Сколько времени должна была работать первая ступень Н-1?

[Motor]

Вот что пишут о пусках Н-1:

1-й пуск. проблема в первой ступени в T+70 секунд
2-й пуск. проблема в первой ступени еще до того, как ракета взлетела
3-й пуск. проблема в первой ступени в T+51 секунд
4-й пуск. проблема в первой ступени в T+107 секунд.
А сколько должна была проработать первая ступень до ее отделения?

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

На сколько я помню, взрыв произошел за 7 секунд до разделения ступеней. Практически, если бы удалось включить 2-ю ступень до момента взрыва по команде с Земли, то ПН вышла бы на орбиту, а дальнейшая программа полета дролжна могла быть выполнена.

[X]

На сколько я помню, взрыв произошел за 7 секунд до разделения ступеней. Практически, если бы удалось включить 2-ю ступень до момента взрыва по команде с Земли, то ПН вышла бы на орбиту, а дальнейшая программа полета дролжна могла быть выполнена.

Мои любимые вопросы по этому поводу:

-- зачем у Н-1 была такая высокая стартовая тяговооруженность;
-- зачем ставить систему типа КОРДа на двигатели замкнутой схемы, которые взрываются как бомба, отключить не успеешь;
-- зачем, соответственно, это усложнение программы полета с отключением изначально ненужных шести двигателей, которое привело к последней аварии?

Можете прокомментировать эти моменты?

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Тяговооруженность ставили из-за высокого донного сопротивления. Во время полета первой ступени должны были последовательно выключаться несколько пар двигателей, наиболее "уставших" (вроде 3 пары).
Корд более стоял для упроавления ракетой по тангажу и рысканию. Управление было за счет разности тяги. Отключение двигателей на той элементной базе делать не успевали, посему было дано задание разработать вместо взрывоопасных НК-19, невзрываемые НК-33, что и было сделано. Но поставить НК-33 на Н-1 не успели.
6 двигателей крена накрыли третью ракету. На четвертой стояли уже 4, но более мощных двигателя. Авария произошла из-за разрыва трубопроводов во время штатного отключения центральной двигательной установки (ЦДУ) из-за гидравлического удара. Причина была легкоустранима, но сделать этого не дали.

[sas]

http://epizodsspace.narod.ru/bibl/chertok/kniga-4/obl-4.html

[X]

Не совсем ясно. Ведь увеличение тяговооруженности на старте именно
и должно приводить к значительным аэродинамическим потерям?

Затем, почему было выбрано высокосимметричное расположение
двигателей? Почему не расположили их сразу в 2 (4, 6) группы?

Т.е., нет ли ощущения, что боролись со сложностями, которые сами
себе искусственно и создали?

Потом, реально ли отслеживание развития аварии на двигателях
типа НК-33/РД-170 в принципе?

Авария произошла из-за разрыва трубопроводов во время штатного отключения центральной двигательной установки (ЦДУ) из-за гидравлического удара.

Вот именно штатность этого отключения и непонятна.

[Николай Павловский]

-- зачем у Н-1 была такая высокая стартовая тяговооруженность;

Самого этот вопрос мучает. Возможно, тов. Шлядинский и прав насчет донного сопротивления - пока спорить не буду.
Но обратил бы внимание на эту же особенность (высокую тяговооруженность и малое время работы 1-й ступени) у Р-9.
А проектировали их одни и теже люди...
Такое ощущение, что на рубеже 50-60-х была у проектантов ракет в ОКБ-1 некая оформившаяся теория на этот счет.

-- зачем ставить систему типа КОРДа на двигатели замкнутой схемы, которые взрываются как бомба, отключить не успеешь;

КОРД ставился прежде всего потому, что всем было ясно, что и при самых надежных двигателях в связке из 30 штук вероятность отказа высока.
Связь между дожиганием и повышеннай скоростью разрушения, вообще говоря, не очевидна. Как и связь с высоким внутрикамерным давлением. Вон, SSME замкнутой схемы и с еще более высоким Рк - и ничего, успевают отключать.
Фактически, КОРД успевал реагировать на все, кроме разгара ТНА - но тут уж сказались конструктивные особенности конкретной конструкции, а не выбранные параметры.

-- зачем, соответственно, это усложнение программы полета с отключением изначально ненужных шести двигателей, которое привело к последней аварии?

"изначально ненужные шесть двигателей" были одним из мероприятий, поднявших ПН с 75 до 95 тонн. 20 тонн, видимо, тоже ненужные? ;-)
Что касается последней аварии, то не все так однозначно...

Во время полета первой ступени должны были последовательно выключаться несколько пар двигателей, наиболее "уставших" (вроде 3 пары).

Гм... Сильно уставших-то? Усталость двигателя - это свежо, оригинально.
Допускалось аварийной отключение двух пар двигателей. Отказавших.

Отключение двигателей на той элементной базе делать не успевали

Если аналоговая в своей основе автоматика не успевала, то что же могло тогда успеть? Дело не в быстродействии КОРДа, а в скорости развития процессов отказа в двигателе.

6 двигателей крена накрыли третью ракету. На четвертой стояли уже 4, но более мощных двигателя.

Уй!.. Не двигателей, а управляющих сопел. А вот после третьего пуска поставили уже именно двигатели.

Авария произошла из-за разрыва трубопроводов во время штатного отключения центральной двигательной установки (ЦДУ) из-за гидравлического удара. Причина была легкоустранима, но сделать этого не дали.

"кузнецовцы" с самого начала и до сих пор настаивают на версии гидравлического удара.
"королевцы" настаивали (и вроде официальная позиция не изменилась) на вине двигателей. Тем не менее, на 8Л были введены демпферы в гидравлических магистралях.
Сделать-то дали, пустить не дали.

[avmich]

Гм... Сильно уставших-то? Усталость двигателя - это свежо, оригинально.

Не цепляйтесь к словам, Corvax.

[X]

КОРД ставился прежде всего потому, что всем было ясно, что и при самых надежных двигателях в связке из 30 штук вероятность отказа высока.

Опять неясно. У 24 камер "Союза" значительно меньше?
Для примера:
 0,99^30 ~ 0,73
 0,99^24 ~ 0,78

Так стоило ли сразу огород городить? Может быть, стоило сначала
"так" попускать, а уж в случае успеха со всякими наворотами
экспериментировать? А то как-то эта теоретическая дополнительная
надежность на практике боком вышла?

"изначально ненужные шесть двигателей" были одним из мероприятий,
поднявших ПН с 75 до 95 тонн. 20 тонн, видимо, тоже ненужные? ;-)
Что касается последней аварии, то не все так однозначно...

Точно таким же, если не лучшим, мероприятием было бы увеличение
времени работы первой ступени?

6 двигателей крена накрыли третью ракету. На четвертой стояли уже 4, но более мощных двигателя.

Уй!.. Не двигателей, а управляющих сопел. А вот после третьего пуска поставили уже именно двигатели.

А-а, а то я сразу даже не понял, что в виду имелось. Вот отсюда мой
вопрос о высокосимметричном расположении двигателей.

[avmich]

У Чертока хорошо всё описано.

32 стартовые камеры Союза - это не то же самое, что 30 стартовых двигателей Н-1. Двигатель и камера - существенно разные вещи.

Может быть, стоило сначала
"так" попускать, а уж в случае успеха со всякими наворотами
экспериментировать?

Сейчас выглядит так, что, похоже, стоило так позапускать :( . Черток пишет, если бы отладили Н-II, то была бы керосиновая ракета на 25 тонн ПН ещё в 60-е... Если бы ограничились 75 тоннами ПН, то сэкономили бы минимум (Черток) год разработки носителя. Сейчас понятно, что проблемы со стыковкой разрешаемы были - и уже непонятно, кто бы на Луну первым пришёл. Дальше, утверждается, что из-за того, что ракету приходилось собирать на космодроме, использовались достаточно простые и надёжные технологии (особенно с современной точки зрения) - то есть, Н-1 была бы ещё и дешёвой.

А то как-то эта теоретическая дополнительная
надежность на практике боком вышла?

А вот предвидеть всё это было трудно :) . Хотя мне, конечно, субъективно кажется, что Королёв бы увидел грядущие проблемы достаточно скоро...

Точно таким же, если не лучшим, мероприятием было бы увеличение времени работы первой ступени?

Вобщем случае, это неэквивалентные мероприятия. Увеличение времени работы первой ступени - это повышение запаса топлива, а значит, снижение тяговооружённости, а значит, рост гравитационных потерь... а при низкой тяговооружённости они начинают быстро нарастать. Не стоит, думаю, считать, что сложным задачам здесь найдутся простые решения... всё же люди толковые работали :) .

[X]

Если бы ограничились 75 тоннами ПН, то сэкономили бы минимум  год разработки носителя.

И еще мне почему-то кажется, что 75 т. более практичная цифра,
чем 90.

Дальше, утверждается, что из-за того, что ракету приходилось собирать на космодроме, использовались достаточно простые и надёжные технологии (особенно с современной точки зрения) - то есть, Н-1 была бы ещё и дешёвой.

Действительно, если верить тому, что все работы обошлись в 3 с
небольшим миллиарда, а были проведены все НИОКР, организация
производства, изготовление старта, плюс десяти экземпляров самой
ракеты  -- получается просто баснословно дешево. Отсутствие
водорода тоже, наверное, приятно.

Хотя мне, конечно, субъективно кажется, что Королёв бы увидел грядущие проблемы достаточно скоро...

Вот и у меня такое же ощущение. Что ситуация была спасаемой,
но нужен был человек типа Королева, который умел плавно обходить
трудности, принимая "единственно верные решения". Старт-ап то он
дал хороший этой программе. Сейчас это легко видеть.  Общие идеи,
принимая во внимание совокупность обстоятельств, все "в яблочко".

Вобщем случае, это неэквивалентные мероприятия. Увеличение времени работы первой ступени - это повышение запаса топлива, а значит, снижение тяговооружённости, а значит, рост гравитационных потерь... .

Но тяговооруженность-то как раз была аномально велика. Настолько
велика, что аэродинамические потери должны были уже играть более
существенную роль, чем гравитационные.

[VovaKur]

-- зачем у Н-1 была такая высокая стартовая тяговооруженность;

Может для того, чтобы был резерв на случай отключения двигателей. Ведь для Н-1 полёт с 4 выключенными двигателями был штатным режимом. В этом случае тяговооружённость уже не так велика получается.

[X]

-- зачем у Н-1 была такая высокая стартовая тяговооруженность;

Может для того, чтобы был резерв на случай отключения двигателей. Ведь для Н-1 полёт с 4 выключенными двигателями был штатным режимом. В этом случае тяговооружённость уже не так велика получается.

На колу мочала, начинай сначала.... В смысле, вроде как обговорили
уже эту версию. С ней проблемы...

[Николай Павловский]

Гм... Сильно уставших-то? Усталость двигателя - это свежо, оригинально.

Не цепляйтесь к словам, Corvax.

Не могу принять этого упрека, уж извините.
Это была реакция вот на такую фразу:
"Во время полета первой ступени должны были последовательно выключаться несколько пар двигателей, наиболее "уставших""

Тут, простите, проблема не в словах и формулировке, а в полном искажении действительности.
Если же учесть, что в ответе Александра вообще все было мимо кассы, то от иронии удержаться трудно.

[Николай Павловский]

[тут был дубль]

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Возможно и мимо кассы. Есть люди, которые разбираются в этом предмете лучше меня.
Надо представлять себе, что управление ракетой по тангажу и рысканию шло за счет изменения тяги с противоположных сторон внешнего кольца. Это значит, что двигатели имели большой запас по возможности регулирования тяги. Когда даются паспортные данные на НК, то дают максимадьную тягу. Возможно, я не уверен, что взлетала ракета при несколько меньшей тяге, чтобы при необходимости маневра с одного борта снижать тягу, увеличивая с противоположного тягу на столько же.
По поводу "наиболее уставших" двигателей. Выработка огромного количества топлива на первой ступени, само собой разумеется, приводило к увеличению тяговооруженности. Большое количество двигателей позволяло отключить в полете часть из них, для уменьшения тяговооруженности, соответственно для уменьшения нагрузок на конструкцию.
При штатной работе двигателей предполагалось отключать в определенный момент ЦДУ. Но, т.к. имелась возможность аварии двигателя, то по команде датчиков в зачет могло идти отключение любого подозрительного двигателя. Для равновесия отключался и противоположный двигатель. Показателем "подозрительности" двигателя служил перегрев ТНА и излишние вибрации двигателя. Другое дело, что изменения этих параметров не всегда развивались медленно, и КОРД не успевал производить отключение.
Вообще, похоже, управление тягой осуществлялось довольно сложно. В случае раннего отключения нескольких двигателей предполагалось на время увеличивать тягу всех оставшихся. Посему, возможно, на самом деле тяга в момент старта была несколько меньше, чем сумма тяги тридцати двигателей по паспорту, а оставался резерв для управления и на случай раннего отключения двигателей.
Если кто понимает ситуацию лучше, то пусть меня поправят.
На счет шести управляющих двигателей на первой ступени первых трех ракет я конечно очень извиняюсь :oops: , там однозначно стояли управляющие сопла. Просто я сосредоточился на том, что на четвертой ракете стояли уже 4 управляющих двигателя.
С донным давлением проблемы были, не даром в качестве одного из усовершенствований в четвертой машине было уменьшение диаметра хвостовой юбки первой ступени. Увеличение скорости конечно приводит к увеличению донного давления, но ведь для нормального старта надо иметь необходимое ускорение, которое складывается из тяговооруженности и сопротивлений. Донное давление при полете в атмосфере уменьшает ускорение, соответственно его надо скомпенсировать, чем,  дополнительной тягой. При выходе из плотных слоев атмосферы донное давление падает, уменьшается и потребность в тяге, соответственно появляется и возможность (потребность) отключения части двигателей. Одним словом, возможно, что при столь большой суммарной тяге по паспорту реальная тяговооруженность из-за потерь была не столь велика.
Правильным ли было решение с установкой такого большого количества двигателей на одной ступени, теперь уже не узнаем, т.к. вряд ли кто теперь такое решение повторит. До некоторой степени это была наша беда. Вспомним, что когда Глушко не справился со своим 600-тонником, то вместо него предполагалось ставить на каждый блок УР-700 по четыре 200-тонных двигателя - всего 36 двигателей. Интересно было бы посмотреть, как работала бы эта связка.
Если кто ориентируется в данном вопросе лучше, то пусто поделится. Меня очень интересуют любые подробности об этой машине.

[Николай Павловский]

Александр, моя несколько повышенная эмоциональность ;-) была вызвана в основном тем, что Вы отвечали человеку, явно не слишком ориентирующемся в затронутом вопросе. А в таком деле тщательность формулировок нужна повышенная, дабы не плодить новых легенд.
Ладно. Проехали?  :roll:

Прежде чем говорить про высокую тяговооруженность , давайте разберемся, а был ли мальчик.
Посмотрим на ракеты ОКБ-1:
наименование:  тяговооруженность (тяга, тс /масса, т)
Р-5: 1.54 (43,860/ 28,570)
Р-7: 1.44 ( 403,4 / 280 )
Р-9: 1.75 (140,570 / 80,500 )
Н-1: 1.64 (4615/2820)
Энергия: 1.47 ( 3582 / 2400)

У Н-1 в случае  4-х неработающих двигателей получается 1.41 (4000/2820) - как у семерки, а при двух выключенных - как у Р-5!

Так что из общего ряда выпадает скорее Saturn-V, чем Н-1  :lol:

Тут вот о чем не надо забывать: по соображениям допустимой перегрузки тяга лимитируется концом работы ступени. Но массовая доля 1-й ступени в 3-х ступенчатой Н-1 ниже, чем первой из двух ступеней Энергии и двух с половиной ;-) Сатурна. Следовательно, можно себе позволить бОльшую стартовую тягу при том же уровне перегрузок.
Выигрыш же от уменьшения гравитационных потерь очевиден.

Что касается управления двигателями, то для создания управляющих моментов они дросселировались. А для компенсации отказов - форсировались.

Дело в том, что ЖРД рассчитывается и показывает наилучшие характеристики на вполне определенном режиме. Возможность форсирования - это, по сути, использование запасов прочности, подтвержденное стендовыми испытаниями. А вот при дросселировании происходит потеря удельного импульса.  
Поэтому старт на пониженной тяге не выгоден вдвойне - и гравитациооные потери растут, и удельный импульс садится.

Относительно донного сопротивления я пас. Но вряд ли авторы Н-1 не понимали, что творят, и не учитывали этого фактора.
Теже 30 двигателей можно было скомпоновать плотнее (например, в два-три ряда или "в клеточку"), и не растягивать днище до 17 метров. Похоже, что не все так страшно там было.

Что касается числа двигателей, то Свет Лавров воспоминал, что это был осознанный выбор, результат тщательной оптимизации параметров - конечно, с учетом возможностей двигателестроителей и стендовой базы.
И создатели НК-15 писали, что для того уровня развития и доступной им производственной базы двигатель в 150тс получался оптимальным.
А двигатель на 600тс просто не на чем было делать.

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Большое спасибо за критику, и вполне справедливую. Действительно, делать такие ЛЯПЫ по такому вопросу, да еще принародно, это прсто неприлично.
С ракетой Н-1 надо помнить, что Королев всегда делал свои вещи комплексно, как единый организм. Это Глушко считал, что надо делать двигатель, а там хоть к забору привяжи. Королеву было не все равно.
Первоначально его Н-1 имела вполне обычный вид с цилиндрическими баками. Правда во многих случаях двигатели располагали по кольцу, но диаметр был меньше. Но вот масса ракеты стала рости, и появилось подозрение, что хорошо варить толстостенные баки к нужному моменту не удастся. Появилась идея ставить сферические баки внутри несущего корпуса. Практически такая схема использовалась уже на блоке И, и ее умудрились сделать вполне хорошей по массовой отдаче. Вообще, хоть и говорят, что ненесущие баки кончились на Р-2, но все третьи ступени семерок имеют строение как у Фау-2.
Первоначально ступень была все же цилиндрическая, хотели ставить три сферы одинакового диаметра, две под кислород и одну под керосин. Но получилось слишком длинно и слишком много воздуха. Вот тут и появились баки разного диаметра, конический корпус, который более равномерно нагружается и имеет аэродинамическую форму с низким расположением ЦД. Ну и тут напросилась идея расположить двигатели кольцом, и управлять ракетой за счет изменения тяги.
Ракета завязалась. Из этих посылок получился весь остальной облик. Н-1, как и все создававшееся королевым гениально своей законченностью. Хотя и предполагались совершенствования этой машины, но делать это было бы очень трудно.
В то же время давлели некоторые привычки ОКБ-1. Очень любили там все разделять, чтобы ко всему был доступ и возможность подкрутить и подвинтить. В результате получалась конструкция несколько перетяжеленной.
С Н-1 нюансов много, и обсуждать ее можно долго.

[vitiekee]

Вспомним, что когда Глушко не справился со своим 600-тонником, то вместо него предполагалось ставить на каждый блок УР-700 по четыре 200-тонных двигателя - всего 36 двигателей. Интересно было бы посмотреть, как работала бы эта связка.

Извиняюсь за оффтопик, но можно ли хотя бы чуть-чуть подробнее про это? Нигде не слышал/не читал что Глушко отчаялся доделывать этот движок (РД-270?).

Возможно, для этой цели стоит сделать ветку УР-700

[avmich]

Слышал, что РД-270 не был доведён по устойчивости, и что это было доводом в пользу деления крупных двигателей на несколько камер.

Говорят, на доводку Ф-1 - причём именно по устойчивости - американцы ухлопали львиную долю денег.