Водородная "Ангара"

[Yegor]

Вот прям сразу:
Водород на первой ступени - неэффективно и дорого. В российских условиях это просто диверсия. Потери УИ и стоимость самой ступени и топлива трижды сожрет экономию на одном двигателе для всей ракеты.
Только керосин! Соотв. РД-170, ну или 3 РД-191

Да, ну? Дорого- наверное, но насчет неэффективно - это враки! Очень даже эффективно: и УИ будь здоров (компенсирует все издержки, связанные со снижением конструктивного совершенства блока 1-й ступени)!

Про неэффективно:
УИ РД-0120 у земли - 355 с, это всего на 18% больше керосинового (тот же РД-171, например). А в вакууме - уже 35%. Почувствуйте разницу! Зачем гонять вородорник там, где он почти ничего не выигрывает у керосинки? Хотите получить легкую 1 ст. и всю РН массой 450 т? Но зачем? Запускатся с союзовского СК? :shock: А какой в этом сакральный смысл, когда есть зенитовский и протоновский? Тем более, что для этого надо, чтоб РН была пострена по схеме "семерки". Стоит ли из-за этого морочить голову со следующим пунктом?
Про дорого:
Не только дорого, но и технологически сложно! Керосиновую ступень в принципе можно сделать по "союзовской технологии", т.е. простой, как ведро. А водородную надо теплоизолировать и вообще упаковывать  по полной. Тут халява не пройдет Смело можно оценивать ее стоимость раза в 1,5 больше керосиновой.
Далее. В сумме 4 РД-0120 со всеми наворотами водородного двигателя будут стоить заведомо больше одного РД-171, на глаз - раза в 2.
И наконец, пара сотен тонн водорода для 1 ст. тоже будет стоить, как чугунный мост - стоимость топлива будет составлять уже заметную часть от общей стоимости РН :shock: Сравнивать его с керосином просто нелепо...
Я понимаю, изначальная идея проста: одна ракета - один двигатель, минимизация расходов за счет серийности. Резон в этом, конечно, есть но уж больно напоминает рекламу - Купите 2 ботинка, третьй получите бесплатно! Имхо, овчинка не стоит выделки...
Ну, ессно, любая аргументированная критика приветствуется  :wink:

Народ Белу не возразил   . Похоже что Белл прав - такая водородная ракета будет дорогой. Не по этой же ли причине Делта-IV с первой водородной ступенью проиграла (в себестоимосте) Атласу-V?

[Старый]

Народ Белу не возразил   . Похоже что Белл прав - такая водородная ракета будет дорогой. Не по этой же ли причине Делта-IV с первой водородной ступенью проиграла (в себестоимосте) Атласу-V?

1. В наших условиях водород бужет существенно дороже керосина.
2. Меньшая стоимость Атласа обусловлена и произхводством двигателя в России (по нашим ценам). Если бы РД-180 производился в США то неизвестно что было бы дешевле.

[X]

Тогда зачем они купили и сейчас переводят всю документацию на РД-180 ?Разве не для того,чтобы производить у себя ?

[Старый]

Тогда зачем они купили и сейчас переводят всю документацию на РД-180 ?Разве не для того,чтобы производить у себя ?

На всякий пожарный. Если с Россией обломится.
 Только они ничего не покупали. Передача всей документация была изначально предусмотрена соглашением о разработке двигателя. Причём предусматривалась и передача технологии и организация производства двигателя в США. Да только до этого никак не дойдёт. Как подсчитают - так сразу слеза глаза застит. В смысле покупали - веселились, подсчитали - прослезились.
 Насколько я понимаю у них счас ни шатко ни валко идёт разработка аналогичного собственного двигателя который обещает быть более дешовым.

[STEP]

Тогда зачем они купили и сейчас переводят всю документацию на РД-180 ?Разве не для того,чтобы производить у себя ?

На всякий пожарный. Если с Россией обломится.
 Только они ничего не покупали. Передача всей документация была изначально предусмотрена соглашением о разработке двигателя. Причём предусматривалась и передача технологии и организация производства двигателя в США. Да только до этого никак не дойдёт. Как подсчитают - так сразу слеза глаза застит. В смысле покупали - веселились, подсчитали - прослезились.
 Насколько я понимаю у них счас ни шатко ни валко идёт разработка аналогичного собственного двигателя который обещает быть более дешовым.

Знаем мы их дешевизну. Цифра стоимости их двигателя в долларах будет меньше, чем цифра стоимости нашего двигателя в рублях. Это точно.

[X]

Знаем мы их дешевизну. Цифра стоимости их двигателя в долларах будет меньше, чем цифра стоимости нашего двигателя в рублях. Это точно.

В смысле - НЕ меньше? Или в смысле "единственное-что-можно-сказать-это-то-что..."?

[Дмитрий В.]

А чисто водородный 40-тонник укладывался бы в диапазон "просто тяжелых" ракет, у него должна быть стартовая масса где-то под 800 тонн - как у Протона
Так может, несмотря на водород (который, кстати, во всем мире "широко используется" и также планируется на всякие "третьи ступени" и прочие КВРБ), только такой 40-тонник можно сделать "массовым"?
Ведь "водородную инфраструктуру" так и так делать?

Чисто водородный двухступенчатый 40-тонник легко укладывается в 520-600 тонн стартовой массы - в зависимости от схемы.

[Зомби. Просто Зомби]

... так что плакать нам можно ещё более горючими слезами :cry:  :wink:  :mrgreen:

[Дмитрий В.]

Вот прям сразу:
Водород на первой ступени - неэффективно и дорого. В российских условиях это просто диверсия. Потери УИ и стоимость самой ступени и топлива трижды сожрет экономию на одном двигателе для всей ракеты.
Только керосин! Соотв. РД-170, ну или 3 РД-191

Да, ну? Дорого- наверное, но насчет неэффективно - это враки! Очень даже эффективно: и УИ будь здоров (компенсирует все издержки, связанные со снижением конструктивного совершенства блока 1-й ступени)!

Про неэффективно:
УИ РД-0120 у земли - 355 с, это всего на 18% больше керосинового (тот же РД-171, например). А в вакууме - уже 35%. Почувствуйте разницу! Зачем гонять вородорник там, где он почти ничего не выигрывает у керосинки? Хотите получить легкую 1 ст. и всю РН массой 450 т? Но зачем? Запускатся с союзовского СК? :shock: А какой в этом сакральный смысл, когда есть зенитовский и протоновский? Тем более, что для этого надо, чтоб РН была пострена по схеме "семерки". Стоит ли из-за этого морочить голову со следующим пунктом?
Про дорого:
Не только дорого, но и технологически сложно! Керосиновую ступень в принципе можно сделать по "союзовской технологии", т.е. простой, как ведро. А водородную надо теплоизолировать и вообще упаковывать  по полной. Тут халява не пройдет Смело можно оценивать ее стоимость раза в 1,5 больше керосиновой.
Далее. В сумме 4 РД-0120 со всеми наворотами водородного двигателя будут стоить заведомо больше одного РД-171, на глаз - раза в 2.
И наконец, пара сотен тонн водорода для 1 ст. тоже будет стоить, как чугунный мост - стоимость топлива будет составлять уже заметную часть от общей стоимости РН :shock: Сравнивать его с керосином просто нелепо...
Я понимаю, изначальная идея проста: одна ракета - один двигатель, минимизация расходов за счет серийности. Резон в этом, конечно, есть но уж больно напоминает рекламу - Купите 2 ботинка, третьй получите бесплатно! Имхо, овчинка не стоит выделки...
Ну, ессно, любая аргументированная критика приветствуется  :wink:

Народ Белу не возразил   . Похоже что Белл прав - такая водородная ракета будет дорогой. Не по этой же ли причине Делта-IV с первой водородной ступенью проиграла (в себестоимосте) Атласу-V?

Проектирование всегда конкретно, т.е. некорректно заявлять, что водородная ракета всегда будет дороже, чем керосиновая. При определенных, вполне конкретных, обстоятельствах (наличие отработанного серийного двигателя, наличие оснастки для серийного изготовления блоков, наличие подходящего СК и т.п.) водородная РН может оказаться и дешевле. Я не берусь утверждать, что предложенный (больше для обсуждения, кстати любопытно, что этот топик пролежал в мертвом состоянии больше месяца!) мной вариант РН будет однозначно дешевле (или однозначно дороже), чем Ангара-5, например. Кроме того, "поезд ушел", Ангара проектируется по-другому...

[Bell]

Я нигде не заявлял, что "водородная ракета вообще всегда дороже керосиновой". Стоимость РН определяется в том числе количеством выводимой ПН, т.е. если РН выводит 1 т и стоит 5 мегабаксов, то он будет ДОРОЖЕ РН, выводящей 20 т при стоимости 30 мегобаксов. Использование водорода НА ВЕРХНИХ ступенях существенно (возможно - в 2 раза) увеличивет ПН, особенно при выводе на ГПО/ГСО и при определенных значениях ПН стоимость РН с водородным РБ или даже 2-й ст. становится меньше, чем у аналогичной керосиновой.
Естественно, можно сделать такую дубовую керосику, что она проиграет по стоимости любой полностью водородной РН, но разве об этом речь?

Вы предлагаете учитывать конкретные элементы - двигатель, оснастку и т.п.? Так это уже учтено - 4 РД-0120 явно и намного дороже одного РД-171. Конкретные двигатели и конкретные цены.
Конкретно РД-0120 у земли имеет имульс всего на 18% больше, чем конкретно РД-171. При этом в вакууме (грубо говоря - для второй ступени) разница достигает 35% и становится существенной, перекрывая по выгоде те проблемы, которые по природе присущи водороду.
Водородная ступень должна быть заведомо сложнее керосиновой, а потому - заведомо дороже. Это явный и очевидный факт.

Еще раз повторю - я совершенно не против водорода как такового и со второй ступени - в частности. Но применение его на первой считаю совершенно неоправданным, дорогим и малоэффективным. Я всеми руками за КВРБ и даже за 2-ю водородную ступень для Протона. Это действительно может дать существенную выгоду, плоть до удвоения ПН, особенно на ГСО. Но полностью водородный Протон будет только дороже и едва ли лучше по тактико-техническим, эксплуатационным и экономическим показателям.

И я совершенно не против обсуждения таких вопросов. Просто качественные ответы на них уже давно общеизвестных и обсуждение может касатся только деталей. Имхо, конечно
Если со временем детали изменятся настолько, что качественно изменится состояние дел по данному вопросу, то я горяче поддержу развитие этой дисскуссии.



ЗЫ. А отсутствие конструктивной критики и вообще обсуждения по существу вопроса со стороны других посетителей я расцениваю просто как подтверждение того, что я в достаточной степени освоил матчать  

[Дмитрий В.]

Я нигде не заявлял, что "водородная ракета вообще всегда дороже керосиновой". Стоимость РН определяется в том числе количеством выводимой ПН, т.е. если РН выводит 1 т и стоит 5 мегабаксов, то он будет ДОРОЖЕ РН, выводящей 20 т при стоимости 30 мегобаксов. Использование водорода НА ВЕРХНИХ ступенях существенно (возможно - в 2 раза) увеличивет ПН, особенно при выводе на ГПО/ГСО и при определенных значениях ПН стоимость РН с водородным РБ или даже 2-й ст. становится меньше, чем у аналогичной керосиновой.
Естественно, можно сделать такую дубовую керосику, что она проиграет по стоимости любой полностью водородной РН, но разве об этом речь?

Вы предлагаете учитывать конкретные элементы - двигатель, оснастку и т.п.? Так это уже учтено - 4 РД-0120 явно и намного дороже одного РД-171. Конкретные двигатели и конкретные цены.
Конкретно РД-0120 у земли имеет имульс всего на 18% больше, чем конкретно РД-171. При этом в вакууме (грубо говоря - для второй ступени) разница достигает 35% и становится существенной, перекрывая по выгоде те проблемы, которые по природе присущи водороду.
Водородная ступень должна быть заведомо сложнее керосиновой, а потому - заведомо дороже. Это явный и очевидный факт.

Еще раз повторю - я совершенно не против водорода как такового и со второй ступени - в частности. Но применение его на первой считаю совершенно неоправданным, дорогим и малоэффективным. Я всеми руками за КВРБ и даже за 2-ю водородную ступень для Протона. Это действительно может дать существенную выгоду, плоть до удвоения ПН, особенно на ГСО. Но полностью водородный Протон будет только дороже и едва ли лучше по тактико-техническим, эксплуатационным и экономическим показателям.

И я совершенно не против обсуждения таких вопросов. Просто качественные ответы на них уже давно общеизвестных и обсуждение может касатся только деталей. Имхо, конечно
Если со временем детали изменятся настолько, что качественно изменится состояние дел по данному вопросу, то я горяче поддержу развитие этой дисскуссии.



ЗЫ. А отсутствие конструктивной критики и вообще обсуждения по существу вопроса со стороны других посетителей я расцениваю просто как подтверждение того, что я в достаточной степени освоил матчать  

1.Где Вы видели на Ангаре РД-171? Для нее используется новый двигатель, взявший от 171-го только камеру. А для УРМ-2 так же разрабатывается новый ЖРД. Кстати, еще надо посмотреть (жаль, конечно, что нет точных цифр по стоимости), что дешевле: испоьзовать на РН 5*11д122 или 5*РД-191+1*РД-0124 (или как он там?).
2.Использование водорода на 1-й ступени ведет лишь к незначительному росту потерь ХС на статическое противодавление, однако пустотный УИ (а именно он используется в формуле Циолковского) компенсирует эти потери.
3.Полностью водородная 2-хступенчатая РН, действительно, будет иметь стартовую массу в 2 раза меньшую, чем полностью керосиновая (при равных ПН). Применение водорода только на 2-й ступени снизит стартовую массу относительно чисто керосинового варианта процентов на 70-80.
В целом же выбор конкретной схемы РН должен выполняться на основе тщательного экономического анализа. И здесь, как я понимаю, у нас разногласий нет.

[avmich]

2.Использование водорода на 1-й ступени ведет лишь к незначительному росту потерь ХС на статическое противодавление, однако пустотный УИ (а именно он используется в формуле Циолковского) компенсирует эти потери.

В общем случае тут говорить нельзя - может, и не компенсирует. По конкретной ракете считать надо. Да и аэродинамические эффекты - не единственные тут; существенно то, что для водорода требуются большие баки, что приводит к ухудшению массового совершенства.

К слову, масса баков при насосной подаче зависит, в первом приближении, только от объёма. Соответственно, массовое совершенство заполненных баков зависит, с той же точностью, только от плотности топлива. Это одна из ключевых причин, почему керосиновые ракеты меньше объёмом. Получится ли у более лёгкой водородной ракеты быть легче керосиновой по сухой массе - которая в первую очередь и определяет стоимость ракеты - надо считать.

На стоимость также влияет стоимость двигателей. Кстати, водородные двигатели обычно имеют худшее соотношение тяга/масса, то есть, ухудшают массовое совершенство по сравнению с керосиновыми.

Это если оперировать только в пространстве "УИ - масса - стоимость". В итоге - действительно, приходится считать много.

[Дмитрий В.]

2avmich.
Все верно - относительная масса топливного отсека "водородника" раза в 1,5-2 больше, чем у "керосинки", а удельная масса ЖРД так же примерно в 2 раза хуже. Согласен и с тем, что масса конструкции определяет стоимость разработки (хотя и в меньшей степени, чем стартовая масса) и стоимость производства. Однако могут быть нюансы: например, при большем диаметре водородных блоков (для сохранения длины РН в приемлемых пределах) возможно использование гладких обечаек баков, тогда, как для керосинок придется использовать вафельные оболочки, что в несколько раз повышает стоимость изготовления баков.

[avmich]

Нюансы тоже в обе стороны могут быть.

[avmich]

Вот, кстати, знает ли кто, из каких соображений выбирают отношение длины к диаметру для ракет? Допустим, мы не связаны ограничениями железных дорог :) и можем взять произвольный диаметр. Лучше ли ракете быть "подлиннее"? Или, наоборот, "попузатее"? Почему? Только ли массовое совершенство и аэродинамику надо считать?

По-моему, там ещё соображения прочности как-то играют :) . Может, кто из специалистов пояснит?

[Дмитрий В.]

Вот, кстати, знает ли кто, из каких соображений выбирают отношение длины к диаметру для ракет? Допустим, мы не связаны ограничениями железных дорог и можем взять произвольный диаметр. Лучше ли ракете быть "подлиннее"? Или, наоборот, "попузатее"? Почему? Только ли массовое совершенство и аэродинамику надо считать?

По-моему, там ещё соображения прочности как-то играют . Может, кто из специалистов пояснит?

Выбор оптимального диаметра РН - одна из наиболее сложных задач: при увеличении диаметра уменьшаются проблемы с динамикой конструкции, но растут проблемы с динамикой жидкости, возникает проблема с транспортировкой и т.д. При уменьшении диаметра - наоборот (кроме того растут изгибающие моменты из-за увеличения длины РН). При некотором значении диаметра надо переходить с гладких баков на подкрепленные (вафельные, например..). Большую роль играют традиции фирмы, а так же наличие производственной базы. Обычно, диаметр определяется, исходя из допустимого удлинения РН = 8...12

[avmich]

Интересная статья о сравнительных качествах водорода и керосина в ракетах.

After the design was closed and all the weights
recalculated, the empty weight of the LO2/kerosene vehicle
was 35.6% lighter than its hydrogen fuelled counterpart.

[Димитър]

Все развитые страны уже используют водород на верхних ступеньях. Да и в СССР Энергия летела на водороде. И никто не говорил, что дорого и ненадеждно...

Сейчас положение в России такое, что и чисто керосиновая Ангара создается медленно и с трудом, но надо учитывать, что все равно когда-нибудь придется переходить на водород.

[Зомби. Просто Зомби]

А чисто водородный 40-тонник укладывался бы в диапазон "просто тяжелых" ракет, у него должна быть стартовая масса где-то под 800 тонн - как у Протона...

Чисто водородный двухступенчатый 40-тонник легко укладывается в 520-600 тонн стартовой массы - в зависимости от схемы.

Меньше масса - меньшие по мощности либо в своем числе двигатели, в частности...
Габариты, правда, "водородные"...
Тем не менее, действительно, во всем мире - водород...
Безобразие, короче :?

[Зомби. Просто Зомби]

... плюс (или минус? ) ещё явно пропадающие и бездарно гибнущие технологические заделы по "Энергии"...
Ну слов нет...
Одни мысли... нехорошие...