Нетоксичное долгохранимое топливо.

[Prokrust]

Разумеется, аммиак нельзя назвать совершенно нетоксичным, но он всё-таки в 200 раз менее токсичен, чем гидразин.
Т.е. если наша задача в снижении экологической опасности и упрощении правил безопасности для персонала, то аммиак имеет огромное преимущество перед гидразином.

Только вот конкурировать ему не с гидразином нужно, а с керосином: гидразин только ради самовоспламенения используют, чего с аммиаком нет, а если всё равно городим систему зажигания, то керосин куда безопаснее, проще в хранении, плотнее и т.д. и т.п.

Аммиак сильно недооценен. Никаких проблем с хранением, по плотности практически такой-же. Керосин просто привычнее. И как к керосину, в аммиак можно добавить присадок, для увеличения  удельного импульса. Помнится пиарили ацетам, но что-то пошло не так. Впрочем когда ацетилена в растворе больше чем аммиака, результат предсказуем. Если не ставить цели превзойти метан, а просто подтянуться до уровня пары кислород+керосин - то это выглядит вполне достижимой задачей.
Аммиак намного лучше чем керосин подходит к РД-276. Система зажигания поменяется, но так как для старта также используем гептил - большого усложнения не будет.
Я призываю к эволюционному изменению этого отличного движка - это намного проще чем с нуля. В результате получим очень мощный движок - пригодный для многих задач с дешевым топливом.
А потом, опять же идя эволюционным путем, можно будет полностью избавится от гептила, поставив скажем лазерную систему зажигания, добавить присадок в аммиак, увеличив импульс (но сохранив охлаждение аммиаком) и так далее.

[SONY]

Никаких проблем с хранением, по плотности практически такой-же.

Аммиак требует более высокого давления в баках (около 10 бар против 3-5), а значит более прочных баков, либо охлаждения до отрицательных температур.
При этом плотность сжиженного аммиака при нормальных условиях примерно в полтора раза ниже. Удельный импульс тоже ниже.

Аммиак намного лучше чем керосин подходит к РД-276.

Для него подходит только гептил и ничего другого.

[Prokrust]

Никаких проблем с хранением, по плотности практически такой-же.

Аммиак требует более высокого давления в баках (около 10 бар против 3-5), а значит более прочных баков, либо охлаждения до отрицательных температур.
При этом плотность сжиженного аммиака при нормальных условиях примерно в полтора раза ниже. Удельный импульс тоже ниже.

Возня с любым окислителем доставляет гораздо больше хлопот, чем аммиак. Плотность аммиака 0.68 - это где-то в 1.3 раза меньше керосина. Если верить PropEp, удельный импульс такой-же. Совсем чуть-чуть, незначительно уступает пропану, который кстати в плотности уступает. Возможность добавок для повышения импульса, типа ацетама, но не так круто, вообще похоже некем не рассматривалась всерьез.

Аммиак намного лучше чем керосин подходит к РД-276.

Для него подходит только гептил и ничего другого.

Этот движок действительно идеально подходит под гептил.  Им и охлаждает, он же в газогенераторе. Аммиак охлаждать будет еще лучше (в отличие от керосина), а вот газогенератор придется переделать на двухкомпонентный, сладкий, да еще с зажиганием от гептила. А можно и кислый, если в будущем планируются добавки к топливу как в ацетаме.
Чтож, если нужно топливо подешевле, то других таких вариантов нет. Переделка значительна, но это все же не делать с нуля.
Строго говоря других столь мощных движков на жидком топливе, но не на кислороде - нет. Это единственный в своем роде.

[SONY]

Возня с любым окислителем доставляет гораздо больше хлопот, чем аммиак.

Поэтому вы хотите добавить хлопот ещё и с топливом?..

Если верить PropEp, удельный импульс такой-же.

И сколько же секунд у вас с каким окислителем там получилось?..

Этот движок действительно идеально подходит под гептил.  Им и охлаждает, он же в газогенераторе. Аммиак охлаждать будет еще лучше (в отличие от керосина), а вот газогенератор придется переделать на двухкомпонентный, сладкий, да еще с зажиганием от гептила. А можно и кислый, если в будущем планируются добавки к топливу как в ацетаме.

Нет, вы явно не поняли... Этот движок только под гептил и ни под что другое!
Глушко столкнулся с проблемой неустойчивости горения в мощных ЖРД, и поначалу нашёл только один способ её решения - переход на самовоспламеняющуюся (не только на старте, а непрерывно всё время работы!) топливную пару. Поэтому-то у нас появился "вонючий" Протон.
Если в этот двигатель подать топливо, которое не самовоспламеняется непрерывно, то он просто к чертям взорвётся! А чтобы не взорвался - это нужно создавать абсолютно новый двигатель. Причём если и создавать его на основе чего-то уже существующего, то проще от РД-193 отталкиваться, который сразу сделан так, чтобы подавлять неустойчивость горения.
Это если не вспоминать такие мелочи, как то, что ТНА двигателя не справится с прокачкой намного большего объёма аммиака, по сравнению с традиционным топливом. Т.е. ещё и ТНА полностью новый нужен.

[Prokrust]

Возня с любым окислителем доставляет гораздо больше хлопот, чем аммиак.

Поэтому вы хотите добавить хлопот ещё и с топливом?..

Нет никаких проблем с аммиаком. Это для заправки своего авто будет неудобство, аммиак таки пахнет. Аммиак миллионами тонн производится и транспортируется. Не раздувайте слона из мухи.

Если верить PropEp, удельный импульс такой-же.

И сколько же секунд у вас с каким окислителем там получилось?..

У кислорода с пропаном= 330, с JP5= 323, с аммиаком= 326.
У диоксида азота с пропаном= 310, с JP5= 305, с аммиаком= 307.
Кстати, если пойти по стопам ацетама, добавить ацетилена, но только 20 % от аммиака, то  с диоксидом азота будет 329.

Этот движок действительно идеально подходит под гептил.  Им и охлаждает, он же в газогенераторе. Аммиак охлаждать будет еще лучше (в отличие от керосина), а вот газогенератор придется переделать на двухкомпонентный, сладкий, да еще с зажиганием от гептила. А можно и кислый, если в будущем планируются добавки к топливу как в ацетаме.

Нет, вы явно не поняли... Этот движок только под гептил и ни под что другое!
Глушко столкнулся с проблемой неустойчивости горения в мощных ЖРД, и поначалу нашёл только один способ её решения - переход на самовоспламеняющуюся (не только на старте, а непрерывно всё время работы!) топливную пару. Поэтому-то у нас появился "вонючий" Протон.
Если в этот двигатель подать топливо, которое не самовоспламеняется непрерывно, то он просто к чертям взорвётся! А чтобы не взорвался - это нужно создавать абсолютно новый двигатель. Причём если и создавать его на основе чего-то уже существующего, то проще от РД-193 отталкиваться, который сразу сделан так, чтобы подавлять неустойчивость горения.
Это если не вспоминать такие мелочи, как то, что ТНА двигателя не справится с прокачкой намного большего объёма аммиака, по сравнению с традиционным топливом. Т.е. ещё и ТНА полностью новый нужен.

Ясно, переделка полная. То есть проще заново. Печально.
PS.
Обнаружил что у PropEp 20% добавка ацетилена к аммиаку дает максимальный удельный импульс только 314, ошибся ранее.

[Prokrust]

Еще раз посмотрел на свою табличку окислителей. Иерархия простая: Кислород, Перекись воды, Тетраоксид азота, перекись азота. Побуду для начала кепом.
Для стационарных стартов кислород предпочтилен. В случае полностью многоразовых систем, таких как Старшип - выбор один, кислород + метан.
В этом контексте у других окислителей козырь один - не криогенное хранение. То есть для старта с Луны или Марса или воздушный старт. Поэтому пара перекись воды + керосин просто напрашивается. Альтернативная ей пара - амил + гептил.
Удельный импульсы практически аналогичные. Перекись воды очень чувствительна с примесям и медленно распадается (менее 1% убыли в год). Гептил ядовит и что важнее дороже - впрочем в контексте предварительной доставки до Луны цена не важна. В общем это вопрос предпочтения.
Кажется все, аминь. Но, есть нюанс.
Фалкон-9, наиболее успешная сейчас ракета имеет при старте удельный импульс 280. И при этом конкуренты с более продвинутыми движками вряд ли смогут обойти ее по себестоимости.
Причина проста - ракета частично многоразовая и стомость запуска в основном определяется стоимостью 2 ступени у которой один простой движок. Китайцы явно просекли эту фишку и делают двойника.
Раз цена и эфективность топлива на втором плане - то альтернатива возможна.
К примеру у нас есть также простой движок РД-276. Копия Фалкона-9 на нем даст равноценную альтернативу (только сажать 1 ступень с возвратом на старт).
А даже такой аутсайдер, как перекись азота может составить конкуренцию. В паре с аммиаком, близком ей по температуре, удельный импульс равен 273 - 281  (для 2000 psi и 600 *С). Чем Мерлин лучше? Перекись азота будет крутить ТНА. Легко хранимое, перевозимое, не ядовитое топливо.
То есть я хочу сказать варианты есть.
Кислород+метан безоговорочно доминируют только в классе полностью многоразовых супертяжей. Во всем другом у них есть альтернатива.

[simple]

Кажется все, аминь. Но, есть нюанс.

у вас непонятный переход от луны на фалкон, как будто его существование влияет на топливную пару для луны

[Prokrust]

Кажется все, аминь. Но, есть нюанс.

у вас непонятный переход от луны на фалкон, как будто его существование влияет на топливную пару для луны

Это был переход от абстрактных удельных импульсов для решения общих задач к текущим реалям.
Топливную пару для Луны будут выбирать в серьезных конторах, но выбор видимо сведется к одному из двух, впрочем за амил будут разве что в Роскомосе. НАСА будет топить за перекись воды, Маска предугадать я не в силах. Китай будет копировать Маска, хе-хе.
Но это все - общее суждение. А вот возможные конкуренты в нише Фалкон - это другой вопрос - комерческий, ресурсный.
И тут уже куча вариантов, чтобы помериться с Мерлином по цене 2-й ступени.
1. Метан+кислород, открытый цикл. Такой же простой, с лучшим охлаждением, многоразовостью и удельным импульсом. Лучше всем, кроме большего размера ракеты из-за плотности топлива (маловажно).
2. Метан+кислород, сладкий газогенератор. Сложнее. Но еще больше удельный импульс, можно сильно поднять давление и тягу, а значит тяговооруженность можно сделать даже лучше. Реальный конкурент.
3. Метан+кислород, кислый газогенератор. Сложнее. В отличие от предыдущего так сильно поднять давление не получится - проиграет по тяговооруженности и цене на тягу Мерлину. BE-4 как пример.
4. Перекись воды+керосин, закрытого цикла, ТНА крутит перекись. Простой движок, больше давление, удельный импульс. Минус один - перекись с ее причудами. Преодолимо, вопрос во сколько это станет. Тольк теоретически конкурент, вряд ли кто возмется.
5. Амил+гептил, закрытый цикл, ТНА крутит гептил. Простой движок, больше, удельный импульс больше, давление и тяга. Минус - цена гептила и возня с ним. Отмечу отдельно что для нас это простое решение (цена постройки химзавода для гептила для страны не значительна) позволяющее решить все проблемы доставки на НОО (кроме Луны и Марса).
6. Перекись азота+аммиак, закрытый цикл, ТНА крутит перекись. Простой движок. Удельный импульс такой же. Давление и тяга больше. Аммиак при сгорании выделяет меньше тепла - значит тягу можно еще больше увеличить.  Малореальный вариант. Серьезные конторы будут плеваться из-за удельного импульса.
Ну разве что Маск покусает Миллера и тот посмотрев на РосКосмос решит делать свои ракеты, взяв вариант попроще для реализации - этот.
PS.
Правка по замечанию - 6 пункт про закись азота.

[ExDi]

Перекись азота + аммиак

что такое перекись азота? перекиси/пероксиды - соединения, в которых имеется мостик из двух связанных между собой кислородов, -О-О-; насколько мне известно, среди оксидов азота таковые не наблюдались

[Prokrust]

Перекись азота + аммиак

что такое перекись азота? перекиси/пероксиды - соединения, в которых имеется мостик из двух связанных между собой кислородов, -О-О-; насколько мне известно, среди оксидов азота таковые не наблюдались

Закись азота конечно, извините за небрежность.

[ExDi]

а! ну закиси - в отличие от перекисей - кислороддефицитные соединения, т.е. скорее недоокиси чем перекиси ; )

[ExDi]

а для закиси есть хорошие катализаторы для контролируемого быстрого авторазложения в большом потоке? чет гуглятся только высокотемпературные катализаторы для нейтрализации ее примесей в промышленных выбросах. она термически неустойчива и разлагается при нагревании, да, но сам по себе процесс спонтанен и может идти со взрывом

[SONY]

а для закиси есть хорошие катализаторы для контролируемого быстрого авторазложения в большом потоке? чет гуглятся только высокотемпературные катализаторы для нейтрализации ее примесей в промышленных выбросах. она термически неустойчива и разлагается при нагревании, да, но сам по себе процесс спонтанен и может идти со взрывом

Если мы говорим о двухкомпонентном ЖРД, то нам не нужны никакие катализаторы. Просто смешиваем с топливом и поджигаем.
В однокомпонентных (монотопливных, термокаталитических) ЖРД, разумеется, катализатор нужен. Но это уже давно решёная задача.
И, разумеется, закись азота не более неустойчива, чем алмаз... Без сильного нагрева и/или катализатора она хранится неограниченно долго и совершенно безопасна. Её используют как вытеснитель в баллончиках со взбитыми сливками, которые ящиками в любом продуктовом магазине...

[ExDi]

Если мы говорим о двухкомпонентном ЖРД, то нам не нужны никакие катализаторы. Просто смешиваем с топливом и поджигаем.

я вот про это

6. Перекись азота+аммиак, закрытый цикл, ТНА крутит перекись. Простой движок.

где, как я понял, предполагается, что "перекись" (на самом деле закись), разлагаясь, крутит тна

[Prokrust]

а для закиси есть хорошие катализаторы для контролируемого быстрого авторазложения в большом потоке? чет гуглятся только высокотемпературные катализаторы для нейтрализации ее примесей в промышленных выбросах. она термически неустойчива и разлагается при нагревании, да, но сам по себе процесс спонтанен и может идти со взрывом

Перекись воды намного неустойчивей, но при разложении в РД-107 не взрывается.

Закись азота тоже способна к разложению в присутствии катализатора, но при более высоких температурах, что усложняет конструкцию двигателя. Зато она хороша тем, что не токсична, не удушлива, не вызывает ожоги, не взрывоопасна, не вызывает коррозию и может очень долго храниться. В Стэнфордском университете были успешно испытаны двигатели на закиси азота тягой до 2 Ньютонов, работавшие без разрушения катализатора больше часа при температуре до 1225°С. Рабочая температура может быть и меньше, в статье университета Суррея (Великобритания) показано, что при температуре 520°C закись азота разлагается без катализаторов, что позволяет создать двигатели на самоподдерживающемся разложении.

Для лучшего смешивания и стабильного горения лучше сначала разложить, а потом подать в камеру сгорания. И зажигание проще, когда подается смесь при высокой температуре. А раз все равно разлагаем, то и ТНА заодним крутим.

[Дедан]

Долгохранимым в космосе может быть любое топливо,даже ЖВ. Нужен только большой его обьём, многослойная ЭВИ и термостатирование. Есть даже плюс. Никогда не замёрзнет. В случае пилотируемых полётов ,ещё лучше,не нужно возить воду, плюс дополнительный источник энергии (ЭХГ)

[ExDi]

Перекись воды намного неустойчивей, но при разложении в РД-107 не взрывается

меня это не удивляет, для перекиси есть хорошие низкотемпературные катализаторы, не требующие ее предварительного разогрева до высоких температур. но да, я уже тоже нашел упоминания того, что приемлемые катализаторы для закиси разработаны

[Prokrust]

Долгохранимым в космосе может быть любое топливо,даже ЖВ. Нужен только большой его обьём, многослойная ЭВИ и термостатирование. Есть даже плюс. Никогда не замёрзнет. В случае пилотируемых полётов ,ещё лучше,не нужно возить воду, плюс дополнительный источник энергии (ЭХГ)

Не любое. Жидкий водород хранить не получится.
Насколько я помню, НАСА считает что при полете на Марс жидкий кислород действительно можно просто хранить, экранировав от Солнца.  А вот хранение на НОО Земли под вопросом.

[Дедан]

Долгохранимым в космосе может быть любое топливо,даже ЖВ. Нужен только большой его обьём, многослойная ЭВИ и термостатирование. Есть даже плюс. Никогда не замёрзнет. В случае пилотируемых полётов ,ещё лучше,не нужно возить воду, плюс дополнительный источник энергии (ЭХГ)

Не любое. Жидкий водород хранить не получится.
Насколько я помню, НАСА считает что при полете на Марс жидкий кислород действительно можно просто хранить, экранировав от Солнца.  А вот хранение на НОО Земли под вопросом.

Довольно странное утверждение.  Хранение ЖВ доступно даже в земных условиях долговременно и в больших количествах,иначе не было бы "водородных РН,в том числе и СЛС.

[Prokrust]

Долгохранимым в космосе может быть любое топливо,даже ЖВ. Нужен только большой его обьём, многослойная ЭВИ и термостатирование. Есть даже плюс. Никогда не замёрзнет. В случае пилотируемых полётов ,ещё лучше,не нужно возить воду, плюс дополнительный источник энергии (ЭХГ)

Не любое. Жидкий водород хранить не получится.
Насколько я помню, НАСА считает что при полете на Марс жидкий кислород действительно можно просто хранить, экранировав от Солнца.  А вот хранение на НОО Земли под вопросом.

Довольно странное утверждение. Хранение ЖВ доступно даже в земных условиях долговременно и в больших количествах,иначе не было бы "водородных РН,в том числе и СЛС.

Тащить в космос холодильное оборудование никто не хочет. А без него водород испарится, как не храни.