Можно ли из Ангары сделать 40-тонник?

[mihalchuk]

Добавим сотню-другую кг к 40 т ПГ (согласно поставленной задаче). Если уж есть "закольцовка", то такой перелив никак не тянет на извращение. Наоборот, схема упростится, что даст заметную экономию.

[Bell]

Задача: максимальная ПН к Луне и на ЛЕО при минимальных затратах на изменения РН и СК.
Предлагайте ваши варианты.

ИМХО при минимальных затратах максимальную ПН можно достигнуть в таком варианте:
1-я ступень: пять связанных в пучок УРМ-1 работают вместе как одна ступень,
2-я ступень: ~140 тонная водородная ступень, которая упирается на все пять блоков первой ступени. Двигатель РД-0120.
3-я ступень: КВРБ

Можно ли сделать такую РН при минимальных затратах (минимальной модификации УРМ-1)?
Поличиться ли из неё 40-тонник? Кто может посчитать?

Старый вариант Ангары-5 без отделения боковых УРМ, вторая ступень УКВБ, третья -КВРБ должен был выводить около 28 т.

На 40 т Нужна А-9 (1-я ступень по схеме УР-700 из 9 УРМ   ) без водорода и может быть А-7 с водородом.

При сохранении 2,5-ступенчатости и дросселирования Ангара-5 с УКВБ в теории должна выводить около 35 т. Оценочная масса УКВБ примерно равна массе УРМ-2, поэтому менять схему работы нижних УРМов неи никакого смысла.

А КВБР сдесь совсем непричем, с его низкой тяговооруженностью он не может быть полноценной ступенью.

[Yegor]

Старый вариант Ангары-5 без отделения боковых УРМ, вторая ступень УКВБ, третья -КВРБ должен был выводить около 28 т.

При сохранении 2,5-ступенчатости и дросселирования Ангара-5 с УКВБ в теории должна выводить около 35 т. Оценочная масса УКВБ примерно равна массе УРМ-2, поэтому менять схему работы нижних УРМов неи никакого смысла.

ИМХО не будет 35 тонн с УКВБ.

Если грубо посчитать: Ангара-5 УКВБ это примерно Атлас-5-401 умноженный на 2.5. Атлас-5-401 выводит 12.5 тонн на ЛЕО:
12.5 Х 2.5 = 31.25.
Но у Атласа, в данном случае, водородная ступень будет 50 тонн и 50 тонн тяги, а Ангары-5 - 40 тонн и 40 тонн тяги.
Так что 28 тонн на ЛЕО для Ангара-5 УКВБ вполне реально. Дмитрий, может посчитаете?

ИМХО что бы было 35 тонн на ЛЕО надо 100 тонн тяги на УКВБ.

[Bell]

ИМХО не будет 35 тонн с УКВБ.

Ну тонн 32-33 точно будет.

[Дмитрий В.]

по моим прикидкам, Ангара-5 с УКВБ (рабочий запас топлива 36 т, конечная масса блока 4,5 т) при запуске из Байконура на орбиту 200*200 км с наклонением 51,7 град, возможно выведение ПН примрно 33,1 т. При этом программа дросселирования центрального УРМ-1 задавалась следующей: с 0 по 20 сек - 100%, с 20 по 200 сек - 30% от номинальной тяги. Поскольку при таком уровне дросселирования УИ существенно снижается, можно полагатьЁ что ПН с УКВБ составит в районе 32 т.

[Bell]

Дмитрий, а зачем так дико дросселировать???  :shock:

[Yegor]

Дмитрий, ещё раз большое спасибо!  

[Yegor]

Сделал поиск в Google: "Ангара-5" УКВМ

Везде появляется информация 28.5 тонн.

Например, статья в "Новостях Космонавтики" Сентябрь 2001:

"Что касается сверхтяжелой ракеты «Ангара-5 УКВМ» грузоподъемностью 28 т"

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/226/30.shtml

[Димитър]

Навесить на Зените 4 УРМа в качестве боковушек - и вот вам ПН порядка 40 т !

[Дмитрий В.]

Дмитрий, а зачем так дико дросселировать???  :shock:

Вообще-то, исходный РД-170 мог дросселироваться, ЕМНИП, на 50%. Его производные - РД-180, 191 - наверное, на стоько же. Тем не менее, по утверждению freinir, остаток топлива в ЦБ после отделения ББ составляет 80 т. Вот под эту цифру и "подгонял"!

[Bell]

Дмитрий, а зачем так дико дросселировать???  :shock:

Вообще-то, исходный РД-170 мог дросселироваться, ЕМНИП, на 50%. Его производные - РД-180, 191 - наверное, на стоько же. Тем не менее, по утверждению freinir, остаток топлива в ЦБ после отделения ББ составляет 80 т. Вот под эту цифру и "подгонял"!

Ерунда какая-то...
Там всего-то 130 т топлива, как же в ЦБ может остаться 80 т после 225 секунд работы? А дросселировать такой двигатель до вшивых 25% - предел маразма...

Имхо, на самом деле останется 38 т. И будет даже не 2 1/2, а 2 1/4 ступенчатая РН. У которой первая ступень весит 86% Мст. Со всеми вытекающими...

[Bell]

К вопросу о пределах дросселирования.

РД-170 зажимался до 49,5% (на блоках Б при запусках Энергии).
У РД-180 предел 47%.

И после всего этого я буду сильно удивлен, если РД-191 удасться удавить до 25%...

Причем изначально на Ангаре собирались дросселировать до 60% после 60 секунды. Это выглядит более правдоподобно. Остатки топлива ф гурировали разные, в том числе 43 т. В общем где-то в районе 40. Но никак не 80!  :shock:

[Bell]

Дмитрий, а вы могли бы прикинуть Ангару с УКВБ с большим ЦБ 220 т топлива и уменьшенными ББ на 120 т? У меня получается прибавка ПН почти 10%, хотелось бы проверить.

[Дмитрий В.]

Дмитрий, а вы могли бы прикинуть Ангару с УКВБ с большим ЦБ 220 т топлива и уменьшенными ББ на 120 т? У меня получается прибавка ПН почти 10%, хотелось бы проверить.

Ну, навскидку получается ПН=29т при Мст=826т. Правда, при сильно условных исходных данных: масса конструкции ББ = 1/12 рабочего запаса топлива, масса конструкции ЦБ = 1/14 от заправки, масса ГО=2500 кг (сброс на 200сек), старт из Байконура, двигатель ЦБ не дросселируется.

[Bell]

Дмитрий, а вы могли бы прикинуть Ангару с УКВБ с большим ЦБ 220 т топлива и уменьшенными ББ на 120 т? У меня получается прибавка ПН почти 10%, хотелось бы проверить.

Ну, навскидку получается ПН=29т при Мст=826т.

Откуда столько?
ББ 4 х 120 т + ЦБ 220 т + УРМ-2 40 т + ПН 35 т + ГО 5 т = 780 т

Правда, при сильно условных исходных данных: масса конструкции ББ = 1/12 рабочего запаса топлива, масса конструкции ЦБ = 1/14 от заправки, масса ГО=2500 кг (сброс на 200сек), старт из Байконура, двигатель ЦБ не дросселируется.

Совершенство реально лучше 0,08 тонким УРМам не светит. У ЦБ будут потери совершенства на переходник, принимающий нагрузку ББ.
ГО как у Протона-М 4,5-5 т
Двигатель обязательно дросселировать до 60% через 60 сек.

В Ратмане с указанными выше параметрами на керосиновом УРМ-2 выходило за 26 т на НОО. С УКВБ соответственно 35 т - стабильно.



ЗЫ. А, понял откуда у вас такая большая Мст - нет, 220 и 120 т это Full mass ЦБ и ББ = 5 УРМов по 140 т

[Дмитрий В.]

Итак, расчеты по запросу Белла.
Все расчеты проведены с использованием спредшита Ратмана. Точность расчетов определяется точностью модели, исходных данных и солвера XL.
Для начала решил просто рассчитать оптимальное распределение масс для РН с массовым совершенством блоков примерно, как у А-5. При этом считаем заданными: тягу ДУ ступеней, пуск из Байконура на НОО 200*200 км (наклонение 51,7 гр), масса ГО 4 т (сброс на 200 сек). Задача: найти такое распределение заправки топлива по ступеням и параметры программы угла тангажа, чтобы при заданной стартовой массе (773 т) получить максимум массы ПН). ДУ ЦБ не дросселируется.
Результаты: ПН = 30,127 т, рабочие запасы топлива: боковые УРМ = 4*112,081 т, центральный УРМ = 205,66 т, УРМ-2 = 31,196т.
Затем был проведен расчет для тех же масс блоков, но при введении дросселирования ЦБ, начиная с 60 секунды, до уровня 60% номинала. В результате масса ПН = 28,062 т при Мст=770,935 т. Немного снизился максимальный скоростной напор.
Прирост ПН относительно А-5 налицо (у нее при старте с Байтерека ПН примерно 25,4 т, ЕМНИП). Однако, при увеличенной заправке ЦБ надо решать проблему: куда воткнуть верхний пояс силовой связи ББ с ЦБ – этот пояс аккурат придется на бак ЖК центрального УРМ?

[avmich]

Разве А-5 с Байтерека 25 тонн планируется выводить? А из Плесецка сколько?

Вроде бы планировалось, что А-5 из Плесецка будет выводить несколько больше, чем сегодняшний Протон-М из Байконура. А Протон-М, по некоторым данным, сейчас 22 т выводит.

[Дмитрий В.]

Разве А-5 с Байтерека 25 тонн планируется выводить? А из Плесецка сколько?

Вроде бы планировалось, что А-5 из Плесецка будет выводить несколько больше, чем сегодняшний Протон-М из Байконура. А Протон-М, по некоторым данным, сейчас 22 т выводит.

Эти цифры указаны на сайте ЦиХ: 24,5 т на НОО 200*200 км, наклонение 63 град (старт из Плесецка) и 25,4т на НОО 200*200 км с наклонением 51,6 град (Байтерек).

[avmich]

По оценкам РККЭ, одного Протона - с РБ ДМ - достаточно, чтобы отправить КК Союз - который выводится на околоземную орбиту отдельно - в облёт Луны. Преимущества данной схемы - космонавты летят на орбиту на Союзе, а не на Протоне, и всё оборудование в высокой степени разработанности. Не нужно почти ничего делать заново.

С точки зрения минимизации разработки новых систем при решении задачи полётов на окололунную орбиту и обратно мне представляется наилучшим следующий - тоже уже обсуждавшийся - вариант.

1. Модернизируется ПАО корабля Союз. Дело в том, что для выхода на окололунную орбиту и отлёта с неё к Земле нужно примерно столько же долгохранимого топлива, какова сухая масса корабля. СА Союза - примерно 3 тонны, БО - примерно 1,5 тонны. Если сухая масса ПАО будет 1,5 тонны, то суммарная сухая масса составит 3 + 1,5 + 1,5 = 6 тонн, и понадобится 6 тонн топлива на манёвры у Луны. Эти характеристики, действительно, похожи на возможности РБ Фрегат. Например, со сбрасываемым баком.

То есть, нужно довести ПАО Союза до возможности хранить 6 тонн топлива.

2. Завершается разработка КВРБ. Сухая масса его - до 4 тонн, запас топлива - 19 тонн. Для отправления к Луне сухая масса должна примерно равняться запасу кислород-водородного топлива. При массе корабля Союз с новым ПАО в 12 тонн и массе КВРБ в 4 тонны получается сухая масса 16 тонн - а топлива при этом 19 тонн, то есть, хватает с запасом. КВРБ стыкуется с КК Союз на околоземной орбите, по той же схеме, которая предлагается для облёта Луны.

3. 12-тонный Союз не удастся вывести на орбиту ракетой Союз. Но можно организовать дозаправку корабля на МКС. То есть, Прогрессы возят на МКС в том числе топливо, а недозаправленный Союз (нехватка массы 4 тонны) перед полётом к Луне заправляется на МКС.

Такая схема позволяет летать к Луне - на окололунную орбиту - запуская всего 2 ракеты с Земли, не считая дополнительной нагрузки на Прогрессы. По массе есть ощутимые запасы. Все модули в стадии разработки.

Это позволит получить возможность летать к Луне - на окололунную орбиту - без необходимости разработки новой ракеты на 40 тонн ПН. Вообще, эта схема, мне кажется, наиболее экономная по новым разработкам.

[Fakir]

100%  Самое оно. А если еще облегчить/выкинуть БО, то можно и без дозаправки на МКС обойтись. Если хотя бы сбрасывать БО перед отлётом с окололунной орбиты - уже экономим сразу 3 тонны только на LLO, а если считать от Земли - так и все 6.