Оптимизация ракетных систем по стоимости

[mescalito]

RadioactiveRainbow может для вас и не очевидна а для людей которые этим занимаются полвека очевидна.
Масса хорошо коррелирует со стоимсотью, хотя есть и исключения например микрушки (ЖРД малых тяг) там при применении жаропрочных спалавов на основе платины масса ЖРД падает а стоимость растет.

[Андрей Суворов]

Андрей извините. не совсем понял Вас. Я имел ввиду следующее. Если, к примеру, в качестве критерия оптимизации РН принята "удельная стоимость выведения", то и все составные части носителя (блоки, агрегаты, системы) должны оптимизироваться именно по этому критерию.

Так в том-то и дело, что блок первой ступени оптимизировать по этому параметру нужно иначе, чем РБ! Потому что лишний килограмм первой ступени - это уменьшение грузоподъёмности на 1/10 кг, а лишний килограмм верхней ступени - это минус килограмм ПН! Иначе - значит, применять разные технологии, оглядываясь, конечно, насколько применение разных технологий на разных ступенях удорожает технологическую цепочку в целом...

[Старый]

Конкретные пути оптимизации сильно зависят от имеющегося на момент разработки научно-технического уровня, опыта и технологической базы. Например для нас использование ТТУ и водорода - весьма дорогостоящее мероприятие. Зато для других керосиновый двигатель замкнутой схемы - почти что неподъёмная задача.

[WkWk]

Конкретные пути оптимизации сильно зависят от имеющегося на момент разработки научно-технического уровня, опыта и технологической базы. Например для нас использование ТТУ и водорода - весьма дорогостоящее мероприятие. Зато для других керосиновый двигатель замкнутой схемы - почти что неподъёмная задача.

Да, это тоже недооценивают. РН то делается не на пустом месте, и может получиться что формально более дешевую конструкцию, конкретно вам будет дороже изготовить - надо будет менять оборудование и персонал.

[RadioactiveRainbow]

RadioactiveRainbow может для вас и не очевидна а для людей которые этим занимаются полвека очевидна.
Масса хорошо коррелирует со стоимсотью, хотя есть и исключения например микрушки (ЖРД малых тяг) там при применении жаропрочных спалавов на основе платины масса ЖРД падает а стоимость растет.

Я все же хотел бы понять. Ибо считаю что могу, если мне объяснят, и что мне это будет весьма полезно.
Что касается специалистов... А вы уверены, что специалисты полвека оптимизировали РН именно по стоимости? Что-то есть у меня легкие сомнения на этот счет.

Я не спорю, что стоимость коррелирует с массой. Более того, для частного случая сходных конструктивно топливных отсеков РН я в этом абсолютно убежден.
Только вот интересует меня не баки с переходными отсеками, а ракетный блок в целом. И здесь уже влияние массы на стоимость блока определяется вкладом в стоимость блока двигательной установки.

Если блок без ДУ стоит один мегабакс (предположим), то совершенно очевидно - увеличеный в полтора раза блок о пяти 107х будет в разы дешевле легкого с одним 190м.
Если блок без ДУ стоит 10 M$ - тут уже примерно параллельно. При дальнейшем увеличении стоимости самого блока, конечно, стоимость массы будет брать верх.

[Дем]

Раз мы оптимизируем стоимость выведения - может имеет смысл принять равную стоимость одного м/с полученной ПН скорости?
Т.е. для многоступенчатой ракеты абсолютная стоимость ступеней должна быть пропорциональна их вкладу в скорость (примерно равна?)
Т.е. первая изготавливается по максимально дешёвой технологии - гладкие баки, дешёвые движки с низким давлением - а чем выше, тем навороченней и дороже?

[ratte07]

Раз мы оптимизируем стоимость выведения - может имеет смысл принять равную стоимость одного м/с полученной ПН скорости?
Т.е. для многоступенчатой ракеты абсолютная стоимость ступеней должна быть пропорциональна их вкладу в скорость (примерно равна?)
Т.е. первая изготавливается по максимально дешёвой технологии - гладкие баки, дешёвые движки с низким давлением - а чем выше, тем навороченней и дороже?

Это тоже не выход если первую ступень делать с гладкими баками, то резко вырастет стартовая масса. И как это будет влиять на стоимость - неизвестно.

[mescalito]

когда считается стоимость всей ступени то складывается стоимость ДУ найденная по ее масс и стоимость ступени найденная по массе равной разности массы всей ступени и массы ее ДУ.

RadioactiveRainbow вы все правильно понимаете только хотите все усложнить. Стоимость по массе считают потому что так проще. Можно конечно еще и тягу принимать во внимание и степнь расширения сопла и давление в камере и даже диаметр баков, но будет очень сложно и никто не подпишется под такой оптимизацией.

Насчет оптимальной по стоимости РН я ответил в первом своем посте - Кистлер Фалкон и прочие. Есть реальный ЖРД сделанный оптимальным именно по стоимости это RS-68. Про него куча инфы.

Раньше по стоимости не оптимизировали потому что все ракеты имели двойное назначение и главным критерием была масса полезного груза, так как полезным грузом мог быть ядерный заряд.

Сейчас посмотрите на Европу там почти все оптимизируют по стоимости да и они первые это начали делать. Так как противостояния у них не было (как у СССР и США).  
Кстати по-видимому именно проблемы со стоимостью тормозят проекты Vinci, RL-60 и MB-60. Эти ЖРД имеют прекрасные характеристики только вот эти характеристики не опрвадано дороги.

[Bloodest]

Гы, но вариант оптимизации по стоимости был, к примеру, в военмеховской учебной оптимизашке (эт к "гоночному" СССР). Правда он тока был, я не помню шоб мы там что-либо считали по заданию, я помнится ток однажды для интересу вставил в хвост посчитать стоимость куросвичного "аппарата" - был удивлен что стомость самой железки и мегатонного моно-ЯБП были практически одинаковыми (+- лям).
А так конечно стоимость, насколько я помню считалась отдельно по отсекам/агрегатам через их массу
С=К*М
ток этот коэффициент зависел от кучи факторов. Для двигуна ЖРД дефолтный был
К=a*Р^b
a и б - зависят от топливной пары
Р - давление в КС  :lol:
Ну помнится как-то кто из сотаварищей мучал подобную формулку и спросился в ГИПХЕ, при мне - гы - ему ответили, что оптимально по стоимости для первой ступени - керогаз с 40-60 атами в камере.  Потому как лишняя цистерна керосина не идет ни в какое сравнение со стомостью двигуна...

[sychbird]

Больщинство  старых методик практически не затрагивали трудозатрат, особенно вторичных(транспортных, испытательных пусковых)
Интересно было бы оценить стоимость запуска неоптимальной блочной схемы, сделанной из дешевых по технологии блоков высокой заводской готовности, со встроенной цифровой системой тестирования состояния (пришла, собрали на старте, автоматически заправили и отстрелили) и оптимальной машины с высоким мю ПМ.
 И оценка , повидимому должна быть не по одному запуску, а по серии.

[RadioactiveRainbow]

От чего зависит стоимость двигателя?

Очевидно, от тяги (прямо пропорционально) и от давления (тоже прямо?).
При фиксированной тяге стоимость от давления будет иметь, очевидно, экстремальный характер. Т.е. будет иметь место некий минимум стоимости (при плавающем, впрочем, удельном импульсе).

Слева по оси давления стоимость будет расти в связи с падением УИ и, следовательно, увеличением расхода топлива и размерами камеры и ТНА.
А за счет чего будет расти стоимость справа? При повышении давления уменьшаются расходы на материалы, на объем работ. Растет, насколько я понимаю, только качество обработки деталей? Или при высоком давлении начинают отрицательно влиять на стоимость некие технологические факторы?

[hcube]

При фиксированной тяге сначала стоимость ПАДАЕТ (поскольку уменьшается размер камеры и ТНА, хотя и растет толщина стенки), а затем РАСТЕТ (поскольку увеличивается технологическая сложность). Поскольку от УИ еще зависит масса ПН, то оптимум стоимости - чуть-чуть за точкой минимума.

[Андрей Суворов]

Всё же, мне представляется интересной ракета в диаметре и с использованием инфраструктуры 11К65М, но с кислород-керосиновыми двигателями на обеих ступенях. Если стремиться к минимальной стоимости, то на первую ступень надо ставить некий "гибрид" РД-107 и РД-108 (время работы не превысит таковое для РД-107, а рулевых камер нужно 4). Думаю, его можно слегка форсировать, но, всё же, тяга будет меньше, чем у исходного РД-219. Это не очень страшно, так как плотность ЖК заметно меньше, чем АК-27, поэтому ракета в габаритах "Космоса-3М" и будет несколько легче. Наверное, можно ориентироваться на тягу 89 тонн у земли, и, следовательно, стартовая масса не должна превысить 77 тонн. "Мю ПН", несмотря на архаичность технологий, можно получить чуть больше, чем у "Космоса-3М", т.к. УИ двигателей больше, да и "разложить" ХС по ступеням можно будет несколько более оптимальным образом. Во всяком случае, "космосовские" 1350 кг на LEO получить можно.

И вот уж этот проект надо оптимизировать по минимальной цене одного пуска, которая, в идеале, не должна превысить 1/5 таковой от стоимости пуска "Союза". Космос-3М сейчас продаётся за 6-8 "лимонов". Новая ракета должна стоить не дороже, а, желательно, чуть дешевле сразу после отбивки первоначальных затрат.

Конечно, инфраструктура "Космоса-3М" находится сейчас в довольно-таки запущенном состоянии, но, возможность пусков с Кап.Яра и присущая им оперативность должна бы положительно сказаться на возможной судьбе такого носителя.

Конечно, с конверсионными ракетами по цене конкурировать тяжело, но, практика показывает - можно.

[avmich]

Думаю, стоимость двигателей сейчас - это в значительной степени стоимость их разработки. А на это накладывает отпечаток выбор топливных компонентов.

[Bloodest]

От давления - в степени. Хотя это тс абстракция - ступенчато растет - по мере необходимости все более "совершенных" (читай более дорогих) конструкционных и технологических решений.