40-тонник: ищем оптимальное решение.

[Peter]

Просто для тяжелых РН уже настоятельно просится водород, с керосиновыми боковушками. На манер Ариана или Энергии-М. Только с последовательной работой ступеней.

Ладно, пакет с водородным центром и керосиновыми боковушками - это нормально. Но последовательная работа ступеней почто? В том ведь и цимес пакета, что двигатели центра добавляют тягу на старте, где ее мало, и на среднем участке АУТ первой степени, где ее опять мало (в плане минимизации грав. потерь). Скорее, нужен движок с выдвижным соплом, рассчитанный на глубокое дросселирование...

[Дмитрий В.]

Просто для тяжелых РН уже настоятельно просится водород, с керосиновыми боковушками. На манер Ариана или Энергии-М. Только с последовательной работой ступеней.

Ладно, пакет с водородным центром и керосиновыми боковушками - это нормально. Но последовательная работа ступеней почто? В том ведь и цимес пакета, что двигатели центра добавляют тягу на старте, где ее мало, и на среднем участке АУТ первой степени, где ее опять мало (в плане минимизации грав. потерь). Скорее, нужен движок с выдвижным соплом, рассчитанный на глубокое дросселирование...

Вообще-то с водородом на 2-й ступени (или при обеих водородных ступенях), нужды в глубоком дросселировании (при стартовой тяговооруженности не более 1,5-1,6) обычно нет. Это одна из прелестей водорода - из-за увеличения потребных относительных конечных масс ступеней, максимальные продольные перегрузки обычно находятся в пределах 3,5-4. Что касается вопроса о том, когда запускать двигатель, то ответ на него зависит от многих обстоятельств. Например, проектируется ли одиночный носитель или семейство, у которого блоки первой ступени должны падать в одну зону? Достаточная ли тяга обеспечивается при старте? По какому критерию оптимизируются проектные параметры? и т.д.

[Bell]

Просто для тяжелых РН уже настоятельно просится водород, с керосиновыми боковушками. На манер Ариана или Энергии-М. Только с последовательной работой ступеней.

Ладно, пакет с водородным центром и керосиновыми боковушками - это нормально. Но последовательная работа ступеней почто? В том ведь и цимес пакета, что двигатели центра добавляют тягу на старте, где ее мало, и на среднем участке АУТ первой степени, где ее опять мало (в плане минимизации грав. потерь). Скорее, нужен движок с выдвижным соплом, рассчитанный на глубокое дросселирование...

У 3-хблочного полу-водородного 40-тонника нет дефицита тяги на старте. Достаточная тяговооруженность достигается уже при использовании на каждом боковом блоке двигателей тягой порядка 500-550 т. При этом для выведения ~40 т таким пакетом достаточно 1 РД-0120. Значит прибавка стартовой тяги составит всего 147 т, т.е. +13%.
Использование 2-х водородных двигателей явно избыточно как по тяге на АУТ 2 ст., так и по стоимости РН.
Вместе с там, необходимо обеспечить тяговооруженность 2 ст. не менее 1 для 40-тонного варианта и 0,9 для 60-тонного.

Создание 1,5-ступенчатого пакета приведет к:
- незначительному росту стартовой тяги (максимум +13% для 40-тонника), что в целом некритично для динамики РН;
- незначительному росту интегрального УИ, поскольку тяга РД-0120 составляет неболшую долю от тяги двигателей ББ и скажется потеря УИ в плотных слоях атмосферы;
- необходимости увеличить РЗТ ЦБ, а следовательно его сухой вес, выводимый на орбиту, что снижает ПН;
- необходимости обеспечить приемлимый режим работы двигателя ЦБ на земле и в пустоте, что приветет к потерям. При последовательной работе блоков двигатель ЦБ может работать в наиболее эффективном режиме;

Кажущаяся прибавка Мст за счет увеличения тяги на старте на 147 т (~110 т) не может быть реализована, поскольку за время работы 1 ст. двигатель РД-0120 может использовать только 10-12% РЗТ боковых блоков - в данной размерности РН порядка 50-70 т. Эффективность 1,5-ступенчатого пакета не может быть улучшена за счет большего увеличения РЗТ ЦБ, поскольку это приведет к ухудшению тяговооруженности 2 ст. (наибольшему - в 60-тонном варианте).


Кстати, на счет "недостатка тяги на среднем участке АУТ первой степени" я вообще не понял - там как раз прохождение Qmax, где требуется СНИЖАТЬ тягу.

Вообще, как показывют расчеты, в диапазоне приемлимой стартовой тяговооруженности 1,4-1,3 чистый пакет проигрывает последовательному порядка 10% ПН при равном числе двигателей.


Хотелось бы отметить, что нет никаких противопоказаний для запуска РД-0120 в полете, т.е. нет прямой необходимсти запускать его со старта.

[Bell]

Это одна из прелестей водорода - из-за увеличения потребных относительных конечных масс ступеней, максимальные продольные перегрузки обычно находятся в пределах

Хренасе - "прелесть"!  :lol:
В 1,5 раза худшее массовое совершенство водородных ступеней относительно керосиновых "прелестью" назвать - это круто!

[Дмитрий В.]

Это одна из прелестей водорода - из-за увеличения потребных относительных конечных масс ступеней, максимальные продольные перегрузки обычно находятся в пределах

Хренасе - "прелесть"!  :lol:
В 1,5 раза худшее массовое совершенство водородных ступеней относительно керосиновых "прелестью" назвать - это круто!

Белл, учи терминологию!   :twisted:  Относительная конечная масса ступени - это величина обратная числу Циолковского :lol:

[Bell]

:wink:
Дык в том и дело, что первопричина - худшее массовое совершенство водородных блоков.

[Александр Ч.]

Bell, это тоже следствие низкой плотности, именно она первопричина, на пару с низкой температурой

[Дмитрий В.]

:wink:
Дык в том и дело, что первопричина - худшее массовое совершенство водородных блоков.

Первопричина - в более высоком УИ, что ведет к уменьшению доли топлива и увеличению доли ПГ в стартовой массе!

[Bell]

К пуговицам претензии есть?  :wink:

[Дмитрий В.]

К пуговицам претензии есть?  :wink:

Угу! Расчеты показывают, что при одинаковом количестве и наборе ЖРД (например, 2*РД-170 на ББи 1*РД-0120 на ЦБ) при тяговооруженности 1,4, пакет с параллельной работой превосходит по массе ПГ пакет с последовательной работой: 55,3 т против 51,8 т . На 6,3% :lol:

[Bell]

К пуговицам претензии есть?  :wink:

Угу! Расчеты показывают, что при одинаковом количестве и наборе ЖРД (например, 2*РД-170 на ББи 1*РД-0120 на ЦБ) при тяговооруженности 1,4, пакет с параллельной работой превосходит по массе ПГ пакет с последовательной работой: 55,3 т против 51,8 т . На 6,3% :lol:

Ну это еще ладно... Порядок цифр запомнил правильно
При этом у тандема водородная ступень существенно меньше, главное - ее сухой вес, т.е. относительно дорогая конструкция баков. Так же существенно меньше время работы РД-0120 и он работает на оптимальном режиме (УИ до 470, возможно, ну 465 - точно). Меньше тепловая и динамическая нагрузка на СК. И т.д, и т.п.
Так что нафига параллельный пакет? Чтоб получить все эти удовольствия и ПН меньше на 6%

[AceIce]

Всё это здорово, конечно, но если я правильно понял, обсуждается облик потенциального "сорокатонника" который уходит с Восточного. Какие там поля падения?

И не логичнее с нашим прижимисто-вороватым государствоом сразу на пару "Килород-Водород" не замахиваться, а начать как в случае с Н1, с углеводородного варианта ракеты? Вот залетает, тогда можно и подумать о водороде.

[Дмитрий В.]

УИ РД-0120 в вакууме составлял 454,7 с, а со всеми наворотами (типа повышения Рк и при наличии выдвижного насадка) мог достичь 462 с. Меньшее время работы в последовательной схеме никак не сказывается, поскольку этот ЖРД отрабатывался на 4-5-кратный ресурс в составе пакета. Иное дело, если бы к тандему проектировался специальный ЖРД. Ну и потом реальные преимущества тандемная схема имеет в моноблочной компоновке.

[Bell]

Всё это здорово, конечно, но если я правильно понял, обсуждается облик потенциального "сорокатонника" который уходит с Восточного. Какие там поля падения?

Первая ступень - где-то в 500-700 км от старта, вторая - далеко в ТО.

И не логичнее с нашим прижимисто-вороватым государствоом сразу на пару "Килород-Водород" не замахиваться, а начать как в случае с Н1, с углеводородного варианта ракеты? Вот залетает, тогда можно и подумать о водороде.

Причем тут вороватость и прижимистость?

[AceIce]

Причем тут вороватость и прижимистость?

При том, что создание РН по принципу "водород сразу" сделает её дороже. Могут сказать:"Идите на фиг с такой ракетой"...

[Bell]

УИ РД-0120 в вакууме составлял 454,7 с, а со всеми наворотами (типа повышения Рк и при наличии выдвижного насадка) мог достичь 462 с.

Надо не насадок, а нормальное высотное сопло. В пакете его легко разместить.

Меньшее время работы в последовательной схеме никак не сказывается, поскольку этот ЖРД отрабатывался на 4-5-кратный ресурс в составе пакета.

Дело не в ресурсе, а во времени, пока двигатель работает и с ним что-то может случится. В тандеме оно в 1,3-1,5 раза меньше.

Иное дело, если бы к тандему проектировался специальный ЖРД.

Дык замечательно!

Ну и потом реальные преимущества тандемная схема имеет в моноблочной компоновке.

По совокупности - и так хватит

[Bell]

Причем тут вороватость и прижимистость?

При том, что создание РН по принципу "водород сразу" сделает её дороже. Могут сказать:"Идите на фиг с такой ракетой"...

А почему сразу не скажут?
Скажут "идите нафиг" те, кто планирует водородный завод на Восточном или другие?

[Дмитрий В.]

Причем тут вороватость и прижимистость?

При том, что создание РН по принципу "водород сразу" сделает её дороже. Могут сказать:"Идите на фиг с такой ракетой"...

То-то все КБ бросились рисовать водородные РН, ана планах Восточного замелькал водородный завод!  Да, еще и ЦНИИМаш "проводородную" позицию занял. :roll:

[Bell]

Кстати, говорить о прижимистости властей как-то даже неудобно после того, как космический бюджет увеличили чуть ли не вдвое

[Дмитрий В.]

Чтоб не забыть: