Срочная модернизация! РД-108 на водороде для Иртыша-хеви

[Буцетам]

У Иртыша есть проблема неоптимального распределения ХС по ступеням. Об этом говорили даже сами РКК-энергетики, разработчики Иртыша:
https://naked-science.ru/article/cosmonautics/nuzhno-peredelat-konstruk

Фактическое соотношение характеристических скоростей ступеней ракеты-носителя «Союз-5» существенно ограничивает ее грузоподъемность», — утверждают специалисты «Энергии» в своих тезисах, представленных в рамках конференции «Королевские чтения».
На сегодня проработан вариант с возможностью вывода на НОО (низкая околоземная орбита) 18 тонн груза: согласно новым выводам, грузоподъемность можно увеличить до 20 тонн. Массу заправки предлагают повысить на 60 тонн, а тягу — на 80 тс.
Таким образом, перспективный носитель может перейти из среднего в тяжелый класс, а его возможности приблизятся к ракете «Ангара-А5», способной вывести на низкую околоземную орбиту 24,5 тонны грузов.

Никакого увеличения стартовой массы быть не может, треснет от натуги стол. Поэтому увеличивать ХС второй ступени нужно путём роста УИ. Нет никакого другого варианта кроме как переводить на водород РД-108. СРОЧНО!!!

Я наметил следующие мероприятия:
- разбираем двигатель, агрегат "газген+турбина+насос О" оставляем, агрегат "редуктор+насосы перекиси и азота" оставляем, агрегат "насос Г" меняем
- в новом агрегате "насос Г" две ступени, давление на выходе 45атм
- камеры переводим на охлаждение кислородом, чтобы не вешать на насос Г гидравлическое сопротивление камер
- у нового двигателя давление в камерах 38атм, тяга в вакууме 68 тонн, УИ 410сек
- ПН растёт до 22-24 тонн
- срок на всё 3 года, или проиграем 

[wisefilinn]

срок на всё 3 года, или проиграем

"Проиграем"?
Вы кто?
Кто проиграет?
Наркоманы? Новиопы? Казахи? Британцы?

[Буцетам]

срок на всё 3 года, или проиграем

"Проиграем" это про кого?
Наркоманов? Новиопов? Казахов? Британцев?

Сейчас острейший вопрос - сооружение "русского старлинка". Там выводить и выводить, а ракет нет. Союз-СПГ ещё не раскочегарился, а когда раскочегарится то окажется что он дорогой: каждый пуск теряем 100-тонный кислый двигатель закрытого цикла. И ПН 9 тонн. А Иртыш-хеви с многоразовой 1й ступенью даст ПН в 2,5 раза больше, при этом терять будем 70-тонный двигатель открытого цикла. Цена за кг ПН будет отличаться радикально!
Так что за 3 года нужно не только сделать водородную модификацию РД-108, но и навесить на первую ступень Иртыша многоразовые элементы от Союза-СПГ

[wisefilinn]

срок на всё 3 года, или проиграем

"Проиграем" это про кого?
Наркоманов? Новиопов? Казахов? Британцев?

Сейчас острейший вопрос - сооружение "русского старлинка". Там выводить и выводить, а ракет нет. Союз-СПГ ещё не раскочегарился, а когда раскочегарится то окажется что он дорогой: каждый пуск теряем 100-тонный кислый двигатель закрытого цикла. И ПН 9 тонн. А Иртыш-хеви с многоразовой 1й ступенью даст ПН в 2,5 раза больше, при этом терять будем 70-тонный двигатель открытого цикла. Цена за кг ПН будет отличаться радикально!
Так что за 3 года нужно не только сделать водородную модификацию РД-108, но и навесить на первую ступень Иртыша многоразовые элементы от Союза-СПГ

Ясно - за казахов и британцев радеете.
Тогда нам лучше чтобы вы "проиграли".

[Prokrust]

РД-108 тратит перекиси 8.8 кг/с, качая  горючее 91.4 кс/с и окислитель 226 кг/с. (и еще азот 1.75 кг/с - его не считать не буду).
Таким образом доля перекиси 8.8/(91.4+226)*100%= 2.77 % (1/36).
А значит потери в пустотном УИ = 370с * 2.77% = 10.3 сек.
Если вместо керосина будут водород, то общая плотность топлива упадет до 360 кг/м3.
То есть расход перекиси возрастет до 2.77% * (1000кг/м3 / 360кг/м3) = 7.7 %
Таким образом при давлении в 60 бар потери пустотного УИ = 470 с * 7.7%= 36.2
То есть мы получаем пустотный УИ для водородного РД-108 = 470-36.2 = 433 сек.
Так что незачем снижать давление до 38 бар.

[Буцетам]

Так что незачем снижать давление до 38 бар.

Снижать давление придётся, потому что насос кислорода у нас старый, а выдержать прежний расход кислорода (226 кг/сек) не получится - не хватит мощности турбины. Мощности не хватит потому что объёмный расход топлива возрастает. Расход топлива будет 226кг/сек+38кг/сек= 264кг/сек. А на керосине было 317кг/сек. Новый расход это 0,83 от старого. Но это массовый расход, а мощность зависит от объёмного. С учётом соотношения плотностей керосин-кислорода и водород-кислорода, получим новый объёмный расход в 2,4 раза больше старого.
 Соответственно, при той же мощности турбины, придётся снизить массовый расход в 2,4 раза (при том же давлении нагнетания). Но мы будем снижать расход только в 1,7 раза, а недостаток мощности компенсируем снижением давления нагнетания. 
Поскольку мощность турбины зависит от оборотов, снижать обороты нельзя. Следовательно, давление нагнетания кислородного насоса останется штатным (высоким). Снижать будем только давление нагнетания водорода. А куда нам девать высокое давление нагнетания кислорода? Всё просто: кислородом будем охлаждать камеры

[Sembler]

Соединения РД-108 под водород не были рассчитаны. Потребуется новый СК с дополнительной водородной инфраструктурой. 

[Буцетам]

Соединения РД-108 под водород не были рассчитаны. Потребуется новый СК с дополнительной водородной инфраструктурой.

С дополнительной - да, но уж точно не "новый СК". Что там, бетон неводородостойкий? Или мачты охрупчатся от водорода? Никакой это не новый стол, модернизация старого. Уровня доработки под Союз-2.1в

[Alex-DX]

Может тогда и перекись убрать, в рамках глубокой модернизации?)
Газогенератор на водороде, охлаждаем все водородом , что то типа RL10 в качестве газогенератора. 

[Дмитрий В.]

В общем, надо сделать новый водородник.

[Alex-DX]

В общем, надо сделать новый водородник.

Хочется нового, компоновка один два четыре сопла была.
Может 30? )
тридцать руливиков от РД-108.

https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?topic=25290.msg2783142#msg2783142

[Дмитрий В.]

У Иртыша есть проблема неоптимального распределения ХС по ступеням. ...

У Иртыша нет этой проблемы

[Буцетам]

У Иртыша есть проблема неоптимального распределения ХС по ступеням. ...

У Иртыша нет этой проблемы

Специалисты "Энергии" на "Королёвских чтениях" утверждали что есть такая проблема
https://naked-science.ru/article/cosmonautics/nuzhno-peredelat-konstruk

[Буцетам]

Может тогда и перекись убрать, в рамках глубокой модернизации?)

Идея-то правильная, но боюсь за 3 года не успеем. Так надо сделать только один новый узел - водородный насос, а теперь придётся новый газогенератор и новую турбину

[Дмитрий В.]

У Иртыша есть проблема неоптимального распределения ХС по ступеням. ...

У Иртыша нет этой проблемы

Специалисты "Энергии" на "Королёвских чтениях" утверждали что есть такая проблема
https://naked-science.ru/article/cosmonautics/nuzhno-peredelat-konstruk

Нет такой проблемы. В пределах сстартовой массы около 530 т распределение ХС и тяга 2-й ступени близки к оптимуму

[Буцетам]

Нет такой проблемы. В пределах сстартовой массы около 530 т распределение ХС и тяга 2-й ступени близки к оптимуму

Но по рассчётам РКК Энергетиков, полный оптимум даст 20 тонн ПН, а не 17. Есть куда двигаться. Тем более водород сам по себе поднимет ПН, даже если распределение уже было оптимальное

[Буцетам]

Как же хочется простого скромненького водородика! Чтобы "чух-чух-чух" потихонечку крутил, и не надо нам эти 100 тысяч оборотов. Мы и на 8000 накачаем сколько надо, 38атм в камере это нормально. У РЛ-10 столько было, и это двигатель легендарный. Чух-чух-чух зато целых 70 тонн тяги. Всего-то надо соорудить новый агрегат "насос Г" и прикрутить заместо старого. Я разве многого прошу?
Пора, пора делать. Без такого движочка до Луны не долетим

[Дмитрий В.]

Нет такой проблемы. В пределах сстартовой массы около 530 т распределение ХС и тяга 2-й ступени близки к оптимуму

Но по рассчётам РКК Энергетиков, полный оптимум даст 20 тонн ПН, а не 17. Есть куда двигаться. Тем более водород сам по себе поднимет ПН, даже если распределение уже было оптимальное

То, что предлагает Энергия, требует заметного увеличения стартовой массы. И, да, при этом получается плохое распределение ХС из-за переразмеренной второй ступени. Она переразмерена даже для увеличенной стартовой массы, т.к. для увеличенной стартовой массы оптимальное распределение ХС (масс) приведёт к уменьшению второй и увеличению первой ступени. Но первая ступень тогда вылезет за пределы транспортных ограничений. 
Поэтому то, что предлагал - нет, не Энергия, а один из её работников - представляет чисто академический мнтерес.

[Prokrust]

Нет такой проблемы. В пределах сстартовой массы около 530 т распределение ХС и тяга 2-й ступени близки к оптимуму

Но по рассчётам РКК Энергетиков, полный оптимум даст 20 тонн ПН, а не 17. Есть куда двигаться. Тем более водород сам по себе поднимет ПН, даже если распределение уже было оптимальное

Чем тяжелее 2-ступень, тем больше можно вытащить. Главное чтобы был движок под нее.
Предлагаю поставить на 2-ступень РД-191.
Будет больше 20 тонн!
PS.
А как сейчас - тяга 2-ступени и впрям маловата. Более чем в 13 раз меньше чем у 1-ступени.

[Дмитрий В.]

Нет такой проблемы. В пределах сстартовой массы около 530 т распределение ХС и тяга 2-й ступени близки к оптимуму

Но по рассчётам РКК Энергетиков, полный оптимум даст 20 тонн ПН, а не 17. Есть куда двигаться. Тем более водород сам по себе поднимет ПН, даже если распределение уже было оптимальное

Чем тяжелее 2-ступень, тем больше можно вытащить. Главное чтобы был движок под нее.
Предлагаю поставить на 2-ступень РД-191.
Будет больше 20 тонн!
PS.
А как сейчас - тяга 2-ступени и впрям маловата. Более чем в 13 раз меньше чем у 1-ступени.

Вариант с РД-191 рассматривался и оказался самым паршивым из-за избыточной тяги 2й ступени (Мпг около 15 т). Соотношение тяг 1:13 вполне приемлемое для непрерывного выведения для РН такой размерности