40-тонник: ищем оптимальное решение.

[AceIce]

Что-то не пойму предмета рассуждений. ИМХО если государство решит делать 40 тонник, а не заниматься ИБД под названием "Ангара", то логичнее начать финансирование так и не закрытой программы "Энергия". "Энергия-М" на 35 тонн по моему остаётся самым оптимальным вариантом. Желающим получить 40 тонн стоит останется создать 3 водородную ступень. Делов-то. Была бы цель. Но её нет и не будет.

[hcube]

Энергия-М - редкий по отстойности вариант. При стартовой массе 1000 тонн ПН 35 тонн, с водородом на 2 ступени - нонсенс. Должно быть не менее 45 тонн в 2 ступени и 50 тонн в 3.

Кроме того, он переразмерен. В том плане, что линейка не получается.

Значительно лучше делать линейку с водородным центром на 2 РД-0120 (диаметром 6 метров) и 2-6 керосиновыми боковушками на РД-180, диаметром 3.9 метра. Плюс третья ступень на 11Д57, тоже 6-м диаметра, с тороидальным баком кислорода и сферическим - водорода.

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Энергия-М - редкий по отстойности вариант. При стартовой массе 1000 тонн ПН 35 тонн, с водородом на 2 ступени - нонсенс. Должно быть не менее 45 тонн в 2 ступени и 50 тонн в 3.

Кроме того, он переразмерен. В том плане, что линейка не получается.

Значительно лучше делать линейку с водородным центром на 2 РД-0120 (диаметром 6 метров) и 2-6 керосиновыми боковушками на РД-180, диаметром 3.9 метра. Плюс третья ступень на 11Д57, тоже 6-м диаметра, с тороидальным баком кислорода и сферическим - водорода.

Энергия М была очень хороша именно тогда, когда ее делали. Она позволяла путем утилизации задела от Энергии быстро и дешево создать носитель на 35 т, что по тем временам было вполне хорошо. Сейчас, когда вся инфраструктура под Энергию разрушена, возрождать Энергию М было бы смешно. Проехали.

[Дмитрий В.]

Значительно лучше делать линейку с водородным центром на 2 РД-0120 (диаметром 6 метров) и 2-6 керосиновыми боковушками на РД-180, диаметром 3.9 метра. Плюс третья ступень на 11Д57, тоже 6-м диаметра, с тороидальным баком кислорода и сферическим - водорода.

Ну, это фактически один из вариантов "Грозы". Мы со Spacer'ом год назад такую "прорабатывали". При оптимальном проектировании по максимуму мюПГ, у нее масса ПГ на низкой орбите от 55 до 62 т (с 2 боковушками с РД-170 или четырьмя с РД-180) - многовато. Два ББ с РД-180 и ЦБ с 1*РД-0120 дают примерно 32 т. А третья ступень такой ракете, что корове черкесское седло! Только две ступени на НОО + КРБ при необходимости. Иначе, дешевизны не видать.

[avmich]

По этой схеме, получается, не сделать именно 40-тонник :( . Или больше - и тогда движков больше 3 - или меньше, то есть, 32-тонная схема Грозы.

[avmich]

Энергия М была очень хороша именно тогда, когда ее делали. Она позволяла путем утилизации задела от Энергии быстро и дешево создать носитель на 35 т, что по тем временам было вполне хорошо. Сейчас, когда вся инфраструктура под Энергию разрушена, возрождать Энергию М было бы смешно. Проехали.

А что осталось от инфраструктуры? Вроде УКСС + оснастка в Самаре + технологии в Воронеже... не считая, конечно, Энергомаша.

[Дмитрий В.]

Энергия М была очень хороша именно тогда, когда ее делали. Она позволяла путем утилизации задела от Энергии быстро и дешево создать носитель на 35 т, что по тем временам было вполне хорошо. Сейчас, когда вся инфраструктура под Энергию разрушена, возрождать Энергию М было бы смешно. Проехали.

А что осталось от инфраструктуры? Вроде УКСС + оснастка в Самаре + технологии в Воронеже... не считая, конечно, Энергомаша.

Со слов Вована, УКСС поддерживается в более-менее приличном состоянии, но, как я понял к запускам не пригоден - требуется реконструкция, а точнее - уже реставрация и реконструкция. По оснастке на "Прогрессе" инфа более противоречивая: по неофициальным данным оснастка законсервирована, по полуофициальным - утилизирована и списана. Производственные корпуса, ессно, остались. Что касается Воронежа, то достоверной информации нет.

[MGouchkov]

При плотности компонентов метан-кислород равной 0.75 т/м3, и внутреннем диаметре бака 3.8 метра получаем длину бака на 210 тонн топлива равной 25 метрам (для метан-кислорода совмещенные днища возможны и желательны).

Внутренний диаметр 3.8 (внешний- до 4.1) это как раз первая НЕгабаритность,- c остановкой противоположного движения. Свободно по ЖД- до 3ёх 15ти- по всей Сети, и до 3ёх 6ти- по магистральным и подготовленным аналогично им.

[/quote]
Вот ЦБ - да. Его так транспортировать не получится, только в пределах космодрома. Сухая масса ЦБ вероятно получается порядка 40 тонн, это вполне 'подьемно' для транспортной авиации, скажем для того же ВМ-Т. [/quote]

ЧтО из отечественно авиации может сейчас служить основой для ВМ-Т и для аналога "СуперЛифтера" (примечательно,- а  какие диаметр / длину  позволяет этот американский аэроплан?

[MGouchkov]

Ну со мной спеться будет сложновато из-за моей идисинкрозии к многокамерным ЖРД,- очень сложная арматура под давлением, и тем более- если управлять мы собираемся качаниями основных камер..
 Мне может быть была бы ближе мысль про полный 600от тонный метановый аналог F-I и РДТТ аварийного увода РН от стартовых сооружений.

Можно в принципе сделать и однокамерный 1500-тонник, если КС будет с центральным телом, кольцевая. При этом центральное тело можно охлаждать метаном. За счет того, что метан хороший хладоген, а двигатель с умеренным давлением в КС (то есть тепловые потоки тоже умеренные) - может получиться вполне работоспособный агрегат.
Недостаток двигателей с центральным телом (сложность охлаждения критического сечения КС) можно превратить в достоинство: если удасться обойтись без газогенератора, нагревать метан в системе охлаждения КС до такой температуры, что это даст возможность обеспечить работу ТНА. Двигатель-то у нас не  напряженный, мощность ТНА (относительно расхода топлива) нужна умеренная. Возможно давление в КС атмосфер 100 таким образом можно будет получить (на безгазогенераторных движках c обычной КС такие давления недостижимы, не хватает мощности теплового потока от КС для привода ТНА ).

 Ну про разработку 1500тонника заикаться даже если технически возможно- имхо бессмысленно вот почему:
 ЖРД первых ступеней РН и собственно первой- особенно- наиболее ёмкая (во  отношении всех ресурсов и денег и времени) работа. Поэтому имхо очень желательно, что бы двигатели можно было использовать в максимальном ряду РН (не "УРМовая ересь", но в составе ДУ с разным числом двигателей и с баковыми блоками разных диаметров, унифицируются только собственно двигатели и материалы/ технологии).
 Отсюда,-  один из двух факторов (наряду с другим- достигнутым уровнем) в выборе оптимального класса тяги перспективных ЖРД.  

А вот идея использовать тепловой поток в центральном теле для увеличения мощности турбины в безгазогенераторной схеме, если урезать осетра раз этак в 20-30 имхо может быть интересна ровно для двигателей верхних ступеней/РБ.

[hcube]

В дримлифтер помещается визуально такой же по ширине фюзеляж как у самого 747-го. Ну, может на полметра меньше. И длина грузового отсека - порядка 2/3 корпуса. Т.е. это диаметр 5.5-6 метров и длина порядка 45 метров.

[freinir]

MGouchkov жжём  

Двигатели, технологии и материалы могут быть совершенно у разных ракет, что вобщемто и встречается   :!:

[goran d]

MGouchkov жжём  

Двигатели, технологии и материалы могут быть совершенно у разных ракет, что вобщемто и встречается   :!:

esli uje delayut angaru mogno dumat  pro izpolzvoie 1 stupen A5
2 stupen - vodorod 140-160 T
mogno takje sdelat 2 stupen modulnoy i prodlit lineyku do 40t
primer - modul 50t - varianti 50 (1 blok) i 150 (3 bloka)
s 50t ftoroy stupedi -28-30 t pn
150t - 40t
(mojno takje sdelat 30t blok v 3 varianta -1,3 i 5 shtuk
togda averno buted 25-26t, 32t, 40t (ne schital)

[MGouchkov]

Думаю, что в любом случае, основой системы должны быть две ступени. Выведение на высокоэнергетические орбиты - с помощью КРБ. Причем КРБ могут быть, в зависимости от энергетики, 3 типов:
- блок довыведения (вероятно, на высококипящих компонентах, хотя и не обязательно) для орбит высотой до 1000-2000 км
- кислород-керосиновый КРБ (типа "удвоенного" ДМ) - для выведения на ГСО/ГПО "не очень тяжелых" КА.
- КВРБ - для самых "тяжелых" случаев.
Маршевые ступени:
- первая - метановая или керосиновая (хотя не исключен и водород).
- вторая - обязательно водородная (развитие водородных технологий и снижение стартовой массы и тяги).
Если исходить из принципа использования готовых или разрабатываемых ЖРД, то пока вырисовывается тандем с 5 ЖРД типа РД-0141 (от Россиянки), либо 5-6 НК-33-1/РД-191. При тяговооруженности примерно 1,5-1,55 обеспечивается высокая вероятность ухода с СК с одним аварийным ЖРД. На второй ступени - 4 ЖРД класса 11Д57М, разумеется в модернизированном виде. Масса ПГ на низкой орбите (180*180 км, наклонение 51,6 град) получается в районе 43 т. Прикидочные расчеты показывают, что при отказа одного ЖРД на старте, РН свободно приводится в зону падения блоков певой ступени. Видимо, если отказ ЖРД 1-й ступени произойдет после 60-100 с (надо расчет проводить более точный), то ПГ может быть выведен на "аварийную" орбиту высотой 130-150 км. При отказе одного ЖРД 2-й ступени, ПГ выводится практически на расчетную орбиту (гарантированно на орбиту 150 км). Это - так назыываемая концепция "безопасного носителя". Решение не самое дешевое, но с учетом меньшего числа "потерь" может быть оправданным. В данном случае, плюсы тандема - возможность полной выработки топлива, меньшие возмущающие моменты при отказе ЖРД и более благоприятное распределение нагрузок - как раз на руку. В "минусах" - проблематичность вариаций носителя. Можно конечно, водородную ступень заменить на метановую с высотным РД-0142, можно заправку сократить и баки укоротить - это для "младших" моделей.

Вопрос, как лучше летать выше НОО "по западному"- с многими включениями блока довыведение/разгон или "по советски"- с запуском с НОО отдельного РБ- всё же имхо не такой, что бы по его поводу становится догматиком: Можно и так, и так, как в том или ином случае получается эффективнее по "всем" затратам.

В частности, возникает впечатление что вариант 3ёх ступенчатого тандема с 5ю РД0141 на первой ступени РД0142- на второй, и 3ей ступенью- "по западному" с неким "двуцентавром"   :lol: - максимально эффективный кандидат к тому, что бы  извозом на ГСО таки кормить всё семейство :roll:

При этом, для семейства- блок 5 РД0141- основа и этого носителя, и усиленного переводом на водород  40ка тонного варианта, и бустер 30ти тонного ПКК (вторая ступень- сам ПКК со спасаемой ДУ и внешним боковым баком), и ЦЕНТР БОЛЕЕ СВЕРХТЯЖЁЛЫХ ПАКЕТОВ.

Действительно, 5ти двигательная ДУ вероятно лучше чем 6ти двигательная с тз красоты механического монтажа и устойчивости в управлении к отказам.

Примечательно с моей точки зрения, Дмитрий,- если исходить из такого 5 РД0141 блока, как "большого базового" для "карандаша"-тандема "суперпротон" (со 2ой- метановой) или 40ка тонник- со 2ой водородной, и ещё некоего "малого базового" блока-РН,- с меньшим числов тех же РД0141, эксплуатирующейся самостоятельно как "карандаш" в нише 7.5-20тонн c баковым блоком ДИАМЕТРА, БОКОВУХЕ  идентичного, прикинуть какие и насколько эффективные пакетные варианты тыжелее 40ка тонника можно получить если пакетировать как центр "ваш" тандем (со второй водородной ступенью), с тем или иным числом боковух с тем или иным числом ТЕХ ЖЕ РД0141 каждая.

 Принципиальное отличие более тяжёлых вариантоы которые я предлагаю рассмотреть от "Энергии/Зенита" в ИДЕНТИЧНОСТИ ТОПЛИВА И ЖРД,  на Iой ступени центра и боковухах.
Очень вероятно весьма эффективен будет "перелив" (питание ДУ центра из баков боковух; прецедент подачи компонентов вбок- Шаттл)

При этом, как я уже писал относительно "моего" предложения, в составе СК комплекса для свехтяжёлых пакетов должен быть предусмотрен такой аналог блока "Я" что бы основной "карандаш" мог летать и с него (прецедент есть- переходник для СатурнаI под СК СатурнаV).

То есть, в спорах "пакетники"/"тандемщики" и универсанализаторы вниз/поклонники сверхтяжёлых мои позиции таковы: Большой основной тандем (топичный)/ "малый тандем" на меньшем числе тех же двигателей; и 3- больше 40ка тонн пакет из основного как центра и Iой ступени малого, как боковух.

Имхо- логично и красиво...

[MGouchkov]

MGouchkov жжём  

Двигатели, технологии и материалы могут быть совершенно у разных ракет, что вобщемто и встречается   :!:

 Так ракеты и нужны разные (что долго аргументировали любителям УРМов в треде про Ангару).
 Материально-технологическая унификация нужна.
 Собственно, если я и "жгу" то предложением воспроизводящим на паре метан/кислород подход, впервые в 6ых предложенный МКЯнгелем а потом подхваченный Челомеем..   :oops:

[MGouchkov]

В дримлифтер помещается визуально такой же по ширине фюзеляж как у самого 747-го. Ну, может на полметра меньше. И длина грузового отсека - порядка 2/3 корпуса. Т.е. это диаметр 5.5-6 метров и длина порядка 45 метров.

Спасибо. Значит 7.5м возить как центр "Энергии"- на горбу. Ну а блок малого диаметра можно и для ЖД в 3.6уложить, или внутри не столь экстремистского транспортника..

[freinir]

MGouchkov жжём  

Двигатели, технологии и материалы могут быть совершенно у разных ракет, что вобщемто и встречается   :!:

 Так ракеты и нужны разные (что долго аргументировали любителям УРМов в треде про Ангару).
 Материально-технологическая унификация нужна.
 Собственно, если я и "жгу" то предложением воспроизводящим на паре метан/кислород подход, впервые в 6ых предложенный МКЯнгелем а потом подхваченный Челомеем..   :oops:

Классное у Вас понимание о производстве  :roll:

[MGouchkov]

Кстати, так называемый "тризенит Старого" в реальности  был детально разработан в КБ "Южное" еще в середине 80-х годов, и тоже как семейство с 3-4-5 боковыми блоками на базе одноразовых блоков А.

 Кстати встречал об РН по такой идее плач "прикладников"- о том как он был бы уместен при буме тяжёлых ГСО спутников связи в 199х...
 Но он был задавлен задницей по вопросу об СК в виде неприменного для него водородного центра "Энергии"..
 Дорогого..
  Давайте отвлечёмся от хождения по граблям! Водород, как аргументрирует Дмитрий "не так страшен как..", но понятно что эффективен по настоящему он если не с 3ей, то со второй ступени; давайте как "Сатурн"..
 Тогда (повторюсь) и унификация топлива по первой ступени позволяет в сверхтяжёлом пакете сделать "перелив", и технологические нитки, используемые для блоков сверхтяжёлых, в менее героической ситуации заняты идентичными- для центра- циклом "суперпротона"/ 40ка тонника, для боковух- циклом РН в нишах Р-7/"Зенита"...

[Shestoper]

Ну про разработку 1500тонника заикаться даже если технически возможно- имхо бессмысленно вот почему:
 ЖРД первых ступеней РН и собственно первой- особенно- наиболее ёмкая (во  отношении всех ресурсов и денег и времени) работа. Поэтому имхо очень желательно, что бы двигатели можно было использовать в максимальном ряду РН (не "УРМовая ересь", но в составе ДУ с разным числом двигателей и с баковыми блоками разных диаметров, унифицируются только собственно двигатели и материалы/ технологии).

Абсолютно согласен с выделенным фрагментом.
40-тонник - ракета уникальная в том смысле, что стоит на границе класса тяжелых носителей, для которых сейчас есть регулярные коммерческие нагрузки, и класса сверхтяжелых носителей, с использованием которых будут осуществляться масштабные космические программы в будущем.
Например Лунную базу американцы сейчас планируют построить 12 пусками Арес-5, а Глушко хотел создать её 7 пусками Вулкана. Существует  проект носителя Юпитер-3 для полетов к Марсу и дальше.
Унификация ракет по двигателям - идея конечно хорошая и правильная. Но нельзя унифицировать 5-тонный и 500-тонный носитель, не доведя идею унификации до абсурда - получится очередная Н-1 с 30 двигателями.
40-тонник может стать первым звеном в перспективном ряду сверхтяжелых носителей, наподобие глушковского ряда РЛА. Может с точки зрения минимизации стоимости самого 40-тонника и есть смысл унифицировать его с более легкими ракетами. Но с точки зрения развития космонавтики в целом намного привлекательнее получить задел по сверхтяжелым носителям.
В создании ракеты самое сложное и дорогое - создание двигателей. А среди двигателей наиболее дорог двигатель первой ступени. Имея отработанный сверхмощный двигатель, реализовать линейку сверхтяжелых носителей намного проще. Именно поэтому сейчас американцы могут создать Арес-5 "малой кровью", а при условии создания нового стартового комплекса - даже гигантов типа Юпитера-3.
РД-170 - конечно хороший двигатель. Но при его создании ИМХО не совсем верно выбраны приоритетные характеристики. Напряженный режим работы двигателя усложнил его, снизил надежность и поднял стоимость, в то время как выигрыш по сравнению с двигателями класса НК-33 был невелик. Отрицательную роль в надежность  двигателя внесло и использование окислительного газа в ТНА.
Метановый двигатель повышенной тяги, но с ненапряженными параметрами и восстановительным газом может стать гораздо более подходящей рабочей лошадкой для будущих супертяжей - более простым, надежным и дешевым.
А с двигателями более легких носителей его можно частично унифицировать по камере сгорания - выпускать однокамерный и четырехкамерный вариант.

[Васил Жеков]

Почему "Енергия" или какая-то ее реинкарнация очень хорошо смотрится - посмотрите только что творится с "Ангаре" - сколько же уже лет разрабатьивают, не говоря уж о стартовом комплексе и т.д. И ето - совершенно тривиальньи заместитель "Протона", у которога даже не каких-то супер-крутьих характеристик. Сколько времени надо тогда ждать 40-тонника ? Очевидно, что 40-тонник должень бьит частю 40-100 тонной линейке. Иначе как будут делать 100-тонник, когда понадобится - новьих 15 лет ждать ? И тогда "Енергия"-М никак плохо не смотрится, несмотря на (чисто инженерньих) неоптимальниьх характеристик.
Вобщем-то 40-тонник и не так уж необходим, если посмотреть на задания для тяжеловесьй - Луна и Марс - там все по 100-тоннике...

[Дмитрий В.]

Эээ... если я правильно понимаю, то, допустим у нас есть 2 ББ по 25 метров на 230 тонн заправки каждый с чем-то типа РД-180. Плюс центр с РД-0120. Центр должен иметь заправку порядка 200 тонн. Интегральная плотность водорода - 0.33 тонны на кубометр. Т.е. длина бака должна составлять без учета переходных отсеков что-то типа 45 метров. С учетом, да плюс двигатели - не менее 50 метров - ровно в 2 раза длинее чем блоки первой ступени. При этом удлинение бака составит 12 единиц. А ведь еще есть обтекатель ПН - это еще метров 15 как минимум. Итого - 65 метров. У Протона что-то типа 45, если не ошибаюсь. Причем носитель получается довольно хиленький - тонн на 30 ПН, не больше.

Если же мы применяем пакетную схему с 2 ББ и ЦБ диаметра 4.1, ЦБ - длиной 45 метров, ББ - 25 метров, поверх ЦБ ставим 10-м водородную ступень на 50 тонн массы с 2 11Д57, то при почти том же габарите (и вероятно близкой сухой массе) РН мы получаем наши 40 тонн ПН.

Кстати, совсем забыл. В многоблочной компоновке можно ведь применить схему с последовательной работой ступеней. В этом случае, ЦБ будет гораздо меньше, чем при одновренменном запуске двигателей, и 4-хметровый диаметр будет уместен (собственно, такую идею я и двигал в многоблочном 44-тоннике). Однако, с точки зрения "перспективности", все же диаметр 5-5,5 м представляется более удачным.