Двигатели верхних ступеней ракет.

[Salo]

Так сложилось, что для верхних ступеней ракет номенклатура у нас немногочисленная.

Кислородно-керосиновые 11Д33 и РД-58 слабоваты.
Ветеран РД-0110 супернадёжен, но имеет низкий УИ.
РД-0124 перекрывает этот недостаток и за нишу в 30 тс можно быть спокойным.

Но следующий шаг это уже РД-120 с тягой 85-93 тс.
Если к примеру нужно больше 30тс но меньше 80 тс, то приходится выдумывать "оригинальные" варианты со сдвоенными четырёхкамерными РД-0110 или РД-0124.

С кислородно-водородными движками ещё хуже. Там только РД-0146 и КВД-1 с тягой по 10 тс. И вот на Руси появляется недоразмеренная водородная ступень с тяговооружённостью РБ.

Нет ли необходимости подумать над вариантами расширения номенклатуры? В перспективных НИР ничего подобного нет.

[октоген]

Ну аналог Винчи или RL-60 нужно делать. Благо РД-0146 имеется и хоть какой-то опыт проектирования есть. Хотя мне хотелось бы движок безгазогенераторный с теплообменником в КС как проектируют японцы. У них, правда, мелкий, но такая схема с теплообменником ПМСМ позволит безгазогенераторник тонн эдак на 40-50.

[Salo]

Чтобы не раздувать номенклатуру, мне кажется разумным использовать многодвигательные ДУ.
Какую величину тяги Вы считаете оптимальной для такого двигателя?

[Salo]

Ситуация с кислородно-керосиновыми двигателями несколько проще.
Есть десяток однокамерных НК-31 и какое-то количество НК-39 тягой 41 тс  производство которых теоретически можно возобновить.
Есть также возможность сделать однокамерный вариант РД-0124 тягой 30тс. Компонуя их по две, три, четыре штуки можно получить ступени разной размерности и тяги.
.

[Дмитрий В.]

Ситуация с кислородно-керосиновыми двигателями несколько проще.
Есть десяток однокамерных НК-31 и какое-то количество НК-39 тягой 41 тс  производство которых теоретически можно возобновить.
Есть также возможность сделать однокамерный вариант РД-0124 тягой 30тс. Компонуя их по две, три, четыре штуки можно получить ступени разной размерности и тяги.
.

Теоретически, и даже практически, можно и РД-120 в России производить (или в Украине закупать).

[Salo]

Это само собой. Я вот вспомнил восьмикамерного монстра из двух РД-0110. Два однокамерника смотрелись бы лучше.

[октоген]

Чтобы не раздувать номенклатуру, мне кажется разумным использовать многодвигательные ДУ.
Какую величину тяги Вы считаете оптимальной для такого двигателя?

Ни один двигатель не производится в таком количестве что его серийность перебивает отдачу от широкой номенклатуры.

Исходя из того что движок на "мятом" газе дешевле чем с классическим ГГ можно помечтать хотя бы о аналогах Винчи и РЛ-60. Может я на счет 40-50 т и погорячился, но 30-40 при наличии теплообменника вполне...

Итого ряд водородников мнится мне таким: РД-0146 , гипотетический 40-тонник переросток РД-0146, восставший из пепла РД-0120.

Нынешние проекты Руси с 3 ступенями как раз от того что для 2 ступени нет соотв. водородника.

А в идеале мне хочется "а ля" Атлас с дефорсированным РД-171 до 600т+ТТУ и второй ступенью с 2-мя водородниками по 40 т. Лепить 6-8 РД-0146 как-то неправильно, а РД-0120 избыточен. С трудом представляю себе 6 РД-0146 с раздвинутыми насадками сопел...

П.С. Для РБ ПМСМ стоит отработать применение РД-0146 с дифторидом кислорода.

П.П.С. Судя по всему РД-0126 чем-то плох если о нем ничего не слышно. Хотя схема с тарельчатым соплом лично мне красиво смотрится.

[frigate]

П.П.С. Судя по всему РД-0126 чем-то плох если о нем ничего не слышно. Хотя схема с тарельчатым соплом лично мне красиво смотрится.

у РБ "Ястреб" двигатель РД-0126.  :idea:

[Salo]

Он существует в двух вариантах. В том числе и с соплом Лаваля.

[октоген]

Frigate


И где этот РБ Ястреб летает?  При том что схема с тарельчатым соплом имеет для движков на "мятом" газе преимущество в виде большей площади поверхности омываемой горячим газом. В случае классического ГГ большая омываемая площадь-недостаток.



Кстати, РД-0146 существует тоже вроде номинально ибо ничего с ним не летало... Если я отстал от жизни:) то поправьте ссылкой.

[Salo]

Тратить деньги на разработку совершенно нового углеводородногоЖРД для верхней ступени наверное смысла не имеет.  Есть два варианта серийных двигателей: РД-0110 и РД-0124. Есть ещё некоторое количество НК-31 и НК-39 на складе и документация для его производства.  Есть ещё РД-58М, но это скорее для ракет лёгкого класса.

[frigate]

Frigate


И где этот РБ Ястреб летает?  При том что схема с тарельчатым соплом имеет для движков на "мятом" газе преимущество в виде большей площади поверхности омываемой горячим газом. В случае классического ГГ большая омываемая площадь-недостаток.



Кстати, РД-0146 существует тоже вроде номинально ибо ничего с ним не летало... Если я отстал от жизни:) то поправьте ссылкой.

РБ Ястреб фигурировал в планах по космодрому Восточный для РН Русь М, и двигатель там был стандартного типа с раздвижным соплом.  :idea:
У Анатолия Зака на сайте http://www.russianspaceweb.com/ppts_lv.html см. Appendix.

[sychbird]

А что, возобновление производства РД -57 абсолютно не реально? Фирма вроде в хорошем состоянии, не сравнить с СНТК и Моторостроителем.

[Дмитрий В.]

А что, возобновление производства РД -57 абсолютно не реально? Фирма вроде в хорошем состоянии, не сравнить с СНТК и Моторостроителем.

Остатки люлькинского КБ, которые входят в нынешний "Сатурн", говорят (за 100% достоверность не поручусь) насчитывают всего несколько десятков человек. А основной тон в "Сатурне" задают рыбинцы, которые к 11Д57 никаким боком. Так что, вряд ли. Проще будет сделать подобный водородник заново.

[Salo]

А что лучше делать: замкнутый сорокатонник или безгазогенераторный 25-30 тонник?

[tktyf]

Чтобы не раздувать номенклатуру, мне кажется разумным использовать многодвигательные ДУ.
Какую величину тяги Вы считаете оптимальной для такого двигателя?

Получается однокамерный 30-ти тонник (вариант РД-0124-го?) для перспективных носителей. Два движка - 60т., четыре - 120т., а в промежутке РД-120 с его 80-90 тоннами тяги. Для помежуточных вариантов можно рулевики добавлять. Ну а меньшую тягу, с "пересечением", 10-20-40 тонн возложить на РД-0146. Таким образом вырисовывается три двигателя, два киросиновых и один водородник. Если конечно не потребуется что нибудь действительно мощное для полётов на Луну и планеты :wink:

[SpaceR]

Дык судя по потугам насчет семейства "Русь-М" 10-тонных водородников явно не хватает, и смысл в более мощном движке явно есть. Но - имхо только на базе опыта, приобретённого на практической эксплуатации РД-0146.

А вот касаемо перспектив практического применения имеющихся НК-31 (да и НК-39) у меня серьёзные сомнения... А про возможность их воспроизводства можно вообще не вспоминать.

А Энергомаш вроде бы уже обещал корейцам что-то однокамерное 30-тонное ?

[Salo]

За корейские деньги чего же не сделать. Только вот делать они его решили самостоятельно.

[октоген]

Ничего, обгадятся-прибегут... Движки ракетные делать не всем дано.

А вот  водородник на 40 т тяги на "мятом" газе нужен... Причем без теплообменника, черпающнго тепло из КС, ПМСМ, не обойтись. И делать его нужно уже сейчас. Лезть в диапазон РЛ-60 и Винчи-отдать фору...

[Salo]

А вот касаемо перспектив практического применения имеющихся НК-31 (да и НК-39) у меня серьёзные сомнения... А про возможность их воспроизводства можно вообще не вспоминать.

Это понятно, но на хранении в СНТК находились 10 НК-39 и 10 НК31.

И потом лично мне очень нравится вот такой вариант:
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/209/41.shtml

Высотный сорокатонник НК-31

   Этот снабженный карданным подвесом двигатель разработан в начале 1970-х годов для четвертой ступени РКК Н-1–Л-3. Как следует из сопровождающей таблички, НК-31 имеет ресурс 1200 сек. Представленный экземпляр (№ М11501) проработал на стенде 1500 сек. Суммарная наработка ЖРД и его прототипа – 60350 сек. Двигатель обладает весьма современными параметрами и свойством «горячего» (без захолаживания) запуска.
   Неожиданностью стало высказанное на «Двигателях-2000» предложение об использовании НК-31 в качестве маршевого двигателя третьей ступени перспективного РКК «Ямал». До последнего времени в качестве безальтернативного варианта всех «союзовских» блоков «И» рассматривался четырехкамерный ЖРД разработки КБ химической автоматики (КБХА, г.Воронеж). Однако некоторые трудности, связанные с отработкой сравнительно миниатюрной камеры сгорания воронежского РД-0124, вынуждают рассмотреть возможность перехода на однокамерный вариант.
   Сейчас, на стадии окончания эскизного проектирования «Ямала», предложения по однокамерному ЖРД выглядят несвоевременными: «ЦСКБ-Прогресс» уже сориентировано на «четырехкамерник». «Однокамерность» подразумевает иную компоновку ступени, с возможным введением торового бака и установкой в его нише маршевого ЖРД. «Плывет» весь проект РКК, что требует серьезной переделки стартового комплекса.
   Однако в свете сложившегося положения, чтобы не топтаться на месте, КБХА предложило четыре варианта компоновки блока «И» с однокамерным двигателем. Наибольшего внимания заслуживает модификация с ВСН. В «сложенном» положении ЖРД выше четырехкамерного собрата лишь на 250–300 мм, что позволяет не делать торовый бак, а ограничиться удлинением блока «И» на соответствующую величину. Это не ведет к коренной ломке наземной инфрастуруктуры – можно лишь слегка изменить заправочные шланги да немного (и то, если потребуется) нарастить площадки обслуживания на стартовом сооружении. Добавим: в России выдвижной насадок пока применялся лишь на твердотопливных ступенях МБР.
   Интересен способ развертывания ВСН. Нынешний вариант «горячего» разделения ступеней «Ямала» позволяет ввести насадок только после включения ЖРД, что сложно и небезопасно с точки зрения динамики. Теперь предлагается несколько перекомпоновать двигательный отсек, жестко установив маршевый ЖРД и введя автономный рулевой двигатель с отдельным ТНА. Тяга «рулевика» невелика (4х300 кгс), но этого вполне достаточно для отработки программы тангажа – сильных возмущений на участке работы блока «И» практически нет...
   Сначала включается рулевой ЖРД, обеспечивающий отход от второй ступени и устойчивый и управляемый полет. Затем, через 6–7 сек, разворачивается ВСН, проверяется герметичность и запускается маршевый двигатель. После выхода его на режим сбрасывается хвостовой отсек. Получается «полугорячая» схема разделения, используемая сейчас на «Зените» и «Протоне».
   Все это позволяет перейти на однокамерный маршевый ЖРД оптимальной размерности, уйти от применения на нем кардана (облегчение конструкции) и решить задачу дросселирования (55–60% по ТЗ). «Рулевики» дают «дроссель» на 96% и глубже.
   Сейчас необходимо убедить ракетчиков, которые считают слишком сложным иметь на ступени два автономных ЖРД. Однако в принципе неважно, сколько используется двигателей и каких – важно выполнить задачу. И камеры для «рулевиков», и подходящий ТНА можно подобрать из имеющейся номенклатуры.
КБХА уже демонстрировало на международных салонах однокамерный вариант РД-0124М с ТНА от четырехкамерного двигателя и камерой, взятой от ЖРД баллистической ракеты с подводным стартом. Однако он пока существует лишь в «полумакетном» исполнении.



  Возможна альтернатива: применение на воронежском двигателе самарской камеры от НК-31. ТНА и газоподающий тракт с РД-0124 остается практически без изменений. Специалисты КБХА рассматривают этот вариант, хотя и он небезупречен: по удельному импульсу и удельной массе НК-31 уступает РД-0124.
   Это интересное решение имеет исторические корни. Так начинались все ЖРД третьих ступеней «семерки» – с камеры сгорания конструкции М.В.Мельникова (ОКБ-1) и ТНА конструкции С.А.Косберга (ОКБ-156). Четырехкамерный двигатель «Союза» возник путем сборки в блок четырех единичных (уже собственно воронежских) камер с общим ТНА.
   В принципе, предлагаемая схема позволяет в ряде случаев объединить третью ступень и разгонный блок. Все зависит от задач полета. Если требуется, например, вывести КА на солнечно-синхронную орбиту высотой порядка 1000 км, то основной участок можно пройти на маршевом двигателе, а высоту поднять на «рулевиках». Так работает «Зенит-2». При выходе на более высокую орбиту отрабатывается одно включение маршевого ЖРД, потом полет на «рулевиках», а затем – повторный запуск. Так работает «Циклон-3». На определенных орбитах такой режим дает выигрыш.
   Для достижения высоких орбит надо повторно включать маршевый ЖРД через
45 мин (в антиподной точке). Так долго тянуть на «рулевиках» нельзя – их обязательно надо выключать. Значит, для повторного включения нужны системы управления (СУ) и обеспечения запуска (СОЗ) – это уже прямая дорога к разгонному блоку. А ЖРД третьей ступени для него переразмерен...