Шаттл: история создания, цели, задачи

Легко. Берем скажем схему Байкала. Т.е. некая вторая ступень плюс бустер. Одноразовый бустер весит 10 тонн, стоит 15 мегабаксов, имеет заливку 120 тонн. Многоразовый бустер весит 20 тонн, имеет заливку те же 120 тонн, стоит 50 мегабаксов (45 мегабаксов на авионику и ТО на весь жизненный цикл нормально?) плюс 10 мегабаксов на каждую смену двигателя. Заявленный ресурс планера - 25 полетов, двигателя 10 полетов.

Масса второй ступени вместе с ПН в схеме А-1 - порядка 35 тонн. Это значит, что многоразовая первая ступень поднимает вторую ступень на 10 тонн легче, т.е. 25 тонн. 10 тонн из 35 - это примерно 30%. На столько меньше выводит комплекс с многоразовой первой ступенью.
Теперь считаем выгоду. На 10 полетов для одноразовой ступени нужно 10 ступеней и 10 двигателей - 150 мегабаксов. На 10 полетов для многоразовой ступени нужно 0.4 ступени + 1 двигатель. Т.е. 50* 0.4 + 10 = 30 мегабаксов. Выводимая при этом ПН будет в 1.5 раза ниже - т.е. цифру надо увеличить в полтора раза. 45 мегабаксов. Округлим, 50. Против 150. Есть разница?


Правда, справедливости ради, должен отметить, что у одноразовой РН ресурсы по снижению стоимости тоже далеко не исчерпаны. РН с серийностью сравнимой с автомобилем могла бы стоить раз в 5 дешевле - не 10 мегабаксов за 20 тонн сухой массы, а 2. Но ниже уже не получится. Может получиться ситуация, когда производство РН УЖЕ серийное, а АКС ЕЩЕ не серийное - тут одноразовик может выбраться вперед. С другой стороны, в приведенном примере никто не запрещает для планера АКС 100 и более полетов, в этом случае соотношение цен будет определяться соотношением стоимости замены ЖРД и стоимости сборки новой ступени - т.е. может доходить до 10-15 раз.

2 Владимир Малюх:

В принципе понятно, с психологической точки зрения, почему многоразовые носители кажутся выгодней одноразовых, по аналогии, скажем, с транспортной авиацией той же.
Возникает вопрос, если попробовать сравнить наоборот - транспортную авиацию с одноразовыми носителями, как бы выглядел транспортный самолет, построенный по идеологии "одноразовасти" (прилетел борт, разгрузили и все: мы его не заправляем, не проводим ТО, а на свалку, без какого то ни было рециклинга).

Первое что вспоминается - транспортные планеры ВМВ.

Грань окупаемости - это точка в которой более дорогой, да, многоразовый аппарат по стоимости аммортизации уравнивается со стоимостью одноразового. В зависимости от правильности конструкции эта точка может случиться на 10-м пуске, а может ВоОБЩЕ не случиться. В зависимости от конструкции многоразового аппарата. Для самолетов эта точка - порядка 5 полетов, для АКС - ХО - порядка 30 пусков комплекса.

Фиг. Напоминаю циклограмму работы Байкала - ВНАЧАЛЕ ступень расходует топливо, и ЗАТЕМ - раскрывает крыло и садится. Да, запас прочности - 1.2 при вертикальном нагружении... ПОЛНОЙ ступени. А вот когда топливо израсходовано, ступень весит уже не 130(140) тонн, а 10(20). Это означает 10-кратный запас прочности в продольном направлении, и по меньшей мере двух-трехкратный в поперечном.

По поводу массы двигателя - сколько весит РД-120 и сколько SSME? Де-факто, начиная с НК-33 все двигатели многоразовые.

По поводу стоимости - ну и сколько стоит 10-тонный самолет? Я так понимаю, это что-то типа DC-2 или скажем Миг-АТ?

10-тонный - это какая масса самолета имеется ввиду пустого или взлетная?

30% массы может иметь НОРМАЛЬНЫЙ разгонщик. 30% - это относительная масса Валькирии, 3М бомбера расчитанного на ПРОДОЛЖИТЕЛЬНЫЙ полет на 3М. Так что не надо спорить с дядями с Энергии и из Хруничева - относительная масса Байкала - 0.14, относительная масса блоков А - 0.17 (это РЕАЛЬНАЯ масса МНОГОРАЗОВОГО блока с парашутной системой спасения).

Если так хочется брать за основу Миг-25 - извольте. Сухая масса первой ступени - 8%. Такая масса достигнута, например, на РН Атлас или Зенит. Т.е. от наших 130 тонн это порядка 10.5 тонн. Добавляем к ней крыло. Миг-25 - весь - имеет сухую массу 25 тонн. При этом он расчитан на нормальную перегрузку 4G и несет двигатели массой 7 тонн. Допустим, еще 3 тонны приходится на фюзеляж. Итого 15 тонн крыла может нести (с нормальной перегрузкой 4G - 55 тонн максимальной взлетной массы самолета, 30-35 тонн, для которых собственно специфицированы эти 4G). Если у нас перегрузка будет 2G, это дает порядка 70 тонн массы самолета для 15 тонн крыла. Т.е. для наших 10 тонн на 2G крыло само по себе скушает менее 3 тонн. Ну, еще пару тонн двигатель, еще тонна шасси и тонна запас топлива. Итого получается 17 тонн. Кушайте - не подавитесь.

Относительно нагрева. Если кто-то знал бы аэродинамику (с), то знал бы, что нагрев при торможении есть производная от аэродинамического качества. У Фау оно было околонулевое. У многоразового блока оно может на 8М быть в районе 5 единиц. Это значит, что нагрев многоразового блока примерно в 2 раза ниже, температура в Кельвинах. Т.е. 150С. У разгонщика - порядка 10 единиц.

Далее, по поводу 4%. Никто НЕ будет проектировать систему с таким паршивым разделением ХС по ступеням. Если мы не укладываемся по относительной массе первой ступени, есть два выхода. Первый - сделать три ступени. Второй - перейти на верхней ступени на высокоэнергетичное топливо, например на водород, и снизить приходящуюся на первую ступень ХС.

Я напомню, что от первой ступени для полного счастья не так уж и много надо - вытянуть вторую ступень на 15-20 км, и сообщить ей на этой высоте скорость порядка 1,5-2,5 км/с, желательно под нужным углом
Не так уж и много, в общем-то
Тепловые условия для торможения такой ступени (с учётом малой нагрузки на площадь, аэродинамического кач-ва, и того, что максимум скорости она развивает на больших высотах) - вовсе не запредельные.

Бяка> Получается, что при сегоднешних грузопотоках нет экономической необходимости в многоразовости. Хотя, сделать можно.

Замкнутый круг, однако.
Нет понижения цены килограмма - нет роста грузопотока.
Нет роста грузопотока - нет понижения цены килограмма.

Пуэнта в том, что эластичность "пускового" рынка - сплошное белое пятно.

Поэтому, вообще говоря, некорректно говорить, что, мол, нет под новый многоразовый носитель грузопотоков, чтобы пускать его по три раза в месяц. Может, и нет, а может, и есть. Просто никто не знает
Вполне может и хватить заказов - при условии, что цена и впрямь будет снижена (как сильно - отдельный вопрос).

Предельное снижение - примерно 5-10 раз. Это если предположить, что емкость рынка останется та же - т.е. при снижении цены в 5 раз грузопоток возрастет в 5 раз.

Но прошу иметь в виду, что это касательно БОЛЬШИХ ГРУЗОВ на орбиту. Если брать ПК - то цена билета ТОЧНО уменьшится МИНИМУМ на порядок. Равно как рынок грузооборота с пилотируемой орбитальной станцией. Поскольку многоразовый получается не только носитель, но и транспортный контейнер (аналог Прогресса). В расходе только топливо и замена либо ТО двигателей.

Джентельмены, а перспективы снижения стоимости междуполетного ТО имеются?

Джентльмены, здесь будет обсуждаться история конкретного Шаттла или взгляды ашкуба на многоразовые носители?

В самом деле - давайте-ка с общими вопросами многоразовости и сравнениям с одноразовыми сюда:

Одноразовые vs многоразовые

Тогда обсуждать нечего. Фиговый носитель. Всего да побольше (с) - жадность его и сгубила .

Зависит-зависит, еще как. Особенно при спуске с орбиты.
Ведь речь не об установившемся режиме полёта, на к-м аппарат часами будет шпарить по горизонтали на полной скорости.