проект Nova - 455-589 тонн на leo?

[Cepёгa]

ИМХО надо считать основываясь на том, что
1) Цена вывода 1 кг должна быть минимальной (без учета стоимости разработки)
2) Диаметр ГО должен быть максимальным
Ну а величина ПГ  - чем больше - тем лучше, но не панацея.
А на керосине/водороде/метане/ТТУ она будет - дело десятое.
А экологию больше портит один пробудившийся вулкан, чем в т.ч. и все пуски вместе взятые за всё время.
Shestoper правильно делает - надо рассматривать все возможные варианты.

[Lamort]

поскольку турбонасос под такое давление будет надёжным и недорогим, а баки станут существенно проще и дешевле, не говоря уже о том, что они станут легче.

Турбонасос ЖРД открытой схемы с давлением в КС десятки атмосфер - это сравнительно маломощная турбина. Но через неё расход всего пары процентов топлива. И чтобы из такого сравнительно небольшого количества рабочего тела выжать потребную мощность, делают высокоперепадную трубину со значительной рабочей температурой.
Её делают из таких материалов и она работает в таких условиях, что ни по цене, ни по надежности вытеснительному ЖРД она не конкурент.

Сделайте расход топлива больше, только и всего.

[Shestoper]

Сделайте расход топлива больше, только и всего.

Просто так увеличить расход - нельзя. Отработанный газ после высокоперепадной турбины имеет малое давление и энергию, его если спускать в сопло, то только ниже критики, в КС его не загнать.
Значит если много топлива пустить в турбину - оно не будет использоваться для эффективного создания тяги.
Потому и перешли на двигатели закрытой схемы, где через турбину прокачивается целиком один из компонент, но его энергию забирают не полностью, остаточного давления за турбиной хватает, чтобы загнать его в КС. В КС РД-170 250 атмосфер, в ТНА максимально 600.

Хотите сделать ЖРД закрытого типа низкого давления, чтобы понизить температуру и давление в турбине? Но тогда у турбины будет низкий КПД. Для заданной мощности понадобится тяжелая турбина, масса двигателя возрастет.

У газовых турбин с рождения эта проблема - или условия щадящие и низкий КПД, или высокий КПД и зверские условия в тракте. Отсюда и извращения с монокристаллическими лопатками и хитрыми кобальтовыми сплавами (а сейчас ещё и с керамикой).

[Shestoper]

Почему бы не посчитать чистый водородник-двух/трехступ на 200-300 тонн ПН на ОИСЗ?

Можно. Двухступ Дмитирий уже давно придумал и посчитал, сей проект зовется Дейтроном. ПН почти 8%.
Почему так не делают все, только у Дельты водород на первой ступени?
Есть несколько причин.
Во-первых у водородных ступеней большая сухая масса. Минимум сухой массы будет у ракеты с первой керосиновой ступенью и второй водородной.
А сухая масса конструкции ракеты обходится гораздо дороже топлива - это конструкции, тщательно изготовленные по хитрым технологиям из дорогих сплавов.

Во-вторых я заметил такую особенность - в первом приближении стоимость насосного ЖРД пропорциональна мощности его ТНА. Это самый сложный узел двигателя, там движущие части испытывают огромные нагрузки - неудивительно, что он сильно влияет на стоимость ЖРД.
Мощность ТНА конечно зависит от тяги, потом от давления в КС, и ещё от объема перекачиваемого топлива. То есть не только от его массы, но и от плотности.
У водорода низкая плотность, его сложнее перекачивать.

Ну и ещё - жидкий водород это очень холодная жидкость, которая любит охрупчивать материалы.
Поэтому при прочих равных водородный ЖРД будет дороже керосинового.


В моем варианте вытеснительной ступени нежелателен внизу водород тоже из-за низкой плотности. На верхних ступенях ещё можно в вытеснилке его применять. В вакууме можно получить приличный УИ даже при очень низком давлении в КС за счет степени расширения. А в атмосфере давление на срезе сопла не может быть очень низким. Поэтому для первых ступеней для более-менее пристойного УИ нужно применять повышенное (по меркам вытеснительных ЖРД) давление.
А значит и более толстостенные баки. Которые для водорода имеют огромную площадь поверхности.

[Shestoper]

Shestoper правильно делает - надо рассматривать все возможные варианты.

Из рассмотренных вариантов мне пока больше всего нравится вариант с вытеснительной ступенью на керосине и двумя водородными с насосными ЖРД.
ПН высокая (до 4,7 % на НОО). С другой стороны, большинство двигателей носителя (70-80%) этот вариант позволяет резко упростить.

И ещё - из всех вариантов с вытеснилкой он лучше всего подходит для выведения ПН на отлетные траектории без применения дополнительной ступени, 1,5% можно отправить.

[Дмитрий Инфан]

Во-первых у водородных ступеней большая сухая масса. Минимум сухой массы будет у ракеты с первой керосиновой ступенью и второй водородной.
А сухая масса конструкции ракеты обходится гораздо дороже топлива - это конструкции, тщательно изготовленные по хитрым технологиям из дорогих сплавов.

Во-вторых я заметил такую особенность - в первом приближении стоимость насосного ЖРД пропорциональна мощности его ТНА. Это самый сложный узел двигателя, там движущие части испытывают огромные нагрузки - неудивительно, что он сильно влияет на стоимость ЖРД.
Мощность ТНА конечно зависит от тяги, потом от давления в КС, и ещё от объема перекачиваемого топлива. То есть не только от его массы, но и от плотности.
У водорода низкая плотность, его сложнее перекачивать.

Рост сухой массы конструкции не страшен, если у нас полиблочная компоновка с переливом топлива из боковых блоков: по мере опорожнения последних, они сбрасываются и, следовательно их сухой вес не придётся тащить до конца работы всей ступени. Массовое совершенство, правда, хуже, но для гигантских ракет разница между полиблоком и моноблоком не так заметна, как для ракет умеренных размеров (правило "квадрата-куба").
Что касается повышенных нагрузок в ТНА, то уже предлагался выход - ставить несколько ТНА на камеру сгорания: при том же объёме перекачиваемого топлива количество оборотов (и, следовательно, нагрузки) можно уменьшить. Правда масса двигателя возрастёт, но вряд ли существенно.

[Shestoper]

Рост сухой массы конструкции не страшен

Не так страшен с точки зрения величины ПН, потому что УИ у водорода высокий. Но страшен с точки зрения цены изготовления баков.
Масса ведь растет не из-за замены фрезерованной вафли на толстый гладкий лист, как в случае вытеснилок и ТТУ (такой рост даже удешевляет производство).
В случае водородной ступени масса растет за счет площади поверхности бака. Которую надо обрабатывать.

Что касается повышенных нагрузок в ТНА, то уже предлагался выход - ставить несколько ТНА на камеру сгорания:

Ещё и надежность упадет, помимо роста стоимости.

[Lamort]

Сделайте расход топлива больше, только и всего.

Просто так увеличить расход - нельзя. Отработанный газ после высокоперепадной турбины имеет малое давление и энергию, его если спускать в сопло, то только ниже критики, в КС его не загнать.
Значит если много топлива пустить в турбину - оно не будет использоваться для эффективного создания тяги.
Потому и перешли на двигатели закрытой схемы, где через турбину прокачивается целиком один из компонент, но его энергию забирают не полностью, остаточного давления за турбиной хватает, чтобы загнать его в КС. В КС РД-170 250 атмосфер, в ТНА максимально 600.

Хотите сделать ЖРД закрытого типа низкого давления, чтобы понизить температуру и давление в турбине? Но тогда у турбины будет низкий КПД. Для заданной мощности понадобится тяжелая турбина, масса двигателя возрастет.

У газовых турбин с рождения эта проблема - или условия щадящие и низкий КПД, или высокий КПД и зверские условия в тракте. Отсюда и извращения с монокристаллическими лопатками и хитрыми кобальтовыми сплавами (а сейчас ещё и с керамикой).

Это всё понятно, только почему вас вообще волнует КПД, вы боитесь снизить удельный импульс?
 Я думал, что вашей задачей является "дешевле", а не "технически эффективнее".

 Собственно говоря, SpaceX как-то сделала двигатель, чем вас подобный не устраивает?

[jre]

Маск тоже хорохорился! Сделаю ЖРД такой же как Ф-1,а где-там?! Даже на сотню тонн не вышел!
НАСАвцы уж на что надеялись на Маска, и тут такой облом, решили было Сатурн 5 воспроизвести, а не тут-то было, вернулись к своим баранам,- любимым ТТУ.
Нет прорыва в технологиях, а без него увы все будет на одном месте топтаться, Ну сделают они Арес, ну и что?, программа полета на Марс слопает весь бюджет америки, и америка вылетит в трубу!
А кроме Америки пока ни у кого никаких шансов!
Впрочем шансы есть, но они в суперновых технологиях

[jre]

Не вопрос, когда делают из готовых блоков и элементов, технологий, но когда заклывают в проект нечто эфемерное, желаемое, то тут большой вопрос стоит, Кончится все тем же самым Н-1 на водороде, как Вика прелагал(а), или списанной в утиль Энергией, Вулканом

[Lamort]

Маск тоже хорохорился! Сделаю ЖРД такой же как Ф-1,а где-там?! Даже на сотню тонн не вышел!
НАСАвцы уж на что надеялись на Маска, и тут такой облом, решили было Сатурн 5 воспроизвести, а не тут-то было, вернулись к своим баранам,- любимым ТТУ.
Нет прорыва в технологиях, а без него увы все будет на одном месте топтаться, Ну сделают они Арес, ну и что?, программа полета на Марс слопает весь бюджет америки, и америка вылетит в трубу!
А кроме Америки пока ни у кого никаких шансов!
Впрочем шансы есть, но они в суперновых технологиях

Вы просто-напросто являетесь существом с очень коротким жизненным циклом, если бы вы жили 1000 лет, то вы бы сказали, "как, уже сделал, а я и не заметил".

[jre]

Вы так думаете? А что Маск существо более высокого порядка?
Даже если бы и так, все равно у него очень жесткие сроки, не уложился, все отваливай в сторону, кто на следующего?
Так что будут искать заказчиков или это было просто сотрясение воздуха?

[Shestoper]

А что Маск? У МАска частная фирма, он деньги не печатает. Он сейчас тянет разваботку Фалкона Хэви, Кузнечика, недавно сделал первый частный пилотируемый корабль. Вы не допускаете, что ещё и на новый двигатель ему тупо не хватает денег заказчиков?

[Shestoper]

Нет прорыва в технологиях, а без него увы все будет на одном месте топтаться, Ну сделают они Арес, ну и что?, программа полета на Марс слопает весь бюджет америки, и америка вылетит в трубу!
А кроме Америки пока ни у кого никаких шансов!
Впрочем шансы есть, но они в суперновых технологиях

Мутный поток сознания.
Мстительный дух Фон Брауна мешает рекетчикам воспроизвести копию F-1.
Во-первых ТТУ по сумме показателей ничуть не хуже - хуже в одном, лучше в другом. И новый двигатель может изменить стоимость марсианской экспедиции на единицы процентов. Главные средства съест разработка межпланетного корабля и марсианских модулей.
Когда летали на Луну, все затраты на Сатурн-5 (включая и разработку и производство ракет) съели только четверть стоимости программы.

[Asgard]

Мутный поток сознания.
Мстительный дух Фон Брауна мешает рекетчикам воспроизвести копию F-1.
Во-первых ТТУ по сумме показателей ничуть не хуже - хуже в одном, лучше в другом. И новый двигатель может изменить стоимость марсианской экспедиции на единицы процентов. Главные средства съест разработка межпланетного корабля и марсианских модулей.
Когда летали на Луну, все затраты на Сатурн-5 (включая и разработку и производство ракет) съели только четверть стоимости программы.

Кстати говоря, а почему разработка межпланетного корабля и модулей так дорога? Может уже подешевле, всё таки технологии есть отработанные.

[jre]

Ага, оказывается дух фон Брауна мешает! и деньги, точнее их отсутствие, помнится Маску давали деньги почти на все! Если на двигатель не додали, значит не сильно нужен!
Но судя по успехам Маска, ему еще слишком далеко до фон Брауна, и разве что есть возможность состязаться с китайцами, и деньги судя по всему тут вряд ли кардинально способны помочь!
А может задобрить этот самый злой дух фон Брауна, глядишь и отдаст секреты?
ТТУ они не лучше ни сколько, их только американцы способны делать столь большие, и топливо дорогое и технологии дорогие, ну никак ракета дешевая не получится, особенно с учетом сверхмощного транспортера.
Да и держать пустую ракету с тяжелыми ТТУ весьма сложно!
ТТУ на пилотируемую ракету ну очень плохо приспособленны!
Можно сделать хитрее, на первую ступень ставить водородные ЖРД 400 т, в результате грузоподьемность будет не хуже чем с 500 т керосиновыми.

[Valerij]

Ага, оказывается дух фон Брауна мешает! и деньги, точнее их отсутствие, помнится Маску давали деньги почти на все! Если на двигатель не додали, значит не сильно нужен!
Но судя по успехам Маска, ему еще слишком далеко до фон Брауна, и разве что есть возможность состязаться с китайцами, и деньги судя по всему тут вряд ли кардинально способны помочь!
А может задобрить этот самый злой дух фон Брауна, глядишь и отдаст секреты?

А зачем?
У Брауна секреты о том, как летать. У Маска свои секреты - как летать дешево. Китайцев он уже "побил", они это признали.

ТТУ они не лучше ни сколько, их только американцы способны делать столь большие, и топливо дорогое и технологии дорогие, ну никак ракета дешевая не получится, особенно с учетом сверхмощного транспортера.
Да и держать пустую ракету с тяжелыми ТТУ весьма сложно!
ТТУ на пилотируемую ракету ну очень плохо приспособленны!

Можно. Но не нужно. Маск, кстати, с самого начала слушал ваши мудрые указания, и на его ракете ТТУ нет.

Можно сделать хитрее, на первую ступень ставить водородные ЖРД 400 т, в результате грузоподьемность будет не хуже чем с 500 т керосиновыми.

Можно. Но не нужно. Ракета дорогая получится.

[Дмитрий Инфан]

Рост сухой массы конструкции не страшен

Не так страшен с точки зрения величины ПН, потому что УИ у водорода высокий. Но страшен с точки зрения цены изготовления баков.

Что касается повышенных нагрузок в ТНА, то уже предлагался выход - ставить несколько ТНА на камеру сгорания:

Ещё и надежность упадет, помимо роста стоимости.

Есть противоядие и от этого. Если мы отказываемся от вытеснительных ЖРД, то у нас растёт массовая доля ПН - с  4,7%  до 8 %, т. е. общая стартовая масса ракеты уменьшается почти вдвое - с 12000 т до 7050 т (при одинаковой ПН), а значит и цена уменьшится, если не вдвое, то раза в полтора, как минимум. Далее, серийность: моноблочные ступени будут штучными изделиями, полиблок собрается из стандартных баков, диаметром 8 м. Это дополнительно снизит цену. И, наконец, двигатели - если стартовая масса меньше, то они будут меньшей тяги, следовательно более надёжные либо стоять будут в меньшем количество, что также повысит надёжность. Опять-таки, цена снижается.

[Семён Семёныч Гонтмахер]

Мне, кажется, в своем стремлении к дешевизне мы можем дойти до полного абсурда.  Шестопер прав - нужно создать тяжелый носитель способный обеспечить массовость запусков при которой  только и возможно какое-либо серьезное строительство в околоземном пространстве. Но для этого нужно создавать не одноразовых монстриков со стартовой массой как у эсминца а сложные многоразовые вертикально стартующие тяжелые РН двух максимум трехступенчатые.

[Shestoper]

Если мы отказываемся от вытеснительных ЖРД, то у нас растёт массовая доля ПН - с  4,7%  до 8 %, т. е. общая стартовая масса ракеты уменьшается почти вдвое - с 12000 т до 7050 т (при одинаковой ПН), а значит и цена уменьшится, если не вдвое, то раза в полтора, как минимум.

Вы не видите никакой разницы между водородной первой ступенью и керосиновой вытеснительной?
Для вашего водородного носителя на первой ступени понадобится 30 RS-68, они стоят 14 миллионов за штуку (причем среди водородных ЖРД считаются дешевыми).
30 штук - 420 миллионов только за двигатели первой ступени.