КЛАССИФИКАЦИЯ И ВОЗМОЖНЫЕ СХЕМЫ РЕАЛИЗАЦИИ МНОГОРАЗОВЫХ ТРАНСПОРТНЫХ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ (МТКС)

 

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается классификация и возможные схемы реализации многоразовых транспортных космических систем (МТКС). Перечислены основные классификационные признаки и показаны возможные варианты МТКС с различным сочетанием этих признаков. Приводятся наиболее рациональные варианты МТКС.

ABSTRACT

The article discusses the classification and possible schemes for the implementation of reusable space transport systems (MTCS). The main classification features are listed and possible variants of MTCS with a different combination of these features are shown. The most rational variants of MTCS are given.

 

Ключевые слова: многоразовая транспортная космическая система, ракетный блок (РБ), воздушно-космический самолёт (ВКС), внешний топливный бак (ВТБ), жидкостной ракетный двигатель (ЖРД).

Keywords: reusable space transport system, rocket block (RB), aerospace aircraft (VKS), external fuel tank (VTB), liquid rocket engine (LRE).

 

Введение

Задачей статьи является определение и анализ основных классификационных признаков МТКС с целью определения возможных схем реализации МТКС с учётом различного сочетания этих признаков.

С самого начала Космической Эры для выведения грузов на орбиту и для транспортного обеспечения орбитальных станций использовались ракеты – носители и космические корабли однократного применения. Это было обусловлено сравнительно низкой надёжностью техники, которая не позволяла осуществлять возвращение и повторно её применять. Также сказывался низкий грузопоток в направлении Земля – Орбита.

Именно эти факторы не позволили полностью отказаться от транспортных систем однократного применения и перейти на многоразовые транспортные космические системы (МТКС). Подтверждением этого является судьба МТКС первого поколения «Спейс Шаттл», «Энергия - Буран», а также других систем, не вышедших за рамки проектирования. Созданные в США и СССР системы были слишком сложными и дорогостоящими как при испытаниях, производстве так и в эксплуатации. Эти МТКС стали вершиной человеческих, технологических и экономических возможностей двух противостоящих друг другу систем и четвёртого технологического уклада в целом. В свою очередь при создании МТКС первого поколения был сформирован необходимый научно – технический задел.

В настоящий момент сложилась ситуация, при которой надёжность космической техники уже позволяет создавать частично многоразовые системы, а также и полностью многоразовые. Подтверждением этому является ракета – носитель «Фалькон 9» фирмы «Спейсекс», первая ступень которой является многоразовой.

 

Рисунок 1. МТКС "Спейс Шаттл"(США)

 

На этапе ЛКИ находится полностью многоразовая МТКС «Старшип – Суперхэви» фирмы «Спейсекс». Также частично многоразовыми являются грузовой транспортный корабль «Дрэгон» и его пилотируемая модификация. Проектирование частично многоразовых транспортных пилотируемых и грузовых кораблей в настоящий момент ведётся в России, Китае, Индии и США (фирмы «Боинг», «Спейсекс», «Блю Ориджин», «Сьерра Невада» и «Локхид Мартин»).

Но транспортные корабли сами являются полезной нагрузкой для ракет – носителей и не вносят вклад в выведение полезного груза на орбиту, а применяются для стыковки с орбитальными комплексами для доставки и возвращения экипажа и грузов. Спускаемый аппарат приходится транспортировать от места приземления (приводнения) к месту послеполётного обслуживания. Возвращаемые ступени ракет также приходится транспортировать к месту старта после приземления. Можно сказать, что современные частично многоразовые транспортные системы являются компромиссным вариантом, учитывая повысившуюся надёжность техники и низкий грузопоток грузов с Земли в космос и обратно. Дальнейшее развитие человечества сделает неизбежным использование космоса в промышленных целях. На данном этапе человечество использует искусственные спутники Земли (ИСЗ) в целях получения информации (навигация, дистанционное зондирование, метеорологическая информация, разведка в военных целях, ретрансляция, связь и передача информации).

 

Рисунок 2. МТКС "Энергия - Буран"(СССР)

 

В будущем космос станет производственной площадкой.

Космическое пространство обладает двумя уникальными свойствами, которых нет на Земле. Это – микрогравитация и вакуум. На орбитальных комплексах можно будет производить изделия с уникальными свойствами для электроники, изделия медицинского и биотехнологического назначения, новые материалы. Всё это потребует доставки и возвращения грузов, а также технического обслуживания.

Освоение Луны и Марса также будет способствовать росту грузопотока в космос и обратно. Особенно если на Луне начнётся добыча ресурсов.

Промышленное освоение космоса потребует создание МТКС второго поколения, а в дальнейшем третьего и четвёртого поколения. Системы второго поколения будут полностью многоразовыми. Отличительной особенностью систем третьего поколения должен стать возврат всех ступеней на место старта. Четвёртое поколение МТКС будет отличаться наличием одной ступени с гиперзвуковым прямоточным воздушно – реактивным двигателем (ГПВРД) многоразового применения.  На первом этапе возможно появление систем с внешними топливными баками (ВТБ) однократного применения без двигательной установки. Поводя итог можно обосновать необходимость разработки МТКС второго и последующих поколений:

- снижение стоимости выведения грузов при большом грузопотоке;

- выведение и возврат большого объёма грузов;

- техническое обслуживание орбитальных комплексов;

- доставка и возврат экипажей на орбитальные комплексы на низкой околоземной орбите (НОО) и к Луне;

- очистка околоземной орбиты от космического мусора;

- улучшение экологических показателей путём исключения падения ракетных блоков на Землю и исключение засорения орбиты;

- всеазимутальность трассы запуска (для МТКС третьего и четвёртого поколения);

- проведение лабораторных исследований в космосе в автономных полётах;

- выведение космических аппаратов на орбиту Земли.

Развитие МТКС свою очередь будет способствовать появлению суборбитальных транспортных пассажирских систем. Такие аппараты позволят перевозить пассажиров на межконтинентальные расстояния в течении 1 часа.

Материалы и методы

Рассмотрим возможные к реализации схемы МТКС. Для общего понимания приведём таблицу классификационных признаков МТКС:

Таблица 1.

Классификационные признаки МТКС

Степень многоразовости	полностью		частично с ВТБ		частично
Количество ступеней	1		2		> 2
Способ старта	горизонтальный		вертикальный		наклонный
Место старта	стартовый комплекс		самолёт-носитель		взлётно-посадочная полоса
Кратность использования материальной части	< 10		10…25		> 25
Способ возвращения к месту старта	планирование без ДУ	планирование с ДУ		гашение набранной скорости с помощью ракетных двигателей		использование подъёмной силы крыла и ТРД
Способ посадки	горизонтальная на ВПП		вертикальная с использованием ЖРД		вертикальная с использованием парашюта
Место посадки	ВПП	специальная площадка		море		неподготовленная поверхность
Стыковочный узел ВКС	есть			нет
Компоновочная схема	тандем		пакет		комбинированная
Аэродинамическое качество	≈0 (капсула)	≈1…3 (несущий корпус)		≈5		≈10
Целевая орбита	незамкнутая	НОО		ВЭО		ГСО
Двигательная установка МРБ	ЖРД		ЖРД+ТРД		ТРД+ГПВРД
Двигательная установка ВКС	ЖРД		ЖРД+ТРД		ТРД+ГПВРД+ЖРД
Компоненты ракетного топлива	Керосин - кислород	Водород - кислород		СПГ - кислород		НДМГ - АТ
Пилотируемость	пилотируемый		беспилотный		универсальный
Грузовой отсек ВКС	есть			нет

 

Различное сочетание данных признаков может дать несколько вариантов МТКС, но всё же количество реализуемых не так много, как может показаться на первый взгляд. Есть много объективных факторов и ограничений, которые изначально будут задавать и определять облик и схему МТКС.

Для понимания плюсов и минусов различных вариантов необходимо понять различия по каждому из признаков классификации.

 

Рисунок 3. МАКС (Россия)

 

Степень многоразовости будет определяться в основном показателями экономической эффективности, также, как и кратность использования материальной части.  Для транспортных программ с большим числом запусков система может быть полностью многоразовой, а для программы с меньшим числом запусков уже экономически эффективной может оказаться система частично многоразовая, например, с внешним топливным баком. Система «Спейс Шаттл» была частично многоразовой с ВТБ, а система «Энергия - Буран» была просто частично многоразовой (с ракетой-носителем однократного применения). Системами второго поколения будем считать полностью многоразовые системы. Системами третьего поколения будем считать полностью многоразовые космические аппараты, блоки которых возвращаются к месту старта. Частично многоразовые системы со сбрасываемыми ВТБ могут считаться переходным звеном от систем первого поколения к системам второго и третьего поколения – поколение 1+ или 2+. Естественно если остальные ракетные блоки и орбитальные ступени такой МТКС являются многоразовыми. Отсюда следует, что система «Энергия-Буран» является системой первого поколения в чистом виде, так как имеет ракету-носитель однократного применения. А система «Спейс Шаттл» является переходной от первого поколения ко второму, так как одноразовым элементом является только ВТБ без ЖРД и многоразовые стартовые твёрдотопливные ускорители не могли возвращаться к стартовому комплексу, а доставлялись после приземления в специальный район к месту послеполётного обслуживания. Наличие одноразовых ракетных блоков, многоразовых ракетных блоков, которые не имеют возможности возвращаться к месту старта или ВТБ требует выделения специальных районов падения для отделившихся элементов. Также исключается всеазимутальность пусков из-за ограничений по трассе выведения. К слову сказать, в нашей стране существовал проект частично многоразовой системы с ВТБ.  Это проект НПО «Молнии» - МАКС. В соответствии с приведённой классификацией МАКС уже не являлась системой первого поколения, а была шагом ко второму или даже к третьему. Данная МТКС состояла из самолёта-носителя Ан-225 и крылатой орбитальной ступени с ВТБ, который отделялся после выработки топлива. Существовали и проекты развития данной системы предполагающие полностью многоразовое использование ракетных блоков и орбитальной ступени и возвращение к месту старта, что делало эту МТКС системой третьего поколения. К сожалению, экономические трудности помешали реализации МАКС. Данная частично многоразовая система с ВТБ была бы адекватна современному грузопотоку. На данном этапе в США идёт разработка полностью многоразовой МТКС под названием «Старшип» фирмы «Спейсекс». Это двухступенчатая система с вертикальным стартом и вертикальной посадкой обеих ступеней. Разработчиком заявлена возможность возвращения к месту старта обеих ступеней.

 

Рисунок 4. МТКС "Старшип - Суперхэви"(США)

 

В качестве КРТ используется метан и кислород. В данный момент система проходит лётные испытания. Из всех МТКС, дошедших до лётных испытаний, эта является наиболее совершенной в современной ракетно-космической промышленности. Это первая МТКС второго поколения и, если будет обеспечено возвращение к месту старта РБ первой ступени, то такую систему можно причислить сразу к третьему поколению. 

 

Рисунок 5. МТКС "Венчер Стар"(США)

 

Перейдём к такому основному проектному параметру как количество ступеней. С точки зрения экономической эффективности и относительной массы полезной нагрузки наиболее рациональным и компромиссным является двухступенчатый вариант. Конечно, хорошо было бы создать одноступенчатую МТКС, которая не требует разделение ступеней, но до появления ГПВРД такие системы будут иметь низкое массовое совершенство и низкую относительную массу полезной нагрузки. В США существовал проект «Венчер Стар». Это одноступенчатая МТКС с вертикальным стартом и горизонтальной посадкой на ВПП. Создание одноступенчатых МТКС требует большого массового совершенства, то есть более низкого значения относительной массы конструкции по сравнению с многоступенчатыми МТКС. Основным конструкционным материалом планировалось использовать ПКМ (полимерные композитные материалы). Особенностью МТКС была двигательная установка. Предполагалось использовать клиновоздушные ЖРД. Такие двигатели обеспечивали бы одинаковую эффективность как в атмосфере на разных высотах, так и в космосе. Струя такого ЖРД подстраивается под внешнее давление и обеспечивает максимально возможный удельный импульс топливной пары на всех участках траектории полёта. Но, к сожалению, проект был закрыт ввиду его сложности для сегодняшнего уровня развития техники. В России в настоящий момент существует проект похожей МТКС под название «КОРОНА».

 

Рисунок 6. Многоразовая ракета - носитель "КОРОНА"(Россия)

 

Отличие данной системы от предыдущей состоит в способе посадки. У «КОРОНЫ» посадка вертикальная. Проектирование ведёт ГРЦ им. Макеева в инициативном порядке. В случае реализации данной МТКС это будет гигантским прорывом в космической технике. Ещё одним интересным проектом одноступенчатой системы является «Скайлон» британской фирмы «Реакшен Энджинс Лимитед». «Скайлон» должен взлетать с обычной взлетно-посадочной полосы (ВПП) и после набора высоты 25 км разгоняться до скорости, соответствующей числу М=5, а в это время ДУ «Сэйбр» ожижает кислород из воздуха. Разогнавшись затем в стратосфере до М=25 и достигнув динамического потолка, «Скайлон» переходит в суборбитальный полет. В апогее траектории двигатели ВКС запускаются повторно - уже в режиме ракетных. Садиться «Скайлон» тоже будет по-самолетному.

Концепция ДУ «Сэйбр» подразумевает создание силовой установки, имеющей возможность работать и как турбореактивный двигатель - на малых скоростях полета, и как ракетный - на высоких скоростях и больших высотах. Тяга создается за счет сжигания кислородно-водородной топливной смеси. Во время полета на малой высоте кислород будет забираться двигателем напрямую из воздуха, охлаждаясь в сложной системе многоконтурных теплообменников, работающих на жидком водороде и сжатом гелии, и ожижаться с помощью турбодетандеров. Затем, когда на большой высоте и скорости эффективность воздушно-реактивного двигателя падает, установка начинает работать в режиме жидкостной ракеты, потребляя компоненты (жидкий водород и накопленный жидкий кислород) из внутренних баков ВКС. Проект на стадии разработки.

 

Рисунок 7. Свертяжёлый транспортный самолёт М-1000 "Геракл"(Россия)

 

Но вернёмся к более оптимальным на данном этапе двухступенчатым системам. Первая ступень выполняется в виде ракетного блока, обеспечивающего набор скорости на активном участке до 2500…3500 м/с. Вторая ступень МТКС будет являться одновременно и орбитальной ступенью. Орбитальная ступень выполняет функции ракетного блока, который осуществляет выведение полезной нагрузки на орбиту на активном участке, выполняя набор скорости до 7,8 км/с. Одновременно орбитальная ступень является космическим транспортным кораблём, который доставляет (либо возвращает) полезный груз на орбитальную станцию, производственный комплекс или на лунный грузовой корабль. При возвращении на Землю орбитальная ступень МТКС проходит плотные слои атмосферы на скорости 7,8 км/с на входе в атмосферу. Температура на отдельных поверхностях планера может достигать 2000⁰С. Для защиты от таких температур ступень покрывается специальным теплозащитным покрытием.

Способ старта неразрывно связан с местом старта. Со стартового комплекса можно выполнить вертикальный старт или наклонный. А горизонтальный старт обеспечивается с самолёта-носителя или со взлётно-посадочной полосы. Также большое значение имеет дальнейший полёт.  Например, после горизонтального старта МТКС может перейти в вертикальный полёт или продолжить выведение горизонтально, но для этого ракетные блоки должны обладать аэродинамическим качеством на ниже К=5 на гиперзвуковых скоростях. А для старта с ВПП ракетный блок первой ступени должен иметь такое аэродинамическое качество и тягу взлётных ТРД, которые могут обеспечить взлёт МТКС. Покажем основные преимущества и недостатки различных стартовых площадок. Стартовый комплекс является наиболее дорогой стартовой площадкой по сравнению с самолётом-носителем и ВПП. Также минусом является привязка к географической точке. А если в МТКС используются отделяемые блоки или ВТБ однократного применения, то будут также ограничения по трассе выведения. ВПП, как и стартовый комплекс, тоже привязана к географической точке и будет иметь те же недостатки. Единственный плюс — это стоимость, которая у ВПП ниже. Самолёт-носитель лишён недостатков ВПП и стартового комплекса. Взлетая всё с той же ВПП самолёт-носитель может выйти в нужную для старта точку. Например, можно выполнять старт в как можно более южной точке. Основными недостатками самолёта-носителя являются ограничения по стартовой массе МТКС и узкая специализация такого аппарата. Но вполне возможно разработать самолёт, который помимо обеспечения старта МТКС, также будет выполнять функции грузового самолёта, перевозящего грузы больших габаритов, в том числе и на внешней подвеске. Проект такого самолёта был в НПО «Молния» - М1000 «Геракл». Самолёт был выполнен по двухфюзеляжной схеме и являлся продольным трипланом. Груз или МТКС предполагалось крепить на крыле на внешней подвеске между фюзеляжами. Также в качестве стартовой площадки в проекте МАКС предполагалось использовать Ан-225.

Кратность использования блоков МТКС в основном буде определяться используемыми компонентами ракетного топлива и экономической целесообразностью. МТКС с топливными парами водород – кислород и керосин – кислород будут иметь меньший ресурс ДУ и большие затраты на послеполётное обслуживание, чем пара СПГ – кислород, так как СПГ практически не оставляет нагара в ДУ после работы. Поэтому топливная пара СПГ – кислород имеет большую перспективу применения на МТКС, хотя эта пара проигрывает водороду по удельному импульсу. В свою очередь создавать блоки МТКС с большим ресурсом может быть не эффективно, так как будут расти затраты на изготовление, проведение испытаний на ресурс, послеполётное обслуживание и регламентные работы.

 

Рисунок 8. МТКС "Скайлон"(Великобритания)

 

Способов возвращения ракетных блоков и орбитальных ступеней существует несколько. Начнём с орбитальных ступеней. Возвращение с орбиты обеспечивается выдачей тормозного импульса. Далее ступень входит в плотные слои атмосферы и выполняет аэродинамическое планирование в атмосфере к месту приземления. При аэродинамическом качестве К=5 орбитальная ступень может выполнить манёвр по дальности и в боковом направлении, который обеспечит посадку в любую точку Земли. Планирование может выполняться с использованием ДУ или без ДУ. Посадка может выполняться как горизонтально на ВПП (если есть шасси, крыло и органы аэродинамического управления), так и вертикально с помощью ЖРД к месту старта или с помощью парашюта на неподготовленную площадку. Ракетные блоки, не выходящие на орбиту можно вернуть, выполнив ракетодинамическое торможение после отделения с последующей посадкой либо на ВПП с помощью планирования, либо приземлившись вертикально с помощью ЖРД на специальную площадку, либо с использованием парашютной системы на неподготовленную площадку или в море. При горизонтальной посадке на ВПП масса несущих поверхностей должна быть минимальной и обеспечивать минимально необходимое аэродинамическое качество для обеспечения планирования к месту старта и посадки. Ракетодинамическое торможение можно выполнить сразу после разделения ступеней и направить ракетный блок к месту старта или после выполнения полёта по баллистической траектории с последующей посадкой на специальной площадке вертикально с помощью ЖРД или на необорудованную площадку или воду с помощью парашюта. Также очень перспективным является возвращение ракетного блока с помощью подъёмной силы крыла и ТРД. Блок после разделения ступеней двигаясь по баллистической траектории входит в атмосферу, раскрывает крылья и выполняет полёт к месту старта с последующей посадкой на ВПП. При таком способе возвращения аэродинамическое качество ракетного блока должно обеспечивать перелёт на дальность порядка 500 км. Масса несущих поверхностей такого аппарата будет существенно больше по сравнению с аппаратами, выполняющими планирование.

 

Рисунок 9. Частично многоразовая ракета - носитель "Фэлкон - 9"(США)

 

При различных способах старта и возвращения будет соответствующее аэродинамическое качество. Орбитальные ступени и ракетные блоки, которые будут выполнять посадку на ВПП должны иметь аэродинамическое качество не ниже К=3. Дальнейшее увеличение качества ступени будет зависеть от требований к продольному и боковому маневрированию или к дальности перелёта к месту посадки для ракетных блоков. Ступень или ракетный блок, осуществляющий посадку ракетодинамическим или парашютным способом на площадку будет иметь К=0. Ракетный блок, выполняющий горизонтальный взлёт с ВПП с помощью ТРД должен иметь аэродинамическое дозвуковое качество, которое будет обеспечивать взлёт и К=5 для гиперзвукового полёта.

Следующим различием МТКС является наличие или отсутствие стыковочного узла. Наличие стыковочного узла делает орбитальную ступень полноценным транспортным грузовым или пилотируемым кораблём. Возможность стыковки на орбите резко расширяет функционал МТКС. Такая МТКС может обеспечивать доставку и возвращение грузов и пассажиров на орбитальные станции, производственные комплексы, транспортные корабли к Луне, Марсу и другим планетам. Обеспечивать техническое обслуживание орбитальных систем в принципе можно и без стыковки, но если орбитальный комплекс является пилотируемым, то без перехода на борт такого комплекса не обойтись. МТКС без стыковочного узла в основном сможет выполнять только функцию выведения космических аппаратов на орбиту и не будет являться пилотируемой.

Важным классификационным признаком является компоновочная схема. Эта схема отражает взаимное расположение ракетных блоков МТКС. Параллельное расположение блоков – это схема «пакет». Последовательное расположение, то есть друг за другом – это «тандем». Также существуют комбинированные схемы где присутствуют оба варианта. Если ракетные блоки МТКС имеют большие габариты (как системы «Спейс Шаттл» или «Энергия - Буран»), то наиболее предпочтительной будет схема «пакет». Преимуществом «пакетной» схемы является возможность одновременной работы всех ДУ, если МТКС двухступенчатая. При меньших габаритах ракетных блоков уже наиболее рациональной будет «тандемная» схема. Такая схема обеспечивает более простое и безопасное разделение ступеней. Также «тандем» обеспечивает меньшее аэродинамическое сопротивления.

 

Рисунок 10. Многоразовая ракета - носитель "Нью Гленн"(США)

 

Целевые орбиты МТКС также могут быть различными. Система может предназначаться для пассажирских суборбитальных перелётов по незамкнутой орбите. Могут быть орбитальные системы для выведения грузов на низкую околоземную орбиту, высокоэллиптическую орбиту, средневысотную орбиту и геостационарную орбиту. В основном МТКС будут предназначаться для низких околоземных и незамкнутых орбит. Но с дозаправкой на низкой орбите можно будет достичь и остальные вышеперечисленные орбиты.

Наличие той или иной двигательной установки зависит от способов старта, возвращения и посадки. На всех орбитальных ступенях должен быть ракетный двигатель. И в 100 % случаях это будет ЖРД, так как РДТТ или ГРД имеет более низкий удельный импульс и его использование затруднено на многоразовых аппаратах. ЖРД используется как маршевая ДУ на активном участке, в качестве ДУ орбитального маневрирования и для обеспечения вертикальной посадки (если она предусмотрена). В то же время на орбитальной ступени может располагаться вспомогательная ДУ для обеспечения необходимого маневрирования в атмосфере после погашения большей части скорости и горизонтальной посадки на ВПП. Наиболее рациональной ДУ для этих целей будет ТРД.

Для МРБ первых ступеней вариантов несколько больше. При вертикальном старте и посадке на борту будет только ЖРД. Также, как и при возвращении при помощи торможения после разделения ступеней и горизонтальной посадке с помощью планирования. А вот при вертикальном старте и возвращении к месту старта с помощью подъёмной силы крыла кроме маршевого ЖРД нужен будет и ТРД для перелёта к месту старта. Для обеспечения горизонтального старта с ВПП также необходим ТРД для взлёта и набора высоты перед включением маршевого ЖРД. В будущем МРБ первой ступени будут оснащаться ГПВРД и ЖРД будет не нужен. Взлёт с ВПП и набор скорости будет обеспечиваться с помощью ТРД, а дальше на маршевом участке будет работать ГПВРД. Для одноступенчатых МТКС будет применяться комбинированная схема. Взлёт, набор скорости и высоты выполняется с помощью ТРД. Дальше на маршевом участке набор скорости до 2500…3500 м/с обеспечивает ГПВРД, а окончательный разгон до 7800 м/с обеспечивает ЖРД. В современных одноступенчатых МТКС или для систем со сбрасываемым ВТБ оптимальным вариантом является клиновоздушный ЖРД, а также трёхкомпонентный ЖРД. Перспективным направлением развития ЖРД является разработка импульсных детонационных двигателей (ИДД). Таким ДУ не требуется ТНА что делает его легче классических ЖРД.

Результаты и обсуждение

В целом различное сочетание приведённых выше признаков даёт лишь несколько вариантов двухступенчатых и одноступенчатых МТКС.  Ниже представлены возможные варианты двухступенчатых МТКС.

Таблица 2.

Сводная таблица возможных схем двухступенчатых МТКС

 

Каждая клетка – это вариант МТКС с определённым типом РБ 1-й и 2-й ступеней. Только левая верхняя клетка – это система с двумя РБ однократного применения. Остальные клетки являются вариантами полностью многоразовых (с возвращением РБ на место старта) или частично многоразовых систем, в том числе с ВТБ. Знаком «+» отмечены двухступенчатые схемы МТКС описанные ниже.

Приведём краткое описание схематичных изображений ракетных блоков для понимания схематичных изображений МТКС описанных далее:

                                                                              

МТКС вертикального старта с РБ 2-й ступени однократного применения и вертикальной посадкой 1-й ступени с помощью ЖРД (Вариант №1).

Данная система является частично-многоразовой. Многоразовой является ракетный блок 1-й ступени. Вторая ступень однократного применения. Система осуществляет вертикальный старт. После окончания работы ракетного блока 1-й ступени довыведение осуществляется с помощью 2-й ступени. Ракетный блок 1-й ступени разворачивается и выполняет гашение набранной скорости с помощью ЖРД. После этого осуществляется вертикальная посадка на специальную площадку на месте старта.

Таблица 3. Классификационные признаки МТКС варианта №1.
	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	+	-
Способ старта	Вертикальный
Место старта	Стартовый комплекс
Способ возвращения к месту старта	Гашение набранной скорости с помощью ракетных двигателей	-
Способ посадки	Вертикальная с использованием ЖРД	-
Место посадки	Специальная площадка	-
Двигательная установка	ЖРД	ЖРД

 

МТКС вертикального старта с РБ 2-й ступени однократного применения и горизонтальной посадкой 1-й ступени с помощью крыла и ТРД (Вариант №2).

Данная система является частично-многоразовой. Многоразовой является ракетный блок 1-й ступени. Вторая ступень однократного применения. Система осуществляет вертикальный старт. После окончания работы ракетного блока 1-й ступени довыведение осуществляется с помощью 2-й ступени. Ракетный блок 1-й ступени двигаясь по инерции входит в атмосферу, выполняет аэродинамическое торможение и разворачивается, раскрывая крыльевые поверхности. Далее запускается ТРД и ракетный блок двигается к месту старта. Посадка выполняется на ВПП.

Таблица 4.

Классификационные признаки МТКС варианта №2.

	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	+	-
Способ старта	Вертикальный
Место старта	Стартовый комплекс
Способ возвращения к месту старта	Использование подъёмной силы крыла и ТРД	-
Способ посадки	Горизонтальная на ВПП	-
Место посадки	ВПП	-
Двигательная установка	ЖРД (маршевый), ТРД (для возвращения и посадки)	ЖРД

 

МТКС горизонтального старта с ВПП с РБ 2-й ступени однократного применения и крылатым МРБ 1-й ступени, выполняющим горизонтальную посадку с помощью ТРД на ВПП (Вариант №3).

Данная система является частично-многоразовой. Многоразовой является ракетный блок 1-й ступени. Вторая ступень однократного применения. Система осуществляет горизонтальный старт с помощью подъёмной силы крыла и ТРД, который используется для взлёта и посадки. После набора высоты запускается маршевый ЖРД. После окончания работы ракетного блока 1-й ступени довыведение осуществляется с помощью 2-й ступени. Ракетный блок 1-й ступени двигаясь по инерции входит в атмосферу, выполняет аэродинамическое торможение и разворачивается. Далее запускается ТРД и ракетный блок двигается к месту старта. Посадка выполняется на ВПП.

Таблица 5. Классификационные признаки МТКС варианта №3.
	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	+	-
Способ старта	Горизонтальный
Место старта	ВПП
Способ возвращения к месту старта	Использование подъёмной силы крыла и ТРД	-
Способ посадки	Горизонтальная на ВПП	-
Место посадки	ВПП	-
Двигательная установка	ЖРД (маршевый), ТРД (для взлёта, возвращения и посадки)	ЖРД

 

МТКС вертикального старта с ВТБ с посадкой 2-й ступени на ВПП (Вариант №4).

Данная МТКС состоит из двух ступеней. Первая ступень состоит из одного или двух внешних топливных баков (ВТБ), а вторая ступень – это аппарат аэродинамической схемы «несущий корпус», либо «бесхвостка», который одновременно является и орбитальной ступенью. ВТБ располагаются по бокам относительно второй ступени. ЖРД размещаются на орбитальной ступени. Для данной МТКС необходимы трёхкомпонентные ЖРД или клиновоздушные. Такие ДУ обеспечивают максимальный удельный импульс на всём протяжении полёта, так как работают на этапе 1-й и 2-й ступеней. На этапе работы 1-й ступени топливо вырабатывается из ВТБ, а на этапе работы 2-й ступени топливо вырабатывается из баков орбитального аппарата. После окончания работы 1-й ступени ВТБ отделяются. ВТБ не спасаются и являются одноразовыми. После этого начинается работа 2-й ступени, которая выходит на орбиту. После выполнения всех задач на орбите аппарат выдаёт тормозной импульс, необходимый для схода с орбиты, и входит в атмосферу. В атмосфере осуществляется аэродинамическое торможение. Посадка орбитальной ступени осуществляется на ВПП в месте старта.

Таблица 6.

Классификационные признаки МТКС варианта №4.

	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	ВТБ	+
Способ старта	Вертикальный
Место старта	Стартовый комплекс
Способ возвращения к месту старта	-	Планирование без ДУ
Способ посадки	-	Горизонтальная на ВПП
Место посадки	-	ВПП
Двигательная установка	-	ЖРД (1-й и 2-й ступени)

 

МТКС вертикального старта с ВТБ и с вертикальной посадкой 2-й ступени с помощью ЖРД (Вариант №5).

Схема аналогична предыдущей, за исключением способа посадки второй ступени. Вторая ступень данной МТКС после входа в атмосферу осуществляет гашение скорости с помощью аэродинамического торможения. Далее осуществляется вертикальная посадка на специальную площадку на месте старта с помощью посадочных ЖРД.

 

Таблица 7.

Классификационные признаки МТКС варианта №5

	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	ВТБ	+
Способ старта	Вертикальный
Место старта	Стартовый комплекс
Способ возвращения к месту старта	-	Планирование с ДУ
Способ посадки	-	Вертикальная с использованием ЖРД
Место посадки	-	Специальная площадка
Двигательная установка	-	ЖРД (1-й и 2-й ступени)

 

МТКС вертикального старта с крылатыми МРБ 1-й ступени, выполняющим горизонтальную посадку с помощью ТРД на ВПП (Вариант №6).

Данная МТКС состоит из двух ступеней. Первой ступенью является крылатый многоразовый ракетный блок (КМРБ), а вторая ступень – это аппарат аэродинамической схемы «несущий корпус» или «бесхвостка», который одновременно является и орбитальной ступенью. ЖРД первой ступени размещаются на КМРБ. ЖРД второй ступени размещаются на орбитальном аппарате. После окончания работы первой ступени КМРБ отделяется. После отделения блок двигается по инерции, входит в атмосферу и выполняет разворот в сторону места посадки. Далее разворачивается крыло, которое при запуске находится в сложенном состоянии, и запускаются турбореактивные двигатели КМРБ, с помощью которых блоки перемещаются к месту старта и выполняют посадку на ВПП. После отделения КМРБ запускаются ЖРД второй ступени орбитального аппарата. Далее вторая ступень выходит на орбиту и начинает выполнять поставленные полётные задачи. Посадка орбитальной ступени осуществляется планированием на ВПП в месте старта.

 

Таблица 8. Классификационные признаки МТКС варианта №6.
	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	+	+
Способ старта	Вертикальный
Место старта	Стартовый комплекс
Способ возвращения к месту старта	Использование подъёмной силы крыла и ТРД	Планирование без ДУ
Способ посадки	Горизонтальная на ВПП	Горизонтальная на ВПП
Место посадки	ВПП	ВПП
Двигательная установка	ЖРД (маршевый), ТРД (для возвращения и посадки)	ЖРД

 

МТКС вертикального старта и посадки с РБ 1-й ступени однократного применения (Вариант №7).

Ракетный блок 1-й ступени однократного применения. Вторая ступень данной МТКС после входа в атмосферу осуществляет гашение скорости с помощью аэродинамического торможения. Далее осуществляется вертикальная посадка на специальную площадку на месте старта с помощью посадочных ЖРД.

Таблица 9.  Классификационные признаки МТКС варианта №7.
	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	-	+
Способ старта	Вертикальный
Место старта	Стартовый комплекс
Способ возвращения к месту старта	-	Планирование с ДУ
Способ посадки	-	Вертикальная с использованием ЖРД
Место посадки	-	Специальная площадка
Двигательная установка	ЖРД	ЖРД

 

МТКС вертикального старта и горизонтальной посадкой с РБ 1-й ступени однократного применения (Вариант №8).

Примером такой частично-многоразовой системы является МТКС «Энергия – Буран» (СССР) фирмы НПО «Молния». Первая ступень однократного применения. Ракетный блок 2-й ступени после схода с орбиты выполняет аэродинамическое торможение и с помощью планирования приземляется на ВПП в месте старта.

Таблица 10. Классификационные признаки МТКС варианта №8.
	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	-	+
Способ старта	Вертикальный
Место старта	Стартовый комплекс
Способ возвращения к месту старта	-	Планирование без ДУ
Способ посадки	-	Горизонтальная на ВПП
Место посадки	-	ВПП
Двигательная установка	ЖРД	ЖРД

 

МТКС вертикального старта с МРБ 1-й ступени, выполняющим торможение с помощью ЖРД и вертикальной посадкой (Вариант №9).

Примером данной МТКС является система «Суперхэви – Старшип» (США) фирмы «Спэйсэкс». Система осуществляет вертикальный старт. После окончания работы ракетного блока 1-й ступени довыведение осуществляется с помощью 2-й ступени. Ракетный блок 1-й ступени разворачивается и выполняет гашение набранной скорости с помощью ЖРД. После этого осуществляется вертикальная посадка на специальную площадку на месте старта. Вторая ступень данной МТКС после входа в атмосферу осуществляет гашение скорости с помощью аэродинамического торможения. Далее осуществляется вертикальная посадка на специальную площадку на месте старта с помощью посадочных ЖРД.

Таблица 11. Классификационные признаки МТКС варианта №9.
	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	+	+
Способ старта	Вертикальный
Место старта	Стартовый комплекс
Способ возвращения к месту старта	Гашение набранной скорости с помощью ракетных двигателей	Планирование с ДУ
Способ посадки	Вертикальная с использованием ЖРД	Вертикальная с использованием ЖРД
Место посадки	Специальная площадка	Специальная площадка
Двигательная установка	ЖРД	ЖРД

 

МТКС вертикального старта с МРБ 1-й ступени, выполняющим торможение с помощью ЖРД и вертикальной посадкой на ВПП (Вариант №10).

Система осуществляет вертикальный старт. После окончания работы ракетного блока 1-й ступени довыведение осуществляется с помощью 2-й ступени. Ракетный блок 1-й ступени разворачивается и выполняет гашение набранной скорости с помощью ЖРД. После этого осуществляется вертикальная посадка на специальную площадку на месте старта. Вторая ступень данной МТКС после входа в атмосферу осуществляет гашение скорости с помощью аэродинамического торможения. Далее осуществляется горизонтальная посадка на ВПП с помощью планирования на месте старта.

Таблица 12.

Классификационные признаки МТКС варианта №10.

	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	+	+
Способ старта	Вертикальный
Место старта	Стартовый комплекс
Способ возвращения к месту старта	Гашение набранной скорости с помощью ракетных двигателей	Планирование без ДУ
Способ посадки	Вертикальная с использованием ЖРД	Горизонтальная на ВПП
Место посадки	Специальная площадка	ВПП
Двигательная установка	ЖРД	ЖРД

 

МТКС вертикального старта с МРБ 1-й ступени, выполняющим торможение с помощью ЖРД и горизонтальной посадкой на ВПП (Вариант №11).

Система осуществляет вертикальный старт. После окончания работы ракетного блока 1-й ступени довыведение осуществляется с помощью 2-й ступени. Ракетный блок 1-й ступени разворачивается и выполняет гашение набранной скорости с помощью ЖРД. После этого осуществляется горизонтальная посадка на ВПП с помощью планирования на месте старта. Вторая ступень данной МТКС после входа в атмосферу осуществляет гашение скорости с помощью аэродинамического торможения. Далее осуществляется горизонтальная посадка на ВПП с помощью планирования на месте старта.

Таблица 13.

Классификационные признаки МТКС варианта №11.

	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	+	+
Способ старта	Вертикальный
Место старта	Стартовый комплекс
Способ возвращения к месту старта	Гашение набранной скорости с помощью ракетных двигателей	Планирование без ДУ
Способ посадки	Горизонтальная на ВПП	Горизонтальная на ВПП
Место посадки	ВПП	ВПП
Двигательная установка	ЖРД	ЖРД

 

МТКС горизонтального старта с самолёта-носителя с горизонтальной посадкой на ВПП РБ обеих ступеней (Вариант №12).

Двухступенчатая система осуществляет горизонтальный старт с самолёта-носителя тяжёлого класса. Трасса выведения выбирается в направлении места посадки ракетного блока 1-й ступени, что обеспечивает посадку 1-й ступени при движении по инерции и не требует перелёта к месту посадки. После окончания работы ракетного блока 1-й ступени довыведение осуществляется с помощью 2-й ступени. Ракетный блок 1-й ступени после разделения ступеней выполняет горизонтальную посадку на ВПП на месте старта с помощью планирования. Вторая ступень данной МТКС после входа в атмосферу осуществляет гашение скорости с помощью аэродинамического торможения. Далее также осуществляется горизонтальная посадка на ВПП с помощью планирования на месте старта.

Таблица 14. Классификационные признаки МТКС варианта №12.
	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	+	+
Способ старта	Горизонтальный
Место старта	Самолёт - носитель
Способ возвращения к месту старта	Планирование без ДУ	Планирование без ДУ
Способ посадки	Горизонтальная на ВПП	Горизонтальная на ВПП
Место посадки	ВПП	ВПП
Двигательная установка	ЖРД	ЖРД

 

МТКС горизонтального старта с самолёта-носителя с крылатым МРБ 1-й ступени, выполняющим горизонтальную посадку на ВПП (Вариант №13).

 Двухступенчатая система осуществляет горизонтальный старт с самолёта-носителя тяжёлого класса. Трасса выведения выбирается в направлении места посадки ракетного блока 1-й ступени, что обеспечивает посадку 1-й ступени при движении по инерции и не требует перелёта к месту посадки. Для полёта1-й ступени, в отличии от предыдущей МТКС, используется подъёмная сила крыла и ЖРД. После окончания работы ракетного блока 1-й ступени довыведение осуществляется с помощью 2-й ступени. Ракетный блок 1-й ступени после разделения ступеней выполняет горизонтальную посадку на ВПП на месте старта с помощью планирования. Вторая ступень данной МТКС после входа в атмосферу осуществляет гашение скорости с помощью аэродинамического торможения. Далее также осуществляется горизонтальная посадка на ВПП с помощью планирования на месте старта.

Таблица 15. Классификационные признаки МТКС варианта №13.
	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	+	+
Способ старта	Горизонтальный
Место старта	Самолёт - носитель
Способ возвращения к месту старта	Планирование без ДУ	Планирование без ДУ
Способ посадки	Горизонтальная на ВПП	Горизонтальная на ВПП
Место посадки	ВПП	ВПП
Двигательная установка	ЖРД	ЖРД

 

МТКС горизонтального старта с самолёта-носителя с ВТБ (Вариант №14).

Примером такой МТКС является проект системы «МАКС» (Россия) фирмы НПО «Молния». Данная МТКС состоит из двух ступеней. Старт осуществляется с самолёта-носителя. Первая ступень состоит из одного или двух внешних топливных баков (ВТБ), а вторая ступень – это аппарат аэродинамической схемы «несущий корпус». Для данной МТКС необходимы трёхкомпонентные ЖРД или клиновоздушные. Такие ДУ обеспечивают максимальный удельный импульс на всём протяжении полёта, так как работают на этапе 1-й и 2-й ступеней. На этапе работы 1-й ступени топливо вырабатывается из ВТБ, а на этапе работы 2-й ступени топливо вырабатывается из баков орбитального аппарата. После окончания работы 1-й ступени ВТБ отделяются. ВТБ не спасаются и являются одноразовыми. После этого начинается работа 2-й ступени, которая выходит на орбиту. Посадка орбитальной ступени осуществляется на ВПП в месте старта с помощью планирования.

Таблица 16. Классификационные признаки МТКС варианта №14.
	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	ВТБ	+
Способ старта	Горизонтальный
Место старта	Самолёт - носитель
Способ возвращения к месту старта	-	Планирование без ДУ
Способ посадки	-	Горизонтальная на ВПП
Место посадки	-	ВПП
Двигательная установка	-	ЖРД (1-й и 2-й ступени)

 

МТКС горизонтального старта с самолёта-носителя с РБ 1-й ступени однократного применения (Вариант №15).

Данная МТКС состоит из двух ступеней. Старт осуществляется с самолёта-носителя. Первая ступень однократного применения. Вторая ступень – это аппарат аэродинамической схемы «несущий корпус», либо «бесхвостка», который одновременно является и орбитальной ступенью. После окончания работы 1-й ступени ракетный блок отделяется. После этого начинается работа 2-й ступени, которая выходит на орбиту. После выполнения всех задач на орбите аппарат выдаёт тормозной импульс, необходимый для схода с орбиты, и входит в атмосферу. В атмосфере осуществляется аэродинамическое торможение. Посадка орбитальной ступени осуществляется на ВПП в месте старта с помощью планирования.

Таблица 17. Классификационные признаки МТКС варианта №15.
	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	-	+
Способ старта	Горизонтальный
Место старта	Самолёт - носитель
Способ возвращения к месту старта	-	Планирование без ДУ
Способ посадки	-	Горизонтальная на ВПП
Место посадки	-	ВПП
Двигательная установка	-	ЖРД

 

МТКС горизонтального старта с ВПП с крылатым МРБ 1-й ступени, выполняющим горизонтальную посадку с помощью ТРД на ВПП (Вариант №16).

Двухступенчатая система осуществляет горизонтальный старт с ВПП с помощью ТРД и подъёмной силы крыла ракетного блока 1-й ступени. После взлёта и набора высоты запускается маршевый ЖРД. После окончания работы ракетного блока 1-й ступени довыведение осуществляется с помощью 2-й ступени. Ракетный блок 1-й ступени после разделения ступеней входит в атмосферу, выполняет разворот и перелёт к месту посадки, использую подъёмную силу крыла и ТРД. Далее осуществляется горизонтальная посадка на ВПП на месте старта. Вторая ступень данной МТКС после входа в атмосферу осуществляет гашение скорости с помощью аэродинамического торможения. Далее также осуществляется горизонтальная посадка на ВПП с помощью планирования на месте старта.

Таблица 18. Классификационные признаки МТКС варианта №16.
	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	+	+
Способ старта	Горизонтальный
Место старта	ВПП
Способ возвращения к месту старта	Использование подъёмной силы крыла и ТРД	Планирование без ДУ
Способ посадки	Горизонтальная на ВПП	Горизонтальная на ВПП
Место посадки	ВПП	ВПП
Двигательная установка	ЖРД (маршевый), ТРД (для взлёта, возвращения и посадки)	ЖРД

 

МТКС горизонтального старта и посадки с самолёта-носителя с ГПВРД (Вариант №17).

Двухступенчатая система осуществляет горизонтальный старт с ВПП с помощью ТРД и подъёмной силы крыла ракетного блока 1-й ступени. После взлёта и набора скорости и высоты запускается маршевый ГПВРД. После окончания работы ракетного блока 1-й ступени довыведение осуществляется с помощью 2-й ступени. Ракетный блок 1-й ступени после разделения ступеней входит в атмосферу, выполняет разворот и перелёт к месту посадки, использую подъёмную силу крыла и ТРД. Далее осуществляется горизонтальная посадка на ВПП на месте старта. Вторая ступень данной МТКС после входа в атмосферу осуществляет горизонтальную посадку на ВПП с помощью планирования на месте старта.

Таблица 19. Классификационные признаки МТКС варианта №17.
	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	+	+
Способ старта	Горизонтальный
Место старта	ВПП
Способ возвращения к месту старта	Использование подъёмной силы крыла и ТРД	Планирование без ДУ
Способ посадки	Горизонтальная на ВПП	Горизонтальная на ВПП
Место посадки	ВПП	ВПП
Двигательная установка	ГПВРД (маршевый), ТРД (для взлёта, возвращения и посадки)	ЖРД

 

МТКС вертикального старта с крылатыми МРБ 1-й ступени и РБ 2-й ступени с ВТБ (Вариант №18).

Данная МТКС состоит из двух ступеней. Первая ступень является крылатым многоразовым ракетным блоков (КМРБ), а вторая ступень – это аппарат аэродинамической схемы «несущий корпус» или «бесхвостка» с ВТБ, который одновременно является и орбитальной ступенью. После окончания работы первой ступени КМРБ отделяются. После отделения блоки двигаются по инерции, входят в атмосферу и выполняют разворот в сторону места посадки. Далее разворачивается крыло, которое при запуске находится в сложенном состоянии, и запускаются турбореактивные двигатели КМРБ, с помощью которых блоки перемещаются к месту старта и выполняют посадку на ВПП. После отделения КМРБ запускаются ЖРД второй ступени орбитального аппарата. Топливо вырабатывается из ВТБ. Далее вторая ступень выходит на орбиту и начинает выполнять поставленные полётные задачи, а ВТБ отделяется. После выполнения всех задач на орбите аппарат выдаёт тормозной импульс, необходимый для схода с орбиты, и входит в атмосферу. В атмосфере осуществляется аэродинамическое торможение. Посадка орбитальной ступени осуществляется планированием на ВПП в месте старта.

Таблица 20. Классификационные признаки МТКС варианта №18.
	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	+	Частично с ВТБ
Способ старта	Вертикальный
Место старта	Стартовый комплекс
Способ возвращения к месту старта	Использование подъёмной силы крыла и ТРД	Планирование без ДУ
Способ посадки	Горизонтальная на ВПП	Горизонтальная на ВПП
Место посадки	ВПП	ВПП
Двигательная установка	ЖРД (маршевый), ТРД (для возвращения и посадки)	ЖРД

 

МТКС вертикального старта и посадки с МРБ 1-й ступени, выполняющим торможение с помощью ЖРД и РБ 2-й ступени с ВТБ (Вариант №19).

Система осуществляет вертикальный старт. После окончания работы ракетного блока 1-й ступени довыведение осуществляется с помощью 2-й ступени с ВТБ, который отделяется после выработки КРТ. Ракетный блок 1-й ступени, после отделения от РБ 2-й ступени, разворачивается и выполняет гашение набранной скорости с помощью ЖРД. После этого осуществляется вертикальная посадка на специальную площадку на месте старта. Вторая ступень данной МТКС после входа в атмосферу осуществляет гашение скорости с помощью аэродинамического торможения. Далее осуществляется вертикальная посадка на специальную площадку на месте старта с помощью посадочных ЖРД.

 

Таблица 21. Классификационные признаки МТКС варианта №19.
	Первая ступень	Вторая ступень
Многоразовость	+	Частично с ВТБ
Способ старта	Вертикальный
Место старта	Стартовый комплекс
Способ возвращения к месту старта	Гашение набранной скорости с помощью ракетных двигателей	Планирование с ДУ
Способ посадки	Вертикальная с использованием ЖРД	Вертикальная с использованием ЖРД
Место посадки	Специальная площадка	Специальная площадка
Двигательная установка	ЖРД	ЖРД

 

И несколько вариантов одноступенчатых МТКС:

МТКС горизонтального старта с ВПП с использованием ГПВРД (Вариант №20).

Старт данной МТКС осуществляется с ВПП с помощью подъёмной силы крыла и ТРД. После набора скорости и высоты запускается ГПВРД. Достигнув скорости порядка 2500 м/с запускается маршевый ЖРД, с помощью которого МТКС выходит на орбиту. При возвращении с орбиты выдаётся тормозной импульс и МТКС входит в плотные слои атмосферы. Далее осуществляется аэродинамическое торможение. Погасив скорость, аппарат осуществляет горизонтальную посадку на ВПП с помощью планирования.

Таблица 22. Классификационные признаки МТКС варианта №20.
	Первая ступень
Многоразовость	+
Способ старта	Горизонтальный
Место старта	ВПП
Способ возвращения к месту старта	Планирование без ДУ
Способ посадки	Горизонтальная на ВПП
Место посадки	ВПП
Двигательная установка	ТРД+ГПВРД (на атмосферном участке), ЖРД (на внеатмосферном участке)

 

МТКС вертикального старта и посадки с клиновоздушным ЖРД (Варианта №21).

Старт данной МТКС осуществляется вертикально со стартового комплекса. Для обеспечения максимального удельного импульса на всех высотах полёта на такой МТКС должен быть установлен клиновоздушный ЖРД. При возвращении с орбиты выдаётся тормозной импульс и МТКС входит в плотные слои атмосферы. Далее осуществляется аэродинамическое торможение. Погасив скорость, аппарат осуществляет вертикальную посадку с помощью ЖРД на месте старта.

Таблица 23. Классификационные признаки МТКС варианта №21.
	Первая ступень
Многоразовость	+
Способ старта	Вертикальный
Место старта	Стартовый комплекс
Способ возвращения к месту старта	Планирование с ДУ
Способ посадки	Вертикальный
Место посадки	Специальная площадка
Двигательная установка	Клиновоздушный ЖРД

 

МТКС вертикального старта и посадкой на ВПП с клиновоздушным ЖРД (Вариант №22).

 

Старт данной МТКС осуществляется вертикально со стартового комплекса. Для обеспечения максимального удельного импульса на всех высотах полёта на такой МТКС должен быть установлен клиновоздушный ЖРД. При возвращении с орбиты выдаётся тормозной импульс и МТКС входит в плотные слои атмосферы. Далее осуществляется аэродинамическое торможение. Погасив скорость, аппарат осуществляет горизонтальную посадку на ВПП с помощью планирования.

Таблица 24. Классификационные признаки МТКС варианта №22.
	Первая ступень
Многоразовость	+
Способ старта	Вертикальный
Место старта	Стартовый комплекс
Способ возвращения к месту старта	Планирование без ДУ
Способ посадки	Горизонтальный на ВПП
Место посадки	ВПП
Двигательная установка	Клиновоздушный ЖРД

 

Наиболее оптимальным вариантом МТКС с точки зрения экономической эффективности и относительной массы полезной нагрузки будет система с двумя ступенями. Дальнейшее увеличение количества ступеней ухудшает экономические показатели (усложнение системы, увеличение расходов на изготовление и эксплуатацию) МТКС при незначительном увеличении относительной массы полезной нагрузки.

Заключение

Определение и анализ основных классификационных признаков МТКС позволяет определить все возможные и наиболее рациональные схемы и варианты МТКС. Дальнейшее сравнение различных вариантов МТКС возможно при определении основных проектных параметров, массово-энергетических и объёмно-габаритных характеристик при одинаковых лётно-технических характеристиках.

 

Список литературы:

1. Мишин В.П., Безвербый В.К., Панкратов Б.М., Зернов В.И. Основы проектирования летательных аппаратов (транспортные системы). – М.: Машиностроение, 2005. - 375 с.
2. Мухамедов Л.П. Основы проектирования транспортных космических систем. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019. - 265 с.
3. Лукашевич В.П., Афанасьев И.Б. Космические крылья. – М.: ООО «ЛенТа Странствий», 2009. - 496 с.
4. Сборник статей под редакцией Лозино-Лозинского Г.Е. и Братухина А.Г. Авиационно–космические системы. – М.: Издательство МАИ, 1997. - 416 с.