МРКС

[Mark]

Интересно будет узнать какие изменение конструкции будет нужна. Тоже вопрос, зачем сегодняшние проблемы в аэродинамической трубе не узнали раньше через CFD-анализу (компутерна симулаця). У АСТРА никакие проблемы после CFD анализы в трубах не были. На модели тоже видно что у ВРБ очень маленькие Canards крыля.

Так, неожиданностью для нас стали высокие тепловые потоки на центроплане крыла, — это, несомненно, повлечет за собой изменение конструкции аппарата. Кроме того, выяснилось, что при существующей компоновке возвращаемый ракетный блок будет неустойчив по курсу. Полученные данные — это та объективная информация, ради которой проводятся испытания. Вот из таких нюансов мы и получаем новую пищу для научных исследований, для формирования облика летательного аппарата и проработки его конструкции»,

Я уже писал что ВРБ имеет два vertical stabilizer, ето новое для МРКН. Сегодня тоже пишут:

На очередной фотографии возвращаемого модуля, видно как сильно изменился «Байкал». Возможно, что от первоначальной компоновки возвращаемого блока отказались и это уже не Байкал. Однако четко ответить на этот вопрос не представляется возможным, так как ГКНПЦ имени М.В. Хруничева хранит молчание (видимо секретно), ограничиваясь сухими докладами о ходе работы. Судя по фотографии макет больше похож на макет корабля Буран с двойным хвостом.

 Проект уже длится без малого 2 года, поэтому хочется увидеть что-то более существенное, чем малоразмерные макеты. К тому же основные конкуренты (НАСА), очень широко и четко освещают ход работ по проекту многоразовых систем, в частности корабля Орион. У них проведены не только продувочные испытания, а идут масштабные испытания натурных макетов для отработки множества различных систем. В том, что Американцы в ближайшие несколько лет доведут свой корабль до ума, сомневаться не приходится, а вот на счет нашей МРКС, сказать сложно. Еще в 2011 году «заместитель генерального директора по инновационному развитию и стратегическим исследованиям» А. Н. Кузин, заявлял, что речь пока идет только о разработке проекта, а не о создании носителя.

[Mark]

Многоразовая ракета Байкал - Видео, 23.09.2012 г. Интересные старые кадры Байкала.
 

[frigate]

Mark пишет:
 Многоразовая ракета Байкал - Видео, 23.09.2012 г. Интересные старые кадры Байкала.
 
 

Published on 23 Sep 2012
Несостоявшийся проект многоразовой крылатой ракеты "Байкал". 2002     

@Марк. "Байкал" - это уже история, для МРКС-1 были проанализированы различные топливных пар и по ТЗ тендера был указан метан/кислорород, так что никакой унификации с РД-191 не будет. Более того, с полями падения на Восточном ситуация лучше чем на Байконуре.   :idea:  
Интервью повеселило: "Байкал" - крылатая ракентная СТУПЕНЬ, а не ракета-носитель     
То что продували в ЦАГИ очень похоже на предложения ARIES AB (Italy, 2006), но там носовой отсек "легким движением руки" преврашался в подобие Клипера. т.е это была часть КК (полностью или частично многоразового), а не возвращаемые блоки первой ступени РН. 

[frigate]

Project of Ariane 5 LV family advancement by use of reusable fly-back boosters (named "Bargouzine")
Yu. Sumin, Ch. Bonnal, S. Kostromin, N. Panichkin
TSNIIMASH, Korolev, Russian Federation
CNES, Evry, France
Acta Astronautica, Volume 61, Issues 11–12, December 2007, Pages 1043-1052 

Abstract
The paper concerns possible concept variants of a partially reusable Heavy-Lift Launch Vehicle derived from the advanced basic launcher (Ariane-2010) by means of substitution of the EAP Solid Rocket Boosters for a Reusable Starting Stage consisting two Liquid-propellant Reusable Fly-Back Boosters called "Bargouzin".

This paper describes the status of the presently studied RFBB concepts during its three phases.

The first project phase was dedicated to feasibility expertise of liquid-rocket reusable fly-back boosters ("Baikal" type) utilization for heavy-lift space launch vehicle. The design features and main conclusions are presented.

The second phase has been performed with the purpose of selection of preferable concept among the alternative ones for the future Ariane LV modernization by using RFBB instead of EAP Boosters. The main requirements, logic of work, possible configuration and conclusion are presented. Initial aerodynamic, ballistic, thermoloading, dynamic loading, trade-off and comparison analysis have been performed on these concepts.

The third phase consists in performing a more detailed expertise of the chosen LV concept. This part summarizes some of the more detailed results related to flight performance, system mass, thermoprotection system, aspects of technologies, ground complex modification, comparison analyses and conclusion.

Advanced space transportation systems, BARGOUZIN booster  
Marco Prampolini, Eric Louaas, Yves Prel, Sergey Kostromin, Nickolay Panichkin, Yuriy Sumin, Mikhail Osin, David Iranzo-Greus, Michel Rigault, André Beaurain, Jean-Noël Couteau
Journal: Acta Astronautica - ACTA ASTRONAUT , vol. 63, no. 1, pp. 435-447, 2008

In the framework of Advanced Space Transportation Systems Studies sponsored by CNES in 2006, a study called "BARGOUZIN" was performed by a joint team led by ASTRIUM ST and TSNIIMASH. Beyond these leaders, the team comprised MOLNIYA, DASSAULT AVIATION and SNECMA as subcontractors.The "BARGOUZIN" concept is a liquid fuelled fly-back booster (LFBB), mounted on the ARIANE 5 central core stage in place of the current solid rocket booster. The main originality of the concept lies in the fact that the "BARGOUZIN" features a cluster of VULCAIN II engines, similar to the one mounted on the central core stage of ARIANE 5. An astute permutation strategy, between the booster engines and central core engine is expected to lead to significant cost reductions. The following aspects were addressed during the preliminary system study:•engine number per booster trade-off/abort scenario analysis,•aerodynamic consolidation,•engine reliability,•ascent controllability,•ground interfaces•separation sequence analysis,•programmatics.These topics will be briefly presented and synthesized in this paper, giving an overview of the credibility of the concept.

Development of the RFBB "Bargouzine" concept for Ariane-5 evolution
Sumin, Yuriy; Kostromin, Sergey F.; Panichkin, Nikolai; Prel, Yves; Osin, Mikhail; Iranzo-Greus, David; Prampolini, Marco
Acta Astronautica, v. 65, iss. 7-8, p. 943-948. 10/2009

[frigate]

Проект RFBB "Bargouzine" в 2009 году
(В Уругвае похоже больше знают о российско-французском проекте в котором участвовал ЦНИИМаш   )

[Mark]

frigate пишет:
 
"Байкал" - это уже история, для МРКС-1 были проанализированы различные топливных пар и по ТЗ тендера был указан метан/кислорород, так что никакой унификации с РД-191 не будет.

Сорры, я об этом ничего не писал. Видео только про Байкал, это уже история, которая тоже интересная есть. Я очень хорошо знаю Байкал как и МРКН. У меня ест много российских публикации и анализ, как и западные книги, публикации и CFD анализы про ВРБ, LFBB, метан и другие. Уже несколько раз писал на западе статье об этих технологиях как и про МРКН.

[Mark]

АСТРА анализы предлагают 3 водородные двигатели для LFBB. Российские анализы, много вариантов было рассмотрение как и с двигателями РД-180 для ВРБ, сказали что оптимальный вариант будет не 2, 3, а толко 4 метановые двигатели. В случае отказа 1-2 двигатели бортовые системы включает для осталных двигатели форсированный режим тяги. Расчеты тоже показали, были и варианты с метаном для ЦБ, что при заданных классах грузоподьемности ( от 20 до 45 тонн) не представяется возможным. Для водорода будет ПН на 23-23,5, 35, 47 тонн. Анализы трехкомпонентных двигатели для МРКН сказали снижение уровня надежности на около 20% как и большая подгатовка носителя каторая идёт на большыю стоимость пуска.

Тоже интересно что наиболее слабым с позиции ресурса елементом двигателя является рабочее колесо турбины. Уже при снижении уровния тяги со 100% до 90% ресурс рабочего колеса турбины возрастает в 4раза. При работе тяги на уровне 80% ресурс возрастает в 10 раз. Ето много. Тоже и до метана нет альтернативы, позволяют упростить и минимизировать сроки межполетного обслуживания ДУ, при етом проблемы сажеобразования и очистки полостей двигателя от остатков топлива практически исключаются.

[АниКей]

Многоразовая ракета
Александр Горбенко



После громко распиаренных аварий отечественных «Протонов», можно сказать, даже неприлично писать о реальном положении дел. В том числе о новых перспективах русского космоса, о действительно удивительных проектах, которые успешно проходят этапы своего пути в небо.Итак, в ЦАГИ проходит испытания аэродинамическая модель новой многоразовой ракетно-космической системы (МРКС-1). Пресс-центр ЦАГИ опубликовал изображение этой модели. Её внешний облик напоминает многоразовые космические корабли, такие как наш «Буран» или американский Space Shuttle. Но внешнее сходство не должно обманывать. МКРС-1 ― это совсем другая система. В ней принципиально иная идеология, которая качественно отличается от предшествовавших проектов. По сути ― это многоразовая ракета-носитель! Но обо всём по порядку.
К первому поколению многоразовых космических систем относятся пять аппаратов типа Space Shuttle, несколько отечественных, серии БОР и «Буран». В них и мы, и американцы пытались сделать многоразовым сам космический корабль (последнюю ступень, непосредственно выводимую в космос). Цели были следующие: снижение стоимости выведения в космос полезной нагрузки, возвращение из космоса существенного объёма полезных грузов, сохранение сложных и дорогостоящих космических аппаратов для многократного использования, возможность частых запусков многоразовой ступени.
Но первое поколение многоразовых систем не смогло решить свои задачи с достаточной эффективностью. Удельная стоимость доступа в космос оказалась примерно в три раза выше по сравнению с одноразовыми ракетами. Возврат из космоса грузов радикально не увеличился. Ресурс многоразовых ступеней оказался существенно ниже расчётного, что не позволяло использовать их в плотном графике запусков. В результате сейчас и космонавты, и спутники доставляются на орбиту одноразовыми ракетными системами. Возвращать с орбиты дорогостоящие аппараты и оборудование вообще нечем. Только американцы для военных нужд сделали себе небольшой автоматический Х-37В с полезной нагрузкой меньше тонны. Всем понятно, что новые многоразовые системы должны качественно отличаться от первого поколения.
У нас работы ведутся сразу по нескольким многоразовым системам. Понятно, что наиболее перспективной будет так называемая аэрокосмическая система. То есть в идеале космический корабль должен взлетать с аэродрома как обычный самолёт, выходить на орбиту и возвращаться обратно, расходуя только топливо. Но это ― наиболее сложный проект, требующий многих предварительных исследований и технических решений. Этот вариант не сможет быть реализован быстро ни одной страной. Хотя у нас есть большой научно-технический задел по подобным проектам. Например, «аэрокосмический самолёт» Ту-2000 имел достаточно детальную проработку. Его реализации помешало отсутствие только некоторых сложных и критически важных компонентов. И, естественно, недостаток финансирования в 90-е годы.
Есть промежуточный вариант, когда система состоит из многоразовой разгонной ступени и многоразового же космического аппарата. Такие системы проектировались у нас ещё в советское время, например система «Спираль». Есть и более новые наработки. Однако и эта схема многоразовой космической системы требует достаточно длительного цикла исследовательских и конструкторских работ по многочисленным направлениям.
Программа МРКС-1 официально расшифровывается как «многоразовая ракетно-космическая система первого этапа». Несмотря на «первый этап», система будет вполне функциональна. Просто в рамках большой общей программы создания новых космических систем она имеет наиболее близкие сроки реализации. Итак, что же собой представляет МРКС-1?
Система будет двухступенчатой. Она предназначена для выведения на околоземную орбиту любых космических аппаратов (автоматических, пилотируемых, транспортных) массой 25–35 тонн, причём как существующих, так и только создаваемых. Это больше, чем у «Протонов». Но принципиальное отличие от нынешних ракет-носителей не в этом. А в том, что МРКС-1 не будет одноразовой. Первая ступень (изображённая на снимке, опубликованном ЦАГИ) не будет падать на землю в виде обломков или сгорать в атмосфере. Разогнав вторую ступень (одноразовую) и полезную нагрузку, она совершит посадку, подобно коcмическим челнокам прошлого века. На сегодня это самый перспективный путь совершенствования космических транспортных систем.
При этом фактически это будет поэтапной модернизацией одноразовой ракеты-носителя «Ангара». Собственно, и родилась МРКС-1 как дальнейшее развитие проекта ГКНПЦ им. М.В. Хруничева. Там совместно с НПО «Молния» разрабатывался многоразовый ускоритель первой ступени ракеты-носителя «Ангара», названный «Байкал» (макет демонстрировался на МАКС-2001). Он использовал ту же автоматическую систему управления, которая позволила «Бурану» совершить полёт без экипажа. Она обеспечивает сопровождение полёта на всех этапах ― с момента старта до посадки на аэродром. Эта же система будет адаптирована и для МРКС-1.
В отличие от «Байкала» МРКС-1 будет иметь не складные плоскости (крылья), а установленные жёстко. Это уменьшит вероятность нештатных ситуаций при выходе на траекторию посадки. Однако испытанная недавно конструкция многоразового ускорителя будет ещё меняться. Начальник отдела аэротермодинамики высокоскоростных ЛА ЦАГИ Сергей Дроздов сообщил, что «неожиданностью стали высокие тепловые потоки на центроплане крыла — это, несомненно, повлечёт за собой изменение конструкции аппарата». В сентябре-октябре модели МРКС-1 пройдут испытания в гиперзвуковой (АДТ Т-116) и трансзвуковой (АДТ Т-128) аэродинамических трубах.
На втором этапе программы многоразовой сделают и вторую ступень, а масса полезной нагрузки должна возрасти до 60 тонн. Тем не менее создание многоразового ускорителя даже только первой ступени ― это настоящий прорыв в развитии космических транспортных систем. И что самое важное ― мы идём к этому прорыву, удерживая свой статус ведущей космической державы.
 http://www.russia.ru/news/economy/2013/8/20/15290.html

[Mark]

Розработка жидкостного ракетного двигателя на компонентах топлива метан и кислород для многоразовой ракетно-космической системы. Много интересных детали, страница 253-259.

Авторы: А.Ф. Ефимочкин, С.П. Хрисанфов, В.В. Голубятник, П.В. Кафарена, А.В. Елисеев, ОАО КБХА.

ВЫВОДЫ:
Испытания подтверждают возможность сосдания маршевого кислородно-метанового ЖРД по новой принципиальной схеме: две турбины росположены на общем валу ТНА, одна из которых приводится в движение генераторным газом с избытком окислителя, а вторая- парами горючего, нагретыми в рубашке охлаждения камеры сгорания.

http://www.ssau.ru/files/editions/vestnik/vestnik2012_3_1.pdf

[Петр Зайцев]

Не успели американские прожектеры выкатить своих конкурентов на RBS, как по удивительному совпадению МРКС-1 отказывается от складного крыла и ставит точно такое же. Следующий шаг - RBS отменен. Действительно, чем-то неуловимо напоминает "Буран".

[Дмитрий В.]

Петр Зайцев пишет:
Не успели американские прожектеры выкатить своих конкурентов на RBS, как по удивительному совпадению МРКС-1 отказывается от складного крыла и ставит точно такое же. Следующий шаг - RBS отменен. Действительно, чем-то неуловимо напоминает "Буран".

Неподвижное крыло было в проекте МРКС-1 с самого начала, наравне с раскладным крылом.

[blik]

Mark пишет:
возможность сосдания маршевого кислородно-метанового ЖРД по новой принципиальной
схеме: две турбины росположены на общем валу ТНА, одна из которых приводится в
движение генераторным газом с избытком окислителя, а вторая- парами горючего,
нагретыми в рубашке охлаждения камеры сгорания.

Отличный способ отказаться от наиважнейшего преимущества метана в МРКС - повышенной надежности двигателя с ТНА на сладком газе. Чем сложней - тем лучше.

[Mark]

А если четыре турбины так ещё меньше и температура и перепад. А если шесть?

Ето не совсем так. Нужно примерно знать термодинамические и тепловые свойства метана в сосданиу двигателя.

Из работы кандидата технических наук, специалист про тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов.


В процессе проводившихся в отрасли исследований рассматривались различные варианты схем ЖРД: с дожиганием и без дожигания, двухкомпонентные, трехкомпонентные, безгенераторные с приводом турбины метаном, нагретом в тракте регенеративного охлаждения камеры, дальнейшим охлаждением кислородом, поступающим в камеру, и сбросом на вход в насос и др.

В результате проведенных исследований, опираясь на уникальный опыт разработки ЖРД НПО "Энергомаш" было предложено в качестве основы концепции многоразового маршевого ЖРД для перспективных средств выведения ориентироваться на разработку однокамерного ЖРД тягой ~200 тс на топливе "жидкий кислород -сжиженный природный газ (метан)", по схеме с дожиганием восстановительного генераторного газа, с использованием камеры прототипа РД-170 (с доработкой в части увеличения критического сечения и с заменой смесительной головки и др.), с возможностью форсирования до +25% (резерв тяги).

Многоразовое использование ЖРД и резервирование по тяге требуют от двигателя высоких энергетических характеристик при высокой надежности конструкции ЖРД. При этом требуемое гарантийное время работы каждого экземпляра двигателя превосходит на порядок и более гарантийное время работы ЖРД однократного применения.

Предусмотренное форсирование по тяге в случае отказа одного из модульных двигателей, входящих в двигательную установку (ДУ) еще более ужесточает требования к повышению надежности и увеличению ресурса работы двигателя.

Одним из важнейших элементов ЖРД, определяющих надежность и ресурс работы двигателя, является система подачи компонентов топлива. Статистика показывает, что наибольшее число отказов ЖРД происходит именно в агрегатах этой системы. И наиболее часто неисправности в этой системе связаны с работой турбины турбонасосного агрегата (ТНА).
Температурные нагрузки на рабочее колесо турбины, приводящие к пластическому деформированию конструкции, вносят существенный вклад в напряженно-деформированное состояние внутренних элементов конструкции ТНА.
Именно поэтому конструкторские решения и технологические мероприятия, направленные на понижение температуры генераторного газа на входе в турбину, повышение запасов работоспособности турбины, считаются наиболее эффективными при решении задачи по повышению надежности, увеличению ресурса работы и обеспечению возможности работы двигателя на форсированных режимах

В этой ситуации представляет интерес ряд свойств метана как компонента жидкого ракетного топлива. Во-первых, хорошие охлаждающие свойства метана позволяют организовать надежное охлаждение камеры метанового ЖРД при значительно меньших расходах и перепадах на тракте охлаждения камеры, чем на прототипе камеры РД-170, охлаждаемой керосином, более того, упростить конструкцию камеры в части охлаждения, например, перейти на схему охлаждения камеры без щелевых завес.
 
Во-вторых, метан, как криогенное горючее, будучи нагретый в тракте регенеративного охлаждения камеры, может быть использован в качестве рабочего тела турбины в системе подачи компонентов топлива. Широко известны аналогичные примеры использования тепловой энергии, полученной охладителем - рабочим телом турбины в тракте охлаждения камеры, для получения механической работы турбины. Многие из них относятся к кислородно-водородным двигателям: в двигателе КВД1 разработки КБ Химмаш имени А.М.Исаева водород, нагретый в тракте охлаждения камеры, используется для привода турбины бустера горючего, а в двигателе RL-10 разработки Pratt&Whitney турбина, работающая на водороде, нагретом в тракте охлаждения камеры, используется для привода насосов компонентов топлива.

В отличие от водорода метан, после срабатывания на турбине можно сбрасывать на вход в насос. Более того, его можно, в отличие от водорода, охладить кислородом в теплообменнике перед поступлением в насос. Т.е. в случае использования метанового горючего появляются новые схемные решения системы подачи компонентов топлива, которые могут быть реализованы в метановых ЖРД в целях понижения температуры генераторного газа на входе в турбину и разгрузки турбины.

Первое новое схемное решение - использование нагретого в тракте охлаждения камеры метана в качестве рабочего тела турбины метанового бустерного турбонасосного агрегата (БТНА). При этом метан после срабатывания на турбине подается на вход метанового насоса ТНА.

О выводах для МРКН двигатели напишу еще!

[Большой]

На Максе будут представлены 4 макета МРКС-1. Марк, если будешь на максе, сфоткай покрупнее

[mihalchuk]

Mark пишет:
Из работы кандидата технических наук, специалист про тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов.
 
В процессе проводившихся в отрасли исследований рассматривались различные варианты схем ЖРД: с дожиганием и без дожигания, двухкомпонентные, трехкомпонентные, безгенераторные с приводом турбины метаном, нагретом в тракте регенеративного охлаждения камеры, дальнейшим охлаждением кислородом, поступающим в камеру, и сбросом на вход в насос и др.

Это общие исследования, а не по программе МКРС. Кто что мог придумать, тот то и исследовал. В меру добываемых денег.

В результате проведенных исследований, опираясь на уникальный опыт разработки ЖРД НПО "Энергомаш" было предложено в качестве основы концепции многоразового маршевого ЖРД для перспективных средств выведения ориентироваться на разработку однокамерного ЖРД тягой ~200 тс на топливе "жидкий кислород -сжиженный природный газ (метан)", по схеме с дожиганием восстановительного генераторного газа, с использованием камеры прототипа РД-170 (с доработкой в части увеличения критического сечения и с заменой смесительной головки и др.), с возможностью форсирования до +25% (резерв тяги).

Ну да. 2% - фактор исследований, 98% - фактор того, что есть работающая КС.

Многоразовое использование ЖРД и резервирование по тяге требуют от двигателя высоких энергетических характеристик при высокой надежности конструкции ЖРД.

Вот уж совсем не так. Эти требования противоречивы, и ещё в 90-х специалисты говорили обратное - о снижении давления в КС и упрощении конструкции.

При этом требуемое гарантийное время работы каждого экземпляра двигателя превосходит на порядок и более гарантийное время работы ЖРД однократного применения.

А не надуманное ли это утверждение? Двигатели типа РД-0120 испытавали по несколько раз, до шести. Ресурс линейки от РД-170 гораздо больше полётного времени. При этом схема применения ЖРД на МКРС с перестановкой позволяет ограничиться 7-кратным ресурсом.

Предусмотренное форсирование по тяге в случае отказа одного из модульных двигателей, входящих в двигательную установку (ДУ) еще более ужесточает требования к повышению надежности и увеличению ресурса работы двигателя.

Это если изначально задрать напряжённость двигателя.

В отличие от водорода метан, после срабатывания на турбине можно сбрасывать на вход в насос. Более того, его можно, в отличие от водорода, охладить кислородом в теплообменнике перед поступлением в насос. Т.е. в случае использования метанового горючего появляются новые схемные решения системы подачи компонентов топлива, которые могут быть реализованы в метановых ЖРД в целях понижения температуры генераторного газа на входе в турбину и разгрузки турбины.

Первое новое схемное решение - использование нагретого в тракте охлаждения камеры метана в качестве рабочего тела турбины метанового бустерного турбонасосного агрегата (БТНА). При этом метан после срабатывания на турбине подается на вход метанового насоса ТНА.
 

Ну да, решение интересное, но приводящее к усложнению схемы.

[Lanista]

Аник все уже сфоткал (продолжая воровать чужой хлеб выкладываю):

[Valerij]

Lanista пишет:
Аник все уже сфоткал (продолжая воровать чужой хлеб выкладываю):

Это не совсем МРКС. Точнее, это МРКС, но не тот конкретный проект, который назвали МРКН, а Ангара с многоразовыми возвращаемыми блоками Байкал. Минус у них очевиден - если одноразовые "сосиски" Ангары слишком "мелкие", то многоразовые ВРБ только усугубят ситуацию.

[Lanista]

Valerij, спасибо, мне чертовски важно твое мнение!

[Valerij]

Lanista пишет:
 Valerij , спасибо, мне чертовски важно твое мнение!

Спасибо, конечно но мое мнение что это переливание из пустого в порожнее. И у меня такое мнение, что это мнение многих на форуме.

[mihalchuk]

А кто сказал, что это Ангара? Байкал-то 4-хкамерный.