Водородная "Ангара"

[Старый]

Прищла мне тут мыслишка одна, по мотивам дискуссии с И. Афанасьевым: можно ведь было спроектировать Ангару по аналогии с Атлас-5, к примеру: переразмеренная керосиновая ступень с РД-170 и маленькая ступень водороднгая с 11д57М. Прикинул: при Мст=500 т, ПН= 25-26 т. Интересно получается, покопаюсь - подробности на днях :wink:

Но ведь у Атласа не РД-170 и водородная ступень не пререразмерена. И в основном варианте ТТУ которые образуют "полупервую" ступень а ЦБ превращают в "полувторую". А у Хэви Атласа предусматривается "эрзац вторая ступень".

[Дмитрий В.]

Прищла мне тут мыслишка одна, по мотивам дискуссии с И. Афанасьевым: можно ведь было спроектировать Ангару по аналогии с Атлас-5, к примеру: переразмеренная керосиновая ступень с РД-170 и маленькая ступень водороднгая с 11д57М. Прикинул: при Мст=500 т, ПН= 25-26 т. Интересно получается, покопаюсь - подробности на днях :wink:

Но ведь у Атласа не РД-170 и водородная ступень не пререразмерена. И в основном варианте ТТУ которые образуют "полупервую" ступень а ЦБ превращают в "полувторую". А у Хэви Атласа предусматривается "эрзац вторая ступень".

Согласен - пусть будет "Одноатлас по-русски", типо удвоенный 401

[Yegor]

Прищла мне тут мыслишка одна, по мотивам дискуссии с И. Афанасьевым: можно ведь было спроектировать Ангару по аналогии с Атлас-5, к примеру: переразмеренная керосиновая ступень с РД-170 и маленькая ступень водороднгая с 11д57М. Прикинул: при Мст=500 т, ПН= 25-26 т. Интересно получается, покопаюсь - подробности на днях :wink:

Как выглядит первая ступень?

[Дмитрий В.]

Прищла мне тут мыслишка одна, по мотивам дискуссии с И. Афанасьевым: можно ведь было спроектировать Ангару по аналогии с Атлас-5, к примеру: переразмеренная керосиновая ступень с РД-170 и маленькая ступень водороднгая с 11д57М. Прикинул: при Мст=500 т, ПН= 25-26 т. Интересно получается, покопаюсь - подробности на днях :wink:

Как выглядит первая ступень?

Пока "не определился"! В зависимости от стартовой массы, первая ступень может быть либо "чистым" монобоком, либо может быть скомпонована по "протоновской" схеме.

[Yegor]

Для первой ступени могу предложить две первые ступени Атласа-5 сложенные вместе. Снизу один РД-171. Диаметр блоков 4.1 м.

Так сказать на перспективу создания РД-180   . Тогда, когда появился бы РД-180 была готовая первая ступень под русский Атлас-5, и ТриАтлас.

ЗЫ: Эх если бы Протон в 1962 по этой схеме сделали бы. История космонавтики развивалась бы по другому.    

[Зомби. Просто Зомби]

Прищла мне тут мыслишка одна, по мотивам дискуссии с И. Афанасьевым: можно ведь было спроектировать Ангару по аналогии с Атлас-5, к примеру: переразмеренная керосиновая ступень с РД-170 и маленькая ступень водороднгая с 11д57М. Прикинул: при Мст=500 т, ПН= 25-26 т. Интересно получается, покопаюсь - подробности на днях :wink:

Как выглядит первая ступень?

Пока "не определился"! В зависимости от стартовой массы, первая ступень может быть либо "чистым" монобоком, либо может быть скомпонована по "протоновской" схеме.

По "протоновской" схеме но длинной с Зенит, а? :wink:  :mrgreen:

[Дмитрий В.]

Прищла мне тут мыслишка одна, по мотивам дискуссии с И. Афанасьевым: можно ведь было спроектировать Ангару по аналогии с Атлас-5, к примеру: переразмеренная керосиновая ступень с РД-170 и маленькая ступень водороднгая с 11д57М. Прикинул: при Мст=500 т, ПН= 25-26 т. Интересно получается, покопаюсь - подробности на днях :wink:

Как выглядит первая ступень?

Пока "не определился"! В зависимости от стартовой массы, первая ступень может быть либо "чистым" монобоком, либо может быть скомпонована по "протоновской" схеме.

По "протоновской" схеме но длинной с Зенит, а? :wink:  :mrgreen:

Типа того! Подробности - позже...

[Дмитрий В.]

Обещанные подробности по «Русско-Атласу», ну, или по «Полуводородной Ангаре»

1)Идеология: максимум массы ПГ при заданной тяге ДУ, минимальное количество двигателей, баки – «Протоновского» диаметра. Рассматривая ситуацию 1992г., на первой ступени – однозначно РД-170. На 2-й – 11д75м (42 тс, УИ=461с, раздвижное сопло масса 911 кг). Из источников, заслуживающих доверия, получена информация, что этот ЖРД прошел-таки огневые стендовые испытания. Вопрос с двигателем 2-й ступени, конечно, неоднозначный. Можно было бы взять 4*КВД-1, но тяга маловата, а масса будет больше, к тому же придется использовать  4 штуки (влезут ли в диаметр 4,1?), что снижает надежность. Воронежские водородники тягой порядка 10тс – еще только в стадии проектирования. РД-0120 слишком велик и его применение ведет к увеличению «водородной составляющей» РН, что увеличивает стоимость. Так что, выбор 1д57м представляется оптимальным.
2)Расчеты. Все расчеты велись в программе, созданной на основе спредшита Ратмана с использованием солвера XL. Точность расчетов определяется точностью модели Ратмана и точностью солвера (вообще-то, у меня есть определенные претензии к солверу: результаты, например, зависят от начального приближения и т.п., поэтому к результатам стоит относиться как к приближенным сравнительным оценкам).
Целевая функция: отношение массы ПН к стартовой тяге первой ступени. Варьируемые параметры (проектно-баллистические параметры; основные проектные параметры): относительные  конечные массы ступеней (определяют рабочий запас топлива), параметры программы угла тангажа. Прочие исходные данные: масса ГО = 5 т, сброс на 190 секунде от КП; выведение на опорную орбиту 0*185 км, наклонение 51,7 град (выбрана из условия падения блока 2-й ступени в антиподную точку, старт из Байконура); массовые характеристики блоков – по статистике и известным массам ДУ (в массу ДУ кроме ЖРД включены – трубопроводы, комплекс автоматики аварийной защиты и т.п.).
3)Результаты. Получена зависимость массы ПН от стартовой массы. Максимальная ПН (26,5) т получена при стартовой массе 674 т (правда тяговооруженность 1-й ступени составила всего 1,097). При этом варьировалась стартовая масса от 500 до 700 т. Интересно, что изменение стартовой массы происходило в основном за счет заправки 1-й ступени (от 398 т при Мст=500т, до 558 т при Мст=674т), тогда как заправка и тяговооруженность 2-й ступени практически не менялись (заправка лежит в диапазоне 34,7-36,3т, а тяговооруженность – от 0,663 до 0,626). Если это не «глюк» модели, то результат интересный! Для Мст = 500т, ПГ составил 24,4 т (т.е. на 2,1 т меньше оптимума). При использовании «легкого» ГО с массой 2,5т, масса ПН во всех вариантах возрастает примерно на 300 кг. Любопытно, что при этом выполняются требования к массе ПГ для Ангары. Правда, при старте из Плесецка, предпочтительнее варианты с Мст>550т. И всего-то 2 движка!
Для дальнейших изысканий оставил 2 варианта: с Мст=500  и 600т. Последний вариант незначительно отличается по массе ПГ (26,2 т) от оптимального, но имеет более приличную тяговооруженность 1-й ступени (1,233), однако может быть выполнен, видимо, с компоновкой 1-й ступени по типу 8к82к (при этом общая длина РН около 60м). Этот вариант также обеспечивает умеренные значения скоростного напора, что позволяет предположить возможность применения гладких баков. Вариант с Мст=500т может быть выполнен в моноблочном варианте. Но при этом, из-за в 1,5 раза более высокого скоростного напора и при длине около 66 м (диаметр 4,1 м), по видимому, придется использовать вафельные баки.  
Как видно, в целом, идеология РН близка к идеологии Атлас-5 (с учетом большей размерности). В целом, имхо, подобный вариант был бы неплохой альтернативой известным проектам: получалась РН с нужной грузоподъемностью, всего лишь 2-мя двигателями. Наращивание грузоподъемности также было бы возможным «по американскому» варианту – навеской РДТТ (например, с использованием блоков МБР «Тополь»).
Несколько комментариев по поводу величин массы ПН. Известный проект ЦиХ «Ангара-26» (с навесными баками на обеих ступенях), выигравший конкурс, при Мст=640 т выводил на орбиту 200*200 км с наклонением 63 град ПН=26 т.  Выигрыш рассматриваемого варианта (600-тонник) в массе ПН можно объяснить следующим:
- в моих расчетах не учтен резерв массы ПН;
- более высокая тяговооруженность 1-й ступени;
- более высокий УИ 2-й ступени;
- более высокое массовое совершенство блоков (меньшие остатки невырабатываемого топлива при моноблочной компоновке; моноблочная компоновка блока 2-й ступени; меньше доля массы ДУ в массе конструкции блока 2-й ступени).
Ну, про точность модели я уже говорил...
С уважением, Дмитрий В.

[Bell]

На 2-й – 11д75м (42 тс, УИ=461с, раздвижное сопло масса 911 кг). Из источников, заслуживающих доверия, получена информация, что этот ЖРД прошел-таки огневые стендовые испытания. Вопрос с двигателем 2-й ступени, конечно, неоднозначный. Можно было бы взять 4*КВД-1, но тяга маловата, а масса будет больше, к тому же придется использовать 4 штуки (влезут ли в диаметр 4,1?), что снижает надежность. Воронежские водородники тягой порядка 10тс – еще только в стадии проектирования. РД-0120 слишком велик и его применение ведет к увеличению «водородной составляющей» РН, что увеличивает стоимость. Так что, выбор 1д57м представляется оптимальным.
...
заправка и тяговооруженность 2-й ступени практически не менялись (заправка лежит в диапазоне 34,7-36,3т, а тяговооруженность – от 0,663 до 0,626

Дмитрий, вы не заметили как фактически повторили УКВБ Ангары
Там предполагается как раз 4 КВД-1М тягой по 10,5 тс, т.е. именно 42 тс. Сходится практически все - заправка, тяга, диаметр, импульс.
Так что все намного ближе к реальности, чем вы могли подумать


С другой стороны вызывает большие сомнения первая ступень на 560 т по сравнению с Зенитом...

[Bell]

В целом получается полуводородный супер-Зенит...
Только уж очень он специализированный - резервов уменьшения или увеличения ПН практически нет, считанные проценты.

[Дмитрий В.]

С другой стороны вызывает большие сомнения первая ступень на 560 т по сравнению с Зенитом...

Ну, 600-тонная РН, предположительно, могла бы иметь компоновку 1-й ступени по аналогии с Протоном: бак ЖК длиной 25м и диаметром 4,1м и 4 навесных бака керосина длиной по 20м и диаметром 1,6м. Так что, все транспортабельно, если вопрос в этом. Кстати, есть у меня кое-какие соображения по конструктивному исполнению, будет время - выложу.

[Дмитрий В.]

В целом получается полуводородный супер-Зенит...
Только уж очень он специализированный - резервов уменьшения или увеличения ПН практически нет, считанные проценты.

Про увеличение ПН я говорил - РДТТ, а по снижению (правда небольшому) - укорочение баков и дросселирование РД-170. Правда, зачем нам уменьшение? Нужна была РН с ПН = 25-26 т для независимого доступа на ГСО!

[Старый]

1)Идеология: максимум массы ПГ при заданной тяге ДУ, ...

Эххх, идеология, идеология... Вечно эта проблема выбора правильной идеологии...

 Вот что идеологически правильнее: при той же массе увеличивать ПГ применением водорода или увеличить стартовую массу но обойтись без водорода?

[Зомби. Просто Зомби]

Нужна была РН с ПН = 25-26 т для независимого доступа на ГСО!

Эээээээ....?

[Дмитрий В.]

Нужна была РН с ПН = 25-26 т для независимого доступа на ГСО!

Эээээээ....?

Э-э-э-э: для обеспечения выведения ИСЗ на ГСО той же массы, что и Протоном, на ЛЕО нужна была ПН порядка 25-26 т (хотя, если с Мирного пускать, как планировалось, то в принципе достаточно было и протоновских 21 т, +4-5 т - это на перспективу :wink: )

[Дмитрий В.]

1)Идеология: максимум массы ПГ при заданной тяге ДУ, ...

Эххх, идеология, идеология... Вечно эта проблема выбора правильной идеологии...

 Вот что идеологически правильнее: при той же массе увеличивать ПГ применением водорода или увеличить стартовую массу но обойтись без водорода?

Идеологически правильнее - Н2, однозначное имхо :wink:

[Зомби. Просто Зомби]

Нужна была РН с ПН = 25-26 т для независимого доступа на ГСО!

Эээээээ....?

Э-э-э-э: для обеспечения выведения ИСЗ на ГСО той же массы, что и Протоном, на ЛЕО нужна была ПН порядка 25-26 т (хотя, если с Мирного пускать, как планировалось, то в принципе достаточно было и протоновских 21 т, +4-5 т - это на перспективу :wink: )

Не
Это другое "ээээээ....?"
Это "эээээ....?" такое:
а почему "типа Протон длинной с Зенит" не может вывести 40 тонн? :mrgreen:
Не, я понимаю, чтобы "навесные штучки" были чисто керосиновым баком и т.д.... :roll:
Но если все-таки сделать их 6 (шесть), ровно как у прототипа, да еще впихнуть РД-180 "по центру", где у Протона ничего нет?

[Yegor]

Дмитрий, Мст=500т - очень красивый вариант!!!
Мне очень нравится!  
Завораживает своей легкостью!  

ИМХО такой вариант был бы дёшев в производстве.

Поздравляю с красивым вариантом!

ЗЫ: Дмитрий говорит о ситуации 1992 года (хочу подчеркнуть, что сегодня надо было бы использовать РД-180).

[Yegor]

Нужна была РН с ПН = 25-26 т для независимого доступа на ГСО!

Эээээээ....?

Э-э-э-э: для обеспечения выведения ИСЗ на ГСО той же массы, что и Протоном, на ЛЕО нужна была ПН порядка 25-26 т (хотя, если с Мирного пускать, как планировалось, то в принципе достаточно было и протоновских 21 т, +4-5 т - это на перспективу :wink: )

Да, кстати, хорошее замечание.
Что же на самом деле надо? ГСО или ЛЕО? Или то и другое? И сколько?

Если только обеспечения выведения ИСЗ на ГСО той же массы, что и Протоном, то ...
Скажем на ГСО должно быть 3 тонны (я точно не знаю сколько). Тогда:
1. Керосиновой РН выводящая на ГСО 3 тонны, выведит на ЛЕО 25-26 тонн.
2. РН по схеме Атласа (с водородом на второй ступени) выводящая на ГСО 3 тонны, выведит на ЛЕО 16-19 тонн.

Получаются совсем разные РН!!!

Так что же надо ГСО и ЛЕО или только ГСО?

[Старый]

Идеологически правильнее - Н2, однозначное имхо :wink:

А аргументировать? Где можно увидеть те три источника и три составные части водоризма?
 Ну дабы идея овладела массами и стала материальной силой?