Как сделать космолёт горизонтального взлёта и посадки без чудо-технологий

    image

    Ещё на заре космонавтики человечество мечтало о простом и дешёвом доступе к орбите на космических самолётах. Под космическим самолётом я подразумеваю крылатый аппарат горизонтально взлёта и посадки, без воздушных стартов, вертикальных посадок и т.п. Причина проста — космолёты по умолчанию многоразовые и в теории требуют недорогого, по сравнению с ракетами, обслуживания. Также весомым аргументом в их пользу является наличие гигантских взлётно-посадочных полос по всему миру, в то время как для ракет нужно строить инфраструктуру с нуля. Но как только конструкторы пытались спроектировать космолёт на практике у них сразу же возникало множество трудноразрешимых проблем, сильно затрудняющих выполнение задачи.

    И большой, и лёгкий, и прочный


    Проблемы космолёта заключались в его одноступенчатой природе и противоречивых требованиях к самолёту и ракете, что приводило к следующим решениям:

    1. Нужно было использовать водородное топливо как самое высокоэнергетическое. Но у водорода есть множество недостатков, главный из которых крайне низкая плотность, приводящая к огромным и, соответственно, тяжелым топливным бакам, создающим большое сопротивление в плотных слоях атмосферы. Также из-за низкой температуры кипения жидкого водорода бакам необходима теплоизоляция, что ещё больше их утяжеляет. Плюс двигатели на водороде имеют меньшую тягу, чем керосиновые, что опять же добавляет вес.
    2. Конструкция должна быть максимально легкая, но в тоже время должна пережить повторный вход с орбитальной скорости, что требует или массивной теплозащиты или экзотических материалов. Но эти материалы (например сотовый инконель и алюминид титана) оказывались очень капризны в сравнении с алюминием и сталью, и привели к закрытию нескольких перспективных проектов.
    3. Требование горизонтального взлёта создавало множество проблем так как шасси должно выдерживать огромный вес полностью заправленного космолёта, а тормоза должны иметь возможность остановить эту махину при неполадках, что приводило к огромной паразитной массе, совершенно ненужной в полете на орбиту. Крылья также становились бесполезны в космосе, а если попытаться использовать их как дополнительные топливные баки то конструкцию придётся серьёзно усилить, что опять же означало лишнюю массу.

    Эти три главные проблемы приводили к выводу о невозможности создания космолёта в сколько-нибудь обозримом будущем. Но есть ли доступное с нынешними технологиями решение?

    image
    Rockwell Star-raker должен был выводить 100 тонн на НОО при полной многоразовости, т.е. это вариант BFR 1970-ых!

    Чтобы подняться выше, нужно подрезать крылья


    Есть, и очень простое, по-сути тоже самое давно используют ракеты — двухступенчатость. Но как сделать космолёт двухступенчатым и сохранить полную многоразовость? Здесь нам помогут два очень старых проекта 50-ых годов, один из которых не имеет прямого отношения к космонавтике, а второй имеет самое непосредственное и даже испытывает ренессанс. Это сбрасываемые консоли крыла и вертолётный подхват.

    image
    Ранний концепт сверхзвукового бомбардировщика XB-70 Valkyrie

    Идея сбрасываемых консолей крыла была впервые предложена в 1955 году при разработке сверхзвукового бомбардировщика XB-70 Valkyrie для достижения межконтинентального радиуса действия. Впоследствии улучшения в аэродинамике привели к отказу от этой идеи, но для нашего гипотетического космолёта она подходит идеально. Сбрасываемую консоль можно сделать топливным баком для керосина, как это делается во всех современных самолётах, а в обтекатель по центру поместить тяговитый керосиновый ракетный двигатель, тем самым снизив размер и массу заполненного водородом и кислородом фюзеляжа. Также она будет содержать массивную стойку шасси (и тормозные колодки) для поддержки собственного веса на взлётной полосе. После того как керосиновые двигатели выполнят свою роль первой ступени, большая часть консолей отделяется от фюзеляжа, ведь для посадки почти пустого космолёта не нужна большая площадь крыла и тяжелое шасси.

    image
    Обтекатель Falcon Heavy возвращается на Землю с гиперзвуковой скоростью

    Но как вернуть консоли на землю? Не сгорят ли они при входе в атмосферу? Не сгорят и уцелеют они по той же причине, по которой термостойкий лист бумаги может пережить вход в атмосферу Земли с орбитальной скорости — пустое крыло имеет высокое аэродинамическое качество и соответственно более медленно и плавно тормозит. Таким образом им не нужна теплозащита и не нужно тащить её на орбиту и обратно.

    Но как осуществить плавную посадку на поверхность? Здесь существует два варианта — в первом можно попытаться посадить консоли крыла на полосу по самолётному, но тогда придется добавлять много дополнительного оборудования да и аэродрома по пути может не быть. Во втором же случае использовать другую идею из 1950-ых (креативное было десятилетие!) — вертолётный подхват.

    image
    Концепция возвращение на Землю первой ступени РН Электрон с помощью вертолёта

    Недостаток у этого подхода ровно один — плохая масштабируемость, вертолет может захватить груз весом примерно в половину от своей максимальной грузоподъёмности. То есть при использовании самого большого вертолёта Ми-26 вес пустой консоли вместе с двигателем и шасси не должен превышать 10 тонн, что кажется вполне осуществимо для космолёта взлётной массой не более 1000 тонн. Вертолётов понадобится две штуки, так как консолей тоже две, но это потребует относительно небольших расходов.

    Таким образом, используя эти простые и отработанные решения, можно без всяких футуристичных технологий и невероятных двигателей осуществить давнюю мечту человечества — рутинный доступ к космическому пространству.

    P.S. Данная статья не пытается критиковать другие подходы, такие как BFR-Starship, а предлагает разумную альтернативу именно для маршрута Земля-НОО, потому что на Луну и Марс естественно лучше садиться вертикально. Буду рад услышать ваше мнение в комментариях!
    Поделиться публикацией
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 339

      +1
      А ещё можно сбрасываемые SRB нацепить вместо всех этих сложностей ) Они ведь и так используются в некоторых самолётах
        0
        SRB не являются многоразовыми по определению, ведь самое дорогое в них это топливо, а точнее заправка этого топлива. Восстановление SRB шаттла например стоило почти столько же, сколько создать новый.
          +1
          Сбрасываемые ускорители можно сделать на жидком топливе
            0
            А какую долю эти ускорители занимали в цене запуска? Не получается ли, что мы пытаемся экономить 5% запуска?
            И не помогут ли, скажем, технологии 3D-печати в удешевлении формирования этой заправки?
              0
              И не помогут ли, скажем, технологии 3D-печати в удешевлении формирования этой заправки?
              Вряд ли. Топливо содержало полимер и отвердитель, заливалось в жидком состоянии в секции SRB со вставленными формирователями центрального канала и застывало. После этого формирователи извлекались и секции стыковались между собой.
          0
          Крылья имеют смысл только на высотах до 15-20км, а первая ступень шаттла отделялась на высоте 45км, в это время скорость ракеты выше 2 км/сек (т.е. около 7200 км/час)
          вы не сможете дотянуться до этих параметров взлетая горизонтально, на крыльях. Поэтому дальнейшие рассуждения не имеют смысла.
            0
            вы не сможете дотянуться до этих параметров взлетая горизонтально, на крыльях.
            а как же всякие там SRB и скрамджеты?
              0
              «Скрамджеты» на ГПРВД не могут сами взлетать горизонтально, их нужно каким-то образом разгонять ~до 5 махов. Соответственно вся идея «экономичного горизонтального взлета» херится.
                0
                А электомагнитной катапультой длинной в 3-5км нельзя разогнать? Понятно что жрать такая катапульта будет много, но можно использовать тот же гидроаккумулятор для постепенного накопления энергии
                  0
                  1. сколько это гигаджоулей?
                  Нет накопителя такого. Сейчас электрокатапульта на авианосце едва запускает истребитель. Внутри него огромные суперконденсаторы.
                  2. Какое будет ускорение при старте? (блинолюди это прикольно)
                    0
                    Ну а зачем людей поднимать именно этим способом? Пусть грузы туда летят с такими ускорениями, а лучше материалы для 3d-печати на орбите и топливо, пока его не научатся в космосе добывать с астероидов.
                    0
                    Гораздо интереснее, почему не сделают пусть даже паровую катапульту для подъема РН на высоту стартовых конструкций с тем же ускорением?
                    У РН Союз на набор высоты типа 30 метров уходит порядка 6 секунд. При расходе топлива и окислителя порядка полутора тонн в секунду. С одной стороны, вроде бы мелочь, с другой стороны — на 9-10 тонн больше топлива на вывод на орбиту полезной нагрузки…
                      +1
                      Потому что это усложнит конструкцию, но почти не добавит эффективности. По сути, вы предлагаете сэкономить пару метров в секунду изменения скорости, при том, что для выхода на орбиту надо 9-10 км/с.
                      Отдельный минус — более опасное зажигание. Обычно двигатели нижней ступени зажигаются и выходят на рабочий режим еще на стартовом столе, что позволяет убедиться в том, что все в порядке. Например, пять запусков Шаттла в свое время были прерваны между зажиганием двигателей и отрывом от стола: STS-41-D, STS-51-F, STS-51, STS-55 и STS-68.
                      PS: Однако, подобная схема имеет смысл в тех случаях, когда, напротив, хочется зажигать двигатели как можно позже для как можно меньшего повреждения стартового комплекса. В частности, минометный старт нередко используется на подводных лодках и других мобильных пусковых установках.
                        0
                        Вообще-то, при старте мы можем таким образом обеспечить 3G (которые на каком-то этапе разгона развивает ракета), что означает уже не пару метров в секунду, а 30-60 метров в секунду. Мелочь, но, кроме того, есть экономия десятков тонн топлива, которые расходуются на то, чтобы всю эту полностью заправленную болванку разогнать до первых 60 м/с.

                        Обычно двигатели нижней ступени зажигаются и выходят на рабочий режим еще на стартовом столе, что позволяет убедиться в том, что все в порядке.

                        Ничто не мешает нам запустить двигатели «как обычно», убедиться, что все хорошо, а потом «долбануть» катапультой — это нам сократит прохождение первых 40 метров высоты с 6-8 секунд до 2-3 секунд. 5 секунд «не так уж много» (с), но для Союза, например, это — 7.5 тонн топлива и окислителя!
                          +2
                          7.5 тонн топлива и окислителя

                          Это увеличит полезную нагрузку всего на ~2%. В килограммах вообще неудобно считать, удобнее смотреть на изменение скорости (delta-v), а оно, как Вам уже заметили, составит пару десятков м/с из 9 тысяч потребных.
                            0
                            как Вам уже заметили, составит пару десятков м/с из 9 тысяч потребных.

                            Эээ…
                            По сути, вы предлагаете сэкономить пару метров в секунду изменения скорости, при том, что...

                            Ну как бы разница на порядок уже. И обратите внимание. Союз свою высоту (около 30 с мелочью метров) на взлете проходит порядка 6-8 секунд, плюс еще перед, собственно, стартом около 2 секунд работы двигателей на полной мощности, плюс еще секунд 4-5 не на полной мощности после зажигания.
                            Если использовать «катапульту» после запуска двигателей и первые, скажем, 40 метров пройти с ускорением 3G — на выходе мы получим скорость почти на порядок большую, чем при чисто ракетном старте.
                            Но даже 2% для РН серии Союз — это что-то около 50 кг. По примерно 30000 долларов за кг на орбиту.
                              +1
                              на взлете проходит порядка 6-8 секунд, плюс еще перед, собственно, стартом около 2 секунд работы двигателей на полной мощности, плюс еще секунд 4-5 не на полной мощности после зажигания.

                              Эээ, а как у вас так магически двигатели прогрелись и вышли на полную мощность, если вы их не включали до этого? А если включали сразу, то в чем экономия?

                              Если использовать «катапульту» после запуска двигателей

                              … то если с двигателями будут проблемы (например, они не дадут полной мощности) вы узнаете об этом на высоте сотню метров, когда будет уже поздно.

                              Двигатели выходят на рабочий режим не очень быстро, синхронизировать двигатели так, чтобы они заработали на полную мощность сразу после окончания работы вашей катапульты — большой риск. Малейшее опоздание и ракета начнет падать и заваливаться в сторону и полетит куда угодно, но не вверх.

                              В целом, ради экономии на спичках, вы сильно увеличиваете вероятность отказа и потери ракеты в принципе.
                                +2
                                Но даже 2% для РН серии Союз — это что-то около 50 кг. По примерно 30000 долларов за кг на орбиту.

                                Проблема в том что РН практически никогда не летают с предельной загрузкой. Эти 2% — чисто теоретическая возможность взять дополнительные 50 кг.

                                По примерно 30000 долларов за кг на орбиту.

                                Это чистые эмоции (ах, целых 600 тысяч долларов!). Сравнивать надо с рисками. И вопрос там звучит так: стоит ли ради выигрыша 2% который даже реализовать будет трудно рисковать всей ракетой?
                                  0
                                  Это чистые эмоции

                                  Тут как обычно, есть способ просто быстро и дешево все проверить. Берем ракетомодельный кружок. Строим десять одинаковых ракет. Строим катапульту. Запускаем пять штук с катапультой, пять штук без катапульты. Сравниваем результаты. Если наблюдается что-то превышающее погрешность измерения — строим 100 одинаковых ракет и запускаем с разной массой нагрузки и/или с разным количеством топлива. По результатам уже можно будет делать вывод, есть ли заметная экономия от использования катапульты.
                                  Стоимость опытов и экспериментов — около 10 тыс. рублей за тестовую ракету с допоборудованием и стартовым столом. Ракеты, кстати, есть многоразовые. Катапульту можно собрать из всякого хлама, который есть примерно у любого любителя пилить-паять-клеить.

                                  vedenin1980
                                  Эээ, а как у вас так магически двигатели прогрелись и вышли на полную мощность, если вы их не включали до этого? А если включали сразу, то в чем экономия?

                                  Двигатели включаем и выводим на режим, для начала, штатным образом. Экономия в том, что РН Союз свою высоту после отрыва от стартового стола набирает что-то типа 6-8 секунд. Это высота порядка 40 метров. Если мы строим 40-метровую катапульту и разгоняем РН от момента отрыва от стартового стола с включенными и вышедшими на режим двигателями с ускорением 3G, которое ракета на некоторых этапах подъема развивает, то мы проскочим эти 40 метров за полторы секунды и на выходе будем иметь скорость больше 40 м/с. Сэкономив пусть 6 секунд топлива на взлете. Эти шесть секунд — это 9 тонн горючего и окислителя, которые не будут израсходованы на этапе, когда ракета максимально тяжелая и имеет минимальное ускорение.
                                  По хорошему, конечно, нужно консультироваться у военных. У них подобные катапульты давно и успешно используются при пусках баллистических ракет с подводных лодок. Там еще и двигатель включается после выхода ракеты из шахты.
                                  Но, военные нам, естественно, ничего не расскажут…
                                  Но, например, ракета «Днепр» из шахты выходит, явно, за счет «пневматики», а потом уже отстреливается «поршень» и запускаются двигатели. Т.е. для полноценного запуска с катапультой — пол шага.
                                  Что интересно, американский Minuteman — запускает двигатели в шахте и поднимается на них… Выглядит красиво — из шахты струя огня, из которой «материализуется» ракета…
                                    +1
                                    Сэкономив пусть 6 секунд топлива на взлете. Эти шесть секунд — это 9 тонн горючего и окислителя, которые не будут израсходованы на этапе,

                                    Если космодром затащить на гору — сэконимтся больше. Если затащить на гору на экваторе — еще больше. Но никто не стоит космодромов на горах, потому что надежность и упрощение обслуживания важнее небольшого увеличения грузоподъемности.

                                    Те мифические 600 тысяч долларов (мифические потому, что нужно найти еще желающих купить этот вес), никак не окупят разработку и эксплатацию катапульты (космическая техника очень дорогая в разработке даже если есть аналог, там счет будет идти на десятки и сотни миллионов, если не миллиардров).
                                      0
                                      Берем ракетомодельный кружок. Строим десять одинаковых ракет. Строим катапульту. Запускаем пять штук с катапультой, пять штук без катапульты. Сравниваем результаты

                                      Если бы все было так просто, то СССР и США эксперементировали бы в ракетомодельных кружках, а не отправляли в космос реальные ракеты. Физика ракеты в тысячу тонн кардинально отличается от ракеты в один кг.
                                        0
                                        Справедливости ради стоит заметить, что сначала почти 20 лет экспериментировали именно на моделях и в «кружках». Научных правда. Немцы тоже.
                                          0
                                          Но это не отменяет того факта, что поведение, аэродинамика и физика мелких ракет или самолетов совсем на такая же, как у больших.
                                        0
                                        youtu.be/DMNawLfRNWc?t=29
                                        вот, например, не двигатель дымит вначале
                                        0
                                        Весь прикол в том энергия зависит от скорости не линейно а квадратично, поэтому смысла экономить начальную «дешёвую» скорость — нет. Вот если бы был способ «дёшево» подпнуть ракету на околокосмических скоростях — поверьте, за него бы ухватились.
                                          +4
                                          В случае с ракетным (и реактивным в принципе) двигателем энергия тратится на разгон реактивной массы до определенной скорости. Ракетный двигатель, грубо говоря, разгоняет каждую секунду тонну массы до 2 км/с. Мощность его при этом постоянна и не зависит от скорости ракеты.

                                          Понимаете в чем проблема: когда говорят «кинетическая энергия есть квадрат скорости» то встает вполне закономерный вопрос: а в какой, собственно, системе отсчета? В ньютоновском формализме все инерциальные системы отсчета эквивалентны, а вот скорость будет весьма разной :). Скажем в инерциальной системе отсчета движущейся с конечной скоростью спутника, ракета начинает разгон с большой скорости а по мере разгона замедляется пока ее скорость не сравняется с нулем :).

                                          Правильный расчет на самом деле дает одинаковый ответ в любой системе отсчета, но он немного сложнее наивного «квадрата скорости». Когда ракетный двигатель берет 1 тонну реактивной массы изначально движущейся вместе с ракетой, то эта тонна-то ведь тоже обладает кинетической энергией. Была у этой тонны скорость v, стала v-dv где dv — изменение скорости приданное двигателем. Разность энергий даст (m/2)*((v-dv)^2-v^2) = m*dv^2/2 — (m*dv)*v. А (m*dv) — это, собственно, сила создаваемая двигателем (точнее импульс); (m*dv)*v = работа этой силы над ракетой. Соответственно энергия системы «ракета + выброшенное топливо» изменится на m*dv^2/2 — (m*dv)*v + (m*dv)*v = m*dv^2/2 независимо от выбора системы отсчета. Что и логично — источником этого изменения является химическая энергия топлива а закон сохранения общей энергии никто не отменял. Независимо от того в какой системе отсчета Вы будете рассматривать стартующую ракету, (кинетическая + тепловая + потенциальная) энергия системы «ракета + сгоревшее топливо» изменится на одну и ту же величину — запас химической энергии содержавшейся в ракетном топливе. Вопрос будет только в том как в выбранной системе отсчета эта энергия распределится между спутником и продуктами сгорания топлива. В приводившемся уже примере с системой отсчета связанной с конечной скоростью спутника, к примеру, вся кинетическая энергия ракеты на старте к концу разгона перейдет в кинетическую энергию выброшенного рабочего тела (которая в этой системе будет намного больше чем в системе отсчета где скорость в момент пуска была нулевой).

                                          Короче это я все к чему: бессмысленно рассуждать о «дешевой начальной скорости». Если все считать аккуратно то окажется что добавка 20 м/c скорости в начале разгона приведет к тому что в конце разгона ракета будет лететь на 20 м/с быстрее. Просто в силу того что разгон ракеты выглядит совершенно одинаково что в «неподвижной» системе отсчета, что в системе отсчета изначально двигавшейся со скоростью 20 м/c, в которой ракета была «неподвижна» т.к. тоже двигалась с такой же скоростью. Т.е. совершенно неважно где подталкивать — в конце разгона или в начале. Поэтому собственно в космонавтике и оперируют широко такой величиной как «дельта-в» — изменением скорости.
                                            0
                                            Вроде ж не одинаково. А наоборот, чем больше скорость ракеты, тем меньше топлива уходит на delta-V.
                                              +2
                                              Нет. delta-v зависит только от массы, но он не зависит от скорости (что как я уже написал напрямую связано с тем что от выбора инерциальной системы отсчета ничего не меняется).

                                              Там есть эффект Оберта но он немного в другом: если Вы добавите dV в перицентре орбиты то в апоцентре скорость вырастет больше чем на dV. Вот тут как раз «играет» квадратичная зависимость энергии от скорости. Соответственно добавлять dV в перицентре выгоднее чем в апоцентре. По этой причине в частности разгон («подъем орбиты») многих КА идет в несколько этапов — для экономии его проводят в момент прохода КА в окрестности перигея который получается слишком коротким чтобы успеть за один проход набрать нужную dV. Но в любом случае там дело не в скорости а в гравитационном потенциале. Рабочее тело выброшенное в перицентре имеет меньшую потенциальную энергию в этом поле чем то же тело выброшенное в апоцентре и вот именно разница в этой энергии и передается КА.
                                    +1
                                    Ничто не мешает нам запустить двигатели «как обычно», убедиться, что все хорошо, а потом «долбануть» катапультой
                                    Мне кажется, проще подавать топливо в первые пару секунд полета. Насколько я понимаю, это иногда делается
                          0
                          Крылья имеют смысл на высотах ниже 100 км (линия Кармана), все зависит от скорости самолёта. Некоторые гиперзвуковые концепты должны были аж на 70 км крейсировать.
                            –2
                            линия кармана не имеет никакого отношения к высоте, на которой имеют смысл крылья
                              +6
                              Линия Кармана — это высота, на которой скорость, необходимая для создания достаточной аэродинамической подъёмной силы [крыльев], становится выше первой космической.
                                0
                                только при первой космической нужна нулевая подъемная сила. попробуйте теперь помирить эти два утверждения
                                  +4
                                  Именно. Поэтому на линии Кармана крылья теряют смысл.
                                    –3
                                    подумайте еще раз. на первой космической скорости подъемная сила окажется слишком большой (надо ноль, а крылья что-то дают(видимо то, что нужно какому-то другому аппарату, который в этот момент стоит) ), т.е. для получения достаточной подъемной силы скорость надо снижать. упс, у нас уже не первая космическая скорость, т.е. мы все еще не ракета и в крыльях все еще есть смысл
                                      +2
                                      Пока аппарат ниже линии Кармана он может лететь со скоростью ниже первой космической для данной высоты, используя аэродинамическую подъёмную силу.
                                      На линии Кармана и выше при скорости ниже первой космической аэродинамической подъёмной силы недостаточно, а при первой космической или выше крылья теряют смысл.
                                        +1
                                        недостаточно для какого-то другого, стоящего на месте аппарата, а не для обсуждаемого, летящего почти на первой космической скорости. когда скорость стремится к первой космической, достаточная подъемная сила стремится к нулю. т.е. для осмысленности заявления надо было бы заявлять «на 100 км подъемная сила от крыльев равна нулю». заявлено же что-то совсем другое. и гораздо более сложное. ну и мы по факту знаем, что она не равна нулю
                                        0

                                        Вы выдумываете проблемы. Сброс крыльев может быть ниже линии Кармана. Точно также, как и не нужна нулевая подъемная сила на ней, так как целью являются более высокие орбиты, а положительная подъемная сила никак этому не мешает. Другое дело, что она снижает эффективность системы в целом, но это всего лишь классическая проблема многопараметрической оптимизации. Ну и не стоит забывать, что наличие положительной подъемной силы еще не значит, что ее нужно использовать — может эффективнее тратить топливо на разгон. Поэтому линия Кармана — всего лишь условная граница гипотетического сознательного использования крыльев, слишком серьезно к ней относитесь.

                                        0
                                        Линия Кармана — 100км, а Шаттлы начинали аэродинамические маневры на 120-122км.
                                          +2
                                          Аэродинамические эффекты не исчезают выше линии Кармана. Просто их становится не достаточно для поддержания высоты на скорости меньше первой космической.
                                          Так то спутник GOCE аэродинамически стабилизировался на высоте ~300 км.
                                            0
                                            Линия Кармана — это берём вес самолёта, стоящего на земле, затем считаем на какой высоте подъёмная сила сравняется с этим весом при скорости движения, равной первой космической.
                                            Однако чем быстрее движется самолёт — тем меньше его вес… Поэтому в реальности самолёт сможет лететь на высоте 100 км при скорости, равной 71% от первой космической: его вес при этом составит половину от его же веса на поверхности земли, а подъёмная сила будет как раз вдвое меньше, чем при первой космической.
                                            Кроме того, линия Кармана — это «сферический конь в вакууме», т.к. при одной и той же форме самолёт может иметь очень разный вес (пустой летит или с грузом, из стали сделан или из углепластика), да ещё и форма может быть очень-очень разной. Так что 100 км — это просто красивое круглое число и не более того.
                                              0
                                              Получается, что это та максимальная высота, при которой самолет с некоторым красивыми фиксированными аэродинамическим качеством и баллистическим коэффициентом может лететь, не теряя ни высоты, ни скорости, над плоской Землей. Даже забавно
                                0
                                Крылья имеют смысл только на высотах до 15-20км


                                Lockheed U-2 взлетал на рабочую высоту 21км сам.
                                МиГ-25 взлетал на рекордную высоту 37км тоже сам.
                                  0
                                  Подняться на рекордную высоту в 37 км и подняться на высоту 37км, имея на этой высоте скорость порядка 2 км/сек — это две большие разницы.
                                    +3
                                    Уместнее, наверное, вспомнить SR-71 Blackbird, с предельной высотой полёта 29км.
                                    Всё-таки, Миг-25 на такой высоте не мог выполнять горизонтальный полёт, его практический потолок — 23км.
                                    А крылья работают и на бо́льших высотах, только требуют бо́льших скоростей полёта.
                                      0
                                      Как я помню из мемуаров «Skunk Works», как раз SR-71 взлетал почти пустым и сочась топливом из всех щелей, потом дозаправлялся в воздухе, разогревался в полёте, и только тогда уже входил в рабочий режим.
                                        0
                                        Да, это расплата за очень высокий нагрев при той высокой скорости, которая нужна, чтобы аэродинамически удержаться на очень большой высоте.
                                          0
                                          SR-71 подтекал до прогрева из-за отсутствия подходящих для баков высокотемпературных герметиков, да, но не настолько сильно чтобы вытекло сколь-либо заметное количество топлива (это создавало больше проблему с вечными лужами топлива на земле, чем собственно с полетом). Но он мог взлетать (но не садиться) полностью заправленным. Просто это было нецелесообразно — частично заправленным ему взлетать было проще и безопаснее.
                                    +1
                                    Skylon ( ru.wikipedia.org/wiki/Skylon) уже изобретен. Только не реализован. Пока не реализован.
                                      +3
                                      Там все дело в волшебных пузырьках многорежимном двигателе, который до сих пор не существует. Весь вопрос в том, будет ли достигнута эта многорежимность и какой ценой.
                                        0

                                        Вангую что там один двигатель будет стоит как целый старшип.

                                          0
                                          При изготовлении прототипа — конечно. При массовости — цена должна упасть :)
                                          технологичность она такая
                                          +3
                                          Напротив, двигатель Sabre весьма прост — он всего лишь двухрежимный. И конечно же он гораздо проще двигателя SR-71: SR-71
                                            0
                                            Кинематически прост. А вот холодильник для добычи ЖК из атмосферы — весьма хитрая штука с кучей проблем, которые вроде как решили, но летных испытаний все еще не провели.
                                        0
                                        ведь для посадки почти пустого космолёта не нужна большая площадь крыла

                                        Для горизонтальной посадки действительно не нужна?
                                          +1
                                          Есть референсный дизайн — шаттлы.
                                            0
                                            Действительно, весь вопрос в посадочной массе и длине полосы.
                                              0
                                              При достаточно большом размере аппарата, крыло вообще не нужно :)
                                                +1
                                                Если есть несущий корпус, то можно вообще без крыльев.
                                                image
                                                  0
                                                  Ну, все-таки вики говорит, что крыло — необходимая часть, иначе это уже не самолет.)
                                                    0
                                                    В данном случае корпус выполняет роль крыла. Была куча проектов на эту тему начиная от немецких летающих крыльев конца второй мировой, продолжая экранопланами и экранолетами (привет экип), а так же аппаратами на фото выше и несомненно еще будет не меньшая куча в будущем, когда припрет.
                                                +1
                                                От сбрасываемых консолей отказались в пользу изменяемой стреловидности крыла — в первую очередь как раз для сверхзвуковых самолётов. Потому как один аспект автор поста осветил слабовато — если сбросить консоли, необходимые для взлёта, то как потом самому космолёту садиться? Тут роль играет скорость, а не масса аппарата. А с маленькими крыльями того, этого… тяжеловато добиться маленькой посадочной скорости. UPD. Хотя, коэффициент планирования это преобразование силы притяжения в горизонтальную скорость, так что если масса космолёта будет снижаться хотя бы на две трети, то мысль об отстреливаемых консолях может быть здравой.
                                                Кстати, у меня вдруг возникла ещё более бредовая идея — решить проблему доставки грузов на орбиту, спуска грузов с орбиты и поддержки орбитальной группировки при помощи переходных «грузовиков» — нечто сверх/гиперзвуковое, взлетает по-самолётному, и имеет в верхней части широкие люки/механизмы для передачи грузов орбитальным «грузчикам». Смысл идеи — грузовоз взлетает, поднимается на высоту 80-100км, развивает скорость, ну чисто для примера, 4-5км/с, в это время с вышележащей орбиты спускается и стыкуется с этим космический «грузчик» — некий челнок, не предназначенный для атмосферы, во время стыковки перебрасываются грузы/топливо, расстыковка, космоплан летит обратно на аэродром, «грузчик» тащит ништяки на спутники/станции и т.д.
                                                  0
                                                  Читал про похожую идею, только там груз подхватывала тросовая система, получающая энергию за счёт возвращающихся с Луны кораблей(!), но к сожалению ссылку найти не могу.
                                                  –1
                                                  4..5км/сек, а на орбите 7..8км/сек… разница 2..4км/сек

                                                  сколько там будет милисекунд на переброску грузов через люки??)
                                                    0
                                                      0
                                                      А не проще обычный самолёт, ну может сверхзвуковой, обеспечивающий взлёт и посадку, а над ним — ракета с микро-крыльями. После взлёта самолёт выводит ракету в разряжённые слои и запускает под каким-то приличным углом (как в давно известных проектах воздушного старта), а при посадке ракета некоторое время обеспечивает с помощью микро-крыльев скорость (плюс выводится в точку стыковки), соответствующую скорости самолёта-носителя, который и подхватывает ракету вместо вертолёта, предлагаемого в статье. Затем обычная самолётная посадка, ну а вместо топлива при посадке ракету можно загрузить, понятное дело, золотом и прочими алмазами с так распространённых в космосе астероидов с самоцветами :)
                                                        0
                                                        Нет, не проще. Сейчас даже дозаправка топливом в воздухе — это весьма опасная процедура, иногда приводящая к потерям техники и лётного состава. А вы предлагаете фактически падающую (!) ракету ловить (!) самолётом (!!). Там пару метров туда-сюда отклонение или на пару метров в секунду больше скорость и всё — катастрофа. Посмотрите как Маск сейчас сажает свои ступени на баржу и представьте самолёт на её месте, где точность позиционирования потребуется на порядок выше.
                                                          0
                                                          >> А вы предлагаете фактически падающую (!) ракету ловить

                                                          Я предлагаю ловить летящую ракету, а не падающую. И да, самолёты для вывода и для спуска могут быть разными, потому что возвращаемая масса во много раз меньше выводимой. В пределе можно возвращать только самое ценное — двигатели, плюс ещё какое-то дорогое оборудование, что уместится в компактный спускаемый аппарат с, возможно, немного выдвигаемыми крыльями для поддержания планирования в течении минут пяти. Ну а электроника выведет аппарат точно на возвращающий самолёт. Собственно стыковка так же возможна без жёсткого соприкосновения, а по используемому для дозаправки «методу шланга», то есть ракета притягивается в «гездо» тросом, ошибка в наведении которого может быть метров 10 продольная и метров 5 поперечная.

                                                          В общем — никаких катастроф при элементарном обдумывании.
                                                            0
                                                            Для летящего самолёта разницы между падающей и летящей ракетами практически нет.
                                                            Ну а электроника выведет аппарат точно на возвращающий самолёт
                                                            И таки ещё раз советую обратить внимание на уже летающие Фалконы, которые на сегодня являются пиком человеческих технологий возвращения элементов КА. Для которых даже сегодня промахнуться по барже на десяток другой метров или тупо грохнуться при касании — раз плюнуть.
                                                            Вы не дрон сажаете, а огромную тяжёлую негабаритную дуру, в которой просто неизбежно придётся искать компромисс между её первичной функцией и превращением в полноценный самолёт, способный на такие маневровые выкрутасы. Да и не на землю, а на движущийся на высокой скорости самолёт, причём в заведомо неизвестных условиях по турбулентности и т.п.
                                                            Собственно стыковка так же возможна без жёсткого соприкосновения, а по используемому для дозаправки «методу шланга», то есть ракета притягивается в «гездо» тросом
                                                            А кто трос выпускает — ракета или самолёт?
                                                              0
                                                              >> И таки ещё раз советую обратить внимание на уже летающие Фалконы

                                                              Обратил. Вот список различий:

                                                              1) Фалкон должен попасть в точку, а ракета должна попасть в туннель многокилометровой длины и с километр ширины. Точнее — это воронка, где на входе диаметр километров 10, а на выходе — метров 5.
                                                              2) Фалкон не имеет возможности корректировать поведение после сближение с точкой, а ракета (и самолёт тоже) могут смещаться на километры.
                                                              3) последний десяток метров фалкон вообще падает без каких-либо шансов на реакцию, а ракета может совершить несколько попыток стыковки с многократным удалением и сближением.
                                                              4) Ну и турбулентность — для попадания в точку фалкону нужно гарантировать компенсацию ветровой нагрузки в самых плотных слоях, плюс изменение аэродинамики из-за раздвигания ног (из-за неё он и взрывался), а ракете нет нужды в стиле камикадзе садиться с первого раза, она легко дождётся результатов зондирования атмосферы лидарами и подойдёт в самый спокойный момент, без значимых турбулентностей.

                                                              В целом на стороне ракеты — огромное резервное время. Просто бесконечно большое в сравнении с миллисекундами фалкона.

                                                              А трос будет выпускать тот, для кого это выгоднее. Сверху ракете вроде проще (ибо сила тяжести), но прицельные приспособления и механизмы притягивания — лишний вес. Надо считать.
                                                                0
                                                                Это, извините, какая-то ненаучная фантастика… Вы фактически предлагаете создать гибрид между ракетой-носителем и автоматическим самолётом-дроном. В результате чего обычно не получается полноценно ни то ни другое, не говоря уже о том, что все эти манёвры сегодня не доступны даже для лучших и специализированных самолётных дронов. ИМХО, пока сама по себе стыковка самолётов в воздухе не будет отработана на настоящих самолётах, не будет того набора технологий, которые можно было бы попытаться перенести на предлагаемый гибрид. То есть это дело далекого будущего, если вообще.
                                                                  0
                                                                  стыковка самолётов в воздухе не будет отработана на настоящих самолёт

                                                                  Стыковка это частный случай дозаправки в воздухе (после того как самолеты соединились шлангом считай стыковка уже произошла). Она штатно применяется уже лет 70.
                                                                  Ракета, кстати, маневренее самолета (это следует хотя бы из-за применения ракеты для поражения тех же самолетов). Главное чтобы максимальная скорость самолета была выше минимальной скорости ракеты.

                                                                  А кто трос выпускает — ракета или самолёт?

                                                                  По аналогии с заправщиком — самолет, выпускает трос с сильным электромагнитом, на ракете свой электромагнит, который заставляет трос попасть в гнездо, а дальше уже дело техники.

                                                                  Процесс заправки происходит следующим образом. Танкер разматывает шланг, и конус под напором воздуха расправляется из сложенного положения в свою рабочую конфигурацию. Оба воздушных судна сближаются друг с другом, причем танкер-заправщик летит прямо, с постоянной скоростью и неизменной высотой, а заправляемое воздушное судно занимает позицию сзади и немного снизу от заправляющего танкера. Уравняв скорости и высоту, пилот заправляемого воздушного судна маневрирует так, чтобы попасть заправочной штангой в неуправляемый конус. Соединение штанги и конуса производится электромагнитным замком.
                                                                    0
                                                                    Ракета, кстати, маневренее самолета (это следует хотя бы из-за применения ракеты для поражения тех же самолетов)

                                                                    Во-первых маневренность есть функция скорости; на низкой скорости самолет практически всегда будет маневреннее. Во-вторых для поражения самолета ракете не обязательно быть маневреннее. Маневренность лишь уменьшает промах при активном маневрировании скоростной цели (т.е. уже довольно специфическом сценарии) да и были прецеденты когда на ракету просто грузили 200-кг БЧ чтобы промах в пару сотен метров не особо сказывался на вероятности поражения цели.
                                                                      0
                                                                      Во-первых маневренность есть функция скорости; на низкой скорости самолет практически всегда будет маневреннее.

                                                                      Маневренность это скорость изменения высоты, направления и скорости, то есть это функция, в-первую, очередь от ускорения (вертикального, углового и горизонтального). Ракета в силу отсутвия крыльев и возможности переносить большее перегрузки, чем человек — практически всегда маневренее самолета. И ровно все наоборот, чем выше скорость — тем выше маневренность.

                                                                      Во-вторых для поражения самолета ракете не обязательно быть маневреннее. Маневренность лишь уменьшает промах при активном маневрировании скоростной цели (т.е. уже довольно специфическом сценарии) да и были прецеденты когда на ракету просто грузили 200-кг БЧ чтобы промах в пару сотен метров не особо сказывался на вероятности поражения цели.

                                                                      Нет, бесмысленно увеличивать вес боевой части, ракеты воздух-воздух против истребителей просто являются осколочными. А вот против штурмовиков и стратегических бомбардирощиков ракеты вполне фугасно-кумулятивные и поэтому они таки врезаются в самолеты.

                                                                      Но суть не в этом, а в том простом факте, что если самолет может выполнить заправку в воздухе, то ракета тоже сможет (если ее минимальная скорость не будет слишком высока и хватит запаса топлива, конечно). Выйти в нужную точку около неманеврирующей цели (плюс-минус метр, это вполне достаточно для электромагнита) и держать там скорость это вполне простая задача в разы легче того, что решают современные ракеты.
                                                                        0
                                                                        Ракета в силу отсутвия крыльев и возможности переносить большее перегрузки, чем человек — практически всегда маневренее самолета

                                                                        Крылья — это ровно тот девайс который создает силу, заставляющую ракету маневрировать. Сейчас правда появляется новое поколение ракет где для терминального маневра используются пороховые ракетные двигатели работающие перпендикулярно оси ракеты. Но in general малый размер крыльев == плохая маневренность

                                                                        чем выше скорость — тем выше маневренность

                                                                        Имелось в виду что на низкой скорости маневренность ракеты низкая. На высокой — да, даже маленькие крылья способны создавать большую силу. Но тут опять же как оценивать «маневренность». Чем выше скорость — тем (квадратично!) выше и сила необходимая для следования по траектории определенной кривизны. Практически всегда ракета даже близко не в состоянии повторить траекторию ЛА. Но к счастью (вопреки наивным представлениям о том как летают ракеты) этого и не требуется делать.

                                                                        Нет, бесмысленно увеличивать вес боевой части, ракеты воздух-воздух против истребителей просто являются осколочными

                                                                        Сегодня — чаще стержневыми. Впрочем это подвид.

                                                                        А вот против штурмовиков и стратегических бомбардирощиков ракеты вполне фугасно-кумулятивные и поэтому они таки врезаются в самолеты.

                                                                        Фугасные или кумулятивные? Это две разных вещи. Впрочем в авиационных ракетах ни то ни другое не используется. Там только осколочные БЧ и все они расчитаны на то чтобы работать «на промахе». В тяжелых ракетах способных утащить указанные мною десятки и сотни килограмм взрывчатки — в том числе при большом промахе, хотя при удачном стечении обстоятельств (маломаневренная цель) они могут достичь и прямого попадания.

                                                                        Но суть не в этом, а в том простом факте, что если самолет может выполнить заправку в воздухе, то ракета тоже сможет

                                                                        Для этого нужны достаточно большие крылья. У ракет зачастую скорость сваливания сверхзвуковая — на дозвуке им подъемной силы не хватает для горизонтального полета
                                                                      0
                                                                      Стыковка это частный случай дозаправки в воздухе (после того как самолеты соединились шлангом считай стыковка уже произошла)
                                                                      Нет. Просто нет. Это вообще разные технологии. Вам же нужна жёсткая фиксация? Ну допустим зацепили вы ракету тросом, подтянули насколько можно, чтобы она не билась по плоскостям, а дальше-то что?
                                                                      Ракета, кстати, маневренее самолета
                                                                      Специализированная противосамолётная — да (и то не факт, иначе противоракетные манёвры не были бы эффективными до сих пор). Но не ракета-носитель. У них разные концепции применения и разные конструкции.
                                                                      а дальше уже дело техники.
                                                                      Нет, вот как раз дальше-то и начинается самое интересное, существующих аналогов которому на сегодня нет от слова вообще.
                                                                        0
                                                                        Вам же нужна жёсткая фиксация? Ну допустим зацепили вы ракету тросом, подтянули насколько можно, чтобы она не билась по плоскостям, а дальше-то что?

                                                                        Выкидываем второй трос с электромагнитом, который цепляет ее у «хвоста», получаем две точки опоры (тросы защелкиваются более надежными замками). В этом положении ракета неподвижна
                                                                        относительно самолета. Дальше подтягиваем ее на метр под плоскость самолета и опускаем зажимы с двух сторон (обычная кран-балка), которые сходятся и жестко фиксируют сбоков ее в нужном положении (уж захватить неподвижную ракету под самолетом несложно). Дальше уже по-необходимости, либо просто повестить под крыло, либо убрать в грузовой трюм.
                                                                        Да почитайте, проект «Гоблин» и проект «Tom-Tom», хотя бы.

                                                                        Специализированная противосамолётная — да (и то не факт, иначе противоракетные манёвры не были бы эффективными до сих пор). Но не ракета-носитель. У них разные концепции применения и разные конструкции.

                                                                        Специализированная противосамолётная — тупая как пробка, там ничего кроме двигателя, блока наведения и жестко зашитого алгоритма нет (ну ладно, еще боевая часть). У ракеты-носителя по любому есть возможность маневрировать тягой и она умнее, поэтому при желании ничего не стоит повторить все, что умеет противосамолетная.

                                                                        начинается самое интересное, существующих аналогов которому на сегодня нет от слова вообще.

                                                                        Эээ, да море же аналогов было еще с первой мировой войны: Воздушные авианосцы. Самолеты прекрасно умеют стыковаться, как с дирижаблями, так как и с бомбардировщиками. Есть свои проблемы, из-за которых схема с дозаправкой оптимальнее, но в случае с ракетой-носителем риск ее потери в одном случае из сотни не так критичен, как с пилотируемыми самолетами.
                                                                          0

                                                                          Вначале надо научиться делать жёсткую тросовую связка хотя бы на вертолётах. Потом можно браться за ракеты.


                                                                            0
                                                                            Вначале надо научиться делать жёсткую тросовую связка хотя бы на вертолётах. Потом можно браться за ракеты.

                                                                            Еще раз, стыковку двух самолетов (или самолета/дирижабль) делали давным давно.
                                                                            1932 год — первая стыковка дирижабля и самолета,
                                                                            1931 год — первый полет проекта «Звено» с стыковой истребителей в полете, потом «Звено -СПБ» (составной пикирующий бомбардировщик) многократно использовался во 2 мировой,
                                                                              0

                                                                              Есть большая разница — ловить маневренные куски фанеры, летящие со скоростью 100 км/ч, имеющие аэродинамическое качество около 5-10 и способность зайти на второй круг хоть 50 раз за полёт, или ловить утюг на около- или сверхзвуковой скорости, с аэродинамическим качеством 0.5, без шансов на второй заход и без права на ошибку.

                                                                                0
                                                                                ловить маневренные куски фанеры, летящие со скоростью 100 км/ч, имеющие аэродинамическое качество около 5-10

                                                                                Опыт стыковки реактивных самолетов тоже имеется.

                                                                                способность зайти на второй круг хоть 50 раз за полёт

                                                                                Ну и кто мешает ракете зайти на второй круг? Это же вопрос только оставшегося топлива. У Маска ракета на корабль садиться, на это явно нужно больше топлива.

                                                                                на около- или сверхзвуковой скорости

                                                                                Кто мешает развернуться и с помощью двигателя сбросить скорость до обычной скорости реактивного самолета? Так-то мы видим ракеты у Маска, которые вообще до нуля сбрасывают горизонтальную скорость и садяться на землю.

                                                                                аэродинамическим качеством 0.5

                                                                                Аэродинамическое качество влияет на скорость планирования без двигателя и затраты топлива на полет, при наличие достаточного кол-ва топлива это не важно, шатлы вполне себе садились на аэродромы с аэродинамическим качеством 1.

                                                                                P.S. Я не говорю, что из всех способов многоразовости этот оптимальный, но он вполне реалистичный, подобные вещи в авиации вполне уже делали.
                                                                                  0

                                                                                  Скорость полёта зависит от удельной нагрузки на крыло (отношение веса аппарата к несущей площади). Если у спускаемого аппарата нет развитых крыльев (а их нет), то у него две судьбы — либо лететь медленно по горизонтали, но быстро по вертикали, либо наоборот держать высоту, но при этом лететь очень-очень быстро вперёд, чтобы набрать нужную подъёмную силу. Или заменить подъёмную силу тягой двигателей, т.е. по сути повторить Фалкон. Ну или исхитриться так ювелирно скоординировать полёт двух аппаратов, чтобы поймать спускаемый аппарат точно в верхней точке выполняемой им полу-баллистической "горки", где скорость минимальна. Во всех случаях ловить такой аппарат весьма проблематично — "ловец" должен быть не только весьма грузоподъёмным, но ещё и высокоскоростным и маневренным, свойства противоречивые. Ну может тонну так поймать можно, но если там под сотню тонн летит? Имхо, проще дать такому аппарату опуститься самому.


                                                                                  Я же не спорю, что ловить принципиально невозможно. Более-менее разумные схемы с ловлей в воздухе на самом деле есть — например, Rocket Lab хочет ловить ступень, спускающуюся на парашюте, вертолётом с тросом. Но там скорость погашена парашютом. Можно ли этот способ масштабировать, например, до размеров и массы Шаттла? Сомневаюсь.


                                                                                    0

                                                                                    Ну и там пустая ступень весит меньше тонны, а не 20 как у фальконов.

                                                                      0
                                                                      >> Это, извините, какая-то ненаучная фантастика

                                                                      То есть у вас кончились аргументы против?

                                                                      >> Вы фактически предлагаете создать гибрид между ракетой-носителем и автоматическим самолётом-дроном. В результате чего обычно не получается полноценно ни то ни другое

                                                                      Зачем вы сочиняете за меня, что я предлагаю? А потом заявляете, что из предложенного вами сочинения «обычно» ничего не получается. Но «обычно», означает, что кто-то уже такое делал. Интересно — кто же это на трос ловил ракеты?

                                                                      >> все эти манёвры сегодня не доступны даже для лучших и специализированных самолётных дронов

                                                                      С чего вы это взяли? Дроны не умеют лететь горизонтально? Вы правда в это верите?

                                                                      Завязывайте с такими безосновательными возражениям.
                                                                        0
                                                                        То есть у вас кончились аргументы против?
                                                                        Не кончились. Просто их настолько много, что нет смысла даже начинать рассматривать подобное прожектёрство всерьёз.
                                                                        Зачем вы сочиняете за меня, что я предлагаю?
                                                                        Потому, что вы именно это и предлагаете.
                                                                        А потом заявляете, что из предложенного вами сочинения «обычно» ничего не получается. Но «обычно», означает, что кто-то уже такое делал. Интересно — кто же это на трос ловил ракеты?
                                                                        Я имел в виду то что любая попытка инженерными методами скрестить принципиально разные технологии приводит к тому, что результат оказывается хуже каждой из технологий в отдельности. Посмотрите, например, на попытки скрестить автомобиль с лекгомоторным самолётом. Нет, это, конечно, делается и такие гибриды даже летают — но ни один из таких прожектов не идёт дальше курьёза и, тем более — в серию. Потому, что в результате получается и неудобный автомобиль и убогий самолёт.
                                                                        Ракеты на трос, может, никто и не ловил. Но ракета, которая, гипотетически, будет способна на такие фокусы — уже не совсем ракета, потому что потребуется настолько серьёзные изменения в конструкцию, что это тупо перестанет быть ракетой-носителем.
                                                                        С чего вы это взяли? Дроны не умеют лететь горизонтально? Вы правда в это верите?
                                                                        Дроны не умеют стыковаться с ЛА в воздухе в автоматическом режиме. Тем более — переделанные из ракеты, что резко снизит их манёвровые возможности.
                                                                        Можете назвать это инженерной интуицией, как хотите. Убеждать вас в чём-то мне уже будет не интересно.
                                                            0
                                                            если масса космолёта будет снижаться хотя бы на две трети
                                                            Типичная сухая масса ракеты — 4-10% от взлетной массы. Даже предполагая идеальный удельный импульс для водородных двигателей в 470 секунд, одноступенчатая ракета не может иметь менее 88% топлива. Так что масса космолета будет уменьшаться как минимум в восемь раз.
                                                            развивает скорость, ну чисто для примера, 4-5км/с
                                                            А остальные 3-4 км/с откуда берутся? Если «грузчик» в момент стыковки двигается сильно быстрее, то (ну по модулю того, что вы такую стыковку не сделаете) он сильно замедлится в момент стыковки. Нет разницы, ускорять его обратно или выводить груз на нормальную орбиту.
                                                            –2
                                                            Лифт не?
                                                              +3
                                                              шасси должно выдерживать огромный вес полностью заправленного космолёта, а тормоза должны иметь возможность остановить эту махину при неполадках

                                                              Почему не использовать для горизонтального старта некое подобие железнодорожной платформы, оснащённой собственными ускортелями и тормозами? Получится гибрид сбрасываемого шасси и бустера, а если добавить некоторый угол подъёма, то получм ещё и трамплин.

                                                              Всё равно космоплан с горизонтальным взлётом привязан к инфраструктуре и длнным ВПП космопорта, а используя «железнодорожный» бустер-шасси мы экономим и существенную массу топлива на старте, и массу корабля, потому-что не надо везти с собой массивное шасси, а можно ограничиться лёгким посадочным, и можем выиграть некоторое количество вертикальной скорости на трамплине.
                                                                0
                                                                Идея не новая, её ещё для Boeing RASV в 70-е предлагали, так и не нашёл причин почему не взлетела, вроде какие-то непредвиденные трудности при проектировании платформы.
                                                                  0
                                                                  железнодорожный бустер-шасси в пределе своего развития — это вертикальный старт.
                                                                    +8
                                                                    Автор статьи хочет хоть как-то использовать крылья не только на посадке, но и на взлёте. В итоге у нас из комплекса крылья/шасси получается классический уткозаяц, в предельных своих вариациях представляющий или вертикальный старт с тем или иным видом возврата или невозврата ускорителя, или огромные крылья, способные поднять шасси, способное нести космолёт на старте.

                                                                    image
                                                                      0
                                                                      Нет. Горизонтальный старт с крылом пользует аэродинамическое качество, а вертикальный — тягу двигателей
                                                                    +1
                                                                    В порядке бреда — можно использовать цепочку самолетов-буксировщиков. Первый работает на обычном ТРД и тянет за собой на тросе ещё два. Второй работает на прямоточном двигателе и включается после отстыковки первого. Третий — это собственно космическая ступень, включается после отстыковки прямоточного. И садится своими силами, так как лёгкий и маленький.
                                                                      0
                                                                      А может идея не такая уж бредовая — в конце концов во Второй мировой тягали планеры массой до 35 тонн и это на поршневых самолётах! Единственный очевидный минус — нужно разработать сразу 3 различных аппарата заместо одного.
                                                                      +2
                                                                      Цитата: «Не сгорят и уцелеют они по той же причине, по которой лист бумаги может пережить вход в атмосферу Земли с орбитальной скорости».
                                                                      А лист бумаги точно уцелеет? Из-за его лёгкости скорость торможения может оказаться выше, чем у металлической конструкции, и шансов сгореть из-за перегрева тоже больше.
                                                                      Это если неподвижный лист бумаги просто сбросить с горы, то шансов уцелеть больше.
                                                                        0
                                                                        Все дело в высоком аэродинамическом качестве листа бумаги (низкая масса на высокую площадь поверхности). Впрочем быстрое гугление показало, что это вероятно миф, нужна специальная термостойкая бумага обработанная кремнием, так что скорее всего обычная бумага не выживет.
                                                                          0
                                                                          Аэродинамическое качество от массы не зависит. Только от геометрии, скорости, плотности. Вычисляется как отношение коэффициентов подъемной силы к коэфф. сопротивления. А они как раз зависят от всех этих вещей, + угол атаки (под каким углом на тело набегает поток), но это можно отнести всё равно к геометрии.
                                                                            0
                                                                            Ок ошибся, надо было написать «материал с низкой плотностью и высокой площадью поверхности».
                                                                              0
                                                                              плотность материала тут ни при чем. Плотность атмосферы — это я забыл указать чего. От массы не зависит качество. Лишь геометрия влияет на качество. Механические характеристики материала (и его внутренняя геометрия также) влияют на его деформируемость во время обтекания, но это уже задачи аэроупругости.

                                                                              Пример: если сделать абсолютно одинаковые формы тел из свинца и пластика, то при обтекании на них будут действовать абсолютно одинаковые аэродинамические силы. Хотя они разные массой. Масса будет влиять на динамику полета. Качество же — это, грубо говоря, под каким углом будет действовать аэродинамическая равнодействующая сила (суммарная сила). Аэродинамическую силу разделяют на силу сопротивления и подъемную. Вот их отношение и есть качество, можно сказать это тангенс угла
                                                                          0
                                                                          Да, здесь прямого следствия нет, но автор все же прав. Л. Керролл советовал в подобного рода рассуждениях переходить к пределам. Возьмем бесконечно неплотный лист бумаги входящий в атмосферу с первой космической скоростью. На нагрев влияет число ватов, приходящихся на квадратный метр листа. Удельная мощность нагрева тем меньше, чем ниже плотность атмосферы (лист все равно бомбардируется молекулами с первой космической скоростью). Легкий лист успеет затормозится в самых неплотных слоях и значит — не сгорит.
                                                                            0
                                                                            Но, с другой стороны, вся энергия войдёт в очень маленькую массу. Одно дело — 10 Ватт, попавших на килограмм массы, а другое — те же 10 Ватт, попавшие на грамм массы лёгкого листа! По любому «горячо».
                                                                              0
                                                                              Оно не войдет, а излучится в ик диапазоне. Поскольку удельная ( на квадратный метр) мощность нагрева бесконечно мала, то превышение температуры излучения над равновесной температурой для орбиты Земли (примерно 0 градусов Цельсия) будет бесконечно малым.
                                                                                0
                                                                                Да, но вам нужно, чтоб этот процесс был бесконечно долгим, что невозможно в связи с конечностью атмосферы.
                                                                                  0
                                                                                  Ваше утверждение ошибочно: площадь листа бесконечно велика, поэтому за бесконечно малое время оно успевает излучить конечную порцию тепла при при любой конечной разности температур. Второй предел брать нельзя так просто. Пределы в математике не всегда коммутируют.
                                                                                    0
                                                                                    Да, но атмосфера конечна, потому эта энергия приложится к конечной площади листа.
                                                                                    А если и атмосфера бесконечна, то у вас будет бесконечная энергия и та же ситуация.
                                                                                      0
                                                                                      За бесконечно малое время такой лист пройдет бесконечно малое расстояние, излучит всю свою кинетическую энергию и остановится с температурой +5 градусов Цельсия — быть бесконечной атмосфере не нужно.
                                                                                        0
                                                                                        Неа, он же имеет бесконечно малую толщину, тоесть и плотность.
                                                                                        Потому он раскалится до температуры звезды.
                                                                                        А если серйозно — считать надо.
                                                                                          0
                                                                                          Посыл не понял, почему излучательная способность зависит от толщины «пленки»?
                                                                                            0
                                                                                            От толщины зависит теплоемкость.
                                                                                            А вы сами сказали бесконечно малое время, тоесть теплоемкость важнее излучения.
                                                                                              0
                                                                                              Почему? Я лишь утверждал, что бесконечно большой поверхности при конечном превосходстве ее температуры над температурой среды достаточно бесконечно малого времени, чтобы излучить равную ее кинетической энергии конечную порцию тепла.
                                                                                                0
                                                                                                Ем? Чтото вы странное говорите. Ну вот есть у вас бесконечная черная поверхность, поглощающая солнечные лучи.
                                                                                                Она что, не будет греться? Будет.
                                                                                                Бесконечная поверхность получает бесконечную энергию при торможении. И вообще говоря предел нагрева от этой энергии будет такой же, как и конечной достаточно большой(ну метров от 20).
                                                                                                А у вас она имеет малую плотность. Да, это сократит время нагрева. Но и сократит ее теплоемкость на метр площади. Она может не успеть все отдать до полного испарения.
                                                                                                Смотрите расчеты для солнечного паруса запускаемого лазером, в начале года обсуждали.
                                                                                                  0
                                                                                                  Логика — вещь сложная
                                                                            +1
                                                                            Вход КА в атмосферу принято делать в очень узком диапазоне углов атаки — буквально между «отпружиниванием обратно» и «слишком быстрым нагревом». Лист бумаги, гипотетически, этим не ограничен, и может пропрыгать верхние слои как камешек по воде пока не сбросит скорость до безопасной.

                                                                            Кстати, я вот даже не знаю, почему КА не занимаются таким тоже, т.е. почему не тормозят об верхние слои достаточно долго, чтобы потом можно было зайти без опасных для жизни фейерверков с плазмой.
                                                                              0
                                                                              Мне кажется, «долгое торможение» просто не получается на физическом уровне. Набегающие молекулы в верхних слоях имеют маленькую суммарную массу (недостаточную, чтобы «удержать» КА на высокой траектории), но при этом огромную энергию (которая пропорциональна квадрату скорости). В результате — огромный разогрев, но маленькая подъёмная сила, действующая на КА. А далее — дальнейший «провал» КА вниз, где атмосфера плотнее и нагрев ещё выше.
                                                                                0
                                                                                Схема Зенгера. Полез в интернет, что то мало чего можно найти, на английском не пробовал. Но когда мы учились, этот способ нам преподавали, и я даже помню моделировал динамику — аппарат действительно прыгал как камушек в атмосфере, делал пол витка или даже несколько витков вокруг Земли, не помню
                                                                                +3
                                                                                я вот даже не знаю, почему КА не занимаются таким тоже, т.е. почему не тормозят об верхние слои достаточно долго, чтобы потом можно было зайти без опасных для жизни фейерверков с плазмой.
                                                                                Ну, во-первых, таки занимаются они этим. Во-вторых, этим занимались конкретно корабли Аполлон. Вот эскиз допустимых вариантов входа, среди которых есть и двухнырковая схема:
                                                                                <img
                                                                                arc=«sites.wrk.ru/cache/sites/e/p/epizodsspace.narod.ru/bibl/raketostr3/640x/43-16.jpg» alt=«image»/>
                                                                                А вот профиль снижения конкретно Аполлона-11:
                                                                                <img
                                                                                arc=«sites.wrk.ru/cache/sites/e/p/epizodsspace.narod.ru/bibl/raketostr3/640x/43-17.jpg» alt=«image»/>
                                                                                Как видно критическим фактором является вовсе не плазменный фейерверк, а столь же опасная для жизни перегрузка.
                                                                                Кстати, в процессе поиска этих картинок нашлось утверждение какого-то конспиролога, который на похожей картинке демонстрировал, что перегрузка при прямой (не 2-нырковой) схеме превысит 10g и пилоты с высокой вероятностью не доживут до посадки. Далее, он утверждал, что при 2-нырковой схеме промах при приземлении будет не километры (как при прямой), а тысячи километров. Пилоты садились точно под телекамеры и были на вид совсем свеженькие — поэтому (утверждал этот товарищ) никакого посещения Луны не было.
                                                                                  0
                                                                                  Пардон, картинки почему-то не встали.
                                                                                  0
                                                                                  Пока проблема с управлением. Возникает плазма, которая делает отскок нелинейным.

                                                                                  Есть эксперементальные гиперзвуковые планеры, но пока вроде не решили проблему.
                                                                                    0
                                                                                    Пишут, Зонд-6 дважды «плюхался»: keldysh.ru/papers/2008/source/article/Chten_08.pdf
                                                                                      0
                                                                                      Кстати, я вот даже не знаю, почему КА не занимаются таким тоже, т.е. почему не тормозят об верхние слои достаточно долго, чтобы потом можно было зайти без опасных для жизни фейерверков с плазмой.

                                                                                      Для того, чтобы не было «фейерверка», нужно иметь высокое аэродинамическое качество и малое отношение массы к площади. В противном случае достаточная аэродинамическая сила возникает уже после того, как во всю образовалась плазма.
                                                                                        0
                                                                                        Есть такой парадоксальный факт, что чем быстрей тормозимся — тем меньше греется аппарат и тем больший процент энергии уходит в нагрев атмосферы.
                                                                                        0
                                                                                        А лист бумаги точно уцелеет?
                                                                                        Это не сильное преувеличение. После разрушения «Колумбии» находили не так уж и обгоревшие листы бумаги из кабины. И судя по статьям на тему «ultra low ballistic coefficient reentry», максимальная температура тем ниже, чем ниже баллистический коэффициент
                                                                                        0
                                                                                        Если мы тащим крылья на орбиту — мы тащим лишний груз. Как показал опыт шатлов — многоразовость носителя по деньгам не перекрывает необходимость запускать лишний вес (крылья, причем регулярно). Отсюда Илон Маск:
                                                                                        — возвращаемая первая ступень
                                                                                        — у грузового драгона нет системы автостыковки, ибо лишний вес (стыковка через манипулятор МКС)
                                                                                        — возвращаемый обтекатель
                                                                                        — и пр.
                                                                                        Или воздушный старт:
                                                                                        — 1я ступень самолет до уровня 15 км (и возвращаемость и возможность использовать кислород для горения в атмосферы — не надо на 1-й этап тащить с собой окислитель)
                                                                                        — 2я ступень чисто ракетная
                                                                                        Да, в теории идеален космоплан — взлетел и сел на аэродроме. Принципиально мешают две вещи:
                                                                                        — упаковка топлива в объеме (нужно больше, чем есть сейчас — иначе тащим лишний вес и объем в виде баков и сопутствующих систем)
                                                                                        — и двигатель с более высоким импульсом, чем есть сейчас — иначе формула Циалковского мешает выйти в космос на одной ступени
                                                                                          0
                                                                                          У Шатлов проблема — то, что их проектировали с возможностью выхода на полярную орбиту.
                                                                                          Без этой возможности — было бы существенно дешевле.
                                                                                            0
                                                                                            Как показал опыт шатлов — многоразовость носителя по деньгам не перекрывает необходимость запускать лишний вес
                                                                                            запускать повторно шаттл было дешевле, чем строить еще один. а дорогой он был из-за неуемного аппетита при разработке требований. многоразовость тоже чего-то добавила, но без нее запуск был бы еще дороже
                                                                                              0
                                                                                              И как там у Маска с возвратом второй ступени? Это процентов 20-30 стоимости пуска для грузов и больше половины для пилотируемых.
                                                                                              Отвечу: никак, многоразовая вторая ступень это только аэродинамическая форма, крылья, хвосты, вот это все.
                                                                                                0
                                                                                                Планирует вроде
                                                                                                  –1
                                                                                                  я и не сомневался, что вы не знаете, как опустить вторую ступень. а несколько лет назад не знали, как посадить первую. к счастью, вы и ракет не строите, так что от этого никто не пострадает. маску на опускание второй ступени нужен новый двигатель, потому что старый двигатель был разработан с упором на простоту разработки, а не на многоразовость второй ступени. им и на такой еле денег хватило. были какие-то поползновения с разработкой нового двигателя для второй ступени фалкона по заказу ввс, но я не знаю, чем это закончилось. своими же силами маск разрабатывает целую новую ракету, у которой вторая ступень будет многоразовой и даже единственной ступенью. т.е. вынаходитесьздесь.жпг
                                                                                                    0
                                                                                                    Так там же двигатель на первой и второй ступенях один и тот же, только сопло отличается. А большую скорость, я так понимаю, можно погасить тепловым щитом — на рендерах планируемой посадки второй ступени примерно так оно и выглядит
                                                                                                      0
                                                                                                      один, потому что один разработать в два раза дешевле, чем два
                                                                                                        0
                                                                                                        Да, именно поэтому. Мне кажется недостаточно обоснованной фраза
                                                                                                        на опускание второй ступени нужен новый двигатель, потому что старый двигатель был разработан с упором на простоту разработки, а не на многоразовость второй ступени
                                                                                                        Первая ступень с тем же двигателем вполне садится.
                                                                                                    0
                                                                                                    И как там у Маска с возвратом второй ступени? Это процентов 20-30 стоимости пуска для грузов и больше половины для пилотируемых.
                                                                                                    Отвечу: никак, многоразовая вторая ступень это только аэродинамическая форма, крылья, хвосты, вот это все.
                                                                                                    Э, вроде её он как раз сейчас и делает.
                                                                                                    Ну ещё в размере сильно выросла, да.
                                                                                                      0
                                                                                                      Не, они планировали многоразовую вторую ступень отдельно от SH/SS, на обычных Falcon. С полгода назад точно видео от них было, хотя сейчас не нашел
                                                                                                        0

                                                                                                        Потом решили что сразу старшип сделать проще, особенно с отказом от углеволокна.

                                                                                                          0
                                                                                                          Да, обычный фалкон решили дальше не развивать. По крайней мере пока SS не сделают.
                                                                                                      0
                                                                                                      — у грузового драгона нет системы автостыковки, ибо лишний вес (стыковка через манипулятор МКС)
                                                                                                      Не поэтому — там стыковочный узел не поддерживает.
                                                                                                      И для того чтобы стыковать пилотируемый — пришлось везти и лепить проставки.
                                                                                                      0

                                                                                                      Прочитав данный материал, вспомнил, что читал недавно интересную статью на вики про SR-71
                                                                                                      https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Lockheed_SR-71_Blackbird


                                                                                                      По сути этот самолет как раз должен был набирать большие скорость и высоту, что и пытается предположить автор данной статьи.
                                                                                                      Несмотря на то, что SR-71 был не способен выполнить то, что от космолета хочет автор, там очень много компромисов и конструктивных особенностей — мелочей, которые, без их решения делают любое дальнейшее теоретизирование не очень продуктивным.

                                                                                                        0
                                                                                                        Именно по причине сложности сверхзвуковых/гиперзвуковых воздушных реактивных двигателей и огромного нагрева планера при длительном полёте на подобных скоростях я и использовал в своём концепте исключительно ракетные двигатели.
                                                                                                          0
                                                                                                          Бггг, за обсуждением потерял автора :)
                                                                                                        0

                                                                                                        Насколько я понял из недавней серии статей про пружины, мы уже очень близки к пределу оптимальности использования любого химического топлива. И как ни извращайся, максимум, что нам светит — это вот эти самые многоразовые ракеты Маска. Ну плюс — минус… Любые другие варианты КА значительно менее эффективно используют запас энергии в топливе (либо пусть и эффективно, но за счет доп. обвеса, разных типов движка, что в сумме сводит на нет эти преимущества) и уже не могут позволить в себе в приемлемых, удобных размерах выходить на орбиту.
                                                                                                        Так что как минимум ждём мини термоядерные реакторы… там бюджета энергии на килограмм топлива явно побольше — с этим по-любому можно что-то придумать и тратить энергию более расточительно в угоду небольшому размеру КА.

                                                                                                          0

                                                                                                          А что если использовать для запуска беспилотных кораблей гаус пушку?


                                                                                                          Для орбитальной станции:
                                                                                                          Суть в том:
                                                                                                          Запускаем с помощью гаус пушки одноступенчатый аппарат на орбиту или за её пределы


                                                                                                          Сам аппарат должен будет иметь на борту не много топлива для коррекции орбиты и направления и целей стыковки.


                                                                                                          Всё упирается лишь в окупаемость гаус пушки и энергии для неё


                                                                                                          Разумно будет использовать для подачи энергии отдельную ГЭС или АЭС.


                                                                                                          Основная проблема — окупаймость постройки гаус пушки.Она будет реантабильна лишь при каждо дневных запусках, а это в свою очередь требует довольно крупного проекта, например город на луне или орбитальный город.


                                                                                                          Но без конкретных цифр сложно вообще говорить об этом..

                                                                                                            0
                                                                                                            Снаряд с начальной скоростью 8 км/с мгновенно испарится в толстых слоях атмосферы. Можно конечно покрыть его тяжелой абляционной защитой, но будет ли такой снаряд совместим с гаусс пушкой? И какой силы будет ударная волна при выстреле? Возможно такое орудие придётся сооружать где-нибудь на Эвересте со всеми вытекающими проблемами.
                                                                                                              +1
                                                                                                              На Земле такая пушка вообще нереальна. Если взять безопасное ускорение при разгоне как 1.5g, то для набора 8км/с понадобится путь более 2000км. При 3g — более 1000км.
                                                                                                                0
                                                                                                                Я тоже недавно думал над такой штукой и прикидывал. Да действительно получилось 1000 км и в высоту тогда чего мелочится — 100 км :) А сделать не на материке а плавучую платформу в Тихом океане, чтобы запускать в любом направлении. И в принципе если постараться, то конструкция вполне реальна, но кто решится на такое, и где денег брать?
                                                                                                                  0
                                                                                                                  в принципе если постараться, то конструкция вполне реальна

                                                                                                                  Кхм… Дом высотой 1 км — это уже задача на грани возможностей человечества (пока только 0,83 км осилили, ещё больше можно, конечно, но не в разы), а у вас тут конструкция высотой 100 км — это «вполне реально».
                                                                                                                    0
                                                                                                                    Ну если делать конструкцию в виде палки торчащей вверх, то да. А если делать конструкцию иной формы, то можно сделать ооочень высокой. Не их бетона же, из композитов. Будет просто дорого ооооооооочень.
                                                                                                                    Дело не в материалах больше — больше дело в конструкции. Крыло можно сделать из одного и того же материала — из дюралюминия. Но одно будет сделано с лонжеронами внутри, а другое — сотовой конструкции. И весом они будут разниться в несколько раз. Хотя для своей конструкции они оптимальны, оптимизировались.
                                                                                                                    Да и сами композиты — это тоже конструкция на микроуровне. Некоторые в книжках их так и определяют.
                                                                                                                    Так что даже из бетона можно сделать 2 км. Например делать не в виде столба, а виде 3-4 рядом стоящих столбов соединенных поперечинами. Типа фермы. Небоскреб-ферма. Вполне можно сделать.
                                                                                                                      0
                                                                                                                      Т.е. вы не в курсе, что сверхвысокие небоскрёбы — это уже ферма из композитных материалов, а вовсе не столб однородного бетона?..
                                                                                                                        0
                                                                                                                        Я то в курсе. Но ферму можно делать не только на одном уровне (масштабном). Иначе зачем бы лепили сэндвич-панели композитные? Посмотрите на Эйфелеву башню. Она в виде столба? А если бы была в виде столба такой высокой бы не сделали. Сами элементы фермы можно делать не из стали, а из композитных трубочек. В итоге вся конструкция будет фермой уже на нескольких уровнях. Я об этом.
                                                                                                                          0
                                                                                                                          Дом высотой 1 км — это уже задача на грани возможностей человечества

                                                                                                                          На самом деле, на высоту 5-6 км на уровнем море можно поднятся чисто за счет естественных и искуственных гор. Еще 1-2 км. можно за счет технологий, применяемых в небоскребах, это уже 7-8 км. Дальше можно либо снижать вес за счет аэростатов (позволит подняться до высоты 20 км), либо за счет космического фантана (постоянного поднятия жидкостей или газов и за счет это снижение нагрузки).

                                                                                                                          Высоты в 100 км это фантастика, а вот 10-17 км. в принципе вполне возможны на текущем уровне техники.
                                                                                                                            0
                                                                                                                            во-во сами горы имеет уже форму более оптимальную (пирамидальную) для построения высоких конструкций. Хотя материал гор — намного более плохой, чем железо-бетон. Если в форме гор построить небоскреб — он будет намного выше чем сами горы (существующие).
                                                                                                                              0
                                                                                                                              Если бы человек написал про «10-17 км», я бы и не спорил…
                                                                                                                                0
                                                                                                                                Лучше бы вы вообще не спорили, раз в сопромате не разбираетесь…
                                                                                                                                  –1
                                                                                                                                  О, ну да, «элементы фермы можно делать не из стали, а из композитных трубочек. В итоге вся конструкция будет фермой уже на нескольких уровнях» — это пишет великий знаток сопромата… Прямо чувствуется точный инженерный расчёт, везде посчитаны статические и динамические нагрузки, усталость материалов…
                                                                                                                                    0
                                                                                                                                    Я вам пример из сопромата привел в другом коменте, вам на него нечего ответить, потому вы видимо не понимаете. А это я вам на популярном языке объясняю суть. Или вам конечно-элементную модель сделать и прислать по почте? Я сопромат и механику изучал 6 лет в универе, и до сих пор изучаю, а ваш какой опыт в сопромате? Если нет вообще, так зачем лезть туда, где ни бум-бум?
                                                                                                                                      0
                                                                                                                                      Как-то так странно получилось, что сопромат у всех в универе был, в том числе у меня…
                                                                                                                                      Вы ни в одном из комментариев не привели ни одного числа. Никаких пределов прочности материалов, из которых вы исходите, никаких нагрузок, которые по вашим расчётом возникают в материалах. Одна пустая болтовня.
                                                                                                                                        +1
                                                                                                                                        Я вам в первом комменте привел объяснения того, что материал не так важен, как «конструкция». Геометрия важнее материала. Механические характеристики композитов зависят от геометрии (структуры) расположения волокон.
                                                                                                                                        В первом комменте я сказал, что это бессмысленно делать небоскребы в форме палки торчащей вверх. Оптимальнее делать в форме пирамиды. Если для вас это не очевидно и это пустая болтовня, то прошу прощения, спорить с вами бесполезно.
                                                                                                                                        Понятие устойчивости для вас знакомое понятие? Момент инерции, не? Тонкий стержень будет терять устойчивость в несколько раз быстрее, чем полая труба. Сделать небоскреб в виде пустотелого цилиндра, вместо прямоугольника чем то принципиально отличается?
                                                                                                                                        Даже если взять простенькую модель стержнябалки, который нагружен собственным весом, то изменение площади по длине будет оптимальным по какой то зависимости квадратичной или кубической. Внизу — толще, вверху — тоньше.
                                                                                                                                        И чем выше хотите небоскреб, будьте добры делайте его как можно шире внизу, а не палкой.
                                                                                                                                        Какие вам расчеты тут нужны? Это элементарщина. Это на первом курсе сопромата проходят.

                                                                                                                                        А в универ многие ходят, а пользу получают проценты.
                                                                                                                                          0
                                                                                                                                          Опять «бла-бла-бла»…
                                                                                                                                          Где числа того, какие у вас в конструкции нагрузки?
                                                                                                                                          0
                                                                                                                                          Специально для вас сделаю потом статью, когда дойду до сопромата в своих лекциях. И в ней попробуем спроектировать небоскреб, который будет выше ныне существующих.
                                                                                                                                            –1
                                                                                                                                            Спасибо, но что можно «спроектировать небоскреб, который будет выше ныне существующих» мы и без вас знаем. Вы нам небоскрёб высотой 100 км, про который вы тут рассказываете, рассчитайте.
                                                                                                                                0
                                                                                                                                Короче пример из элементарного сопромата. Есть две балки. Обе работают на изгиб. Одна в поперечном сечении — двутавр. Другая — полая трубка. Даже если с-оптимизировать эти балки — двутавровая будет легче. При одной и той же воспринимаемой нагрузке. Сделаны они при этом из одного и того же материала. Пусть даже композитного, то бишь сам материал имеет внутреннюю структуру.
                                                                                                                                Вот и продлите аналогию на небоскреб. Который можно сделать в форме двутавра или прямоугольным. Или вообще в форме фермы, как я и сказал. Небоскреб конечно в основном на изгиб не работает, но аналогия понятна.
                                                                                                                                  0
                                                                                                                                  Скажу вам даже больше (по-секрету): любая пятиэтажка в наших странах состоит из композитных плит (внутри там арматура). Так что мы обладаем почти такими же технологиями, как и Дубаи со своими сверхвысокими небоскребами.
                                                                                                                                    0
                                                                                                                                    Да что там пятиэтажка. Дома в сёлах из композитов сделаны — из Самана кирпича. Там внутри соломка
                                                                                                                                0
                                                                                                                                Можно сделать надувную конструкцию. Формой типа акульего плавника.
                                                                                                                                  0
                                                                                                                                  Высотой 100 км?..
                                                                                                                                  На такой высоте давление воздуха почти в десяток миллионов раз ниже, чем у поверхности земли. Если вы сделаете там, на 100 км, давление хоть 0,1 атмосфера, чтобы ваша конструкция хоть что-то держать могла, то у поверхности получите почти миллион атмосфер. Не подскажите, что у вас за материал оболочки, что он миллион атмосфер держит?..
                                                                                                                                    0
                                                                                                                                    Так не монообъёмную, а как пирамиду из надувных мешков. С распределением давления на всё основание.
                                                                                                                                    Но собственно для катапульты 100 км и не надо, скорей хватит и 25
                                                                                                                              0
                                                                                                                              При 3g — более 1000км.
                                                                                                                              космонавтов тренируют и дают противоперегрузочные костюмы, так что они легко выдержат больше. или можно ограничиться доставкой неприхотливых грузов. так что основная сложность это как построить ее высоко и прикрыть плазменным окном
                                                                                                                                0
                                                                                                                                Гонщики формулы 1 ездят с перегрузками до 6ж и ездят они по полтора-два часа, само собой эта перегрузка не постоянна, но им еще и рулить надо в этот момент.
                                                                                                                                Для груза и 20 и 30ж не проблема.
                                                                                                                                  0
                                                                                                                                  Грузы — они тоже разные бывают.
                                                                                                                                  Но, собственно, зависимость линейная. 30g потребуют 100км для разгона, если хотите сделать выброс на высоте 80км, то трасса будет практически вертикальная.
                                                                                                                                    0
                                                                                                                                    ездят с перегрузками до 6ж

                                                                                                                                    Во-первых, понятие до — сильно растяжимо, они может на один раз на долю секунды за весь заезд едут с такой перегрузкой (а может и не каждый заезд), а в среднем они не превышают те же 3g.
                                                                                                                                    Во-вторых, нам читали лекцию про перегрузки военных летчиков, вот кратковременные динамические перегрузки в течении долей секунд это совсем не тоже самое что постоянная статическая перегрузка в одном направлении в течении, скажем, минуты. Если первые легко можно выдержать и до 10g, то вторые даже 2-3g уже опасны (прилив/недостаток крови и все такое).
                                                                                                                                +1

                                                                                                                                Ближайший осуществимый проект такого рода — петля Лофстрома, но она рассчитана на работу на 60км, в первую очередь из-за плотности атмосферы, а такая пушка выше 12км тупо подняться не может. В четвертой части "Пружин" их в комментах разбирали.

                                                                                                                                  0
                                                                                                                                  Извините, а о каких пружинах речь?
                                                                                                                              –1
                                                                                                                              https://youtu.be/hYU3-bqZ7CI
                                                                                                                              А что вы видите на видео? Неужели нельзя на высоту 39 километров подняться вообще без тяги какого либо двигателя? А начиная с 39 километров, где совершенно нет атмосферы (можете посмотреть как костюм даже не шевелится от обдува до высоты 116000 футов, 35 километров) использовать ракетную тягу. Таким образом можно практически избежать использования двигательных установок, ориентированных на плотные слои атмосферы. Зачем они нужны в принципе, чтобы их вертолетом подхватывать.
                                                                                                                              P.S. К слову аэростаты от этих запусков можно использовать для Project Loon с раздачей интернета :)
                                                                                                                                +2
                                                                                                                                Проблема выхода в космос — не атмосфера, а необходимая горизонтальная скорость. Если вы подняли аэростат на 40км, то для орбиты ему всё равно придётся набрать горизонтально 8км/с.
                                                                                                                                  0
                                                                                                                                  Эта идея тоже не новая, испанский стартап Zero 2 infinity как раз пытается её осуществить со своей ракетой Bloostar. Но минусы такого подхода очевидны — для ракеты главное скорость, а не высота, так что выгода незначительна, плюс огромные проблемы с масштабированием — представьте размер гелиевого шара способного поднять 1000-тонную ракету в стратосферу.
                                                                                                                                    –1
                                                                                                                                    Вообще в 1000-тонной ракете 990 тонн сейчас топлива. И большая его часть тратится именно на плотные слои атмосферы. Посмотрите тайминги и высоты внимательно, на преодоление чего тратится в основном топливо
                                                                                                                                    youtu.be/65RHFWw7icc?t=1905
                                                                                                                                    Собственно на высоте 66 километров первая ступень вообще отстреливается. Т.е. к этой высоте она фактически пуста от топлива
                                                                                                                                      +2
                                                                                                                                      А вы обратили внимание — с какой скоростью она в это время летит?
                                                                                                                                        0
                                                                                                                                        Обратил 6700 км/час на 66 километрах из необходимых орбитальных 27000 км/час. И уже 2515 км/час на 105 км высоты. Заметили что скорость падает после отстрела первой ступени, и весьма существенно падает в 3 раза !!!
                                                                                                                                        youtu.be/65RHFWw7icc?t=2128
                                                                                                                                        P.S. Сам понял, написал чушь. Это они так скорость и высоту самой первой ступени пишут
                                                                                                                                        Но все равно топлива можно сэкономить море на плотных слоях, до 40 километров. И конструктив ракетоплана уже не требуется двухступенчатый если старт ракетных двигателей начинать на высоте стратосферы.
                                                                                                                                        0
                                                                                                                                        Для выхода на низкую околоземную орбиту нужно иметь запас характеристической скорости в 9,4 км/с, из которых 7,4 км/с идут собственно на разгон (400 м/с добираются за счёт вращения Земли), а оставшиеся 2 км/с гравитационные, аэродинамические потери, потери на управление и противодавление. Даже если с помощью воздушного старта (оптимистично) убрать 1 км/с потерь, это всё ещё будут колоссальные 8,4 км/с, но теперь с гораздо возросшей сложностью и стоимостью. Так стоит ли этот 1 км/с того?
                                                                                                                                          +2
                                                                                                                                          Гравитационные потери составляют львиную долю. Например, для Зенит-2SLB:
                                                                                                                                          Гравитационные — 1280м/с, на управление — 145м/с, аэродинамические — 130м/с, на противодавление — 60м/с.
                                                                                                                                            0
                                                                                                                                            Т.е. 1615 м/с или 5814 км/час. Без малого, скорость отделения первой ступени 6700 км/час, происходящей на высоте 66 километров. ЧТД.
                                                                                                                                            Вторая ступень, дающая оставшиеся 21000 км/час скорости — это не десятки тонн топлива первой ступени, это не хваленый термин Max-Q (максимального динамического сопротивления) приходящийся до тех самых 30 км высоты.
                                                                                                                                            Т.е. все эти проявления атмосферы легко преодолеваются стратостатом, пассивным образом без сжигания дикого количества топлива. И без сложных конструктивных решений ракетоплана, которые традиционно обсуждаются: двойные крылья, обратная стреловидность и.т.д. Все эти проявления о движении в атмосфере, не замечали?
                                                                                                                                              +3
                                                                                                                                              От старта с высоты 40км гравитационные потери никуда не денутся. Они возникают из необходимости удерживать на весу массу ракеты во время разгона. Потери на управление снизятся, но крайне незначительно.
                                                                                                                                              Уйдёт значительная часть аэродинамических потерь и потерь на противодавление, то есть можно сэкономить ~150-170м/с, что не компенсирует сложности схемы запуска с аэростата.
                                                                                                                                                0
                                                                                                                                                В гравитационные потери входят затраты энергии на набор высоты, конкретно в данном расчете — примерно 500 м/с из гравитационных потерь это потери на набор высоты 400 км. Если стартовать с 30 км то где-то 37 м/с за счет этого удастся на гравитационных потерях сэкономить
                                                                                                                                                  0
                                                                                                                                                  А утяжеление конструкции сколько заберет?
                                                                                                                                                  0
                                                                                                                                                  если ракете дать крылышки, то до линии Кармана они будут снижать гравитационные потери… ииии… мы опять пришли к ракетоплану.
                                                                                                                                                    0
                                                                                                                                                    Будут. Но не при нулевой скорости стратостата. На 40 км нужен будет разгон до 4-5М, чтобы крылья дали достаточную подъёмную силу.
                                                                                                                                            0
                                                                                                                                            как вам правильно подсказывают: вы бы в начале на скорость посмотрели и прикинули при массе второй ступени с КА (изменение массы первой в процессе и конечную ее массу тоже стоит учесть), сколько ей нужно енергии чтобы достичь такой скорости, прежде чем смотреть на высоту.