Ю. И. Лобановский Развитием общества правят не жесткие законы, как в физике, а тенденции, нарушение которых, в отличие от законов физики, доступно воле человека. Н. Н. Моисеев Краткое содержание
 Скачать 0.51 Mb.
|
|
X – Многоразовые аэрокосмические носители Применим рассматриваемый в работе подход к проектным характеристикам двух типов детально проработанных многоразовых аэрокосмических носителей – Sänger и Delta Clipper, для которых были в достаточной мере известны как технические, так и экономические данные. Относительная масса горючего (водород, q = 120 МДж/кг) на первой ступени носителя Sänger составляет f 0.27 ( = 1.0), на его второй ступени – f 0.03 ( 0.75) [3]. Остальные параметры, касающиеся проектных технических характеристик и масштабов производства и эксплуатации этого носителя по состоянию на 1995 год были указаны в разделе III. При этом по формуле (12) коэффициент энергетической эффективности e для данного аэрокосмического носителя с беспилотным вариантом второй ступени будет равен 0.020. Тогда значение инварианта K s по формулам (4), (11), (12) оказывается равным 535 $/кг в ценах 1995 года, что не более чем на 3 % отличается от его значения из раздела IX. Таким образом, из сравнения величин эмпирического инварианта следует, что значение калибровочного коэффициента = 1.0. Проектные характеристики многоразового одноступенчатого баллистического ракетного аппарата Delta Clipper были следующими: стартовая масса – 463 тонны (масштабный фактор s = 5.61), топливо – водород и кислород, 0.75, f 0.13, m p = 0.010 – 0.019 в зависимости от азимута запуска, и e = 0.053 при оптимальном, восточном направлении запуска. В этом случае стоимость выведения полезной нагрузки по расчетам разработчиков составила бы 1000 – 1100 $/кг [75, 76]. Если число аппаратов, как и в программе Sänger равно 2, а число полетов каждого составляло бы 250, то значение инварианта K s , полученное по формулам (4), (11), (13) и по этим данным составило бы от 480 до 530 $/кг. При увеличении числа полетов каждого ракетного аппарата до 500, как и в программе Sänger, значение K s возросло бы до 590 $/кг. Отклонения от среднего значения эмпирического инварианта составляют около 10 %. Более подробное исследование, безусловно, может показать некоторые вариации значений эмпирического инварианта K s для разных видов транспорта. Известно, например, что даже показатель степени, характеризующий темп изменения издержек при изменении масштаба производства, колеблется от 0.20 при производстве автомобилей до 0.75 при производстве полупроводников [12]. Однако на основании проведенного исследования можно сделать вывод, что, по крайней мере, в диапазоне стоимостей 0.20 – 10000 $/кг (то есть при изменении стоимости примерно в 50 тысяч раз) с помощью предлагаемого энергетического критерия можно делать разумные (с точностью порядка 10 %) оценки стоимости перевозки полезных нагрузок различными видами транспорта от морского до космического. Оценка полной стоимости программы разработки, изготовления и эксплуатации транспортного средства при этом получается перемножением удельной стоимости на полную массу перевезенного по этой программе груза: Ln M c C p s XI – Экономические характеристики перспективного многоразового носителя Star Liner Энергетические показатели перспективного многоразового аэрокосмического носителя Star Liner (SL) очень близки к таковым для носителя Sänger: относительная масса горючего (водород, q = 120 МДж/кг) на первой ступени носителя SL составляет f 0.27 ( = 1.0), на его второй ступени – f 0.024 ( 0.75). Однако относительная масса полезной нагрузки SL примерно в 4.5 раза выше, чем у носителя Sänger (m p 0.10) [3]. Поэтому коэффициент энергетической эффективности e для этого аэрокосмического носителя при достижении его проектных характеристик будет равен 0.093, что практически совпадает с соответствующим показателем одноразовой ракеты Союз-У. При создании двух носителей SL того же масштаба, что и Sänger, и при числе полетов каждого аппарата – 500, удельная стоимость выведения полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту должна составить около 520 $/кг в ценах 1995 года или 590 $/кг в ценах 2000 года. При постройке и эксплуатации 15 экземпляров таких аппаратов стоимость выведения должна снизиться примерно до 280/320 $/кг. Таким образом, при достаточно больших масштабах деятельности может быть достигнуто снижение стоимости в 4 – 8 раз по сравнению с современными значениями, характерными для российских одноразовых носителей. По сравнению с западными одноразовыми и частично многоразовыми носителями уменьшение стоимости произойдет в 15 – 80 раз. Если бы ресурс многоразового аэрокосмического носителя и грузооборот между Землей и низкой орбитой оказались бы того же порядка, какие имеются сейчас на трансатлантическом воздушном транспорте, тогда бы стоимость выведения могла бы снизиться еще, примерно, в 15 раз по сравнению с первой из сделанных в этой части работы оценок, до 40 $/кг в ценах 2000 года, то есть, до уровня показателей самолета Concorde. Однако соответствующие масштабы деятельности в космосе пока трудно представить, и, по-видимому, они, если и будут достигнуты, то при совершенно иных технологических возможностях. Таким образом, последнюю оценку можно рассматривать как теоретический предел, который никогда не может быть достигнут. А реально, видимо, предел для аэрокосмических носителей при очень масштабной деятельности в космосе – это уровень 200 – 300 $/кг, что на 1.5 – 2 порядка ниже, чем сейчас в западном мире. Безусловно, можно создать такие многоразовые носители или поставить их в такие условия эксплуатации, что удельная стоимость выведения с их помощью будет много выше, чем у одноразовых носителей. Нарушение выявленных тенденций, приводящее к ухудшению показателей, в отличие от законов физики, вполне доступно воле человека. Однако, полученные соотношения показывают, что при реализации адекватных технико-экономических условий можно добиться кардинального снижения цены доступа в космос, что позволит осуществлять там принципиально иную чем сейчас экономическую деятельность. Последовательное применение рассмотренного метода к другим сферам человеческой деятельности должно привести к созданию теории стоимости, которую можно назвать калибровочной. Литература 1. Ю. И. Лобановский – Концепция перспективной аэрокосмической транспортной системы. Препринт ЦАГИ, N 95, 1994 // http://www.synerjetics.ru/article/art1994.htm 2. Yu. Lobanovsky – Concept of an Advanced Reusable Aerospace Transportation System. La Recherché Aerospatiale, no 2, 1996 // http://www.synerjetics.ru/article/art1996.htm (русская версия) 3. Yu. Lobanovsky – Efficiency Analysis of Reusable Aerospace Launchers. Aerospace Science and Technologies, no 1, 1997 // http://www.synerjetics.ru/article/art1997.htm (русская версия) 4. А. Грек – От романтики к прагматизму. Эксперт, N 34, 1997. 5. Итоги деятельности авиакомпаний мира за 1998 год. Авиатранспортное обозрение, N 20, 1999. 6. В. И. Левантовский – Механика космического полета в элементарном изложении. Москва, Наука, 1980. 7. R. Pielke, Jr. – Space Shuttle Value Open to Interpretation. Aviation Week & Space Technology, 139, no 4, 1993. 8. Consumer Price Index (CPI) Inflation Calculator // http://www.calcul.com/consumer-price-index-inflation 9. А. Байер – Глобалист: Мрачная наука. Ведомости, 26.04.2005 // http://www.vedomosti.ru/newspaper/article.shtml?2003/06/26/63143 10. Ю. И. Лобановский – Законы сохранения и феноменология ракетных двигателей // http://www.synerjetics.ru/article/rocket_engines.htm 11. E. Harris – The National Aerospace Plane: Cost Considerations for the Follow-On Vehicle. AIAA-93-5012, 1993. 12. И. В. Мишурова – Основы курса менеджмента // http://www.rseu.ru/Internet_President/manag2.htm 13. D. Koelle – Sänger Advanced Space Transportation System – Progress Report 1990. AIAA-90-5200, 1990. 14. H. Kuczera, P. Sacher, P. Krammer – The German Hypersonic Programme – Status Report 1991. AIAA-91- 5001. 15. Boeing 747 // http://www.zap16.com/civ%20fact/civ%20boeing%20747.htm 16. Large Widebody Aircraft // http://www.tiaca.org/content/Boeing_2003_3.pdf 17. Расстояние между точками на поверхности Земли // http://mk.semico.ru/dr_info19.htm 18. Boeing 747. Wikipedia // http://en.wikipedia.org/wiki/Boeing_747 19. Перспективы развития грузового транспорта за рубежом. ТИ ЦАГИ, N 9 (1319), 1977. 20. Momondo (Flight Search Engine), 21.10.2007 // http://www.momondo.com/ 21. J. P. Johnson, E. M. Gaier – Air Cargo Operations Cost Database. NASA/CR-1998-207655 // 22. Теоретические и инженерные основы аэрокосмической техники // http://kursy.rsuh.ru/aero/html/kurs_2761_0.html 23. В. А. Бесекерский, Е. П. Попов – Теория систем автоматического регулирования. Москва, Наука, 1975 // http://www.toroid.ru/besekerskyVA.html 24. П. Г. Кузнецов – Его действительное открытие. Предисловие к книге С. А. Подолинский – Труд человека и его отношение к распределению энергии, Москва, 1991 // http://influx.ru/article112.html 25. Б. Е. Большаков, О. Л. Кузнецов – П. Г. Кузнецов и проблема устойчивого развития Человечества в системе природа–общество–человек, Дубна, 2002 // http://www.uni- dubna.ru//images/data/gallery/15_752_P.G.Kuznetsov.doc 26. Д. Кюхеман – Аэродинамическое проектирование самолетов. Москва, «Машиностроение», 1983. 27. Авиакомпании мира подвели итоги. Авиатранспортное обозрение, N 30, 2000 // http://www.aviaport.ru/news/Aviation/16230.html 28. Космонавтика (Энциклопедия), под ред. В. П. Глушко. Москва, Советская Энциклопедия, 1985. 29. Ракета-носитель Союз-У. ЦСКБ-Прогресс // http://www.samspace.ru/products/launch_vehicles/rn_soyuz_u/ 30. Soyuz 11A511U2. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/lvs/soyuz.htm 31. Ракета-носитель «Союз-У». Программа МКС – «Прогресс М-50». ФКА, выпуск 9, 2004 (13). 32. RD-110. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/engines/rd110.htm 33. Launch List // http://www.planet4589.org/space/lvdb/list.html 34. В 2005 году «ЦСКБ-Прогресс» планирует построить 14 ракет «Союз» различных модификаций. АРМС-ТАСС // http://armstass.su/?page=article&aid=15766&cid=92 35. Стоимость кораблей «Союз» для США... РИА Новости, 06.04.2005 // http://www.rian.ru/technology/cosmos/20050406/39626302.html 36. Эвакуация экипажа МКС на «Союзе»... РИА Новости, 07.04.2005// http://www.rian.ru/technology/20050407/39631464.html 37. Курсы валют. AK&M // http://www.akm.ru/rus/exrate/exrate.htm 38. FAA Quarterly Launch Report, 2nd Quarter 1998 // http://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ast/media/quarter9802.pdf 39. Proton-K/DM-2. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/lvs/proton.htm 40. ЖРД РД-253 (11Д43) и РД-275 (14Д14) // http://www.lpre.de/energomash/RD-253/index.htm 41. RD-0210. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/engines/rd0210.htm 42. RD-0212. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/engines/rd0212.htm 43. И. Черный – Двигатели верхних ступеней «Протона–К». Новости космонавтики, N 12, 1999. 44. Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королева на рубеже двух веков. 1996-2001, под. ред. Ю. П. Семенова, Королев, РКК «Энергия», 2001. 45. Atlas V. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/lvs/atlasv.htm 46. Delta IV. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/lvs/deltaiv.htm 47. Ariane 5G. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/lvs/ariane5.htm 48. C. Covault – Delta IV Priced For Satcom Market Battle. Aviation Week & Space Technology: Dec. 9, 2002. 49. D. Kent – Bounce for Boeing? The Decatur Daily: Oct. 24, 2003. 50. ЖРД РД-180 // http://www.lpre.de/energomash/RD-180/index.htm 51. RL-10A-4-2. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/engines/rl10a42.htm 52. RS-68 – Specifications // http://www.spaceandtech.com/spacedata/engines/rs68_specs.shtml 53. RL-10 // http://en.wikipedia.org/wiki/RL-10 54. J. Breton, F. Maroquène – The Ariane Family of Launchers. Spacecraft Structures, Materials and Mechanical Engineering, Proceedings of the Conference, Noordwijk, 27-29 March 1996 // http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1996ESASP.386....3B/0000003.000.html 55. Aestus. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/engines/aestus.htm 56. FAA Quarterly Launch Report, 2nd Quarter 1997 // http://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ast/media/quarter9702.pdf 57. Ariane V. Wikipedia // http://en.wikipedia.org/wiki/Ariane_5 58. Block D. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/stages/blockd.htm 59. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/index.html 60. Soyuz-Fregat // http://www.orbireport.com/Launchers/Soyuz_U-Fregat/ 61. RD-58S. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/engines/rd58s.htm 62. S5.92. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/engines/s592.htm 63. Centaur V1. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/craft/cenaurv1.htm 64. Centaur V2. Encyclopedia Astronautica // http://www.astronautix.com/craft/cenaurv2.htm 65. SR-71 Blackbird // http://www.answers.com/topic/sr-71-blackbird-1 66. M. J. Benzakein – The Future of the Jet Engine // http://www.ae.gatech.edu/labs/comblab5/meyer.pdf 67. 1976 Standard Atmosphere Calculator // http://www.digitaldutch.com/atmoscalc/ 68. The Concorde: Facts and Figures, 22.11.1997 // http://www.ndrs.org/physicsonline/docs/concorde.htm 69. The FrequentFlier CRIER. A weekly summary of travel news & opinion, Issue # 40, 15.04.1999 // http://www.frequentflier.com/ffc-0415.htm 70. C. M. Reddy – Hi-tech antique. The Hindu, 10.11.2003 // http://www.hindu.com/biz/2003/11/10/stories/2003111000080300.htm 71. Concorde SST: Technical specs // http://www.concordesst.com/techspec.html 72. R. C. Bisplinghoff – New Horizons in Aviation. Astronautics & Aeronautics, 3, XII, 1965. 73. Устройство и типы судов // http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/107/391.htm 74. B. Clancy and D. Hoppin – The 2000 Merge Global Air Cargo World Forecast: Post-Crisis Management // http://www.aircargoworld.com/archives/feat1_may00.htm 75. F. Colucci – Launching the Delta Clipper. Space, 7, no 6, 1991. 76. W. Gaubatz – Developing the Delta Clipper for Low Cost Future. Space Transportation Systems. International Aerospace Congress, Moscow, 1994. 12.04.1998 – 10.10.2008 Ю. И. Лобановский |