Двухрежимный движок

[vitus_wagner]

http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-17864782

Двигатели для обитального самолета SkyLon уже воплощены в металле и тестируются.

Этот двигатель отличается тем, что до скорости примерно 5,М (1,5км/с) работает как воздушно-реактивный, а потом, после того как машинка наберет скорость и высоту, начинает работать как ракетный, на перевозимом с собой окислителе.

Основная проблема, которая стояла перед разработчиками этого двигателя - охлаждение входящего воздуха перед компрессором. Потому что на скорости 5М оно на входе будет иметь температуру около 1000°

Казалось бы, 5М это примерно пятая часть скорости, необходимой для выхода на околоземную орбиту. Но на этом участке полета традиционные ракеты расходуют большую часть топлива (работа первой ступени). А для кислородно-водородных двигателей масса перевозимого с собой окислителяч в 8 раз превышает массу топлива.

Соответственно, научившись брать окислитель из окружающей среды мы фактически можем обходиться без первой ступени. А двухступенчатые ракеты начиная от Р-7 (в варианте запуска первого спутника) и кончая Falcon-9 на орбиту выйти вполне способны.

Вообще Земля у нас такого размера, что для того чтобы можно было выйти на орбиту на одноступенчатой ракете, не хватает совсем чуть-чуть.

Вот это "чуть-чуть" и предлагается добрать из окружающего воздуха в проекте SkyLon.

Теоретически реализация этой машинки сможет еще на порядок уронить стоимость вывода грузов массой до 10-12 тонн на орбиту, по сравнению с Falcon-9. Правда в Reaction Engines расчитывают что стоимость первых запусков будет вполне сравнимой ($40M vs $54М по ценам SpaceX).

Но вот на что точно способен SkyLon, так это на существенное увеличение числа запусков. Вероятно, проблемы с теплоизоляцией, аналогичные таковым у Шаттла у него будут. Но из-за отсутствия reusable твердотопливных ускорителей, и сгораемого бака, характер регламентных процедур, необходимых при межполетном обслуживании будет близок к таковым у Tу-160 или "Конкорда". Так что для того чтобы выполнять запуск каждые сутки, похоже будет достаточным иметь всего 2-3 аппарата.

Правда, даже по цене $1М/тонна вряд ли найдется столько груза. Хотя при таких ценах, возможно что-то станет рентабельным. Во всяком случае, организовать геологическую съемку Луны при бюджете, сравнимом с бюджетом чемпионата мира по футболу можно уже пытаться.

Comments

[kouzdra [lj.rossia.org]]

Там дело не только в массе окислителя - при наличии внешнего источника рабочего тела скорость истечения есть смысл не максимизировать, а напротив - минимизировать. Что позволяет еще в разы сэкономить на затратах энергии (и количестве топлива соответственно)

[vitus_wagner]

Оно, конечно так. Но меня больше поразил тот факт, что большая часть топлива у космической ракеты тратится на вполне самолетных скоростях.

Собственно в 9 или в 29 раз мы снижаем количество возимого с собой расходного материала, необходимого для того, чтобы набрать 5М это уже не принципиально. Важно что при этом мы с легкостью можем увезти все топливо и окислитель, потребные для набора скорости с 5М до 25М.

[kouzdra [lj.rossia.org]]

Кстати - что до одноступенчатого носителя - он в принципе вполне возможен: такое странное (но удачное) изделие как "Атлас" было к нему очень близко - оно сбрасывало только лишние двигатели (емнимп 5% стартовой массы) - топливный бак был общий для обоих ступеней.

C учетом того, что оно было кислородно-керосиновое и уровень технологий там -середины 50-х - довеси его до полноценного SSTO было можно - неясно было только "зачем"

[vitus_wagner]

Нужен не одноступенчатый носитель, а полностью reusable носитель. Поскольку это принципиально позволяет удешевить вывод на порядок и обеспечить более высокую частоту стартов при ограниченом флоте носителей.

С Шаттлом этих целей добиться не получилось, В частности из-за неудачно выбранной схемы спаспения и повторного использования твердотопливных ускорителей первой ступени.

У Маска заявлено спасение и повторное использование первой ступени "Фальконов" но что-то пока по-моему ни разу это проделано не было.

Опять же используемая схема спасения вызывает подозрения, что в процессе спасения ступень будет повреждаться больше, чем в процессе работы.

[kouzdra [lj.rossia.org]]

PS: Но вообще-то это (как и недавно упомянутый мной экзокернел) - придумки из ушедшей эпохи - лет 30 назад все бы это имело шансы получить реальное финансирование и через несколько лет превратиться в готовый к использованию продукт. А сейчас - нет.

[blacklion.livejournal.com]

А что за экзокернел? походил по журналу -- не нашёл.

[filin]

Это радует.

[silly-sad.livejournal.com]

йоп. витус. я и так склонен погружаться в тягостные раздумья по любому поводу. а тут вы с охлаждением забортного воздуха.
я просто в филосифическом ахуе от того как количество переходит в самое неожиданное качество -- какие странные задачи людям приходится решать.

мне просто стыдно за то насколько мои задачи ничтожны.

[wim_winter]

Вообще, со СкайЛоном все не так радужно. Делать они будут не движок, а макет, и там есть некоторые нерешенные проблемы, практических подходов к которым покамест нет.
Хотя проект интересный (Хотол, правда, был не менее интересен - но ведь порезали).

[gix]

>Правда, даже по цене $1М/тонна вряд ли найдется столько груза. Хотя при таких ценах, возможно что-то станет рентабельным.

Ну с учетом того, что на днях объявилась фирма, намеренная зарабатывать на сырьевой эксплуатации астероидов - http://www.planetaryresources.com, подозреваю, что удешевление запуска до мегабакса за тонну может привести к совсем неожиданным последствиям.

[kobelsky]

"...характер регламентных процедур, необходимых при межполетном обслуживании будет близок к таковым у Tу-160 или "Конкорда""
SR-71. И скорости почти те же, и, сответственно, проблемы. На "Black Bird", кстати, проблема охлаждения была решена достаточно просто и изящно - топливо в баки заливалось почти при температуре замерзания, а потом перед подачей в двигатель использовалось как хладагент.

[daddym]

Мне вот непонятно желание ВСЕ делать повторно используемым. Если взять те же Прогрессы и перевести на индустриальное производство - получится почти то же самое десятикратное сокращение стоимости вывода.

Кто мешает опять же использовать воздушный пуск - зачем весь самолет целиком в космос тащить? В этом случае стоимость вывода грубо уменьшается еще на порядок - притом что не приходится решать такие уж сверхсложные задачи. Пусть это не 5М а только 3М - зато давным давно обкатано.

[vitus_wagner]

Собственно поставить кислородно-керосиновый носитель на конвейер - это то что проделал Муск со своими "Фальконами". Цену которых мы сейчас берем за достигнутый предел, А SkyLon должен обеспечить еще порядок по сравнению с Фальконом.

Что касается воздушного старта, то у нас нет сейчас самолетоа, способных поднять груз порядка сотни тонн в страосферу и разогнать его до 5М.

Фактически воздушный старт означает что кроме орбитального самолета, который должен быть все равно возвращаемым, потому что задача все равно возить грузы в обоих направлениях, нужно делать еще один гиперзвуковой самолет
со всеми проблемами связанными с охлаждением и т.д., только намного больше,

Вообще, конечно у SkyLon есть два крупных недостатка - ему нужна бетонная полоса и он использует криогенное топливо.

Это сильно осложняет развертывание SkyLon-ов в экваториальных широтах. Впрочем уже можно цепляться за существующую аэродномную инфраструктуру.

Но может быть лет через десять кто-нибдуь догадается скрестить SkyLon с A-57 и взлетать с воды. Тогда запуск груза на экваториальную орбиту будет выглядеть так - подгоняется в нужную точку экватора корабль с атомной энергетической установкой и аппаратурой для приготовления жидкого кислорода и водорода из воды, потом туда своим ходом прилетает SkyLon-Hydro, садится, дозаправляется и пошел на орбиту.

[daddym]

Ну да - сверхтяжелый гиперзвуковой самолет. Но собственно проблемы здесь скорее финансовые а не технические.
Кстати насчет старта с бетона - я вообще удивлен что никто не додумался до старта, а может и посадки на рельсовую тележку. Разгон гденибудь до 100м\с и отсутствие шасси.
Опять же космос никому серьезно не нужен, иначе найти место чтобы на экваторе построить полосу проблемы бы не составило. Ну произошли бы в Африке пара небольших переворотов... Заодно и порядка прибавилось бы...
Впрочем в качестве такой тележки можно и что нибудь типа тяжелого глиссера использовать, как раз в рамках Вашей идеи лодки.

Насчет орбитального самолета. Ну хорошо, возвращать чтото с орбиты нужно. Но что то гложут меня сомнения на тему того что самолет при этом выгоднее всего. Единственный плюс - более или менее контролируемое место посадки. Перегрузки, насколько я понимаю, ничуть не меньше, чем для классической капсулы. Вроде бы самый мягкий спуск с орбиты - надувной конус, или я неправ?