Почему Энергия+Буран тяжелее Шаттла?

[Feol]

Давно интересует:

Насколько знаю, стартовая масса системы Спейс-шаттл чуть более 2000 т., ну 2050 примем. На орбиту выходит около 100 т. Стартовая масса Энергия+Буран была 2400 т. На орбиту выходит то же где-то 100 т. Вопрос - тогда почему Энергия тонн на 350 тяжелее при старте?

Удельный РД 170 импульс 1-ой ступени на Энергии выше, чем ТТУ Шаттла. Удельный импульс РД 0120 2-ой ступени не ниже, чем у Шаттла. Тогда откуда лишняя масса? Более низкое конструктивное совершенство топривных баков? Или тут что-то другое?

[Дмитрий В.]

Потому, что:
1)Шаттл получает дополнительную добавку к скорости около 200 м/с из-за меньшей широты старта
2)Спасать жидкостные блоки, приземляющиеся на сушу, сложнее, чем РДТТ, падающие в море. В результате, блоки А получились относительно тяжелее SRM Шаттла.
3)Энергия рассчитана на выход из 500 нештатных ситуаций, включая отказ одного блока А, в результате, из-за услиления  для этого расчетного случая, конструкция блока Ц оказалась тяжелее.
4) Двигатели 11д122 полулись более тяжелыми чем SSME, что объясняется отсутствием практического опыта в создании водородных ЖРД большой тяги
5) Конструкция Энергии была рассчитана на обеспечение устойчивости к ряду спецвоздействий.
6) Элементы блока Ц транспортировались по воздуху и в их расчете на прочность были учтены расчетные случаи жесткой посадки с поперечной перегрузкой не менее 2.
Ну, и ряд других факторов. Хотя, например топливный отсек блока Ц получился несколько легче ВТБ (по крайней мере, первых модификаций) .

[Feol]

В принципе, понятно. Но лишние 200 м/с форы за счёт уменьшения широты, скажем, с 46 до 29 градусов? Странно, там метров 80 - 90 должно быть, не больше..

[Avilkin]

Дело в том, что "Спейс Шаттл" и "Энергия-Буран" похожи только
внешне. Ракето-носитель "Энергия" самостоятельный многоцелевой
носитель. Создавался для разной полезной нагрузки. "Шаттл"
это только многоразовая система. Отсюда и разница.

[Feol]

Дело в том, что "Спейс Шаттл" и "Энергия-Буран" похожи только
внешне. Ракето-носитель "Энергия" самостоятельный многоцелевой
носитель. Создавался для разной полезной нагрузки. "Шаттл"
это только многоразовая система. Отсюда и разница.

Ну, нет, не согласен. Это констатация общеизвестного факта, но она ничего не объясняет. Возвратимся к постановке задачи: есть 2 системы, выводящие на орбиту приблизительно равный груз. Что это за груз, в данном случае не важно. Известно, что удельний импульс всех двигателей системы 1 (шаттл) не выше, чем у системы 2 (энергия+буран). При этом она на страте заметно легче. Вопрос: почему? Первое предположение, что мне приходило в голову, - низкое конструктивное совершенство бакового отсека центрального блока. Но в книге Губанова "Триумф и трагедия Энергии" хоть и нет прямых сравнеий масс бака шаттла и баков блока 'Ц' энергии, но есть данные, позволяющие, вроде как, прикинуть. Прикидки дают, что конструктивное совершенство блока 'Ц' у Энергии выше! И все становится ещё непонятнее.

Дмитрий В. пишет о 200 м/с форы от вращение Земли. Явно многовато.
Водородные двигатели тяжелее. Настолько, что стартовая масса возросла на 400 т? А вот на счет массы 1-ой ступени.. Неужели ухитрились так бестолково её сделать, что сожрали весь выигрыш в УИ РД 170 + добавили 400 т. стартовой массы?

[pk13]

А вот на счет массы 1-ой ступени.. Неужели ухитрились так бестолково её сделать, что сожрали весь выигрыш в УИ РД 170 + добавили 400 т. стартовой массы?

Если бы так было, то Энергия ни в жисть не выводила бы "приблизительно равный груз" с широты Байконура, ан нет, таки выводила, значит не "сожрали".

[goran d]

шатл помоему выводит менее 100т
полезный груз - 20 а не 30т

[Feol]

При переходе от Байконура к Канавералу прибавка от вращения Земли - около 1% от 1-ой космической. Пускаем не на стационар   , потому никаких поворотов плоскости орбиты с действительно жуткими затратами хар. скорости делать нам не надо. + если пускать шатл на на мин. наклонение, а, скажем, на 51 град. (что успешно делается)) то ценность этой географической прибавки ещё меньше. И при этом она дала возможность американам получить на 15% меньшую стратовую массу? Не верю..

[Feol]

шатл помоему выводит менее 100т
полезный груз - 20 а не 30т

Интересно, какая точно была масса Бурана сразу после выхода на орбиту, кто нибудь знает? Не после отделения от 2-ст. энергии, а после выхода на орбиту? И аналогичные данные по шаттлам. Для корректного сравнения

[Дмитрий В.]

В принципе, понятно. Но лишние 200 м/с форы за счёт уменьшения широты, скажем, с 46 до 29 градусов? Странно, там метров 80 - 90 должно быть, не больше..

Пардон! Конечно, не 200, а около 120 м/с (то есть 410 м/с для Канаверала против 290 для Байконура - при выведении на орбиты с типичными наклонениями).

[Дмитрий В.]

шатл помоему выводит менее 100т
полезный груз - 20 а не 30т

Интересно, какая точно была масса Бурана сразу после выхода на орбиту, кто нибудь знает? Не после отделения от 2-ст. энергии, а после выхода на орбиту? И аналогичные данные по шаттлам. Для корректного сравнения

Ну, масса 11ф35 была около 105 т. Правда, уже не помню точно, но вроде бы - это масса после отделения от 2-й ступени. Для довыведения на орбиту потребная ХС составляла 50-70 м/с. Зная УИ, примерно  362с, легко посчитать потребную массу топлива, а потом вычесть ее из массы ОК. Ну, или посмотрите на www.buran.ru

[El Selenita]

Если не ошибаюсь, то теоретическая максимальная масса "Шаттла" на орбите больше 115 т (118 т, по памяти, для самого тяжёлого из "челноков"). Из которых, правда, крайние 15 приходятся на главную ДУ. Обсуждая массу "Бурана", нужно помнить, что в его состав главная ДУ не входила. Если мысленно "перенести" ДУ с "Энергии" на "Буран", т. е. включить её в состав ПН (куда она не входила ), то по массе будет примерно одно и то же.

[Pavel]

А вот что писал Губанов

 "Энергия", как универсальная система, которая может выводить различные аппараты, а также запускать межпланетные и лунные корабли, не имеет аналогов в мировой практике, и ее сравнение со "Спейс Шаттлом" правомерно только для случая выведения орбитального корабля "Буран". Вот некоторые сравнительные характеристики обеих систем.
    Масса полезного груза, выводимого на опорную орбиту высотой 200 км, примерно одинакова: у "Бурана" - 30 т при наклонении орбиты 50,70, у "Спейс Шаттла" - 29,5 т при наклонении 280. Масса полезного груза, возвращаемого с орбиты на Землю, 15-20 т, американский "Челнок" может возвратить 14,5 т. Стартовая масса "Энергии" выше на 360 т. Это связано, во-первых, с "малольготным" наклонением орбиты, наличием эффективной системы безопасности полета экипажа. Длительность функционирования на орбите одинаковая - 7-30 суток. Первая ступень "Энергии" состоит из четырех жидкостных двигательных установок - блоков А. У "Спейс Шаттла" два твердотопливных ускорителя. На второй ступени "Энергии" - четыре двигателя, из которых один - практически резервный. У "американца" - 3 двигателя. Схема спасения блоков первой ступени "Энергии" - посадка на сушу, у "Спейс Шаттла" - на воду. Сборка "Спейс Шаттла" ведется вертикально. У нас и сборка, и перевозка на старт по спаренной железнодорожной колее производятся горизонтально с последующей установкой на старте в вертикальное положение.
    Конечная масса перед отделением орбитального корабля 178,5 т у "Энергии" и 153 т - у "Спейс Шаттла", масса после отделения - 105 и 114,3 т соответственно. Превышение массы челнока над кораблем после отделения получается, в основном, за счет того, что на его борту находится основная энергетическая установка - маршевые двигатели второй ступени. При приведенных к одинаковым условиях запуска "Бурана" и "Спейс Шаттла" - с наклонением 28,50 и высотой орбиты порядка 370 км, "Энергия" выводит груз тяжелее на полторы тонны. Однако конструктивное совершенство - это отношение массы полезного груза к начальной массе ракеты - у "Спейс Шаттла" составляет 1,45, в то время как у "Энергии" - 1,26. Это объясняется большим уровнем резервирования систем вплоть до двигателей, с учетом того, что, например, на первой ступени удельный импульс двигателей "Энергии" существенно выше, чем у твердотопливных ускорителей "Спейс Шаттла": у "Энергии" 308,6-336,2, а у челнока 262,2. Сухая масса первой ступени "Энергии" - блоков А - составляет 265,2 тонн, у "Спейс Шаттла" -163,8. В пересчете на один блок наша конструкция тяжелее, и в потерях полезного груза составляет 12,6 тонн, при этом существенная часть потерь падает на средства спасения блоков А - порядка 6 тонн полезного груза. Удельный импульс двигателей второй ступени примерно одинаков - 454-455 с. Конструктивное совершенство топливных отсеков вторых ступеней "Энергии" и "Спейс Шаттла" примерно одинаково: сухая масса отсеков 34-35 m.

[Dio]

Ну да. Типа очевидно, что для "Энергии" ПН является планер "Бурана" весом 105 т., а для "Шаттла" ПН является только то, что внутрь насыпано, весом до 30 т., если не ошибаюсь. Вот и считай массовое совершенство. Как минимум, вес маршевого двигателя нужно вычитать.

[Feol]

Ох уж это резервирование... Двигателей, блин... Не верю я в это. Наиболее типичный сценарий аварии кислородно-керосинового двигателя - взрывное разрушение. При этом резервирование уже значения не имеет. Практика испытаний и начальной эксплуатации РД 170 на Зенитах это подтверждает, тут он ничем не выделяется. Таких двигателя там 4 да еще по 4 камеры у каждого. Очевидное снижение надёжности по отношению к шаттлу - 2 РДТТ всё равно потенциально значительно надёжнее, несмотря на Челленджер. Стали городить жуткую противоаварийную систему с сомнительной эффективностью. Она потянула массу, и т. п. На счёт взрывучести двигателя 2-ой ступени не знаю, но, по-моему, увеличение их числа надёжности то же не добавляет... Ракета не самолёт, при том, что и на самолётах оптимальное по надёжности число двигателей - 2 шт. Выбор РДТТ оптимален был для шаттловской схемы.
А вообще типичные проявления невыполнения, казалось бы, известного любому инженеру принципа проектирования сложных технических систем - эффективное на практике предотвращение перерастания аварийной ситуации в катастрофическую (с человеческими жертвами) мозможно только путём снижения порядка сложности системы. И ведь делали же правильно - САС на Союзах, в общем, на всём, что до Шаттлов - Буранов. Сложная система терпит аварию, - запускается САС - на порядок более простая система и эффективно спасает экипаж. А у нас - как всегда при копировании. Взяли систему с чужими проектными ошибками (ну нет никакой САС на шаттле) и добавили свои - поставили корабль с неспасаемым экипажем на потенциально существенно менее надёжную ракету. Поняв это, ничего другого не осталось, как пытаться давить клопов по-одиночке. Ну так это же уже было на Н1..

Да уж, если бы Буран летал, места на Новодевичьем кладбище точно расходовалось бы очень быстро

[yos]

Ерунда, Энергия была очень надёжной, со встроенными программами на 500 нештатных ситуаций, экипаж спасаем на почти всех участках полёта.

[Feol]

Предлагаю нештатную ситуацию   : На 2-ой секунде полета из-за "попадания посторнней частицы" происходит прогар сильфона камеры сгорания одного из блоков 1-ой ступени. Струя газа ударяет в область ДУ смежного блока 1-ой ступени. Двигатель выходит из строя. Полная потеря тяги 1-ой ступени с одной стороны носителя. Угроза потери устойчивости полёта. Развивается пожар в области ДУ второй тупени из-за поражения осколками и горячими газами от аварийных РД 170 1-ой ступени. Задача: подобрать один из 500 алгоритмов выхода из аварийной ситуации и спасти экипаж.  

[Дмитрий В.]

Предлагаю нештатную ситуацию   : На 2-ой секунде полета из-за "попадания посторнней частицы" происходит прогар сильфона камеры сгорания одного из блоков 1-ой ступени. Струя газа ударяет в область ДУ смежного блока 1-ой ступени. Двигатель выходит из строя. Полная потеря тяги 1-ой ступени с одной стороны носителя. Угроза потери устойчивости полёта. Развивается пожар в области ДУ второй тупени из-за поражения осколками и горячими газами от аварийных РД 170 1-ой ступени. Задача: подобрать один из 500 алгоритмов выхода из аварийной ситуации и спасти экипаж.  

11д520 был снабжен комплексом автоматики аварийной защиты, с весьма большим быстродействием (насчет системы пожаровзрывопредупреждения на блоке А - не помню, но на Ц - была). В данном случае, еще до прогара газовода, будет зафиксировано критичское повышение температуры, далее  по команде АВДУ - аварийное выключение ДУ - происходитотключение аварийного двигателя. РН уходит со старта и летит по траектории, обеспечивающей падение блоков А в зонах отчуждения и кинемтические параметры ОК для выполнения маневра возврата. Из аврийного блока А сливается окислитель. После выработки топлива из остальных блоков А, происходит отделение блоков А и ОК с использованием штатных средств. ОК совершает маневр возврата на аэродром "Юбилейный".

[Feol]

Но почему тогда это не сработало на Зените? В том самом пуске, который разрушил ПУшку? Ситуация-то не придуманная мною

[Дмитрий В.]

Но почему тогда это не сработало на Зените? В том самом пуске, который разрушил ПУшку? Ситуация-то не придуманная мною

Не в курсе. Однако, ясен пень, что при АВДУ единственного ЖРД Зенита сразу после КП, независимо от причин, последствие м.б. только одно - падение на СК. Со взрывом.