Форум Новости Космонавтики

Каждая схема жидкостных ракетных двигателей имеет свои уникальные плюсы и минусы, определяя в итоге стоимость, надежность и мощность всей ракеты-носителя. Давайте порассуждаем об основных архитектурных решениях ЖРД и определимся, какое из них наиболее перспективно.

Открытый цикл (газогенераторный): Простая и надежная схема. Часть топлива сжигается для привода турбонасосов, а выхлопной газ просто выбрасывается в атмосферу.
Плюсы: Проще и дешевле в производстве, надежнее.
Минусы: Менее эффективно, так как часть энергии теряется.
Примеры: SpaceX Merlin, РД-107/108 на "Союзах".

Закрытый цикл (с дожиганием): Максимально эффективная схема. Газ после турбины не выбрасывается, а подается в основную камеру и "дожигается", создавая дополнительную тягу. Существует несколько реализаций: с богатым окислителем (как на РД-180), с богатым горючим (как на RS-25) и самый сложный "полный поток" (как на Raptor).
Плюсы: Высочайшая эффективность и удельный импульс.
Минусы: Чрезвычайно сложная и дорогая технология.
Примеры: РД-180, SpaceX Raptor.

Цикл с электронасосами: Новейшая схема, где турбину заменяет электромотор, питающийся от аккумуляторов.
Плюсы: Радикальное упрощение механики, легкое управление тягой.
Минусы: Мощность ограничена массой аккумуляторов. Пока подходит только для малых ракет.
Примеры: Rocket Lab Rutherford.

Адаптивный (полуоткрытый) цикл: Концептуальная схема с переменной геометрией газового тракта, динамически переключающаяся между режимами по ходу полета. На старте работает как открытый цикл (часть газа выбрасывается для максимальной тяги), на высоте — как закрытый (весь газ дожигается для максимального удельного импульса).
Плюсы: Оптимальная эффективность на всех участках — высокая тяга на старте, максимальный удельный импульс на высоте. Теоретически превосходит любую статическую схему.
Минусы: Сложная конструкция с переменной геометрией сопел, клапанов и трактов. Высокая стоимость разработки и дополнительная масса механизмов.

Коллеги, благодарю за участие!

Прошу всех, кто заметит в теме технические неточности, сообщить мне, и я оперативно внесу исправления, чтобы наша дискуссия была максимально грамотной.

Цитата: torazurey от 28.09.2025 00:36:07Минусы: Крайне сложная конструкция с переменной геометрией сопел, клапанов и трактов. Множество подвижных элементов снижает надежность. Высокая стоимость разработки и дополнительная масса механизмов.

Nah...нейросетевое нагнетание на пустом месте. Ну подумаешь там пару клапанов и труб, ну может быть ещё одна турбина. Так в ЖРД обычно и так есть лишняя турбина - пусковая. Чего бы нам не совместить пусковую турбину с открытой турбиной для открытого режима?
Не, полуоткрытый ДВГГ это самый лучший вариант и уж точно - проще и дешевле чем Full flow

Цитата: Буцетам от 28.09.2025 00:52:00Не, полуоткрытый ДВГГ это самый лучший вариант и уж точно

Тогда голосуй за 4й пункт!

Цитата: torazurey от 28.09.2025 02:32:00

Цитата: Буцетам от 28.09.2025 00:52:00Не, полуоткрытый ДВГГ это самый лучший вариант и уж точно

Тогда голосуй за 4й пункт!

проголосовал

Вытеснитель и расширитель забыли.

Цитата: Трилобит от 28.09.2025 03:14:35Вытеснитель и расширитель забыли.

Три "расширителя":

• Expander Bleed Cycle (LE-5B, LE-9, BE-3U)
• Expander Cycle (RL10, YF-75D, Vinci, YF-79, MR10, РД-0146Д-1)
• Dual Expander Cycle (BE-7)

Ещё бывает Combustion tap-off: BE-3PM, Reaver, Lightning, Miranda.
А ещё бывает Closed Catalyst Cycle: Draper.

Спойлер

Курсивом выделены двигатели ещё не дошедшие до лётных испытаний.

[свернуть]

Цитата: torazurey от 28.09.2025 00:36:07Сегодня инженеры по всему миру спорят о том, какая внутренняя архитектура двигателя является самой перспективной.

Звучит как начало статьи из жёлтого издания. Не из научно-популярного. "По всему миру" инженеры несколько другим заняты.

Почитайте что-нибудь научно-популярное. Например https://everydayastronaut.com/rocket-engine-cycles/ (https://everydayastronaut.com/rocket-engine-cycles/)

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 07:23:10А ещё бывает Closed Catalyst Cycle: Draper.

Никакая это не особая схема. Это замкнутый цикл с дожиганием и однокомпонентным газогенератором. Конкретно у драпера цикл ДОГГ. Были и другие примеры однокомпонентных газогенераторов: двигатели Gamma для английских ракет, BE-1 и BE-2 от Безоса и наш РД-119 - все открытого цикла. Сюда же кстати относятся и РД-107/-108. По вашей англоязычной классификации у них "Open catalyst cycle", хотя на самом деле цикл Gas generator

Цитата: Буцетам от 28.09.2025 10:02:15

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 07:23:10А ещё бывает Closed Catalyst Cycle: Draper.

Никакая это не особая схема.

Если мы считаем открытый и закрытый цикл разными схемами, то особая.

Цитата: Буцетам от 28.09.2025 10:02:15Это замкнутый цикл с дожиганием и однокомпонентным газогенератором. Конкретно у драпера цикл ДОГГ.

Под ДОГГ (Oxidizer Rich Stage Combustion) обычно подразумевают газогенератор работающий на смеси горючего и окислителя с избытком последнего. В газогенератор Draper поступает только окислитель, без горючего. Они называют это Closed Catalyst Cycle.

Других примеров точно такой схемы я привести не могу. А сходство с другими схемами есть, да.

Цитата: Буцетам от 28.09.2025 10:02:15Были и другие примеры однокомпонентных газогенераторов: двигатели Gamma для английских ракет, BE-1 и BE-2 от Безоса и наш РД-119 - все открытого цикла. Сюда же кстати относятся и РД-107/-108.

Вы же сами пишете - "все открытого цикла". Кроме того, сейчас до сих пор используется только РД-107А/-108А. Других подобных двигателей вроде никто не делает и не планирует.

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 07:23:10Три "расширителя":

• Expander Bleed Cycle (LE-5B, LE-9, BE-3U)
• Expander Cycle (RL10, YF-75D, Vinci, YF-79, MR10, РД-0146Д-1)
• Dual Expander Cycle (BE-7)

Ещё бывает Combustion tap-off: BE-3PM, Reaver, Lightning, Miranda.
А ещё бывает Closed Catalyst Cycle: Draper.

забыл указать что это голосовалка для маршевых жрд. Исправил.
Если есть что добавить - пишите

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 07:23:10вучит как начало статьи из жёлтого издания.

исправил

Цитата: Трилобит от 28.09.2025 03:14:35Вытеснитель и расширитель забыли.

забыл указать что это голосовалка по двигателям первых ступеней. Исправил.
Если есть что добавить - пишите

Кстати, чем принципиально сложнее открытая схема чем закрытая на сладком ТНА ?
У открытой схемы часть окислителя и горючего сжигается в газогенераторе, идет на турбину и сбрасывается наружу (у вакуумного Раптора сброс идет в сопло).
У закрытого сладкого ТНА все горючее и немного окислителя идет в газогенератор, далее на турбину и далее в камеру сгорания.
И там и там газогенератор и турбина (конечно разные но все же). Основная разница в схеме - просто сброс или подача в камеру сгорания.

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 07:23:10

Цитата: Трилобит от 28.09.2025 03:14:35Вытеснитель и расширитель забыли.

Три "расширителя":

• Expander Bleed Cycle (LE-5B, LE-9, BE-3U)
• Expander Cycle (RL10, YF-75D, Vinci, YF-79, MR10, РД-0146Д-1)
• Dual Expander Cycle (BE-7)

Ещё бывает Combustion tap-off: BE-3PM, Reaver, Lightning, Miranda.
А ещё бывает Closed Catalyst Cycle: Draper.

Спойлер

Курсивом выделены двигатели ещё не дошедшие до лётных испытаний.

[свернуть]

Цитата: torazurey от 28.09.2025 00:36:07Сегодня инженеры по всему миру спорят о том, какая внутренняя архитектура двигателя является самой перспективной.

Звучит как начало статьи из жёлтого издания. Не из научно-популярного. "По всему миру" инженеры несколько другим заняты.

Почитайте что-нибудь научно-популярное. Например https://everydayastronaut.com/rocket-engine-cycles/ (https://everydayastronaut.com/rocket-engine-cycles/)

Вот хорошая ссылка https://www.enginehistory.org/Rockets/RPE08.21/RPE08.21.shtml

Цитата: torazurey от 28.09.2025 11:10:04

Цитата: Трилобит от 28.09.2025 03:14:35Вытеснитель и расширитель забыли.

забыл указать что это голосовалка по двигателям первых ступеней. Исправил.
Если есть что добавить - пишите

Так я и пишу, добавьте вытеснитель (первая ступень ракеты Diamant например) и расширитель (LE-9 на первой ступени H-3, одна из модификаций RL-10 стояла на DC-X).

Цитата: Трилобит от 28.09.2025 13:58:21Так я и пишу, добавьте вытеснитель (первая ступень ракеты Diamant например) и расширитель (LE-9 на первой ступени H-3, одна из модификаций RL-10 стояла на DC-X).

Жаль что они гидравлику поставили на управление, любопытно на RL-10 сделать разнотяг, дросселирование на этих двигателях большое.

Цитата: torazurey от 28.09.2025 11:10:04

Цитата: Трилобит от 28.09.2025 03:14:35Вытеснитель и расширитель забыли.

забыл указать что это голосовалка по двигателям первых ступеней. Исправил.
Если есть что добавить - пишите

LE-9, BE-3PM, Miranda двигатели для первой ступени.

Отчего так? Двигатели для первой ступени проще, так как если ракета одноразовая, то не требуется повторный старт. А у некоторых зажигание на дровах.
Кроме того, один и тот же двигатель иногда (а сейчас, после Falcon 9, это в тренде, переходящим в мейнстрим) используют и на первой и на второй (часто она же и верхняя) ступени. Иногда двигатели первой и второй ступени выполнены по одинаковой схеме и принципиальных отличий между ними нет, например LE-9 и LE-5B.

"Лучшей" схемы вообще не существует. Не могу подобрать примера схемы, на которой бы НЕ разрабатывали новый двигатель для перспективной ракеты, или разработали недавно. Они что, не в курсе, что выбранная ими схема "не лучшая", а то и "худшая"?

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 15:49:44"Лучшей" схемы вообще не существует. Не могу подобрать примера схемы, на которой бы НЕ разрабатывали новый двигатель для перспективной ракеты, или разработали недавно. Они что, не в курсе, что выбранная ими схема "не лучшая", а то и "худшая"?

+

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 15:49:44"Лучшей" схемы вообще не существует. Не могу подобрать примера схемы, на которой бы НЕ разрабатывали новый двигатель для перспективной ракеты, или разработали недавно. Они что, не в курсе, что выбранная ими схема "не лучшая", а то и "худшая"?

если вы так считаете, то 5й вариант, вы его озвучили: "Лучшей" схемы вообще не существует

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 15:49:44Не могу подобрать примера схемы, на которой бы НЕ разрабатывали новый двигатель для перспективной ракеты, или разработали недавно.

Вытесниловку вроде никто не делает, слишком уж чугуний, я это вообще в шутку продвигаю.

Цитата: Трилобит от 28.09.2025 17:57:33

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 15:49:44Не могу подобрать примера схемы, на которой бы НЕ разрабатывали новый двигатель для перспективной ракеты, или разработали недавно.

Вытесниловку вроде никто не делает, слишком уж чугуний, я это вообще в шутку продвигаю.

Пожалуйста, РД-843 для верхней ступени Vega-C. Вроде ещё SPE/BERTA для kick stage Ariane 6, но тут я не уверен по поводу схемы.

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 10:47:33Если мы считаем открытый и закрытый цикл разными схемами, то особая.

бла-бла-бла

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 10:47:33Под ДОГГ (Oxidizer Rich Stage Combustion) обычно подразумевают

бла-бла

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 10:47:33Они называют это Closed Catalyst Cycle.

бла ;D ;D

Цитата: Prokrust от 28.09.2025 11:19:29И там и там газогенератор и турбина (конечно разные но все же). Основная разница в схеме - просто сброс или подача в камеру сгорания.

Скажу больше, при одном и том же давлении турбина ДВГГ будет работать в намного более комфортных условиях. Очень хорошо для многоразовости! Термоциклирование - проблема для многоразовых мерлинов, Маск лично говорил.

Но ДВГГ всё же сложнее, у него (при том же давлении в камере) раза в 2-3 выше давление после насоса, что отражается на конструкции (например придётся сделать две ступени вместо одной), и сложнее запуск

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 18:15:03

Цитата: Трилобит от 28.09.2025 17:57:33

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 15:49:44Не могу подобрать примера схемы, на которой бы НЕ разрабатывали новый двигатель для перспективной ракеты, или разработали недавно.

Вытесниловку вроде никто не делает, слишком уж чугуний, я это вообще в шутку продвигаю.

Пожалуйста, РД-843 для верхней ступени Vega-C. Вроде ещё SPE/BERTA для kick stage Ariane 6, но тут я не уверен по поводу схемы.

Я имел ввиду на первые ступени. На всякой мелочи вроде верхних ступеней, РБ и маневровых движков то понятно что схема ходовая.

Цитата: Трилобит от 28.09.2025 19:16:03

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 18:15:03

Цитата: Трилобит от 28.09.2025 17:57:33

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 15:49:44Не могу подобрать примера схемы, на которой бы НЕ разрабатывали новый двигатель для перспективной ракеты, или разработали недавно.

Вытесниловку вроде никто не делает, слишком уж чугуний, я это вообще в шутку продвигаю.

Пожалуйста, РД-843 для верхней ступени Vega-C. Вроде ещё SPE/BERTA для kick stage Ariane 6, но тут я не уверен по поводу схемы.

Я имел ввиду на первые ступени.

Если говорить о том что используется сейчас или планируется, то вроде нет. А если покопаться в истории, то были примеры.

Цитата: torazurey от 28.09.2025 11:10:04забыл указать что это голосовалка по двигателям первых ступеней. Исправил.
Если есть что добавить - пишите

Увы, не исправили. Маршевые двигатели есть на всех ступенях и РБ - это двигатели предназначенные для ускорения перемещаемого аппарата.

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 19:44:59

Цитата: Трилобит от 28.09.2025 19:16:03

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 18:15:03

Цитата: Трилобит от 28.09.2025 17:57:33

Цитата: Demir_Binici от 28.09.2025 15:49:44Не могу подобрать примера схемы, на которой бы НЕ разрабатывали новый двигатель для перспективной ракеты, или разработали недавно.

Вытесниловку вроде никто не делает, слишком уж чугуний, я это вообще в шутку продвигаю.

Пожалуйста, РД-843 для верхней ступени Vega-C. Вроде ещё SPE/BERTA для kick stage Ariane 6, но тут я не уверен по поводу схемы.

Я имел ввиду на первые ступени.

Если говорить о том что используется сейчас или планируется, то вроде нет. А если покопаться в истории, то были примеры.

Я про сейчас. Из исторических и летавших вроде только Диамант был, ну и его суборбитальные предки. Из того что не летало OTRAG был, для Шаттла рассматривали вытесниловку, Sea Dragon.

Цитата: Вернер П. от 28.09.2025 19:55:57Увы, не исправили.

Исправил в голосовалке, а в названии темы оставил как есть. Спасибо что заметили!

Понял что очень не люблю уплотнения. А уж уплотнения "окислитель-горючее" уууу! Не не не, такого добра нам не надо, пусть другие кушают.
Так что, пожалуй, прекращаю хейтить полную газификацию. Хорошая схема, но необходимо держать холодный газ в кислом тракте...а Маск по-прежнему дурачок глушкосектантский.
Кроме full flow, без уплотнений возможны вот какие варианты:
- электронасосы - хрень для малых тяг
- вытесниловка - ну это даже без комментариев
- цикл Клепикова (холодный ДОГГ + турбина на газифицированном горючем, горючее охлаждает камеру)
- обратный цикл Клепикова, он же цикл Буцетама (ДВГГ + турбина на газифицированном окислителе, окислитель охлаждает камеру). Давление ниже чем у Клепикова, УИ такой же
- обратный Клепиков с tap-off. Вместо ДВГГ по линии горючего газогенерация прямо в камере. По линии окислителя - без изменений. Цикл, очевидно, полуоткрытый, так что УИ ниже чем у цикла Буцетама, а вот давление то же самое (т.к. и этот цикл и Буцетам ограничены по давлению трактом окислителя, завязанным на испарительную газогенерацию и "квадрат-куб")
- прямой открытый Клепиков с tap-off. Этот полностью открытый, по линии окислителя открытый цикл на (холодном!) кислом газе, по линии горючего tap-off. Тяга самая высокая (не ограничена, давление хоть 500 атм), УИ самый низкий (потери УИ от открытости больше чем у Мерлина, т.к. газ в ГГ более холодный)
- двойной цикл с газификацией: 2 турбины на газифицированном горючем и газифицированном окислителе, оба компонента охлаждают камеру. По такому циклу работает BE-7

Так вот последний вариант теперь считаю самым лучшим. Для первых ступеней - открытый вариант, для вторых закрытый. А если хочешь и давление и много тяги и УИ - бери цикл Клепикова либо цикл Буцетама. 
Все другие циклы я отныне считаю порченными и не стоящими рассмотрения

Электронасосы на батарейках - да, хрень. Ибо у батареек энергии на кило мизер. Оно разве что для маневровых движков.
А вот вариант электрогенератор -> электронасосы уже интересно. Тем более что генератор может быть МГД, в сопле движка.

Ещё вариант - "полузакрытый". Дожигаем выхлоп ТНА в отдельном сопле более низкого давления (рулевом например)