За основу в расчетах возьмём одноразовый вариант ракеты Falcon-9. Нам понадобятся следующие характеристики:
- Полная стартовая масса с ПН - 566т
- Масса первой ступени - 431,7
- Сухая масса первой ступени - 22,2т
- Рабочий запас топлива первой ступени - 368,55т
- Удельный импульс первой ступени - 282с
- Масса второй ступени - 111,5т
- Сухая масса второй ступени - 4т
- Рабочий запас топлива второй ступени - 96,75т
- Удельный импульс второй ступени - 311с
- Полезная нагрузка - 22,8т
*оставил 10% максимального запаса топлива на технические нужды, поэтому рабочий запас меньше
Удельный импульс движков далеко не рекордный. В нашем распоряжении есть движки и покруче.
Давайте представим что на вторую ступень поставили двигатель РД-0124МС с удельным импульсом 361с.
Вес второй ступени с нагрузкой 134,3т, а после расхода топлива 37,55т.
Значит импульс который выдаёт ступень с базовым УИ будет 3963 м/с.
С повышенным УИ получим импульс 4600,6 м/с. Если перевести этот прирост в ПН, то получим 44,77 вместе с сухой ступенью или 30,02т чистой ПН. Солидный прирост согласитесь! И всего лишь немного увеличили УИ.
Теперь давайте представим что на первую ступень воткнули двигатель РД-171 с УИ 309с.
С сухой первой ступенью РН будет весить 197,45т. Значит в базовом варианте первая ступень даёт импульс - 2969,77 м/с.
С повышенным импульсом получим - 3254,11 м/с.
Если перевести этот выигрыш в вес топлива то получим что надо на 18,9т топлива меньше. Т.е. можем облегчить первую ступень и получим стартовую массу РН 547.1т.
(Либо можно увеличить ПН ещё до 34,24т!)
И так если перевести Falcon-9 на крутые российские движки то можно увеличить полезную нагрузку с 22.8т до 34.24т.
Поэтому удельный импульс в ракетах решает, и в этом нам нет равных.
Я немного упростил расчеты и не считал изменения в массе двигателей, а также изменения в массе ступени при уменьшении кол-ва топлива, 2 этих параметра нивелируют друг друга и окажут не значительное изменения на конечный вывод.