художник" говорю. То есть передаю свою "эстетику" восприятия вопроса.
"Я так вижу!"  (с)
И возможно я не прав.

Никто и не говорит что это простая задача, и да, М-19 разрабатывался в первую очередь для военных целей, но предусматривалось и мирное его применение.

Вот именно. Понятно что МАКС можно использовать как спасательный аппарат на орбите Земли (ну люди там гибнут и пол дня - критично, поэтому выбрать меридиан старта - очень важно).



И все же такая возможность - ДОРОГОЕ УДОВОЛЬСТВИЕ.
Как показывает опыт шаттлов - нельзя совместить быка и трепетную лань.
А то что военное можно и на мир применить...
Это как с экранопланами. Помните? "Лунь" пытались переделать на волне дружбы с США в спасательный экраноплан в 90-х. Перекуём мечи на орала!



Но мы то знаем что главный потребитель экранопланов, как не верти, это военно-транспортная (прежде всего), а возможно, и ударная задачи... Так и крылатый космос. Он в основном для военных. А значит простой извоз для него - боевым конем пахать.
На Земле здесь - пока точно.
Ну вот если британцы допилят чудо-двигатель... Теплообменники перестанут у них "прогорать"... Но пока у них там одни проблемы...

[Андрей 2]

Это как с экранопланами. Помните? "Лунь" пытались переделать на волне дружбы с США в спасательный экраноплан в 90-х. Перекуём мечи на орала!

Не напоминайте мне об экранопланах, Ударный додержались в доке до того что у него днище прогнило, его сейчас вытащили  на берег, и какому-то частнику продали под гостинцу, второй спасательный разобрали на части этой зимой и выставили во двор, похоже резать будут, глядя на такие дела Размышляю о И.В Сталине, Л.П. Берии, о статье о врагах народа. Картинка прямо скажу удручающая.

[alex_semenov]

Не напоминайте мне об экранопланах, Ударный додержались в доке до того что у него днище прогнило, его сейчас вытащили  на берег, и какому-то частнику продали под гостинцу, второй спасательный разобрали на части этой зимой и выставили во двор, похоже резать будут, глядя на такие дела Размышляю о И.В Сталине, Л.П. Берии, о статье о врагах народа. Картинка прямо скажу удручающая.

Тут - да. Но вообще я слышал что "Великий Пу" приказал... (тс-с-с-с) темку приподнять... И правильно. Вообще, говорят на сибирских просторах, в тундре, эта штука должна шастать - мама не горюй. Арктика... Сами понимаете. Да и вообще на море. Авианосцы и ударные группы. Им все. Кажется. До первого реального конфликта они "короли океанов". А дальше как перебрасывать крупные соединения "быстрого реагирования"? Лучше экраноплана ничего не видно. Не зря америкосы тужились...



Но это тут уже боковая тема. Это на "Авиабазе" надо обсуждать. Там по экранопланам масса тем открыта.

[-Asket-]

Антиэкраноплановая статья: https://habr.com/ru/post/466355/

[Anatoly]

крыло само по себе - балласт.

Крыло Старшипа тоже балласт? и Его опоры ? Слишком однобокая трактовка. Разработчики того же М-19  были дурни?
И здесь чисто ракетный подход неприменим
...
Никто и не говорит что это простая задача, и да, М-19 разрабатывался в первую очередь для военных целей, но предусматривалось и мирное его применение.

Просто тезисно:

- Для выхода с атмосферных тел - по-ракетному "ломиться" сквозь атмосферу много менее энерго/топливно- эффективно, нежели использовать атмосферу как рабочее тело двигателя (не как компонент типа "топливо" или "окислитель", а как нагреваемое и создающее давление рабочее тело) - т.е. использование атмосферы в прямоточных двигателях позволяет не только экономить массу топлива, но и (в перспективе) дает шанс на использование этой же схемы (ПВЯРД) на других атмосферных телах - безотносительно того, какая там атмосфера

- При движении в атмосфере "по самолетному" - УИ воздушно-реактивного двигателя начинается от 1000с - т.е. превосходит любые, даже перспективные, значения "чисто реактивных" двигателей

- При взлете и полете "по самолетному" потребное значение удельной тяги двигателей может быть значительно меньше единицы - т.е. расход топлива становится несоизмеримо меньше ракетного и становится возможно использовать двигатели с не слишком большой тягой, но - внимание! - с большим УИ ("чисто технически" пока нет примеров двигателей с одновременно высокими и тягой и УИ)

- Разгон в атмосфере может происходить на разных двигателях для разных условий полета - с учетом отсуствия требования по удельной тяге двигателей более единицы - это становится некритичным с одной стороны и может быть еще менее критичным при использовании комбинированных режимов работы двигателей (типа Sabre https://en.wikipedia.org/wiki/SABRE_(rocket_engine) ) - соответственно, возможно обеспечение много более оптимальной тяго/энерго-вооруженности летательного аппарата, в сравнении с использованием любого двигателя только лишь одной схемы/принципа работы

- Для движения в атмосфере на сверх- и гипер- звуковых скоростях наиболее оптимальным признана не "крылатая" а "интегральная" компоновка летательного аппарата (см. к примеру гиперзвуковые ЛА https://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_Martin_SR-72 и https://en.wikipedia.org/wiki/NASA_X-43 с воздушно-реактивными двигателями) - где и подъемная сила обеспечивается всем корпусом аппарата и распределение нагрузки тоже ложится на всю площадь корпуса с одной стороны, плюс к этому - вся "нижняя" плоскость ЛА не только обеспечивает подъемную силу, но и является необходимым компонентом подготовки набегающего потока для использования в ВРД с другой стороны.

- В связи с возможностью вариабельности скоростных/высотных режимов полета в соответствие с меняющимися условиями окружающей среды и отсутствию жестких временных требований на выполнение тех или иных стадий полета - в сравнении с "ракетными" схемами могут быть значительно снижены требования к пределам удельных нагрузок на конструкцию аппарата с одной стороны и, соответственно, увеличены массогабаритные характеристики с другой стороны - т.е. для аэрокосмических систем и эксплуатация будет "более щадящая" (т.е. много более подходящая для надежной многоразовости) и удельное значение полезной нагрузки - будет выше (для упомянутого тут М-19 - ПН составляет 8% от стартовой массы - никакой ракете пока что "такое и не снилось").

.... и т.д. и т.п. - в итоге, по выводам проектов и работ и Лозино-Лозинского и Мясищева, многоразовые авиационно-космические системы намного более энерго- топливно- экономически- эксплуатационно- эффективны нежели любые "чисто ракетные" (для которых, кстати - по схеме "без использования атмосферы" - многоразовость является "вымученной", т.е. требующей снижения "целевых" ТТХ)...

ИМХО, вероятно, лишь благодаря случайности - созданной и эксплуатировавшейся ФАУ-2 и НЕсозданному в связи с отказом в обеспечении работ "как не дающих немедленной отдачи" орбитальному бомбардировщику Зенгера https://en.wikipedia.org/wiki/Silbervogel - доступ в космос был получен по ракетной схеме...

[tydymbydym]

И здесь чисто ракетный подход неприменим, как вы считаете набор скорости при наборе высоты? Я консультировался с физиком и одним из сотрудников (в недавнем прошлом) Роскосмоса, правильный расчёт для обоих типов кораблей - это посекундный

Ну да, посекундный расчет точнее, но затратнее. Для быстрых расчетов давно придуманы другие методы. Например, аэродинамическое сопротивление не считают, но учитывают +400 м/с к конечной скорости, которую необходимо набрать ракете (последней выводимой ступени). С гравитационным - тоже самое - +1100 м/с. Итого, первая космическая - 9500 м/с.
Для расчетов на салфетках этой точности достаточно

Разработчики того же М-19  были дурни

Это зависит от точки зрения. Они были слишком умными, использовали ненормально высокий коэффициент новизны - тут тебе и реактор и теплообменники для использования воздуха в качестве рабочего тела и одноступенчатая многоразовость. Слишком умные... наверное хотели страну разорить за два-три десятка лет разработки - от момента первой осевой линии на чертеже, то момента закрытия программы по причине невозможности реализации заявленных характеристик

[cybertron]

Просто тезисно:

Это теория.

Давайте попрактичней

Значит ставим задачу заменить 1-ую ступень самолетом.

Протон - 1 -я ступень отделяется на высоте 43 км. И скорость - 1650 метров/сек.  Вес после отделения 1-ой ступени 250 тонн - где-то
Фалкон -9    - отделяется на высоте 80км  и скорость 3430 метров/сек.  Вес после отделения 1-ой ступени  180 тонн (?).

У вас есть самолеты способные разогнаться до 1650 метров в секунду и подняться на высоту 40 км с грузом в 200 тонн?

Напомню: Ту 160 - 780 м/сек,    SR-71 - 1 140 м/сек.

И да - на 40-ка километрах никакой атмосферы практически не будет - так что никаких воздушных движков.

А если запускать ракету ниже - значит надо утяжелять ракету - фактически делать ту же самую 1-ую ракетную ступень, от которой мы пытались избавиться.

Тогда в чем выигрыш? В экономии нескольких тонн керосина?

[tydymbydym]

- При взлете и полете "по самолетному" потребное значение удельной тяги двигателей может быть значительно меньше единицы - т.е. расход топлива становится несоизмеримо меньше ракетного и становится возможно использовать двигатели с не слишком большой тягой, но - внимание! - с большим УИ

Вы тут вообще воду с маслом смешиваете, и воду с ребенком выплескиваете. Сам по себе меньший расход топлива - это вообще не отличительная черта горизонтального полета "по самолетному". Т.е., расход конечно меньше, но зато разгоняться пришлось бы пропорционально дольше при прочих равных (при одном и том же типе двигателя и одинаковом УИ). В итоге на разгон было бы даже больше топлива потрачено - крылья разгонять тоже требуется и это тоже стоит топлива.
Ключевым тут является другой момент - воздушный реактивный двигатель, имеющий принципиально более высокий импульс за счет бесплатного окислителя. Но для того чтобы воздухом воспользоваться - крылья совершенно не требуются, требуется двигатель соответствующий, да схема полета скорректированная по сравнению с чисто ракетной.