| ГЛАВНАЯ СТРАНИЦА |
| КУРГАНСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ МУЗЕЙ |
| МНОГОРАЗОВЫЙ РН "ГлобУС" |
| ПРЕЖНИЕ ИДЕИ |
| ГИПОТЕЗЫ |
| ДРУГИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ |
| ВАШЕ МНЕНИЕ |
| ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ |
| ОБ АВТОРЕ |
|
Блок. |
«А» |
«Б» |
«В» |
«Р» |
(другой РБ) |
|
Исполнение. |
Многораз. |
Многораз. |
Многораз. |
Одноразов. |
Одноразовый. |
|
Компоненты топлива. |
Керосин / Кислород. |
Керосин / Кислород. |
Водород / Кислород. |
Водород / Кислород. |
?/? |
|
Масса после расстыковки |
80 т. |
180 т. |
35 т. |
4 т. |
0,5 – 4 т. |
|
Масса топлива. |
360 т. |
1100/850 т |
170 т. |
26 т. |
5 – 25 т. |
|
Стартовая масса. |
440 т. |
1280/1030 |
205 т. |
30 т. |
5,5 – 29 т. |
|
Тяга ЖРД |
2* 390,5/423,7 |
4* 390,5/423,7 |
1* 190/230 |
2*30 |
10 – 40 т. |
|
УИ |
311,4/337,8 |
311,4/337,8 |
458/378 |
458 |
? |
|
Тяга ТРДФ |
2 * 40 |
2 * 40 |
- |
- |
- |
|
Полная тяга на старте |
850 |
1630 |
230 / 190 |
60 |
10 – 40 |
|
Время работы без дросселирования |
144 |
220 |
338 |
206 |
|
|
Диаметр |
4,5 |
6 |
4,5 |
4,5 |
|
|
Длина |
29 |
51 / 63 |
39 |
6 |
|
|
Размах крыльев |
22 |
22 / 33 |
22 |
- |
|
Блок «В» оснащен водород-кислородным ЖРД типа 14Д12 (форсированный вариант РД-0120 с сопловым насадком), спуск в атмосферу и посадку он осуществляет в режиме рланирования, в большинстве вариантов совершив один виток вокруг Земли и возвращается к месту старта. При необходимости транспортировки его можно перевезти на самолете.
Одноразовый блок «Р» оснащен одним или несколькими водород-кислородными ЖРД с возможностью многократного включения. Его задача в основном выводить спутники на геостационар, или придать межпланетным аппаратам 2-ю космическую скорость.
В ГлобУС предполагается 4схемы соединения многоразовых блоков,
а добавление к ним разгонного блока
позволяет покрыть широкий диапазон орбит
и масс выводимых аппаратов.
|
N`` |
Модель |
Схема |
Комплектация (блоки) |
М (груза) Т. |
М (полная) Т. |
Тяга на старте Т. |
Место посадки блока «В» |
|
|
Низкая орбита. |
||||||
|
1 |
ГлобУС-1д. (Другой РБ) |
2 |
А, (др. РБ) |
3-7 |
460-480 |
850 |
- |
|
2 |
ГлобУС-1Р |
2 |
А, Р |
11 |
481 |
850 |
- |
|
3 |
ГлобУС-2 |
1,5 |
А, В |
9 |
658 |
1040 |
домой |
|
4 |
ГлобУС-2д |
2,5 |
А, В, (др.РБ) |
10-13 |
670-680 |
1040 |
домой |
|
5 |
ГлобУС-2д. |
2,5 |
А, В, (др.РБ) |
13-18 |
675-700 |
1040 |
Чужая ВПП |
|
6 |
ГлобУС-2Рн |
2,5 |
А, В, Р |
22 |
701 |
1040 |
Чужая ВПП |
|
7 |
ГлобУС-3 |
2 |
Б, В |
25 |
1260 |
1630 |
домой |
|
8 |
ГлобУС-4 |
2,5 |
А, Б, В |
44 |
1969 |
2480 |
домой |
|
|
2-я космическая скорость (отлетная
орбита). |
||||||
|
9 |
ГлобУС-1Рв |
2 |
А, Р |
1 |
471 |
850 |
- |
|
10 |
ГлобУС-2Рв |
2,5 |
А, В, Р |
4 |
684 |
1040 |
Чужая ВПП |
|
11 |
ГлобУС-3Р |
3 |
Б, В, Р |
6 |
1269 |
1630 |
Домой |
|
12 |
ГлобУС-3Рм |
3 |
Б, В, Р |
9 |
1273 |
1630 |
Чужая ВПП |
|
13 |
ГлобУС-4Р |
3,5 |
А, Б, В, Р |
14 |
1969 |
2480 |
Домой |
ГлобУС-1: это один многоразовый блок «А» с установленным на нем разгонным блоком (второй ступенью). Блок «Р» крепится через трубчатый соединитель, который после расстыковки надвигается на блок «А». Если устанавливается другой разгонный блок, то он вместе с ПГ помещается в грузовой контейнер, из которого освобождается за пределами воздействия большого скоростного напора, а сам контейнер надвигается на блок «А» и с ним совершает посадку.
ГлобУС-2: это параллельно соединенные многоразовые блоки «А» и «В» с одновременным включением ЖРД на Земле. Необычность конструкции в том, что грузовой контейнер расположен не на последней ступени, а поверх блока «А» (контейнер тот же как и на ГлобУС-1), он открывается по окончании работы блока «А», после выхода за пределы действия скоростного напора, при этом блок «В» вытягивает ПГ из контейнера и продолжает разгон с грузом закрепленном с наружи. Это позволяет блоку «В» не таскать грузовой контейнер на орбиту (как в Энергии-2), и не отбрасывать где попало одноразовые обтекатели. Возможен вариант без многоразового грузового контейнера, а установка на место его, блока «Р» на трубчатом соединителе. В этом случае ПГ закрыт одноразовыми обтекателями, которые отбрасываются над Тихим океаном.
ГлобУС-3: это комплектация РН уже с тяжелым блоком «Б», и установленным над откидным двигательным отсеком блока «В». В такой компоновке блоки работают последовательно, сначала «Б», затем «В». ПГ при старте находится в грузовом отсеке блока «Б», а блок «В» при начале работы вытягивает его из отсека и далее разгоняет на внешней подвеске (смысл тот же как и на ГлобУС-2). Для вывода на высокие орбиты, в грузовой отсек можно поместить блок «Р» вместе с ПГ.
ГлобУС-4: это самая тяжелая комплектация РН, в ней используются все три многоразовых блока. От Земли запускаются все двигатели блоков «А» и «Б». Первым вырабатывает топливо блок «А» и отцепляется и совершает самолетную посадку. Затем вырабатывает топливо блок «Б», закрывает откидной двигательный отсек и запускается ЖРД блока «В», если все нормально, то блок «В» вытягивает ПГ из грузового отсека блока «Б», и разгоняет его на внешней подвеске. Блок «Б» принимает форму самолета, входит в атмосферу и совершает посадку уже на чужую ВПП. Блок «В» выводит ПГ на одновитковую орбиту, отцепляет груз, а сам совершив круг возвращается к месту старта, входит в атмосферу и планирует на свою ВПП. Для ПГ нужен совсем не большой доразгон. Возможен вариант, когда в качестве ПГ находится блок «Р» с аппаратом для высокой орбиты или межпланетной станцией.
Основная цель которую должна решить ГлобУС , это путем создания 4-х новых блоков, и установкой их в разных комплектациях, обеспечить все задачи при выводе в космос самых разных ПГ на самые разные орбиты. Три тяжелых блока сделать полностью многоразовыми, притом обеспечить минимальные затраты на все их транспортировки. Полностью освободиться от полей падений и по этому иметь возможность старта в любом направлении. Использовать только экологически чистые компоненты топлива. Иметь максимальную возможность сохранить все блоки и ПГ при отказах любых двигателей и прочих агрегатов, особенно в тяжелых комплектациях.
Концепция.
Во все времена разработчиков РН завлекали несколько концепций: одна из них, это конечно создать многоразовые ракеты, чтоб как самолет --- слетал, приземлился, сам вернулся к месту старта, обслужили, заправили, и снова в полет. Но практика показывает, то что очевидно для машин и авиации, для космических аппаратов получается пока заметно дороже и сложнее, чем применение одноразовых серийных ракет. Но технологии не стоят на месте и чаша весов уже готова качнуться. Главное не наступать на те же грабли.
Я думаю не нужно лепить «два в одном» и грузовой корабль, и он же пилотируемый, как Шатлл, Буран. При выводе на орбиту груза, использовать пилотируемый корабль, где большая часть цены затрачена именно на возможность и безопасность полета экипажа. И в то же время для полета космонавтов использовать на столько огромный носитель. Наверно просто грузовые и пассажирские потоки на орбиту должны быть раздельные.
Еще одна очень заманчивая концепция: это, чтоб при различной комплектации носитель мог выводить на разные орбиты разные по массе грузы. Так на пример, при монтаже к центральному блоку разное количество боковых ускорителей и заменяя разгонные блоки, РН может иметь не плохой диапазон грузоподъемностей и орбит. Или на Н-1 предполагалось, добавляя или убирая нужное кол-во блоков с верху и с низу, так же предполагалось иметь не разнообразие орбит и масс выводимых грузов.
Жаль вольность с орбитами ограничивает отведение полей падений отработанных ступеней, особенно сейчас, а тем более в будущем. Эту проблему нужно решать или применением многоразовых ступеней, или дотягивать место их падения до океана, а это уже одноступ получается.
Конечно, хочется пойти еще дальше, и создать: Глобальную Универсальную Систему,
притом Автоматическую и Многоразовую. ---- «ГлобУС_АМ».
Чтоб комплектуя ракетными блоками нескольких типов, конечно в основном многоразовыми, получить весь диапазон масс и орбит в космосе, и без полей падений, только с посадкой некоторых ступеней на чужой взлетной полосе, потом ее заправка и желательно самостоятельный перелет домой. Тогда стартуй почти в любую сторону.
В настоящее время на низких орбитах в своем большинстве работают аппараты весом в единицы тонн. Так же регулярно возникает потребность в блоках в два десятка тонн массой (сегменты МКС … ). В случаях мелиторизации, Лунных или Марсианских программ, будут нужны и гораздо более тяжелые блоки, массой минимум тонн 40, из которых возможно будут собирать еще более тяжелые конструкции.
Недостатком большинства полностью многоразовых проектов, является единственная масса полезной нагрузки. Так Энергия-2 могла бы иметь от 30 до 40 тонн, в зависимости от степени модернизации ЖРД, но это всего одна масса. Это несколько больше чем те тяжелые аппараты, которые строят сейчас, но для глобальных проектов это нижний предел. Можно сделать вывод, что вероятность интенсивной загрузки работой не велика, а то и не гарантирована.
А такой частично многоразовый проект, как Ангара с Байкалами, в качестве боковых ускорителей, хоть и имеет несколько вариантов грузоподъемности, но на нем центральный блок остается одноразовый и его место падения ни как не дотягивает до Тихого океана, а значит жесткое ограничение по орбитам и поля падений.
В настоящее время прослеживается тенденция к уменьшению количества ступеней и тем более блоков в них. Витают мечты даже об одноступе, хотя понятно, что его грузоподъемность в сравнении со стартовой массой уж очень мала. Но привлекает то, что один блок должен получиться дешевле, чем несколько, суммарно той же стартовой массы и тяги. По этому я думаю не очень логично, когда например для Ангары-7 на центральный блок вешать аж 6 ускорителей. Не лучше взять более мощные блоки, пусть типа Зенита. Итого: 6 блоков – 1-я ступень, + 1 блок – 2-я ступень, + 1 блок – 3-я ступень, всего = 8 блоков, 3-х видов, и это на низкую орбиту. Наверно многовато, зато некоторые те же блоки можно использовать и на более легких модификациях. Есть надежда, что эту нерациональность покроет серийность.
Основная идея моей Глобальной Универсальной Системы заключается в том, чтоб максимально использовать несколько многоразовых блоков, для полстроения целого ряда РН разной грузоподъемности, компонуя те блоки в разнообразные схемы.
ГлобУС-1.
Так используя блок «А» и разные одноразовые разгонные блоки можно на низкие орбиты выводить грузы от 3 до 11 тонн.
ГлобУС-2.
При соединении параллельно блоков «А» и «В» без одноразового разгонного блока они смогут вывести на орбиту 9 тонн, А с применением небольшого разгонного блока 10-13 тонн, и это с возвратом блока «В» домой. А если смириться, что блок «В» сядет на чужую ВПП, и его нужно будет транспортировать домой, то на орбите уже получим 13-18 тонн. Зато если использовать блок «Р», то на низкую орбиту такая система выведет 22 тонны, а на отлетную 4 тонны. Однако блок «В» сядет на чужую ВПП.
ГлобУС-3.
А для построения еще более тяжелых носителей, и выведения тяжелых грузов большого объема используем блок «Б». В этом случае водородный блок «В» включается уже не от земли, а по окончанию работы блока «Б», это позволит уже вывести на низкую орбиту 25 тонн и это с посадкой блока «В» дома, а если поместить в грузовой отсек вместе с ПГ блок «Р», то на отлетную орбиту можно запустить 6 тонн, и 9 тонн с посадкой блока «В» на чужую ВПП.
ГлобУС-4.
Если к РН ГлобУС-3 добавить в качестве бокового ускорителя еще один блок «А», то получится РН максимальной грузоподъемности – 44 тонны на LEO, а с блоком «Р» 14 тонн можно разогнать до 2-й космической скорости.
Значит, различные РН системы ГлобУС смогут полностью обеспечить все потребности космонавтики. Благодаря, тому что ЖРД блока «Р» должны иметь возможность многократного включения, система полностью обеспечит все запросы на геостационаре, и прочих не удобных орбитах, появится возможность полета человека на Луну. Каждый блок в системе востребован минимум в пяти вариантах РН, что позволяет говорить о возможности его регулярного использования. Даже самый тяжелый блок «Б» не должен остаться без работы. Грузами до 25 тонн на низких орбитах могут быть и модули МКС и возможно другие тяжелые спутники, а 4,5 тонн на геостационаре, это может быть и сразу пара или доже 3 спутника. А для межпланетного аппарата, это вообще самый оптимальный размерчик. Такой РН способен полностью заменить Протон, грузоподъемности которого часто даже немного не хватало. Так что, даже если долго пройдется ждать сорокатонника, все равно все блоки будут работать, а возможность будет всегда. Чтоб минимизировать расходы, большинство грузов на низкую орбиту будет осуществляться только с использованием многоразовых блоков, без полей падений и дополнительных транспортировок блока «В». И это с учетом, что будут доступны все орбиты во всех направлениях.
Блок «А».
Блок «А» может выполнять только роль первой ступени. Он оснащен двумя ЖРД типа РД-180, тягой 390,5/423,7 тонн с качающимися соплами, для изменения вектора тяги. Это необходимо для управления по курсу, а так же при постоянно смещающемся центре тяжести, так как ступень имеет боковое крепление и она в единственном количестве, без симметричного отображения.
Корпус состоит из несущих баков, нижний – кислородный (более тяжелый) стоит непосредственно на раме крепления ЖРД, верхний – керосиновый. Жесткость баков несколько повышена по сравнению с подобными одноразовыми блоками, в том числе из за постоянно поддерживаемого наддува. Это необходимо по причине того, что блок многоразовый, и он совершает вход в плотные слои атмосферы, полет и посадку по самолетному. А требования к корпусу самолета значительно выше, чем ракеты, он испытывает большие поперечные нагрузки. Радует то что в самолетном режиме полета, баки практически пусты и вес их минимальный.
Блок «А» оснащен крыльями и оперением по типу «Бурана». Длина его корпуса не так велика, поэтому очень больших не решаемых проблем с аэродинамикой быть не должно, не смотря на значительное смещение центра тяжести назад (примерно как у Шатлла).
Блок «А» оснащен двумя ТРДФ, предположительно от ТУ-160, с несколько измененным воздухозаборником. Их тяги с запасом хватит для совершения самолетного взлета, перелета на любые расстояние, они так же используются при ракетном старте, их вклад в общую тягу составляет около 10%, а на начальном этапе разгона это очень нужная прибавка, хотя в дальнейшем, почти до самой посадки, они катаются дополнительной массой. Но необходимость ТРДФ неоспорима из за необходимости сокращения транспортных расходов. ТРДФ дают возможность стартовать в любом направлении, блок все равно долетит до ближайшей ВПП, или вообще к месту старта.
Блок «А» приспособлен для бокового крепления к блокам «Б» или «В», и служить им стартовым ускорителем. А в комплектации ГлобУС-1, вторая ступень (одноразовая) устанавливается с верху. Если это блок «Р», то через многоразовый трубчатый соединитель, который возвращается с блоком «А». А если это другой менее мощный разгонный блок, то они вместе с ПГ помещаются в многоразовый грузовой контейнер, из которого выходят по окончанию работы блока «А», когда скоростной напор уже минимален и позволит открыть створки и освободить разгонный блок с ПГ. Далее грузовой контейнер надвигается на блок «А» (по аналогии с блоком Ц, Энергии-2), и блок «А» совершает посадку.
Блок «Б».
Блок «Б», это самый большой и тяжелый блок системы. Все его двигателя начинают работать от Земли с самого старта. Блок «Б» является и самым сложным. Он имеет откидной двигательный отсек, грузовой отсек с открывающимися створками, складные крылья и складное хвостовое оперение. Блок «Б» оснащен 4-мя ЖРД типа РД-180 с качающимися соплами. Три из них расположены на основном корпусе блока, а один на откидном двигательном отсеке.
Блок «Б» имеет три основных бака. Два бака с кислородом, один из них расположен по верх рамы крепления ЖРД основного корпуса, другой по верх рамы ЖРД откидного отсека. Бак с керосином на все двигатели общий и расположен по верх бака с кислородом в основном корпусе. Все баки на протяжении всего полета находятся в надутом состоянии, для увеличения жесткости корпуса, которая особенно нужна в самолетном режиме полета, благо, что к тому времени все баки практически пустые и их вес не так огромный, как в ракетном режиме.
Я рассматривал несколько вариантов конструкции блока «Б», несколько раз что то изменял и дополнял, но опишу тот вариант, который изготовил. Хотя потом пришла идея значительно более простого блока с дополнительными возможностями, но в нем есть такой недостаток (как у всех РН), что при выходе из строя любого двигателя, груз, а возможно и блок «Б» не сохранялись. А с помощью этого блока должны выводиться самые тяжелые аппараты, и их цена может быть огромна. Поэтому описываю изготовленный вариант.
Основная сухая масса в блоке «Б» сосредоточена в районе откидного отсека, и это все ЖРД, ТРДФ и прочие агрегаты. При такой длине блока, где большая часть массы сосредоточена сзади, совершить самолетный полет с маневрами не позволит ни какая аэродинамика. Поэтому я решил при самолетном движении изменить положение корпуса относительно направления полета на 180 градусов.
По окончании работы ракетных двигателей блока «Б», откидной отсек поворачивается, соединяясь юбками с основным корпусом, образуя обтекаемый нос. Ничего глобально сложного в этом не вижу. Перелив керосина во время работы ЖРД, это вообще не проблема, шарнир и замки на юбках то же не вопрос. Длина юбок не велика и вся эта система сможет обеспечить необходимую жесткость. Чем то похожая система делается на некоторых тяжелых транспортных самолетах, где запрокидывается носовая часть, обеспечивая доступ в грузовой отсек.
ЖРД в блоке «Б» расположены так, что при закрытии откидного отсека его сопла помещаются между соплами основного корпуса, тем самым сокращается длины юбок, а значит и всего блока. Блок «Б», даже с пустыми баками достаточно большой и тяжелый, возможно около 180 тонн. И для нормального самолетного полета, взлета и посадки нужны достаточно большие крылья. Зато при ракетном разгоне огромные крылья с большим удлинением создадут большие аэродинамические потери, поэтому предлагаю крылья складные и длина каждого крыла увеличивается примерно в два раза. При старте их длина равна длине крыльев блока «В», и все плоскости соединены в плотный пакет обтекаемой формы, а при самолетном режиме складные плоскости разворачиваются, почти в двое увеличивая площадь и длину. Шарнир и замки у этой конструкции не очень сложные и напряженные, типа как у блока»А» Энергии-2, или Байкала.
Хвостовое оперение Блока «Б», выполнено по аналогии с хвостовым оперением блока «А» Энергии-2, но при старте плоскости не торчат в разные стороны, а плотно прижаты к корпусу блока «В», и практически не создают дополнительного аэродинамического сопротивления. А в Энергии-2 таких торчащих хвостов аж целых 8 штук.
Блок «Б» в РН ГлобУС может быть 1-й или 2-й ступенью, но не последней. По окончании его работы всегда начинает работать блок «В». А герметичный грузовой отсек находится именно на блоке «Б», а не на «В». Перед расстыковкой его створки раскрываются и блок «В» вытягивает ПГ из грузового отсека, затем створки закрываются, блок принимает форму самолета и совершает посадку. А например при не удачном запуске ЖРД блока «В», груз остается на прежнем месте, и после отстрела блока «В», блок «Б» с ПГ в грузовом отсеке, совершает посадку. Конечно при массе блока в 180 тонн, груз на хвосте в 45 тонн, это проблема, но при данном расположении крыльев и хвоста это смещение центра тяжести можно предусмотреть, тем более между крыльями и полноценным хвостовым оперением рычаг приложения сил очень хороший.
На откидном двигательном отсеке так же располагаются два ТРДФ, предположительно, от ТУ-160 но с измененным воздухозаборником. Их тяги должно хватить для взлета, полета на любые расстояния и посадки в самолетном режиме. Благодаря этому проблем с транспортировкой блока «Б» быть не должно. Тем более после старта блоку придется садиться на чужой аэродром, где после минимального ТО и заправки самостоятельно лететь к месту старта. ТРДФ так же используются при старте, их вклад в общую тягу блока на начальном участке разгона составляет около 5%.
Блок «В».
Блок «В», это многоразовый водородный блок, выполняющий роль последней или предпоследней ступени. Это самый легкий из многоразовых блоков, он оснащен одним маршевым ЖРД, типа 14Д12 (это форсированный вариант РД-0120 с сопловым насадком), этот двигатель сможет достичь наиболее высоких параметров по тяге и УИ. Так же как и других блоков, баки с водородом и кислородом все время полета находятся в надутом состоянии, обеспечивая дополнительную прочность корпуса, особенно в режиме входа в атмосферу и посадке.
Блок «В» не имеет своего грузового отсека, а ПГ вытягивает из грузового отсека или грузового контейнера блока, предыдущей ступени и разгоняет его на внешней подвеске с боковым креплением. Основное крепление ПГ соединяется с рамой переднего шасси, а прочности корпуса планера достаточно для бокового крепления груза, который разгоняется без воздействия скоростного напора.
Управление по курсу и компенсация изменения положения центра тяжести, осуществляет отклоняющееся сопло ЖРД. Крылья и хвост блока «В» аналогичны «Бурановскому» , а меньшее сосредоточение массы в задней части корпуса, позволит иметь такую длину.
Блок «В» не имеет ТРД, для полета в атмосфере, поэтому он вынужден лететь к ВПП только планированием. При его массе блок имеет не малую площадь крыла и его удлинение, поэтому не плохое аэродинамическое качество, а значит и расстояние маневра. Однако на самостоятельный перелет с аэродрома на аэродром Блок «В» не способен, поэтому в случае необходимости его придется возить на другом самолете. А т.к. его масса всего 35 тонн, а это в два с лишним раза легче Шатлла и тем более блока «Ц» Энергии-2, то можно найти не мало самолетов, способных его перевезти, тот же ВМ-Т. Но в большинстве случаев, блок «В» выводит ПГ на одновитковую орбиту и сам совершает посадку на свой аэродром, в близи места старта, что исключает лишние транспортные затраты.
Блок «Р».
Блок «Р», это одноразовый разгонный блок, позволяющий выводить грузы на высокие и отлетные орбиты. Конечно его нужно делать водородным с ЖРД многократного включения. На нем лучше поставить не один а несколько двигателей, т.к. масса разгоняемого блока с ПГ может очень сильно отличаться, и чтоб не дросселировать мощный ЖРД, можно их последовательно отключать. Сам двигатель должен иметь сопловый насадок, для достижения максимального УИ, который в сложенном виде будет занимать меньше места в грузовом отсеке.
ГлобУС-1.
ГлобУС-1, это семейство РН, использующие только один многоразовый блок «А». Разгонный блок с ПГ установлен соосно поверх корпуса блока «А», по тандемной схеме.
Один из вариантов – установка разгонного блока «Р». Это самый тяжелый вариант ГлобУС-1Р. В такой комплектации РН способен вывести на низкую орбиту 11 тонн, или одну тонну на отлетную орбиту.
Если использовать более слабые, особенно не водородные разгонные блоки, то на низкие орбиты можно выводить 4-8 тонн. В этом случае ПГ вместе с разгонным блоком можно поместить в многоразовый грузовой контейнер, который откроется по окончании работы блока «А», после выхода за пределы действия серьезного скоростного напора. Потом блок «А» вместе с грузовым контейнером возвращается на землю, а разгонный блок уже без всяких обтекателей выводит ПГ на заданную орбиту.
Возможен вариант вообще без разгонного блока. Это вариант аттракцион для туристов. Тогда по верх блока «А» устанавливается пассажирская кабина-капсула, которая вместе с ним взлетает и вместе садится. Конечно в такой комплектации РН взлетает более нежно, вскоре после старта отключает один из двух ЖРД, потом и оставшийся дросселирует.
ГлобУС-1, это самая легкая комплектация системы ГлобУС.
Прилагаю расчет вывода на орбиту некоторых вариантов РН ГлобУС-1.
Расч_ГлобУС-1Р
Расч_ГлобУС-1Рв
ГлобУС-2.
ГлобУС-2: это параллельно соединенные многоразовые блоки «А» и «В» с одновременным включением ЖРД на Земле. Необычность конструкции в том, что грузовой контейнер расположен не на последней ступени, а поверх блока «А» (контейнер тот же как и на ГлобУС-1), он открывается по окончании работы блока «А», после выхода за пределы действия скоростного напора, при этом блок «В» вытягивает ПГ из контейнера и продолжает разгон с грузом закрепленном с наружи. Это позволяет блоку «В» не таскать грузовой контейнер на орбиту (как в Энергии-2), и не отбрасывать где попало одноразовые обтекатели. Возможен вариант без многоразового грузового контейнера, а установка на место его, блока «Р» на трубчатом соединителе. В этом случае ПГ закрыт одноразовыми обтекателями, которые отбрасываются над Тихим океаном.
ГлобУС-2, это более тяжелый 2-х ступенчатый носитель, 1-я ступень – блок «А», его ЖРД обладают большой тягой, и носитель быстро набирает скорость. Благодаря этому вскоре возможно дросселирование ЖРД блока «В», что сэкономит топливо для самостоятельного разгона после разделения. После разделения блок «А», надвинув грузовой контейнер совершает посадку. А блок «В» выводит ПГ на одновитковую орбиту, и сделав один оборот совершает посадку на ВПП вблизи места старта. При этом совершенно нет отброшенных деталей, все конструкции используются многократно, что со временем сможет принести экономию.
ГлобУС-2Р, это ГлобУС-2, но без грузового контейнера, а на его место устанавливается 3-я ступень – блок «Р» с ПГ закрытым одноразовым обтекателем. В такой комплектации возможно два назначения носителя. Один, это вывести тяжелый – до 22 тонн груз на низкую орбиту. Второй, это вывод ПГ на геостационар, или на отлетную орбиту. Здесь ГлобУС-2Р способен до 2-й космической скорости разогнать 4 тонны. Но в этом случае блок «В» не способен вывести свой груз на одновитковую орбиту, и ему придется садится на чужую ВПП, а потом его придется доставлять домой, но зато грузоподъемность возрастает очень заметно.
Возможны еще две комплектации, это когда к РН ГлобУС-2, внутрь грузового контейнера помещается ПГ с другим, вернее всего не водородным разгонным блоком (из за большого объема водородных баков). В одном случае масса полезного груза и разгонного блока в контейнере на столько велика, что блок «В» не способен вывести весь груз на одновитковую орбиту, и ему придется совершать посадку на чужой ВПП, но масса выводимого ПГ на низкую орбиту может быть от 13 до 18 тонн.
Или немного более легкий вариант, но все равно масса ПГ больше 9-ти тонн, как на ГлобУС-2. В этом случае блок «В» то же был бы не способен разогнать груз до одновитковой орбиты, но он отстреливает его чуть раньше, чем у него закончится топливо, и на оставшемся топливе блок «В» сам в одиночку доразгоняется до нужной скорости и дотягивает до домашней ВПП. А одноразовый разгонный блок вытягивает ПГ на низкую орбиту, и масса ПГ при этом составляет от 10 до 13 тонн.
Предлагаю расчет вывода на орбиту некоторых модификаций РН ГлобУС-2.
Расч_ГлобУС-2
Расч_ГлобУС-2Р
Расч_ГлобУС-2Рв
ГлобУС-3.
ГлобУС-3: это комплектация РН уже с тяжелым блоком «Б», и установленным над откидным двигательным отсеком блока «В». В такой компоновке блоки работают последовательно, сначала «Б», затем «В». ПГ при старте находится в грузовом отсеке блока «Б», а блок «В» при начале работы вытягивает его из отсека и далее разгоняет на внешней подвеске (смысл тот же как и на ГлобУС-2). Для вывода на высокие орбиты, в грузовой отсек можно поместить блок «Р» вместе с ПГ.
Двухступенчатая РН ГлобУС-3 предназначена для вывода на низкие орбиты грузов до 25 тонн, диаметром до 6 метров и длиной на полный диаметр около 10 метров, и еще конус около 7метров. Объем получается более 300 м3, может это и меньше чем у некоторых других носителей и проектов, но все равно не мало. Носитель получается полностью многоразовый с посадкой блока «В» на свой аэродром. Выводимому аппарату остается немного самостоятельно доразогнаться, что перейти с одновитковой на необходимую орбиту. Старт возможен в любом направлении, т.к. нет полей падений, но блоку «Б» наверно все таки придется садиться на чужой аэродром, благо, что он сам потом способен перелететь к себе домой.
Трехступенчатая РН ГлобУС-3Р предназначена для вывода аппаратов массой 6 и 9 тонн на отлетные орбиты, или на геостационар (немного меньше). Для этого в грузовой отсек вместе с ПГ помещается блок «Р». Но масса только самого блока «Р» больше обычной грузоподъемности ГлобУС-3, и блоку «В» не разогнаться до скорости одновитковой орбиты, так в одном случае он садится на чужой ВПП. А в другом случае блок «Р» с аппаратом отстреливается раньше, чем кончится топливо в блоке «В», и весь дальнейший разгон выполняет блок «Р». А блок «В» без груза доразгоняется до необходимой скорости и садится у себя дома.
Предлагаю расчет вывода ПГ некоторых модификаций РН ГлобУС-3.
Расч_ГлобУС-3
Расч_ГлобУС-3Р
Расч_ГлобУС-3Рм
ГлобУС-4.
ГлобУС-4: это самая тяжелая комплектация РН, в ней используются все три многоразовых блока. От Земли запускаются все двигатели блоков «А» и «Б». Первым вырабатывает топливо блок «А» и отцепляется и совершает самолетную посадку. Затем вырабатывает топливо блок «Б», закрывает откидной двигательный отсек и запускается ЖРД блока «В», если все нормально, то блок «В» вытягивает ПГ из грузового отсека блока «Б», и разгоняет его на внешней подвеске. Блок «Б» принимает форму самолета, входит в атмосферу и совершает посадку уже на чужую ВПП. Блок «В» выводит ПГ на одновитковую орбиту, отцепляет груз, а сам совершив круг возвращается к месту старта, входит в атмосферу и планирует на свою ВПП. Для ПГ нужен совсем не большой доразгон. Возможен вариант, когда в качестве ПГ находится блок «Р» с аппаратом для высокой орбиты или межпланетной станцией.
Предлагаю расчет вывода на орбиту некоторых модификаций РН ГлобУС-4.
Расч_ГлобУС-4
Расч_ГлобУС-4Р
ГлобУС в сравнении с другими РН и проектами.
Больше всего сравнений я проведу с проектом Энергии-2 (ГК-175), хотя это проект, которому не суждено сбыться, но он мне понравился, и я считаю его прототипом моей системы. Часть решений я взял от туда, но хочется думать что сделал попытку шагнуть дальше, создать не только полностью многоразовый носитель, но и носитель с разными комплектациями, чтоб обеспечить разные грузоподъемности и орбиты.
Если попытаться сравнить блоки «А» ГлобУС-а и Энергии-2, то получится, что они несколько похожи. Подобная суммарная тяга ЖРД, те же компоненты топлива и примерно то же его количество. Оба всегда выполняют роль только первой ступени. Оба многоразовые и имеют крылья и оперение, а так же ТРД для полета в атмосфере.
Теперь отличия: На ГлобУСе блок «А» заметно толще и короче. Оперение на нем капитальное, типа как у Бурана, а не складное.( Пока эти аргументы говорят, что корпус может быть легче.) Но на блоке «А» у ГлобУСа есть не один, как на Энергии-2, а два гораздо более мощных ТРДФ. Поэтому сухую массу блока я оценил аж на 12 тонн больше. (для перестраховки)
Преимущество блока «А» ГлобУСа еще и в том, что при его меньшей длине, на него можно поставить с верху вторую ступень, типа как у Зенита, и получится вполне конкурентоспособная РН – ГлобУС-1.
Теперь попытаюсь сравнить блок «Ц» Энергии-2 и блок «В» ГлобУСа. То при подобной компоновочной и аэродинамической схеме, блок «В» почти в три раза меньше и слабее. На нем так же нет огромного грузового контейнера, что его заметно облегчит. Но я взял сухую массу с запасом 35 против 100 тонн. (Чтоб меня не обвиняли в максимализме.)
А вот ни чего подобного большому блоку «Б», я не нашел. Если смотреть по объему баков, то он на 200м3 меньше, чем у блока «Ц» Энергии-2, но масса топлива в два с лишним раза больше. (из-за разных видов топлива) Масса всех двигателей примерно на 25 тонн больше. Грузовой отсек весит не больше чем грузовой контейнер на Энергии-2.
Конструкция оперения и крыльев пусть в 2,5 раза тяжелее. Наличие отдельного откидного отсека может добавить еще % 10 массы. Итого я думаю сухая масса блока «Б» может составлять около 180 тонн.(Грубо но скромно.)
Теперь рассмотрим разные комплектации:
ГлобУС-1, отдаленно похожа на Зенит, с многоразовой 1-й ступенью. Из-за средств возврата 1-я ступень тяжелее, и если даже установить 2-ю ступень водородную – блок «Р», его грузоподъемность не превысит грузоподъемности Зенита.
ГлобУС-2, это примерно в три с лишним раза уменьшенная Энергия-2. (по схеме) Первая – керосиновая и вторая – водородная ступени вместе запускаются от Земли. Но только за место 4-х блоков 1-й ступени, на Энергии-2, на ГлобУСе-2 всего один блок первой ступени, сопряженный крыльями с второй ступенью. И грузоподъемность у меня получилась примерно в три с лишним раза меньше, чем у Энергии-2.
ГлобУС-3, в отличии от Энергии-2, это не пакет, а тандем. И блок «В» запускается уже не от Земли, а на высоте, имея высотное сопло, более высокий УИ, и уже и вертикальную и горизонтальную скорость. Что позволяет осуществить вывод тяжелых грузов при не очень высокой начальной тяговооруженности блока «В».
ГлобУС-4, это самый тяжелый РН. Но он по стартовой массе на 330 тонн легче Энергии-2, но вывести груза сможет явно больше, даже при том, что количество водорода чуть не в три раза меньше. Причина в том, что схема Энергии-2 это 1,5 , а схемаГлобУС-4 это 2,5 , т.е. последняя водородная ступень начинает работу не от Земли, что значительно эффективней. И если посмотреть какую массу выводит на орбиту Энергия-2 --- это 100 тонн – блок «Ц» и 30-40 тонн – ПГ / итого: 130-140 тонн. А у ГлобУС-4 это: 35 тонн блок «В» и 45 тонн – ПГ / итого: 80 тонн. Вот исходя из этого и меньшие затраты. Да и суммарное количество блоков 3 против 5-ти, на два меньше.
Экономическое обоснование создания ГлобУС.
Создание системы ракет-носителей ГлобУС, это очень серьезное решение. Начальные затраты будут огромны, но это не значит, что некая цель-лозунг оправдывает средства. Прежде всего установим, что мы хотим получить? Или какой то носитель под решение какой то узкой задачи, или группы задач, или систему, которой по силам любые задачи, притом практически все. И это в результате создания, всего 4-х серьезных изделий. Один выбор, это принять решение строить блоки многоразовыми, или как раньше одноразовыми – серийными. Это очень серьезно зависит от того какой реальный и главное безопасный может быть ресурс многоразовых блоков. Если ресурс двигателя три полета, а планера пять, то не стоит и чесать затылок. Если 10 и20, то можно лениво и почесать. Если же 15 и 40, то тогда можно прикидывать, какой блок в скольки полетах в год может быть задействован.
Конечно оправдать затраты на такой проект несколькими годами не получится, но то что каждый блок участвует во многих комплектациях и часто будет востребован, что ускорит окупаемость. Даже самый тяжелый и дорогой блок «Б» используется минимум в пяти вариантах РН, это все тяжелые спутники на высокие орбиты, и конечно 25 и 44 тонны на низкую орбиту, а это и сегменты МКС и ….
Извините за неконкретность, но цифры, которые я попытался подобрать, довольно проблемно переложить к моему носителю, если кому интересно выложу их по ходу.
Собственные комментарии.
Я прекрасно понимаю, что создать такую серьезную системы, как ГлобУС, дело очень сложное, долгое и затратное. Любое государство втягиваясь в подобную программу должно иметь далеко идущие планы. Зато в случае создания подобной Глобальной Универсальной Ракетной Системы, обладатель сможет достаточно оперативно обеспечить любые потребности по выводу в космос любых грузов. А благодаря универсальности, каждый блок будет использоваться в разных комплектациях и работать не от случая к случаю, а чаще, от того снижая стоимость килограммов на орбите.
Если создавать серьезную новую систему, то она должна быть действительно новая, на современных достижениях, а не легкая модернизация изделий разработки 50-х годов прошлого века. Гении того времени все создавали практически с нуля, поэтому сделали шаг вперед, а если мазать суперсовременным средством старые сапоги, то это шаг назад, и потомки как не крути останутся босяком. Поэтому, даже в выборе двигателей, я ориентировался на перспективные параметры, хотя преклоняюсь перед гениальностью создателей НК-33, РД-0120. Но для прорыва этого немного маловато, да и еще нужен другой ресурс, для обеспечения многоразовости. Дорого! Но если обеспечить себя всеми носителями на следующие 50 лет, и оказаться опять впереди конкурентов, то затраты оправдаются многократно. Да и при работе над масштабным проектом вырастают много самых серьезных специалистов, в том числе из молодежи, которые в последствии смогут решить еще не одну грандиозную программу. Ведь по окончанию Советской эпохи прежние коллективы оказались не востребованы, а значит утрачены. Специалисты по одиночке создавали линии по изготовлению пивных банок…. , а чаще монтировали для этого импортное оборудование….. Короче все их практически можно заносить в красную книгу, а скоро и тех не останется. Мое мнение любой стране время от времени, в качестве встряски нужен не передел собственности, а грандиозный проект, с огромным привлечением, специалистов и ресурсов. Только такой подход обеспечит конкурентоспособность в будущем.
Конечно по ходу разработки этого прожекта у меня в голову приходило много новых мыслей, некоторые из которых мне понравились, но не все отражены в изделиях и описаниях, и так текста получилось не имоверно много (хоть самому бы перечитать). И при изготовлении получилось, что не все пропорции и элементы так как я хотел, но вроде смысл идеи должен быть понятен. Да и описать хотел больше моментов, но и так объем уже великоват, для того, чтоб его увидев, взяться и прочитать. Кому что то будет интересно обязательно отвечу, да и есть что добавлю потом, чуть-чуть не готово.