РН Cибирь - к вопросу о пользе метана.

[Дем]

Все равно ответ будет типа "Не умничайте"

Угу. Подразумевая "Вы думаете что вы умнее нас? Правильно думаете - поэтому мы вам и откажем, нам тут и так неплохо"

[fagot]

Нужно поставить рулевые моторчики под углом, как на Янтаре, чтоб вектор тяги проходил подальше от ц.м. Тогда моменты вокруг поперечных осей увеличатся без всяких усилий со стороны двигателей.

В случае управления разнотягом выхлопных сопел, как на 3-й ступени Циклона-3, или неподвижными двигателями эффект очевиден, а вот что это дает в случае качающихся двигателей кроме бесполезных потерь тяги - непонятно.

[hcube]

Народ, я правда думаю, что Сибирь для нас была бы 'самое оно' - учитывая аж 4 СК в Плесецке и то, что она собственно Союз не отменяет, а дополняет - скажем в вариантах Сибирь-Л (5.5 тонн ПН), Союз-2 (9) - Сибирь КМ2 (13.4) - Сибирь М2В (22.4). Получается линейка всего диапазона ПН в рамках одного СК.

А Хруничеву заказать 'метановый Протон' - если туда воткнуть 6 штук РД-192.2 получится 1190 тонн стартовой тяги, против 1.049 у Протона. Плюс УИ - 354 секунды против 317. И водород на второй (из двух) ступени - с одним РД-0120, ступень надкалиберная 5.5 метров. Эта связка даст ПН на LEO185 не менее 40 тонн, я лично поставил бы на все 50. При этом стартовый габарит тот же - т.е. новый СК не нужен. Только модификация под заправку метан-кислород-водород.

Правда, лучше конечно 3 ступени. Сухой вес второй ступени порядка 15-20 тонн, если туда добавить еще 5-тонную 3-ю ступень, можно сэкономить порядка 3-5 тонн ПН дополнительно - см. топик про Энергию.

[Сверхновый]

А Хруничеву заказать 'метановый Протон'

Дался вам этот метан!
Водород надо осваивать, водород! Пока не поздно.
Хотя бы пока на верхних ступенях.
Как кто-то сказал из местных: "Водородные движки будут дешевы тогда, когда их масово будут производить, а не молиться как на икону."
А у метана незначительные преимущества перед керосином. Ради этих сомнительных преимуществ не стоит тратить деньги на внедрение метана.

[hcube]

Водород, несомненно, нужен. На верхних ступенях, да. Но метан тоже отличная штука. Смотрим :

- нетоксичен, неагрессивен. При н.у. испаряется, что автоматически очищает точку падения ступени.
- температура кипения всего на 15К отличается от ЖК - т.е. можно делать баки со смежными стенками, коаксиальные трубопроводы и использовать такие же заправочные магистрали как для ЖК.
- лучший охладитель чем керосин - как из-за температуры, так и из-за бОльшей теплоемкости. Грубо говоря отводимый от движка поток тепла возрастает вдвое, что позволяет вдвое же снизить длину рубашки охлаждения и во столько же раз - гидродинамические потери.
- даже при среднем уровне давления, как на РД-0234СН дает УИ выше чем самые лучшие керосинки.
- достаточно высокая плотность чтобы иметь компактный размер бака
- у нас в России его полно в качестве побочного продукта при добыче природного газа. Очень просто выделить из него метан методом сжижения - т.е. чисто физическими методами. Т.е. стоимость даже ниже чем у керосина.

[mihalchuk]

hcube:

Водород, несомненно, нужен. На верхних ступенях, да. Но метан тоже отличная штука. Смотрим :

- нетоксичен, неагрессивен. При н.у. испаряется, что автоматически очищает точку падения ступени.
- температура кипения всего на 15К отличается от ЖК - т.е. можно делать баки со смежными стенками, коаксиальные трубопроводы и использовать такие же заправочные магистрали как для ЖК.
- лучший охладитель чем керосин - как из-за температуры, так и из-за бОльшей теплоемкости. Грубо говоря отводимый от движка поток тепла возрастает вдвое, что позволяет вдвое же снизить длину рубашки охлаждения и во столько же раз - гидродинамические потери.
- даже при среднем уровне давления, как на РД-0234СН дает УИ выше чем самые лучшие керосинки.
- достаточно высокая плотность чтобы иметь компактный размер бака
- у нас в России его полно в качестве побочного продукта при добыче природного газа. Очень просто выделить из него метан методом сжижения - т.е. чисто физическими методами. Т.е. стоимость даже ниже чем у керосина.

Главное, что метан, как и водород, позволяет организовать "сладкую" газогенераторную схему. Из-за этого ЖРД будет проще и дешевле в производстве, теоретически надёжнее (относительно керосинового), а требования к чистоте баков уменьшатся на 2 порядка (т. е. можно ставить крупные фильтры на входе и уменьшить гидродинамическое сопротивление.

Насчёт последнего - я вообще-то слышал, что у нас в стране метан некуда девать, но "побочный продукт" - это слишком сильно.

[hcube]

AFAIK сладкий газогенератор на метане не делают, потому что частичное сжигание метана дает воду и сажу. Много сажи. Т.е. надо или полностью сжигать и сбрасывать результат в сопла управления по крену, или делать кислый ГГ.

[Fakir]

Я всё-таки никак не пойму - чем и, главное, насколько, лучше переделка существующего и отработанного носителя под другое топливо (соответственно - другие движки) и т.д. лучше и дешевле разработки нового носителя с нуля?
Ну, вот про использование существующего стартового комплекса вы говорите - это ладно, понимаю (хотя интересно бы посмотреть - сколько стоит постройка СК - причём разных типов - и сколько разработка новой РН). Но ведь даже при использовании старого СК можно делать под него новую ракету.

Так про переделку. Понятно, что у другого топлива - другое соотношение компонентов, под них нужны другие баки, от баков - другая нагрузка на конструкцию, другие движки - они, очевидно, по-другому крепятся, за счёт другого УИ движков (в т.ч. - объёмного) топливо вырабатывается с другой скоростью, т.е. нагрузки на траектории полёта распределены по-другому. Я, конечно, полный и законченный ламер в проектировании РН, но, как мне кажется, все эти и многие другие вопросы нужно учитывать и пересчитывать (где я неправ?). Так что в результате останется от старой ракеты? Где мы выигрываем, на чём? Объясните!

[mrvyrsky]

Я всё-таки никак не пойму - чем и, главное, насколько, лучше переделка существующего и отработанного носителя под другое топливо (соответственно - другие движки) и т.д. лучше и дешевле разработки нового носителя с нуля?
Ну, вот про использование существующего стартового комплекса вы говорите - это ладно, понимаю (хотя интересно бы посмотреть - сколько стоит постройка СК - причём разных типов - и сколько разработка новой РН). Но ведь даже при использовании старого СК можно делать под него новую ракету.

Так про переделку. Понятно, что у другого топлива - другое соотношение компонентов, под них нужны другие баки, от баков - другая нагрузка на конструкцию, другие движки - они, очевидно, по-другому крепятся, за счёт другого УИ движков (в т.ч. - объёмного) топливо вырабатывается с другой скоростью, т.е. нагрузки на траектории полёта распределены по-другому. Я, конечно, полный и законченный ламер в проектировании РН, но, как мне кажется, все эти и многие другие вопросы нужно учитывать и пересчитывать (где я неправ?). Так что в результате останется от старой ракеты? Где мы выигрываем, на чём? Объясните!

Аналогия не совсем полная, но всё же. Под ПГ у нас СДЕЛАЛИ летающий самолёт из Ту-154. Двигатель был практически тот же Д-30КУ. И под водород всё из того же лепили.
Есть проект метанового Ту-204 со здоровенным наплывом сверху на фюзеляже. А машина на ПГ делается в металле. На тех же ПС-90. Так шта...
Да! Старт стоит примерно половину от всех работ по РН, и я не представляю, какую ракету, кроме вариаций (пусть и весьма затейливых) на тему семёрки можно пускать с Гагаринского старта.

[hcube]

И это еще не все. Помимо совместмости со стартом, МИК и установщиком, Сибирь представляет из себя ПОСТЕПЕННЫЙ апгрейд Союза. Т.е. критичным является ЦБ + третья ступень. С обычными Союзовскими ББ эта связка даст примерно 13 тонн ПН - как Зенит. Но если ее использовать как основу, тогда впоследствии ее можно 'заапгрейдить' на метановые ББ и водородную третью ступень - и ПН еще дополнительно возрастет. А можно не вешать ББ, урезать вторую ступень, и в отличии от Союза ЦБ вполне может работать самостоятельной РН легкого класса.

А пересчитывать по любому придется, тут даже вопросов нету. Мы взяли примерное массовое совершенство Союза в предположении что нагрузки примерно те же, ЦБ даже усилили несколько (читай - утяжелили). Но если серьезно подходить, то конечно считать надо.

[mihalchuk]

Fakir:

Я всё-таки никак не пойму - чем и, главное, насколько, лучше переделка существующего и отработанного носителя под другое топливо (соответственно - другие движки) и т.д. лучше и дешевле разработки нового носителя с нуля?
Ну, вот про использование существующего стартового комплекса вы говорите - это ладно, понимаю (хотя интересно бы посмотреть - сколько стоит постройка СК - причём разных типов - и сколько разработка новой РН). Но ведь даже при использовании старого СК можно делать под него новую ракету.

Так про переделку. Понятно, что у другого топлива - другое соотношение компонентов, под них нужны другие баки, от баков - другая нагрузка на конструкцию, другие движки - они, очевидно, по-другому крепятся, за счёт другого УИ движков (в т.ч. - объёмного) топливо вырабатывается с другой скоростью, т.е. нагрузки на траектории полёта распределены по-другому. Я, конечно, полный и законченный ламер в проектировании РН, но, как мне кажется, все эти и многие другие вопросы нужно учитывать и пересчитывать (где я неправ?). Так что в результате останется от старой ракеты? Где мы выигрываем, на чём? Объясните!

Вообще-то ежу понятно, что другое топливо - это другой носитель. Но смысл может быть, если:
1. Новая ракета имеет те же габариты блоков и они могут производиться на том же оборудовании. Тогда можно использовать прежние настройки и шаблоны. Потом ракету нужно поблочно погрузить, привезти, разгрузить, собрать и установить на старт. Если используется то же подъёмно-транспортное оборудование, это плюс. Даже если это простое оборудование, типа ложементов - они производятся редко, требуются примерки и испытания.
2. На примере Протона КМ - ракета в тех же габаритах блоков, но масса кождого блока меньше, а, следовательно, и нагрузки. Если при новом проектировании идёт поиск решений, отбрасываются варианты с критическими параметрами, а потом всё многократно перепроверяется, то здесь имеется отправной расчётный вариант. Экономятся скорее не деньги, а время, и легче принять решение.

[mihalchuk]

hcube:

AFAIK сладкий газогенератор на метане не делают, потому что частичное сжигание метана дает воду и сажу. Много сажи. Т.е. надо или полностью сжигать и сбрасывать результат в сопла управления по крену, или делать кислый ГГ.

У вас неверные сведения. При правильном сжигании ГГ-газ будет состоять из Н2 и СО. Н2О и СО2 - следы, сажи нет.

[Сверхновый]

Вот некоторые мысли:

1. Проклятие семерочного старта над нами будет висеть еще сотню лет. Это печально. Все же придется потратиться на разработку нового старта, причем продумать концепцию универсального старта с прицелом модернизаций, чтобы с одного стола можно было пускать РН разного типа и размерности.

2. Что только не придумают люди чтобы не работать с водородом
Вот и метан вытащили из рукава
Ну нет у пары водород/кислород даже близко аналогов по УИ. Не беру в расчет экзотику, типа, H-Li-F.
Да, работать с водородом тяжело, но все технические трудности преодолимы. Единственное, над чем надо как следует поработать конструкторам - над снижением себестоимости. Это больное место у водородной технологии.

3. Все что не связано с водородом - зарубить. Т.е. я предлагаю ставить водородные движки даже на первые ступени. Преимущества: упрощается стартовая инфраструктура, происходит унификация - не надо поддерживать разношерстные технологии, конструктора не распыляют силы, а занимаются совершенствованием одной тематики.


4. Отсюда вырисовывается концепция РН. Три ступени для чисто водородной ракеты - явный перебор. Значит берем двухступенчатую по тандемной схеме соединения ступеней - получаем РН под Клипер.

Если сделать одинаковым диаметр первой и второй ступени, то такие РН леко собирать в пакетные схемы. Скажем собрать пакет из 7 ракет и сверху поставить разгонный блок - получаем тяжелую ракету для вывода спутников на ГСО.

[STEP]

Вот некоторые мысли:

1. Проклятие семерочного старта над нами будет висеть еще сотню лет. Это печально. Все же придется потратиться на разработку нового старта, причем продумать концепцию универсального старта с прицелом модернизаций, чтобы с одного стола можно было пускать РН разного типа и размерности.

2. Что только не придумают люди чтобы не работать с водородом
Вот и метан вытащили из рукава
Ну нет у пары водород/кислород даже близко аналогов по УИ. Не беру в расчет экзотику, типа, H-Li-F.
Да, работать с водородом тяжело, но все технические трудности преодолимы. Единственное, над чем надо как следует поработать конструкторам - над снижением себестоимости. Это больное место у водородной технологии.

3. Все что не связано с водородом - зарубить. Т.е. я предлагаю ставить водородные движки даже на первые ступени. Преимущества: упрощается стартовая инфраструктура, происходит унификация - не надо поддерживать разношерстные технологии, конструктора не распыляют силы, а занимаются совершенствованием одной тематики.


4. Отсюда вырисовывается концепция РН. Три ступени для чисто водородной ракеты - явный перебор. Значит берем двухступенчатую по тандемной схеме соединения ступеней - получаем РН под Клипер.

Если сделать одинаковым диаметр первой и второй ступени, то такие РН леко собирать в пакетные схемы. Скажем собрать пакет из 7 ракет и сверху поставить разгонный блок - получаем тяжелую ракету для вывода спутников на ГСО.

Да за водород мы, за водород. Читайте текст.
Но всему свое место. Водород на первой ступени однозначно вылезает за железнодорожный габарит на любой ПН. Делать пакеты из толстых блоков ... сами подумайте.
С водородом на первой ступени летать можно, но лиха хлебнуть придется ого. Кто его сейчас захочет хлебать?

[Лютич]

Но всему свое место. Водород на первой ступени однозначно вылезает за железнодорожный габарит на любой ПН.

Интересно, и долго над нами будет висеть проклятье железнодорожного габарита? Надо уже наконец всерьез взяться за альтернативные способы доставки. А то этак в далеком будущем мы и межзвездный корабль с тирьямпампацией будем собирать из блоков 3,9 и 4,1 метра.

[STEP]

Но всему свое место. Водород на первой ступени однозначно вылезает за железнодорожный габарит на любой ПН.

Интересно, и долго над нами будет висеть проклятье железнодорожного габарита? Надо уже наконец всерьез взяться за альтернативные способы доставки. А то этак в далеком будущем мы и межзвездный корабль с тирьямпампацией будем собирать из блоков 3,9 и 4,1 метра.

Реальный способ доставки, это по Волге-матушке и до Капяра. Там как раз и нужны двухступенчатые ракеты, да желательно с минимальным весом РН относительно ПН.

[mihalchuk]

STEP:

Реальный способ доставки, это по Волге-матушке и до Капяра. Там как раз и нужны двухступенчатые ракеты, да желательно с минимальным весом РН относительно ПН.

Возможно, проще организовать "морской старт" на Каспии или даже речной на Волге.

[avmich]

3. Все что не связано с водородом - зарубить. Т.е. я предлагаю ставить водородные движки даже на первые ступени.

Это - те грабли, по которым ходит НАСА. Уж сколько ему говорят даже американские спецы, а воз и ныне там почти что.

Водород супротив керосину на первой ступени - это всё равно что плотник супротив столяра :) .

Утрирую, конечно :)

[STEP]

STEP:

Реальный способ доставки, это по Волге-матушке и до Капяра. Там как раз и нужны двухступенчатые ракеты, да желательно с минимальным весом РН относительно ПН.

Возможно, проще организовать "морской старт" на Каспии или даже речной на Волге.

А че. Только Каспий Царь Борис в лоскутное одеяло превратил, а вот прямо с Волги, это можно. Тем более если от керосина избавиться, то на метане и водороде ни какие зеленые не страшны.

[Сверхновый]

3. Все что не связано с водородом - зарубить. Т.е. я предлагаю ставить водородные движки даже на первые ступени.

Это - те грабли, по которым ходит НАСА. Уж сколько ему говорят даже американские спецы, а воз и ныне там почти что.

Да, Дельтой дороже выводить спутники, чем Протоном. Почему?
Потому, что все новое поначалу дорого, окупается со временем.
Потому, что Боингу не досталось в результате прихватизации бесплатно советские разработки и производственная база.
Потому, что американские инженеры получают гораздо больше российских.

Не такие уж в американском космопроме дураки сидят. Они работают на перспективу. А есть ли перспектива у нас, скажем через 20 лет? Боюсь, если наши проектанты так и будут боятся водорода, то даже индусы окажутся впереди