Преимущества пакетной схемы ракеты P-7

"Земля - колыбель человечества, но нельзя вечно жить лишь в колыбели".
(Циолковский)

Р-7 - баллистическая ракета пакетной схемы с силовым поясом, использовалась в 2- и 3-ступенчатых модификациях. Вывела на орбиту первый спутник, первого человека и продолжает (в модификации, по меньшей мере, Л или М, а может быть, и Н) нести службу.

Миф 1 (от Авроры): "Р-7 - копия Фау-2, до последнего гвоздя".
Опровержение мифа: очень смешно, ибо ничего общего.

Миф 2 (от Фланкера): "Р-7 - устаревшая ракета, просто советская промышленность не способна выпустить ничего нового".
Опровержение мифа: судя по номенклатуре РН СССР, способна. Судя по ТТХ БРПЛ "Синева" КМ им. Макеева, способна выпускать даже ракеты линейной схемы даже небольшие даже с % забрасываемой массы наивысшим в мире, судя по двигателям Кузнецова и Глушко, способна выпускать самые совершенные в мире двигатели.

Миф 3 (от Фланкера): "пакетная схема - это сущеглупость, 4 маленьких бака вместо одного большого - это всегда утяжеление конструкции".

Опровержение мифа 3:

Шаг 1. Ну тогда сущеглупыми являются не только Р-7, Протон и Энергия, но и Атлас-Центавр, Титан-Дельта, Ариан, Шаньчжэн или как там назвали свой РН китайцы. Сущеглупость заразительна? Весь мир населён идиотами? Один Фланкер умный . Он нас такому научит ...

Шаг 2. ЕСЛИ Фланкер проходил сопромат, то вот ему задача. Стоит упругая линейка. Вдоль неё прикладывают силу, она вдруг изгибается и ломается. Берут линейку вдвое короче. Во сколько раз стал больше порог неустойчивости - в 2 раза? в 4? в 8?

Шаг 3. Допустим для простоты, что ракета - это упругая сплошная линейка. Разделим 2-ю ступень (серёдку) грубо поровну и будем давить её вдоль не за конец, а за середину. Критическая сила вырастет приблизительно в 4 раза. Т.е. можно при прочих равных условиях в 4 раза облегчить конструкцию 2-й ступени.

Шаг 4. Допустим для простоты, что 1-я ступень - это 4 цилиндра с площадью сечения, равной площади сечения одного эквивалентного цилиндра. Тогда пи ЭР квадрат = 4 пи эр квадрат, отсюда эр = 0,5 ЭР. Площадь бока была 2 пи ЭР, стала 4 * 2 пи эр = 4 пи ЭР, т.е. выросла в 2 раза. Уменьшение радиуса вдвое привело к большей жёсткости по изгибу, массу можно снизить вдвое при той же длине. Т.е. конструкция 1-й ступени вовсе не утяжелилась в 2 раза, а осталась приблизительно той же массы.

Шаг 5. Допустим для простоты, что масса топлива в 1-й и 2-й ступенях одинакова. Тогда видим, что общая масса 1-й + 2-й ступеней была 2М, стала 0,25М+1М=1,25М, т.е. уменьшилась на приблизительно 37%.

Шаг 6. Учтём, что масса конструкции - около 15% общей массы РН, значит, мы сэкономили более 5% одной лишь общей массы РН, т.е. можно массу 3-й ступени или сразу БГ нарастить - за счёт одного лишь этого эффекта - вдвое.

Шаг 7. Учтём, что вообще-то за счёт перераспределения масс конструкции со 2-й ступени на 1-ю мы получили 4-кратный выигрыш в массе конструкции 2-й ступени. Т.е. на 12% уменьшили общую массу ракеты.

Шаг 8. Применяем формулу Циолковского для многоступенчатой ракеты. Получаем, что мы можем увеличить массу 3-й ступени вовсе не на 5% общей массы РН, а ещё на 6% , т.е. на 11% общей массы.

Итак, нарастили массу 3-й ступени или БГ в итоге втрое.

Если "для простоты" не допускать, то надо учесть:
1) конусность (ещё более жёсткая форма) 1-й ступени,
2) непосередине (а смещением кверху) оптимальное размещение силового пояса,
3) различную тягу двигателей 1-й и 2-й ступеней,
4) оптимизация обтекаемости за счёт устранения переходных отсеков между ступенями разного диаметра,
5) оптимизация распределения миделя по траектории за счёт переноса широкого миделя в медленную часть траектории,
6) влияние поддува баков на устойчивость к изгибу,
7) не на глазок, а на калькуляторе применить ф-лы Циолковского,
8) учесть изменение скоростного профиля траектории,
9) оптимально перераспределить увеличение массы между 3-й ступенью и полезной нагрузкой,
10) применить ф-лу Циолковского ещё и для 3-й ступени, и не на глазок,

и тогда меня не удивит, если схема Р-7 при одинаковой массе с линейной (древнекитайской и фонбрауновской) даст увеличение полезной нагрузки в 4-5 раз (по сравнению с линейной ракетой той же общей массы и с тем же количеством ступеней, 2, 3 или более).

----------------------- итого ------------------------------------

Королёв был грамотный мужик (в отличие от Фланкера, который умеет только по интернетам лазить, а также в отличие от Вернера фон Брауна, строившего только РН линейной схемы).

Примечание. Если мы строим не космические, а военные баллистические ракеты, то надо учитывать желательность минимизации габаритов, защищённость от воздействий. Но это уже другая история - о Макееве, Янгеле, Уткине ...

Вот основные разработчики проекта ракеты Р-7: Константин Давыдович Бушуев, Сергей Сергеевич Крюков, Василий Павлович Мишин, Иван Савельевич Прудников, Павел Ильич Ермолаев, Семен Филиппович Пармузин, Андрей Иванович Нечаев, Юрий Антонович Михеев, Иван Петрович Фирсов, Всеволод Михайлович Протопопов, Владимир Васильевич Молодцов, Святослав Сергеевич Лавров, Рефат Файзулович Аппазов, Сергей Сергеевич Розанов, Михаил Сергеевич Флорианский, Георгий Степанович Ветров, Сергей Осипович Охапкин, Виктор Федотович Гладкий, Олег Иванович Малюгин, Павел Александрович Ершов, Евгений Федорович Рязанов и многие другие.