РН Cибирь - к вопросу о пользе метана.

[Сверхновый]

А на параллельные урмообразные извращения - забить болт. Нет - 5 болтов и 10 гвоздей!  :mrgreen:

Консерватор!
Собирать двухступенчатые тандемы в паралельные пакеты - красивая идея.
Проклятье больших ракет, типа Энергии или Сатурна - не возможно обеспечить длительно подходящую ПН. Для таких "дур" надо огромные МИКи, стенды. И как нарабатывать статистику безавариных пусков при редком использовани.
А тут, собрал 7 однотипных средних РН и получил суперракету. Красивая идея. Дело только за практической реализацией.

[Fakir]

Bell

Нет  
Атмосферный импульс метана такойже или даже чуть хуже.

В принципе или на существующих движках?
Если в принципе не лучше - так о чём вообще разговор?  

На 3-й ступени и РБ водород рулит однозначно и без вопросов.  

Что рулит водород - это понятно. Но как только речь заходит о водороде - так инфраструктура, водородный заводик, заправка... С метаном всё-таки проще. Если это чуток повысит ПН (в т.ч. на ГСО, с метановым разгонником) - может, стоит свеч?

[Fakir]

Дмитрий В.

Ребяты! Не спорьте, все давно посчитано. если хотим максимум "мю ПН", водород на всех ступенях однозначно  

А какой выигрыш по сравнению с керосиновой 1-й? Хоть 10% набегает, или единицы процентов?

[Дмитрий В.]

Дмитрий В.

Ребяты! Не спорьте, все давно посчитано. если хотим максимум "мю ПН", водород на всех ступенях однозначно  

А какой выигрыш по сравнению с керосиновой 1-й? Хоть 10% набегает, или единицы процентов?

Для 2-хступенчатых РН расчеты дают примерно следующее (уж где-то, и не раз, писал): при 2-х водородных ступенях "мю ПН" примерно в 2 раза выше, чем при 2-х керосиновых, и примерно на 25-50% (в зависимости от массового совершенства конструкции и ЖРД) выше, чем при первой керосиновой и второй водородной. Расчеты для ЛЕО, разумеется.

[Игорь Суслов]

Дмитрий В.

Ребяты! Не спорьте, все давно посчитано. если хотим максимум "мю ПН", водород на всех ступенях однозначно  

А какой выигрыш по сравнению с керосиновой 1-й? Хоть 10% набегает, или единицы процентов?

Смотрим:

В качестве примера, рассмотрим ракету, аналогичную Сатурну-V, у которой, в частности:
M0/Mk = 17,25 (для керосин-кислородной ступени, с учетом всех жидкостей, газов, коммуникаций и двигателей);
M0/Mk = 12,5 (для водород-кислородной ступени, с учетом всех жидкостей, газов, коммуникаций и двигателей);
Масса межступенчатых ступеней составит 0,2% от массы заправленной предыдущей ступени;
Масса системы управления составит 0,065% от массы всех заправленных ступеней;
Масса головного обтекателя составит 0,5% от массы всех заправленных ступеней (например, для Протона);
С учетом потребной скорости выхода на ЛЕО (200 х 200), потерь (гравитационные, аэродинамические, противодавление, управление) и «даровой» прибавки скорости от вращения Земли, получим потребную характеристическую скорость для выхода на ЛЕО: 7790 + 1985 – 465*cos(30) = 9375 м/с (для Сатурна V).
Пустотные удельные импульсы составят (для Сатурна V):
1. для керосин-кислородной ступени – 300 с.(F-1)
2. для водород-кислородной ступени – 415 с.(J-2)
Дополнительные предположения:
1. Отношение пустотных УИ к атмосферным, одинаковы для керосин-кислородной и водород-кислородной ступеней;
2. Каждая предыдущая ступень должна сообщать равные характеристические скорости последующим ступеням или ПН.
3. ГО сбрасывается по окончании работы второй ступени.

Примем массу ПН, равной 10 т. Путем оптимизации (например, с помощью Solver'a в MS Excel), получим следующие значения масс ступеней (для полностью водород-кислородной ракеты):
I II III
78 т. 33,05 т. 13,65 т.
(это «голые» массы заправленных ступеней, т.е. без межступенчатых отсеков, ГО, ПН, СУ).
Общая стартовая масса такой ракеты составит 135,6 т.

Теперь оставим две верхние ступени без изменений и найдем потребную массу первой ступени, использующую керосин-кислородное топливо, получаем:
I II III
126.7 т. 33,05 т. 13,65 т.
Общая стартовая масса такой ракеты составит 184,4 т.

[Дмитрий В.]

Дмитрий В.

Ребяты! Не спорьте, все давно посчитано. если хотим максимум "мю ПН", водород на всех ступенях однозначно  

А какой выигрыш по сравнению с керосиновой 1-й? Хоть 10% набегает, или единицы процентов?

Вот на этой страничке форума я давал выкладки для пакетной схемы:
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=3548&postdays=0&postorder=asc&start=390

[Bell]

Ребяты! Не спорьте, все давно посчитано. если хотим максимум "мю ПН", водород на всех ступенях однозначно :!:  Если хотим минимум сухой массы, то на первой ступени УВГ (керосин, метан), на второй - водород.

Не хотим мы ни мю ПН, ни минимум сухой массы.
Мы хотим максимум экономичности, приемственности и унификации с существующим оборудованием. Если еще проще - мегамаксимум экономичности

Керосиновые двигатели есть? Дохренищщща хороших и разных.
Керосиновая инфраструктура есть? Везде.
Так что при прочих равных или незначительных преимуществах водорода/метана керосин будет дешевле в разработке и эксплуатации.

[hcube]

На это я никак не могу пойтить (с) ;-)

Да, керосин штука дешевая (хотя как горючее, метан ЕЩЕ дешевле вообще говоря - СПГ добывать и транспортировать проще чем нефть, а криогенное разделение эффективнее крекинга). Но на верхних ступенях.... керосиновая семерка вытянет 10 тонн, а ТАКАЯ ЖЕ по сухой и стартовой массе метановая вытянет уже 15 тонн. Водородная опять же такая же  - порядка 25.

УИ метана ЗАМЕТНО выше чем УИ керосина - в.т.ч. и на уровне земли. Примерно выигрыш 'внизу' - 15 сек, а вверху - до 30-40 (УИ метанового движка может достигать примерно 370-390 секунд, в вакууме, ессно, УИ самой продвинутой керосинки - 350 сек, УИ водородников - 460).

Опять же, если даже и мю Пн у метаново-водородного гибридника такая же как у чисто водородной РН, то сухая масса (которая и сотоит основные деньги в РН) у водородника заметно выше, притом что конструкции проще - не нужна глубокая криогеника. И неудобство работы с водородом IMHO не окупает единую топливную пару. Оптимально по ПН использовать внизу метан, вверху водород, по стоимости - возможно - и там и там метан. Надо смотреть насколько водород экуплуатационно сложен.

[Сверхновый]

Керосиновые двигатели есть? Дохренищщща хороших и разных. Керосиновая инфраструктура есть? Везде.
Так что при прочих равных или незначительных преимуществах водорода/метана керосин будет дешевле в разработке и эксплуатации.

Прошу заметить - дешевле в настоящий момент. Дешевле вообще не тратиться на разработки, а летать на существующих ракетах.
Если водородом не заниматься он так и будет недоступным в перспективе.

А в перспективе ... индусы у нас купили лучшие в мире водородные движки и со временем выкинут с рынка коммерческих запусков.

[fagot]

Нет :smile:
Атмосферный импульс метана такойже или даже чуть хуже.

Атмосферный УИ выше на те же 10-20 с, с чего ему ухудшаться-то. Другое дело, что ради такой относительно небольшой прибавки с метаном пока никто связываться не будет.

[fagot]

УИ метана ЗАМЕТНО выше чем УИ керосина - в.т.ч. и на уровне земли. Примерно выигрыш 'внизу' - 15 сек, а вверху - до 30-40 (УИ метанового движка может достигать примерно 370-390 секунд, в вакууме, ессно, УИ самой продвинутой керосинки - 350 сек, УИ водородников - 460).

Если судить по прожектам, разница в УИ внизу и вверху примерно одинакова и составляет 15-20 секунд. У самой продвинутой керосинки УИ 359 секунд, метану же больше 374 никто не дает.

[hcube]

374 - это движок с давлением на уровне НК-33-1, порядка 150 атм. А 354 - это УИ РД-191 с давлением хорошо за 200. На метане вполне можно такое давление получить - и даже проще, чем на 191ом, потому что газогенератор восстановительный. Так что или у керосинки УИ 350, или у метана 380 ;-).

[Андрей Суворов]

374 - это движок с давлением на уровне НК-33-1, порядка 150 атм. А 354 - это УИ РД-191 с давлением хорошо за 200. На метане вполне можно такое давление получить - и даже проще, чем на 191ом, потому что газогенератор восстановительный. Так что или у керосинки УИ 350, или у метана 380 ;-).

нет-нет, у 11Д58М вовсе не за 200 атмосфер давление, а это именно у него на Т-1 358 секунд, а на синтине 362 секунды.
И цена горючки составляет единицы процентов от цены пуска. Для кислород-керосина - от пол-процента до полутора процентов. Семь тонн любой горючки на верхней ступени ничего по цене не изменят.

[fagot]

374 - это движок с давлением на уровне НК-33-1, порядка 150 атм. А 354 - это УИ РД-191 с давлением хорошо за 200.

Вообще-то я имел ввиду РД-0124 с давлением как раз 150 атм и УИ 359 секунд, т.е. мы сравниваем двигатели в равных условиях. УИ РД-191 в вакууме - 337 секунд, высотной модификации вроде как нет. А вот у НК-33-1 с выдвинутым насадком - уже 351 секунда, но это далеко не лучший УИ среди керосинок. Ну и кроме того для пустотного УИ давление не является определяющим, оно больше влияет на габариты КС.
 

На метане вполне можно такое давление получить - и даже проще, чем на 191ом, потому что газогенератор восстановительный. Так что или у керосинки УИ 350, или у метана 380 :wink: .

Проще не получить, потому как метана втрое меньше по массе, чем кислорода, а RT газа в ГГ больше всего в 2-3 раза. Так что разница в 15-20 секунд не с потолка взялась. :wink:

[Bell]

Так что, как ни посмотри - все те же яйца, только в профиль

[hcube]

Все, сдаюсь.  Если Сибирь М3 vs Ямал (14.7 тонн против 11.5 при равной стартовой массе) вас не убеждает, то я руки умываю ;-). Ну, подумаешь, 30% выигрыша, фигня какая ;-).

[Fakir]

Джентльмены, а у меня вот какой вопрос возник.
Тут мелькало утверждение, что у пакетной компоновки семёрки (в девичестве - баллистической ракеты) есть некоторые недостатки, в частности, ЦБ не может быть самостоятельной ракетой (боковушки - тем более). А может, часом, у пакета и другие недостатки имеются?

"Метановый Союз" - по сути, новая ракета. Так есть ли смысл цепляться за старую компоновку, если у неё есть родовые недостатки?

[hcube]

Ага, то есть дураки китайцы свой тяжелый ВП ровно с той же двигательной схемой (4+4х2) неправильно разработали?
Собственно, и Атлас и Дельта - тоже РН пакетной схемы, только у них время работый 1 ступени меньше и ее тяга относительно еще ниже.
Кстати, Шаттл - пакет, и Ариан - тоже пакет. Энергия - пакет. Чисто непакетный только Протон, Зенит и H-2 японская. Да и то последняя летает и в пакетном варианте.

Сама по себе пакетная схема неплоха. Ее основной недостаток в Союзе - что движок на центре слишком слабый. Это нормально пока центр только из себя и состоит, но как только возникает необходимость туда установить третью ступень, начинаются проблемы с тяговооруженностью. Увеличение тяги центра до 2х тяг боковушек полностью эту проблему решает.

[Старый]

Чисто непакетный только Протон, Зенит и H-2 японская.

Да уж какже!

Да и то последняя летает и в пакетном варианте.

Вот именно! А разве она может летать в "непакетном"?

[Старый]

Джентльмены, а у меня вот какой вопрос возник.
Тут мелькало утверждение, что у пакетной компоновки семёрки (в девичестве - баллистической ракеты) есть некоторые недостатки, в частности, ЦБ не может быть самостоятельной ракетой (боковушки - тем более). А может, часом, у пакета и другие недостатки имеются?

Вобщето ни у одной ракеты вторая ступень не может быть самостоятельной ракетой. У них начальная тяговооружённость меньше единицы. Так что это не недостаток а обычное явление, даже оптимизация.

 Принципиальным недостатком пакетной схемы является то что при работе ЦБ от земли вторая ступень начинает работу с уже частично пустыми баками, а это снижает массовое совершенство. К тому ж работа двигателя от земли ограничивает высотность сопла.