Многоразовость как бизнес кейс

[Василий Ратников]

Эти апгрейды делались в первую очередь для военных

а есть официоз ? мне тоже кажется что все апгрейды были для сохранения первой ступени при сохранении достойной выводимой ПН ?

[Apollo13]

Эти апгрейды делались в первую очередь для военных

а есть официоз ? мне тоже кажется что все апгрейды были для сохранения первой ступени при сохранении достойной выводимой ПН ?

А по табличке не видно? Их еще Тори постоянно троллил, что "у нас есть такие приборы орбиты" куда может только ULA и что SpaceX может только на некоторые а ULA на все и что новый обтекатель им тоже не поможет, а Гвинн отбивалась, что "Блок 5 будет удовлетворять всем требованиям ВВС" и что после Блок 5 им осталось только увеличенный обтекатель и вертикальную интеграцию.

[vlad7308]

Эти апгрейды делались в первую очередь для военных, чтобы соответствовать их требованиям (8,2 т на ГПО).

хмхм
возможно
но мне кажется, моя гипотенуза тоже имеет право на существование

Действительно для военных делался ФХ. И он да, может все что в табличке.
А апгрейды Ф9... кто его знает, что там в первую, а что во вторую очередь.
Результат однако таков, что Ф9 выводит 95% коммерческих нагрузок с возвратом.
И мне вот кажется, что именно ради этого оно и делалось.

[garg]

Маск в процессе разработки и доработки Ф9 не упарывался, а занимался исключительно экономической эффективностью.

Постоянные реляции о самом большом и несравненном ТВР в мире и что его очередной раз повысили или повысят еще в 100500 раз это уже не упарывание? Причем в процессе апгрейдов рос и импульс, но фокусировка внимания PR была исключительно на ТВР.
 Противоречий не видите со своими словами?

[vlad7308]

Маск в процессе разработки и доработки Ф9 не упарывался, а занимался исключительно экономической эффективностью.

Постоянные реляции о самом большом и несравненном ТВР в мире и что его очередной раз повысили или повысят еще в 100500 раз это уже не упарывание? Причем в процессе апгрейдов рос и импульс, но фокусировка внимания PR была исключительно на ТВР.
 Противоречий не видите со своими словами?

если бы действительность соответствовала Вашему описанию - возможно, при большом желании можно было бы усмотреть противоречие.
Но она - действительность - не соответствует.

ЗЫ "Постоянные реляции о.." - это вон у ДОРа.
А у SpaceX - лучшая в мире РН. Как результат тяжелого долгого труда и таланта.

[Apollo13]

Эти апгрейды делались в первую очередь для военных, чтобы соответствовать их требованиям (8,2 т на ГПО).

хмхм
возможно
но мне кажется, моя гипотенуза тоже имеет право на существование

Действительно для военных делался ФХ. И он да, может все что в табличке.
А апгрейды Ф9... кто его знает, что там в первую, а что во вторую очередь.
Результат однако таков, что Ф9 выводит 95% коммерческих нагрузок с возвратом.
И мне вот кажется, что именно ради этого оно и делалось.

Если говорить только об апгрейде Блок 5 и только о повышении "энергетики" (в первую очередь за счет форсирования двигателей до 86 тс, хотя возможно были еще какие-то доработки, направленные на увеличение ПН), то ИМХО требование военных 8,2 т на ГПО было решающим. 22,3 т на НОО из этого получилось уже само собой.

Конечно было еще множество других изменений, в том числе и ради многоразовости.

https://spacenews.com/musk-details-block-5-improvements-to-falcon-9/

Updated May 25 at 10:18 a.m. Eastern.

WASHINGTON — SpaceX Chief Executive Elon Musk on May 10 went into detail on modifications made to the latest version of the Falcon 9, including redesigning a pressure vessel implicated in the rocket's 2016 pre-launch explosion.

In a briefing with reporters hours before the scrubbed launch of the first Block 5 Falcon 9 rocket, Musk said the Block 5 is designed to be "the most reliable rocket ever built."

"That is the design intent," he said. "I hope fate doesn't punish me for these words, but that is unequivocally the intent. And I think our most conservative customers would agree with that."

A last-minute glitch May 10 postponed the Block 5 Falcon 9's debut launch 24 hours to May 11. SpaceX blamed "a standard ground system auto abort" for halting the countdown 58 seconds before liftoff.  The rocket lifted off successfully May 11 at 4:14 p.m., landed its first stage 11 minutes later and deployed Bangladesh's first telecom satellite, Bangabandhu-1, to geostationary transfer orbit just under 34 minutes later.

Lessons from 2016

Musk said SpaceX put great effort into creating extremely reliable COPVs, or composite overwrapped pressure vessels, used to store helium to pressurize the propellant tanks in the launcher's second stage. SpaceX has completed the new pressure vessels, but has yet to include them on the Block 5. The launch company plans to include the new pressure vessels no later than an August demonstration mission of an uncrewed Dragon V2 capsule.

A SpaceX spokesperson told SpaceNews May 25 that the Block 5 Falcon 9's first flight still "serves as an important milestone toward flying crew to the International Space Station later this year."

"Starting with our first Block 5 launch, and working closely with NASA, SpaceX will evaluate the components, systems and operations from each Falcon 9 Block 5 mission to document the vehicle's flight heritage and assure our development of the most advanced, reliable and safest human spaceflight system ever built," the spokesperson said.

In September 2016, a Falcon 9 exploded during preparations for a static fire test and destroyed a telecom satellite for Israeli fleet operator Spacecom.

SpaceX traced the cause to liquid oxygen in the upper stage tank that got trapped between the COPV overwrap and liner and ignited either from friction or other mechanisms. SpaceX has since worked to redesign those pressure vessels in cooperation with NASA in order to address the agency's concerns about using that design on later Falcon 9 commercial crew launches.

"This is by far the most advanced pressure vessel ever developed by humanity," Musk said during the May 10 call. "It's nuts. I've personally gone over the design; I can't count how many times. The top engineering minds at SpaceX have agonized over this. We've tested the living daylights out of it. We've been in deep, deep discussions with NASA about this, and I think we're in a good situation."

Musk said the improved COPVs have a burst pressure "more than twice what they are actually loaded to on the pad." SpaceX has a contingency design that would involve switching from high-strength carbon fiber with an aluminum liner to the superalloy Inconel, but that is "unlikely to be necessary," Musk said.

New and improved

While block numbering would suggest this is the fifth iteration of the Falcon 9, Musk said the Block 5 "is arguably Falcon 9's version 6" based on how improvements have been made over time.

"The word 'block' is a bit strange. We kind of adopted it from the Russians," he said.

Musk said the each of the nine Merlin engines used to power the Falcon 9's first stage now have an 8 percent increase in thrust at sea level to 190,000 pounds-force. The single vacuum-optimized Merlin engine on Falcon 9's second stage has a 5 percent thrust increase to 220,000 pounds-force, he said.

By comparison, the Block 5 Falcon 9 is around twice as powerful as the Falcon 9 that first launched a demonstration resupply mission for NASA in 2010. The Merlin engines on that first version had 95,000 pounds of thrust for each first-stage engine and 92,500 pounds of thrust for the second-stage engine.

The first stage of Block 5 rockets are designed to be far more reusable than previous versions which so far have only flown twice before retirement.

"In principle, we could refly Block 4 probably upwards of 10 times, but with a fair amount of work between each flight," Musk said. "The key to Block 5 is that it's designed to do 10 or more flights with no refurbishment between each flight. The only thing that needs to change is to reload propellant and fly again."

With some refurbishment, a Block 5 first stage should be able to launch 100 times, Musk said.

In addition to greater reusability, SpaceX's Block 5 Falcon 9 is designed to meet NASA commercial crew requirements and Air Force national security launch criteria. It's also designed for easier manufacturing.

Musk said the Falcon 9's octaweb structure, used to support all nine first stage engines and provide compartmentalization in case one or more fails, is now much stronger. The octaweb is made with bolted instead of welded aluminum and has greater thermal protection to prevent melting, he said.

SpaceX put latch mechanisms on the Falcon 9's landing legs so the vehicle doesn't have to rely on external clamps for steadying on ocean-platform landings, Musk said.

SpaceX also upgraded the rocket's avionics, and is keeping the titanium grid fins, he said. The Falcon 9 previously used aluminum fins for steering the Falcon 9 first stage back to Earth, but SpaceX changed those on the Block 3 to titanium after the aluminum fins caught fire during reentry.

Musk said the rocket's interstage features a hydrophobic thermal protection developed by SpaceX that is highly reusable and doesn't require paint. Placed between the first and second stages of the rocket, which are painted white, the jet-black carbon fiber interstage harkens back to SpaceX's first rocket, the Falcon 1.

"Obviously, aesthetics are a minor factor in rocket design, but I still like the fact that we've returned for nostalgic reasons to having a black interstage," Musk said.

Falcon 9 Block 6?

By keeping the Falcon 9 design static, SpaceX can devote more time and effort to its Big Falcon Rocket and Starlink satellite constellation. Though Musk and other SpaceX officials have repeatedly called the Block 5 the final design, Musk hinted that some minor improvements could still be made to the rocket.

SpaceX engineers might squeeze another 2 percent of additional thrust out of the first stage, and another 5 percent out of the second stage as compared to the Block 4, he said. Musk said the rocket could see "minor improvements" for better manufacturability, reflight and reliability "provided that they are supported by our key customers in commercial satellite launch, NASA and the Air Force."

He emphasized that any further changes would be small.

"There will not be a Block 6," Musk said. "We intend to stabilize on the Block 5 platform and have no major upgrades."

[cross-track]

А у SpaceX - лучшая в мире РН. Как результат тяжелого долгого труда и таланта.

Как результат отлаженной системы в самом широком смысле, включая Маркса и Маска

[Василий Ратников]

Постоянные реляции

Вы наверное хотели написать - постоянные запуски ?

[Asteroid]

А вообще, нагрузку для многоразовых носителей при желании найти не сложно - орбитальная заправка оправдает почти любое количество запусков.

Осталось оправдать орбитальную заправку...

Носителями с меньшей грузоподъёмностью можно реализовать и отправку тяжёлых спутников на ГСО, и АМС в дальний космос, и лунную программу, если вдруг захочется. Телодвижений на орбите будет конечно больше (добавляется стыковка-заправка-расстыковка) и по времени может больше времени занять.

[Старый]

Осталось оправдать орбитальную заправку...

Носителями с меньшей грузоподъёмностью можно реализовать и отправку тяжёлых спутников на ГСО, и АМС в дальний космос, и лунную программу, если вдруг захочется. Телодвижений на орбите будет конечно больше (добавляется стыковка-заправка-расстыковка) и по времени может больше времени занять.

Вот и требуется оправдать что это окажется дешевле чем запуск "одним кусочком".

[Старый]

Носителями с меньшей грузоподъёмностью можно реализовать и отправку тяжёлых спутников на ГСО, и АМС в дальний космос, и лунную программу, если вдруг захочется. Телодвижений на орбите будет конечно больше (добавляется стыковка-заправка-расстыковка) и по времени может больше времени занять.

Если для заправки орбитальных заправок будут Страшипы то о каких вообще "носителях с меньшей грузоподъёмностью" может идти речь?

[Asteroid]

Вот и требуется оправдать что это окажется дешевле чем запуск "одним кусочком".

Это смотря какой кусочек будет 

Хотя... В случае орбитальной заправки можно попробовать вторую ступень как РБ  использовать - возможно это будет дешевле, чем отдельно вторая ступень, отдельно РБ.

Если для заправки орбитальных заправок будут Страшипы то о каких вообще "носителях с меньшей грузоподъёмностью" может идти речь?

Старшипы у России вряд ли будут. В лучшем случае миникопия с ПН 20-25 тонн, а то и вовсе 10-15.

[garg]

Старшипы у России вряд ли будут. В лучшем случае миникопия с ПН 20-25 тонн, а то и вовсе 10-15.

20-25 -- Win

30-35 --WIN win
10-15 - fail win/goof win

[Raul]

А вообще, нагрузку для многоразовых носителей при желании найти не сложно - орбитальная заправка оправдает почти любое количество запусков.

Осталось оправдать орбитальную заправку...

Носителями с меньшей грузоподъёмностью можно реализовать и отправку тяжёлых спутников на ГСО, и АМС в дальний космос, и лунную программу, если вдруг захочется. Телодвижений на орбите будет конечно больше (добавляется стыковка-заправка-расстыковка) и по времени может больше времени занять.

У нас и однопуском не всегда получается сделать то, что требуется. А тут еще гимнастика на орбите.

[Raul]

Если для заправки орбитальных заправок будут Страшипы то о каких вообще "носителях с меньшей грузоподъёмностью" может идти речь?

Старшипы у России вряд ли будут. В лучшем случае миникопия с ПН 20-25 тонн.

Это будет больше, чем в итоге получится у Маска или меньше? 

[Старый]

Старшипы у России вряд ли будут.

Тогда и орбитальной заправки не будет.

[Владимир]

Пару дней назад, читая в этой теме оживленное обсуждение орбитальных заправок и многоразовости, пожалел об отсутствии какого-либо графического представления обсуждаемых решений, которое бы позволяло получить их приближенную количественную и самое главное - качественную оценку.
Вспомнил, что после этих слайдов в презентации Маска 2017 года   

  

и похожей публикации на Reddit была сделана простенькая программка, которая строила зависимость dV/Мпн для разных РН просто по Циолковскому, исходя из сухой массы/заправки/УИ для каждой ступени + учет грав/аэро/других потерь назначением LEO dV (для каждой может быть своя, в примере ниже - 9400 м/сек для всех). Понятно, что при таком подходе мы получаем точность +/- 2 лаптя, но для оценки качества должно хватить. Пара дней потребовалась чтобы восстановить все это, и вот что получилось для представления заправок Старшипа:
 
Тут у F9 и FH суффиксы R - с возвратом на СК, A - на баржу, E - одноразовый вариант.
Сразу видна "особость" Старшипа как супертяжа - 120т сухой массы второй ступени даром не проходят.
Пример анализа - что дает чисто гипотетическая орбитальная заправка второй ступени Ф9 :

Результат довольно неожидан - SLS2 в пролете, наглядность представления позволяет не писать многабукф.
Представляется, что такая форма сопоставления достаточно проста, наглядна и удобна.

[Zhilinsky Valerij]

Пару дней назад, читая в этой теме оживленное обсуждение орбитальных заправок и многоразовости, пожалел об отсутствии какого-либо графического представления обсуждаемых решений, которое бы позволяло получить их приближенную количественную и самое главное - качественную оценку.
Вспомнил, что после этих слайдов в презентации Маска 2017 года
 

Спойлер

 

и похожей публикации на Reddit была сделана простенькая программка, которая строила зависимость dV/Мпн для разных РН просто по Циолковскому, исходя из сухой массы/заправки/УИ для каждой ступени + учет грав/аэро/других потерь назначением LEO dV (для каждой может быть своя, в примере ниже - 9400 м/сек для всех). Понятно, что при таком подходе мы получаем точность +/- 2 лаптя, но для оценки качества должно хватить. Пара дней потребовалась чтобы восстановить все это, и вот что получилось для представления заправок Старшипа:

Тут у F9 и FH суффиксы R - с возвратом на СК, A - на баржу, E - одноразовый вариант.
Сразу видна "особость" Старшипа как супертяжа - 120т сухой массы второй ступени даром не проходят.
Пример анализа - что дает чисто гипотетическая орбитальная заправка второй ступени Ф9 :

[свернуть]

Результат довольно неожидан - SLS2 в пролете, наглядность представления позволяет не писать многабукф.
Представляется, что такая форма сопоставления достаточно проста, наглядна и удобна.

Спасибо! В общем, то, что и раньше было довольно очевидно, здесь в полный рост.
   

[Плейшнер]

https://www.relativityspace.com/terran

Наконец-то, вот она, концепция "одноразовой зажигалки" для рабочей лошадки, уже можно сказать в действии.

[Seerndv]

При том, что 10-кратное применение теоретически предполагает, как минимум, 10-кратное увеличение надежности.  А в ТЗ на РД-170 было требование на 10-кратное применение или эта фишку потом придумали?

Ничего оно не предполагает. Бог его знает, какой комплекс мероприятий необходимо провести при межполетном обслуживании?

Боковые блоки Энергии изначально планировались многоразовыми, вот уж по ним точно это было прописано в исходном ТЗ. Ну и маршевые двигатели, очевидно - аналогично. Конструкция РД-170/171 с фланцевыми соединениями и пр. многоразовыми делами была сразу такая. Это как раз ПОТОМ уже начали упрощать, удешевлять и облегчать за счет удаления всех этих элементов.

- у гл. ув. тов. "перегрева" несколько другое мнение:

Цитата: aspb от 15.06.2020 12:26:30
Как это не подтвержден ?

Да вот так. Если отраслевая комплексная программа по обеспечению многоразового применения ЖРД выполнена всего лишь на 20-25%, это, на языке родных осин означает, что она не выполнена вообще. А раз она не выполнена это значит, что требования по обеспечению многоразовости ЖРД тупо не подтверждены. О чём автор диссертации (а в теме времена он трудился начальником расчетного отдела КБЭМ и принимал самое непосредственное участие в отработке РД-170) прямо и пишет. И не только он один.

Цитата: aspb от 15.06.2020 12:26:30
Может вы действительно далеко не все документы видели ?

Конечно. "Далеко все документы" видеть могут не только лишь все, очень немногие, а точнее никто не могут их видеть. Но проблема в том, что Вы-то вообще никаких документов, кроме находящихся в тырнете не видели. Поэтому Вам глаз все эти "сертификации" и не режут.
Цитата: aspb от 15.06.2020 12:26:30
Всё-таки это уже история. И для вас в том числе.

Чой-то? Хотите верьте, хотите нет, но, например, задача оценки надежности многоразовых ЖРД и сегодня является частью моей профессиональной деятельности.
Цитата: aspb от 15.06.2020 12:26:30
//www.lpre.de/resources/articles/lpre_e.pdf

Вы эти исторические очерки уже в третий раз вшпиливаете и при этом, судя по всему, не очень понимаете, что там собственно написано. Начать следует с того, что по всей видимости, требования к многоразовости в ТЗ на разработку РД-170 были сформулированы очень своеобразно


Это пишет всё тот же Чванов в статье опубликованной в журнале "Двигатель" № 4 за 2019 год. Как нетрудно убедиться в ТЗ не содержится конкретных значений кратности использования (два это тоже кратно), а требования к надежности сформулированы так, что совершенно непонятно о какой ВБР идёт речь (в одном полёте или в нескольких). Про ремонтопригодность вообще написано общим лозунгом (так-то показатели ремонтопригодности тоже должны быть четко конкретизированы и содержать совершенно конкретные количественные значения). А самое главное после двух лозунгов (должен быть ремонтопригоден и обеспечивать многократное использование) написано требование к величине гарантийного ресурса. В такой формулировке этот самый "гарантийный ресурс" с "многоразовостью" вообще никак не связан. Можно сделать двигатель способный слетать два раза, но при этом, если при стендовых испытаниях будет обеспечен 10ти кратный рабочий ресурс требования ТЗ всё равно будут выполнены. Кстати, требование про проведение КТИ без переборки выполнено по факту не было...
Далее, всё тот же Чванов, всё в той же статье пишет следующее

Нигде Чванов не пишет ни про "сертификацию", ни про "аттестацию", ни про "верификацию". Он пишет исключительно про то, что было на самом деле – двигатель на стенде отработал 10ти кратный полётный ресурс при МВИ. Про многоразовость он тоже нигде не пишет.


Ключевым вопросом создания многоразовых ЖРД является не демонстрация какого-либо ресурса, а подтверждение заданных для многоразового применения показателей, в первую очередь надежности. А вот с этим у РД-170 для заявленного десятикратного применения всё довольно тускло. Заявляемая наработка составляет примерно 100 000 секунд (причём это вся наработка РД-170/171, а не окончательного варианта конструкции), для десятикратного ресурса при доверительной вероятности 0,9 нижняя граница ВБР составит 0,966 при требуемой 0,992 (хотя я встречал и 0,996). Получите и распишитесь. Есть мнение, что многоразовый двигатель с надежностью 0,966 даром никому не нужен. И это ещё речь не идёт о показателях ремонтопригодности, о которых судя по всему вообще никто не заморачивался.


Кстати, академик Коротеев, в то время директор ИЦК пишет в статье посвященной многоразовым ЖРД буквально следующее

Журнал "Двигатель", № 2, 2000 год. Вот так, ни больше, ни меньше "единственный в мире". И заметьте это отнюдь не про РД-170. Его академик РАН и директор ИЦК вообще почему-то не считает многоразовым. Если что, ИЦК это головной институт в России по двигателям.
Кстати, если Вы не обратили внимание, то "многоразовым" РД-170 называют исключительно должностные лица Энергомаша, да и то не все. А вот в отрасли, к "многоразовости" РД-170 отношение несколько более прохладное.
Так что в следующий раз, когда будете говорить о "многоразовости" РД-170 как о бесспорном факте не забывайте добавлять: "со слов руководителей Энергомаша".