Две ступени vs три ступени – «наш ответ» hcube .

[hcube]

А откуда цифра 3000? Блоки первой ступени весят по 400 тонн, ЦБ-600, блок второй - примерно 150, еще 110 - ПН - итого - 2460. И 110 тонн у А-100 в керосиновом варианте не будет. Я думаю, что цифра ближе к 90-95 тоннам должны быть. Вот с водородом наверху - да, будет 110 или даже 120. Если 'привести' к Энергии - то стартовая масса будет процентов на 10 выше - порядка 2700. Но не 3 ;-).

Касательно дешивизны - думаю, будет дешевле. За счет унификации диаметров. За счет некриогенных баков меньшего обьема, за счет удобства транспортировки, и так далее.

Масса конструкции у А-100 - примерно та же что у Энергии. Но эта конструкция - под керосин, а не под водород, и как таковая - она дешевле, чем.

По сути, А-100 - это Энергия, у которой пресловутая 2я ступень заменена на 2 - 'нижнюю' керосиновую, и 'верхнюю' водородную. На которой ДВА двигателя ЦБ вместо ЧЕТЫРЕХ.

Вообще, если конкретно про А-100 говорить, то там AFAIK ЦБ того же обьема что боковушки - но на ЦБ стоит не РД-171, а РД-180. То есть к концу работы пакета в ЦБ еще половина топлива остается.

[mihalchuk]

Ворон:

Дмитрий В. а не "по-барабану" 100 тонн или 126 - в конкретной ситуации?  
Будь у России ракета даже на 100 тонн - у нас не было бы конкурентов и "на Луну", американские планы "чисто теоретические пока".

Ворон, а зачем такая ракета? Летать на Луну можно и на Протон+Зенит - шикарно, можно и просто на одном Протоне, если ужаться. А чем закончится такая ракета? Построили - слетали - выбросили. Это уже проходили.

[Дмитрий В.]

А откуда цифра 3000? Блоки первой ступени весят по 400 тонн, ЦБ-600, блок второй - примерно 150, еще 110 - ПН - итого - 2460. И 110 тонн у А-100 в керосиновом варианте не будет. Я думаю, что цифра ближе к 90-95 тоннам должны быть. Вот с водородом наверху - да, будет 110 или даже 120. Если 'привести' к Энергии - то стартовая масса будет процентов на 10 выше - порядка 2700. Но не 3 ;-).

Касательно дешивизны - думаю, будет дешевле. За счет унификации диаметров. За счет некриогенных баков меньшего обьема, за счет удобства транспортировки, и так далее.

Масса конструкции у А-100 - примерно та же что у Энергии. Но эта конструкция - под керосин, а не под водород, и как таковая - она дешевле, чем.

По сути, А-100 - это Энергия, у которой пресловутая 2я ступень заменена на 2 - 'нижнюю' керосиновую, и 'верхнюю' водородную. На которой ДВА двигателя ЦБ вместо ЧЕТЫРЕХ.

Вообще, если конкретно про А-100 говорить, то там AFAIK ЦБ того же обьема что боковушки - но на ЦБ стоит не РД-171, а РД-180. То есть к концу работы пакета в ЦБ еще половина топлива остается.

А у Вас есть точные данные по развесовкам А-100? И Вы уверены, что все блоки одного диаметра? И сколько ББ на ней (я в инете находил и 4 и 6 ББ). А 3000 (точнее - 3280) т - расчет для 3-хступенчатой керосиновой РН с ПН=110т (тоже где0то цифра мелькала по А-100). С водородной 3-й ступенью, разумеется Мст будет меньше. Кстати, применение РД-180 на 2 ст. дает слишком малую тяговооруженность, что прилично ухудшает массовую отдачу РН.

[hcube]

Она точно с 4 ББ на РД-170. Иначе ни при каком раскладе 100 тонн не будет. РД-180 и РД-0120 на третьей - вроде бы так. Баки унифицированы, и логично применить диаметр 4.1.

Касатеьлно РД-180 на ЦБ... ну, у него 400 тонн тяги. Т.е. в конце работы 1й ступени во второй ступени останется порядка 200 тонн, плюс 150 тонн третьей и 100 тонн ПН - всего 450 тонн. По моему, это хотя и не очень хорошо, но не критично, и всяко лучше, чем иметь почти полностью выработанную 2ю ступень в случае использования РД-171.

[Дмитрий В.]

Вынужден Вас огорчить, уважаемый Hcube. Ангара-100 будет иметь характеристики похуже, чем Вы предполагаете. Проведем небольшую оценку оптимальных параметров А-100. Простору для оптимизации немного (из-за многочисленных ограничений), тем не менее, попробуем отыскать максимум «мю ПН», подбирая относительные конечные массы ступеней, а попросту говоря, запасы топлива на ступенях. В первом приближении примем ХС = 9350 м/с.  При этом должны выполняться следующие  ограничения:
1.На РН применяются 4 ББ с РД-170/171 и 1 ЦБ с РД-180.
2.Масса  топлива в ЦБ равна массе топлива в 1-м ББ (унификация).
3.Масса водородной третьей ступени принята равной 260 т (включая массу ПН=110т), из условия применения на ней одного 11д122 (форсированного по тяге до 208 тс в пустоте, что допускается штатным 11д122) при тяговооруженности 0,8.
4.Масса головного обтекателя включена в массу конструкции ББ, что вполне допустимо, т.к. в данном случае ГО м.б. сброшен сразу после отделения ББ.
5.Диаметр всех блоков = 4,1 м.
В результате расчета получаем: Мст = 2602т, масса топлива в 1 ББ = массе топлива в ЦБ = 424,5т, тяговооруженность 1-й ступени = 1,3, тяговооруженность 2-й ступени = 0,89 (далеко от оптимального значения, но приемлемо), масса топлива 3-й ступени 132,4 т. При этом, даже с учетом переохлаждения компонентов топлива, длина ББ (а значит и ЦБ) = 42 м (т.е. каждый из 5 блоков надо перевозить по частям, т.к. в вагон «влазит» максимум 32,4м, ЕМНИП). Длина блока 3-й ступени (водородной) около 38м. С учетом длины ГО 30м, общая длина РН составит 110м. Увеличение диаметра 3-й ступени до 5,5 м сокращает длину РН до 96м (если использовать на 3-й ступени совмещенные днища, то примерно, до 93-94 м), но это вынуждает использовать авиатранспортировку и сводит на нет эффект унификации диаметров всех блоков. Кстати, предложенная мной «реинкарнация» «Энергии» имеет стартовую массу 2125-2155 т при общей длине 70-75м (правда, ПН всего около 95т). Т.е., для доставки на космодром блоков Ангары-100 надо использовать 12 вагонов (10 вагонов для доставки ББ и ЦБ и 2 – для доставки блока 3-й ступени), или 10 вагонов и 1 рейс грузового самолета, в случае перехода на диаметр 5,5 м для 3-й ступени. Для моего варианта 100-тонника требуется 5 вагонов для перевозки ББ и 1 рейс самолета (например, модифицированного Ил-96Т). Надо сказать, что, учитывая неоптимальные тяговооруженности 1-й и 2-й ступеней Ангары-100, ХС будет скорее ближе к 9500 м/с. В этом случае ПН составит примерно 105т. А учитывая, что при расчете использовалось несколько завышенное  массовое совершенство ББ и ЦБ, то в реальности ПН будет в районе 98-100т (при стартовой массе 2602т), либо, для обеспечения ПН=110т Мст придется увеличить, как минимум, до 2735-2750т. С уважением, Дмитрий В.

[hcube]

А сколько ПН можно получить, если ограничить длину ББ 'вагоном', т.е. 32 метрами? То есть если заправка ББ/ЦБ будет 320 тонн? Водородник, к слову, лучше 5.5, потому как 100 тонн нагрузки в обтекателе 4.1 метра - это эротишно ;-).

Я так понимаю, ПН упадет где-то до 100 тонн, так? Ну, так 100 тонн как раз и заложено ;-).

[Дмитрий В.]

А сколько ПН можно получить, если ограничить длину ББ 'вагоном', т.е. 32 метрами? То есть если заправка ББ/ЦБ будет 320 тонн? Водородник, к слову, лучше 5.5, потому как 100 тонн нагрузки в обтекателе 4.1 метра - это эротишно ;-).

Я так понимаю, ПН упадет где-то до 100 тонн, так? Ну, так 100 тонн как раз и заложено ;-).

Получается фигня! Если уменьшить заправку ББ и ЦБ (при Мст=2602т), то для компенсации уменьшения запасов топлива придется увеличивать 3 ст (заправка 600т). ПН при этом = 127т, а длина РН около 150м даже при диаметре водородного блока 5,5м.

[hcube]

А если третью ступень не увеличивать, а оставить такую же - то есть просто задаться бОльшим ускорением?

К слову - по поводу запасов топлива - а баки обязательно должны быть _круглыми_? ;-)

[Дмитрий В.]

1)А если третью ступень не увеличивать, а оставить такую же - то есть просто задаться бОльшим ускорением?

2)К слову - по поводу запасов топлива - а баки обязательно должны быть _круглыми_? ;-)

1)Это практически ничего не даст, т.к. 3-я ступень летит с очень малыми углами наклона траектории, т.е. грав. потери малы и увеличение тяговооруженности их мало уменьшит, но прибавит массы ДУ. Я точно не считал, но оптимальная тяговооруженность 3-х ступеней при выводе на ЛЕО, по логике должна быть меньше 1.
2)Можно и не круглые, но масса резко возрастет.

[mihalchuk]

Дмитрию В.

Отношение к ступеням понятно. Но есть несколько вопросов.
1. Чем не нравится трёхступенчатая схема на многоблочном пакете? Неужели переливом компонентов?
2. А если спасать блок/блоки первой ступени (вариант типа Байкала)?
3. Если выводится какой-нибудь грузовой клипер, в котором собственно груза - 30%. Увеличив грузоподъёмность РН на 10% получим прирост груза на треть. Оправдана ли 3-я ступень в этом случае?

[avmich]

Относительно последнего можно быть уверенным
Даже неспециалисту
Что НЕ будет :mrgreen:

Вот только неспециалисту и очевидно :) . Причём не всякому.

[Дмитрий В.]

А если третью ступень не увеличивать, а оставить такую же - то есть просто задаться бОльшим ускорением?

К слову - по поводу запасов топлива - а баки обязательно должны быть _круглыми_? ;-)

Вчера подумал, порисовал и пришел к выводу, что у Ангары-100 3-я водородная ступень имеет диаметр 7,7 м (т.е. как у блока Ц 11к25). В этом случае РН компонуется «идеально»: нагрузки на ББ идут строго по продольной оси без внецентренного изгиба, что позволяет сделать их очень легкими, длина РН не превышает 85 м. Поскольку 3-я ступень имеет небольшую сухую массу, то ее можно транспортировать на модифицированном серийном самолете – к примеру, на Ту-204. С уважением Дмитрий В.

[Дмитрий В.]

Дмитрию В.

Отношение к ступеням понятно. Но есть несколько вопросов.
1. Чем не нравится трёхступенчатая схема на многоблочном пакете? Неужели переливом компонентов?
2. А если спасать блок/блоки первой ступени (вариант типа Байкала)?
3. Если выводится какой-нибудь грузовой клипер, в котором собственно груза - 30%. Увеличив грузоподъёмность РН на 10% получим прирост груза на треть. Оправдана ли 3-я ступень в этом случае?

1.Не нравится, прежде всего, снижением надежности и увеличением количества и площади зон отчуждения, за которые надо платить, и чем дальше тем дороже.
2.Спасение 1-й ступени, скорее всего привдет к уменьшению ПН и удорожанию пуска. В настоящее время одноразовое дешевле многоразового (в ракетной технике, по крайней мере). ИМХО.
3.Не думаю, что оправдана - можно просто увеличить Мст для 2-хступенчатой РН на 10% - это будет явно дешевле. С уважением, Дмитрий В.

[Yegor]

Возвращаясь к теме, сравним две близкие РН:

ЛЕО
Союз-2-1-а: Ступеней = 3, Общая масса = 310'000кг, Тяга у земли = 4'060.65 kN, Масса конструкции = 24'470 кг, Импульс 1 ст у земли=?264, Импульс 1 ст в вакуме = 320, Импульс 3 ст = 326, ПН = 7'830кг (Экватор), ПН = 7'020кг (Байконур)
http://www.astronautix.com/lvs/soyuzst.htm
http://www.samspace.ru/RN/souz_2.htm

Фалкон-9:  Ступеней = 2, Общая масса = ~290'000кг, Тяга у земли = 3'400.65 kN, Масса конструкции = ?~21'500 кг, Импульс 1 ст у земли=255, Импульс 1 ст в  вакуме = 304, Импульс 2 ст = 327, ПН = 9'300кг
http://www.spacex.com/falcon_overview.php

ГПО
Союз-2-1-а-Фрегат: Ступеней = 4, Общая масса = ~310'000кг, Тяга у земли = 4'060.65 kN, Масса конструкции = 25'466 кг, Импульс 1 ст у земли = ?264, Импульс 1 ст в  вакуме = 320, Импульс 4 ст = 327, ПН = 2'700кг (Экватор)
http://www.astronautix.com/lvs/soyregat.htm
http://www.arianespace.com/site/launcher/launcher_soyuz_family.html

Фалкон-9:  Ступеней = 2, Общая масса = ~290'000кг, Тяга у земли=3'400.65 kN, Масса конструкции = ?~21'500 кг, Импульс 1 ст у земли = 255, Импульс 1 ст в  вакуме = 304, Импульс 2 ст = 327, ПН = 3'400кг (Экватор)
http://www.spacex.com/falcon_overview.php

[serb]

Че-т я тогда не понимаю про девятый флакон

Стартовая масса у него меньше.
Удельный импульс - ниже на 1 ступени и совсем уж незначительно выше на 2-й.
Массовое совершенство лучше незначительно.

А поди ж ты - такая разница в выводимой массе!

[Игорь Суслов]

А поди ж ты - такая разница в выводимой массе!

Действительно, странно, даже 20 градусов разницы в широте дело не меняют ... особо.

[Pavel]

Че-т я тогда не понимаю про девятый флакон

Стартовая масса у него меньше.
Удельный импульс - ниже на 1 ступени и совсем уж незначительно выше на 2-й.
Массовое совершенство лучше незначительно.

А поди ж ты - такая разница в выводимой массе!

Совсем странно для ГПО. Особенно если учесть, что количество ступеней у Сокола не меняется.

[serb]

Совсем странно для ГПО. Особенно если учесть, что количество ступеней у Сокола не меняется.

МБ это масса вместе со 2 ступенью?  :?

[Дем]

Че-т я тогда не понимаю про девятый флакон

Стартовая масса у него меньше.
Удельный импульс - ниже на 1 ступени и совсем уж незначительно выше на 2-й.
Массовое совершенство лучше незначительно.

А поди ж ты - такая разница в выводимой массе!

А всё очень просто - 1) последовательная схема vs пакетная с одновременной работой 1 и 2 ступени.
2) тяга 1.15 vs 1.3
3) КПД движка (может он топлива на тонну тяги меньше расходует?)

[Yegor]

МБ это масса вместе со 2 ступенью?  :?

Извиняюсь, а что такое МБ?