Трехкомпонентные ЖРД...

[Андрей Суворов]

Но как уже говорилось масса конструкции водородной ступени всего в 1.3 раза больше чем керосиновой.

Это кем же это говорилось? Мною и Сусловым говорилось, что для двигателей отношение 4/3, но двигатель - это лишь часть сухой массы ступени.

Сколько удастся сэкономить на трёхкомпонентности? Кто-нибудь смог показать? Ато пока по моему имхо трёхкомпонентная ступень будет только ТЯЖЕЛЕЕ водородной.

Ну, чьи данные вы будете считать убедительными?

Да вобще чего проще. Вот я обрисовал две воображаемые ракеты - керосиновую и водородную. Попробуйте нарисовать к ним трёхкомпонентную и показать что она будет лучше водородной.

Дайте мне к этой ракете программу угла тангажа. И все. Нет, правда, мне придется полагаться на заявленные параметры РД-701 или 0750

[Старый]

Нет никакого принципиального канала потерь для ракет с большим УИ. Если ракета имеет одинаковую ПН и начальную тягу, то ракета с большим УИ будет всегда иметь массу меньше чем ракета с большим УИ. Так как стартовая масса Ракеты с меньшим УИ больше. Не смотря на то, что её масса уменьшается быстрее она все равно остаётся больше в каждый момент времени.

Вот они - золотые слова!

[Старый]

А что мешает вместо трёхкомпонентных двигателей использовать водород-кислородные с большим регулированием соотношения компонентов. В режиме с большим УИ соотнонение 5,5-6/1 а в режиме большой тяги 10-12/1. Такой двигатель по моему гораздо проще чем трёхкомпонентный,  и обладаетвсеми достоинствами трёхкомпонентных. Вороде на шатлах так и делали, хотя и не в таком большом диапазоне.

Ух какие золотые слова! Я только хотел об этом сказать! Сделать стехиометрическое соотношение 8:1 и зачем им трёхкомпонентник? Кстати, на 2-й ступени Сатурна-5 чтото подобное тоже делалось.

[Старый]

Дайте мне к этой ракете программу угла тангажа. И все. Нет, правда, мне придется полагаться на заявленные параметры РД-701 или 0750

Программа угла тангажа - 90 град. Вертикальный подъём.
 Заявленые весовые характеристики РД-701 - туфта. По их данным он существенно удельно легче РД-170/180.

[Старый]

Нет, правда, мне придется полагаться на заявленные параметры РД-701 или 0750

А! Если вы будете руководствоваться заявлеными расходами и уднльными импульсами РД-701, то для правильной оценки нужно пересчитать соответсивующие параметры чисто водородной ракеты.
 Насколько я понял УИ первого режима РД-701 (415 сек) равен среднему между максимальными УИ керосина (360 сек) и водорода (460 сек). Надо так же пересчитать и для наших образцовых ракет. Или взять для них УИ трёхкомпонентника 350 сек.
 Ещё раз параметры ракет:
Керосиновая
ПН-2т
Ст масса-10т
Конструкция-0.7т
Тяга-12т
УИ-300сек
Водородная
ПН-2т
Ст масса-7.5т
Конструкция-0.8т
Тяга-10.2т
УИ-400сек.

[X]

При немного измененных условиях получается:

Общие данные:
 ПН=2т
 масса топлива=7.5т
 стартовая тяга=12т
 pk=15МПа, pa=0.05МПа
 Программа угла тангажа - 90 град (Вертикальный подъём)

Керосиновая:
 km=2.6, Tk=3784K, M=23.8, k=1.19,
 удельная масса двигателя 8.5 кг/т
 удлиннение баков 4 (O2) и 2 (к)

Водородная:
 km=6, Tk=3566K, M=13.6, k=1.22
 удельная масса двигателя 10 кг/т
 удлиннение баков 2 (O2) и 5 (H2)

3-х компонентная (5% керосина и 95% водорода):
 km=6, w_H2=0.95, w_к=0.5, Tk=3598K, M=14, k=1.21
 удельная масса двигателя 11.5 кг/т
 удлиннение баков 2 (O2) и 5 (H2); бак керосина сферический

Результаты (с учетом грав. потерь и влияния атмосферы на УИ):
(из-за пересчета тяги стартовая тяга во всех случаях снизилась до ~11.3 т)

Керосиновая:
 Mk=633.31 кг (масса конструкции)
 m=38.1 кг/с (расход топлива)
 Is0=2903 м/с (УИ на земле)
 T=195 с  (время активного участка)
 Ise=3252 м/с (УИ в конце активного участка)
 n=4.7 (Максимальная перегрузка)
 Ve=3429.3 м/с (Конечная скорость)
 H=202366 м (высота подъема в конце активного участка)

Водородная:
 Mk=980.11 кг
 m=30.4 кг/с
 Is0=3652 м/с
 T=244.0 с  
 Ise=4060 м/с
 n=4.1
 Ve=4129.7 м/с
 H=319324 м

3-х компонентная:
 Mk=891.31 кг
 m=30.5 кг/с
 Is0=3640 м/с
 T=243.5 с  
 Ise=4057 м/с
 n=4.2
 Ve=4214.7 м/с
 H=325239 м

Масса баков оценивалась как Mt = S*h*ro, S - площадь поверхности цилиндра с заданным удлиненнием, h=3мм, ro=2700кг/m3. Для водорода еще дополнительно 50мм изоляции с ro=70кг/m3.

Масса конструкции Mk=2*(Me + Mts), Me - масса двигателя, Mts - суммарная масса баков.

[Игорь Суслов]

Можно вопросы? Пока не по делу...

 pk=15МПа - это зачем?
 km=2.6, Tk=3784K - это зачем?
 M=23.8 - это что?

Если вот это: w_H2=0.95 массовая доля водорода, то что вот это: w_к=0.5?

Для 3-х компонентной удельная масса двигателя 11.5 кг/т - откуда такая прикидка?

Зачем так сложно: Масса баков оценивалась как Mt = S*h*ro, S - площадь поверхности цилиндра с заданным удлиненнием, h=3мм, ro=2700кг/m3. Для водорода еще дополнительно 50мм изоляции с ro=70кг/m3. ?

Для, например, Сатурна 5 есть полные раскладки по массовым характеристикам ступеней, вплоть до масс газов наддува, почему бы не использовать их?

[VovaKur]

А откуда ты взял данные по удельным импульсам? Какието странные данные, УИ водородного и трёхкомпонентного двигателя в режиме болдьшой тяги практически равны, отличие всего в 0,3%, ну не может такого быть. Да и конечный УИ для водорода чтото маловат, даже у двигателей открытой схемы УИ значительно больше, а тут мы говорим о двигателях закрытой схемы, у них пустотный УИ не меньше 4400 м/с.

[X]

pk=15МПа - это зачем?
 km=2.6, Tk=3784K - это зачем?
 M=23.8 - это что?

По этим данным вычислялся УИ. M - молекулярная масса.
Все это нужно, чтобы абстрагироваться от разбросов УИ в реальных двигателях.

Если вот это: w_H2=0.95 массовая доля водорода, то что вот это: w_к=0.5?

0.5 - это опечатка. Правильное значение 0.05. Кстати, чуть выше указано правильно: "5% керосина и 95% водорода"

Для 3-х компонентной удельная масса двигателя 11.5 кг/т - откуда такая прикидка?

Масса водородника - 10. При введении 5% керосина увеличение массы с 10 до 11.5 выглядит правдоподобно :-) Кроме того, на трехкомпонентной ракете есть еще запас сухой массы, так что массу ДУ можно увеличить.

Зачем так сложно: Масса баков оценивалась как Mt = S*h*ro, S - площадь поверхности цилиндра с заданным удлиненнием, h=3мм, ro=2700кг/m3. Для водорода еще дополнительно 50мм изоляции с ro=70кг/m3. ?
Для, например, Сатурна 5 есть полные раскладки по массовым характеристикам ступеней, вплоть до масс газов наддува, почему бы не использовать их?

Это необходимо, чтобы абстрагироваться от разбросов масс баков в реальных ракетах. Поясню: Вы уверены, что масса баков Р-7 (Зенита, и т.д. - по желанию) была бы именно такой, как она есть, если бы их разрабатывал фон Браун? И наоборот, что раскладки Сатурна 5 не изменились бы у Королева?

[Игорь Суслов]

Масса водородника - 10. При введении 5% керосина увеличение массы с 10 до 11.5 выглядит правдоподобно

Вы пошутили?
Надеюсь, Вы понимаете, что при введении хоть 0,01% массы керосина, потребуется все же оборудование (ТНА, магистрали и т.д.) под керосин?

По мне, оптимистической оценкой удельной массы (или тяги - как хотите) трехкомпонентника будет 1,5-1,7-кратное увеличение массы двигателя по сравнению с наиболее тяжелым из двух двухкомпонентников. Я, естественно, понимаю, что эта оценка тоже от "балды", но она мне кажется более правдоподобной

Вы уверены, что масса баков Р-7 (Зенита, и т.д. - по желанию) была бы именно такой, как она есть, если бы их разрабатывал фон Браун?

Да, в этом я почти уверен. Все ракеты делают на пределе конструкционной прочности, используют одинаковые материалы, фон Браун был не тупей СП, да и законы физики в Америки лишь чуть-чуть отличаются от аналогичных законов в СССР Так, что массовое совершенство у ракет, выполняющих одну задачу, должны быть похожими, а то и равными.

[X]

А откуда ты взял данные по удельным импульсам? Какието странные данные, УИ водородного и трёхкомпонентного двигателя в режиме болдьшой тяги практически равны, отличие всего в 0,3%, ну не может такого быть. Да и конечный УИ для водорода чтото маловат, даже у двигателей открытой схемы УИ значительно больше, а тут мы говорим о двигателях закрытой схемы, у них пустотный УИ не меньше 4400 м/с.

Все УИ - теоретические. Для всех двигателей потери были приняты одинаковые, степень расширения e=300 тоже (15/0.05). Т.е. это не вакуумные двигатели.

[Игорь Суслов]

О! Пока здесь Fakas.
К вам вопрос: а как бы вы оценили удельную массу трехкомпонентного движка?

[X]

Вы пошутили?
Надеюсь, Вы понимаете, что при введении хоть 0,01% массы керосина, потребуется все же оборудование (ТНА, магистрали и т.д.) под керосин?

Я исхожу из того, что введение 5% керосина потребует новый насос на том же валу, что и два или три уже существующие. Причем насос этот относительно небольшой и маломощный (в виду малого расхода). Делать отдельный ТНА нет необходимости. Форсунок для такого малого расхода тоже нужно не очень много. Масса магистралей учтена умножением массы баков на 2.

Кстати, РД-701/704 с его 35МПа в камере и кучей раздельных ТНА - не единственный и далеко не лучший вариант конструкции трехкомпонентника. Взгляните лучше на воронежский двигатель, сделанный на базе РД-0120.

Поэтому удельная масса 11.5 (по сравнению с 10 для водородника и 8.5 для керосинового) не кажется мне такой уж смешной.

Вы уверены, что масса баков Р-7 (Зенита, и т.д. - по желанию) была бы именно такой, как она есть, если бы их разрабатывал фон Браун?

Да, в этом я почти уверен. Все ракеты делают на пределе конструкционной прочности, используют одинаковые материалы, фон Браун был не тупей СП, да и законы физики в Америки лишь чуть-чуть отличаются от аналогичных законов в СССР Так, что массовое совершенство у ракет, выполняющих одну задачу, должны быть похожими, а то и равными.

И все-таки выходит, что, например, Глушко все-же  э... чем-то отличался от Кузнецова :-). Или законы физики в Самаре все-же другие, не такие как в Химках: НК-33 - рекордсмен по удельной массе, любой двигатель Глушко тяжелее него.

Другой пример: некоторые водородные ступени (Дельты, например) удельно легче, чем ступени того же Зенита. Вас это не смущает?

Повторю для ясности: сравнивать следовало бы 3 двигателя, сделанные по одному и тому же ТЗ и лучше - одной и той же фирмой. Вы можете назвать такие, учитыая, что это должны быть керосиновый, водородный и трехкомпонентный двигатели?
То же самое и для самих ступеней: сравнивать нужно 3 разыне ступени (RP, LH и LH+RP), сделанные одной фирмой по одному и тому же ТЗ на РН. Можете назвать такие?

[X]

Вы уверены, что масса баков Р-7 (Зенита, и т.д. - по желанию) была бы именно такой, как она есть, если бы их разрабатывал фон Браун?

Да, в этом я почти уверен. Все ракеты делают на пределе конструкционной прочности, используют одинаковые материалы, фон Браун был не тупей СП, да и законы физики в Америки лишь чуть-чуть отличаются от аналогичных законов в СССР Так, что массовое совершенство у ракет, выполняющих одну задачу, должны быть похожими, а то и равными.

Вы помните, кстати, что именно поразило иностранцев во время выгрузки Р-7 из корабля? :-) И почему?

[Игорь Суслов]

... насос этот относительно небольшой и маломощный (в виду малого расхода).... Форсунок для такого малого расхода тоже нужно не очень много.

Не понял... Как "маломощный", как "малый расход"? А разве в режиме керосин+О2 ДУ работает не на полную мощность? И не дает заявленную вами ПОЛНУЮ тягу?

Кстати, РД-701/704 ... - не единственный и далеко не лучший вариант конструкции трехкомпонентника. Взгляните лучше на воронежский двигатель, сделанный на базе РД-0120.

С удовольствием бы не только взглянул, но и узнал бы его характеристики.
А то мы все на пальцах, да на пальцах...

...сравнивать нужно 3 разыне ступени (RP, LH и LH+RP), сделанные одной фирмой по одному и тому же ТЗ на РН.

Следуя данной логике, а не анализом усреденных данных по ракетной технике, можно, в общем то, сделать заключение о том, например, что массовое совершенство водородной ступени (вместе, кстати, с движком) выше, чем керосиновой... Хотите примеры?  У меня их есть! Водородная ступень Арианы имеет отношение заправленная/пустая 13,5 против 10,1 у керосиновых бустеров Энергии... Вот и считайте, исходя из этого

[Игорь Суслов]

Вы помните, кстати, что именно поразило иностранцев во время выгрузки Р-7 из корабля? :-) И почему?

Нет. Не помню. Из какого корабля?

Но я бы заинтересовался пакетной схемой этой дурацкой ракеты. Сорри за прямоту. Меня сейчас порвут.

[X]

... насос этот относительно небольшой и маломощный (в виду малого расхода).... Форсунок для такого малого расхода тоже нужно не очень много.

Не понял... Как "маломощный", как "малый расход"? А разве в режиме керосин+О2 ДУ работает не на полную мощность? И не дает заявленную вами ПОЛНУЮ тягу?

Еще раз повторю: РД-701/704 - не единственный и далеко не лучший вариант конструкции трехкомпонентника. Я считал трехкомпонентник, в котором нет никакого режима "керосин+О2". Всю "дорогу" используется смесь 95% водорода и 5% керосина. Надеюсь, Вы согласны с тем, что это тоже трехкомпонентник? :-)

...сравнивать нужно 3 разыне ступени (RP, LH и LH+RP), сделанные одной фирмой по одному и тому же ТЗ на РН.

Следуя данной логике, а не анализом усреденных данных по ракетной технике, можно, в общем то, сделать заключение о том, например, что массовое совершенство водородной ступени (вместе, кстати, с движком) выше, чем керосиновой... Хотите примеры?  У меня их есть! Водородная ступень Арианы имеет отношение заправленная/пустая 13,5 против 10,1 у керосиновых бустеров Энергии... Вот и считайте, исходя из этого

Вы не поняли. Это как раз я и говорю :-), что сравнивать разнотипные ступени существующих РН, сделанных в разное время и разными школами, не совсем корректно. Поэтому и был использован такой странный способ, какой ... был использован

[X]

Вы помните, кстати, что именно поразило иностранцев во время выгрузки Р-7 из корабля? :-) И почему?

Нет. Не помню. Из какого корабля?

Эту историю у Старого хорошо получается рассказывать. С метафорами про фольгу и т.п. Я так хорошо не умею :-)

[Старый]

Общие данные:
 ПН=2т
 масса топлива=7.5т
 стартовая тяга=12т
(из-за пересчета тяги стартовая тяга во всех случаях снизилась до ~11.3 т)+
3-х компонентная (5% керосина и 95% водорода):
Керосиновая:
 Mk=633.31 кг (масса конструкции)
Водородная:
 Mk=980.11 кг
 3-х компонентная:
 Mk=891.31 кг

Погодите, Гость.
Давайте по пунктам:
Водородная: столько то кислорода столько то водорода в килограммах.
Трёхкомпонентная: кислорода, водорода, керосина в килограммах.
 Ато както непонятно как убрав всего 5% водорода вам удалрсь снизить массу конструкции ажно на 10%. Даже не считая на прибавку керосинового бака со всей арматурой, непонятно как так получается.

[Игорь Суслов]

Я считал трехкомпонентник, в котором нет никакого режима "керосин+О2". Всю "дорогу" используется смесь 95% водорода и 5% керосина. Надеюсь, Вы согласны с тем, что это тоже трехкомпонентник?

Да, это трехкомпонентник. Ртуть, как тут предлагалось, не пробовали добавить? По логике, удельные характеристики такой ракеты должны быть еще выше
И, кстати, раньше некоторыми участниками диспута высказывались соображения о том, что трехкомпонентник выгоден именно поочередным использованием пар топлив, теперь "всю дорогу"

Поэтому и был использован такой странный способ, какой ... был использован

Ну, ясно. Таким образом, используя разные способы подсчета (одни менее, другие более странные, чем ваш), мы можем получить любой желаемый результат...