40-тонник: ищем оптимальное решение.

[hcube]

Брысь, ушастый ;-D. Я согласен с тем, что с ракетной точки зрения лучше всего тандем на 5.5 метров. Однако, мы рассматриваем комплексную оценку стоимости - и тогда выясняется, что хотя тандем и выигрывает процентов 10 ПН, зато его логистика обходится вдвое дороже - вместо ЖД используется рейс СПЕЦсамолета. Да и производство этого тандема куда как менее удобно, чем блоков пакета. Опять же со стоимостью выше в 1.5 раза. И на чем экономия? На 10% топлива? С топливом кстати опять же вопрос - сколько стоит заправить тонну метан-кислорода, и сколько - водород-кислорода.

И вот если учесть ЭТИ критерии, то может, описанный пакет и получше будет, а?

По поводу бокового размещения ПН - в схеме пакета с третьей ступенью, при примерно равном распределении ХС, отыгрывается порядка 30% массы второй ступени. Т.е. до орбиты летит не 80-тонная вторая ступень, а 10-тонная третья, а 30% от 70 тонн разницы экономится. Для ПАКЕТА это особенно актуально - у него удельная масса второй ступени по сути в 2 раза хуже чем масса первой - потому что вырабатывается примерно половина топлива при совместной работе. Опять же, если у нас две разные ступени, то вторую можно оптимизировать по обьему топлива, или там по унификации с первой, а третью - по массе конструкции и УИ двигателя. Т.е. даже если можно получить нормальную ПН при двухступенчатой схеме, при трехстпенчатой она будет не просто нормальной, а хорошей.

[Not]

Но на аэродром вы его как будете везти, а? Да и ограничение на контактную сеть в городе никто не отменял.

А заводские аэродромы уже отдали частным предпринимателям под автогонки? Попробуйте в Иркутске, где зав. аэродром все еще используется по назначению.

[hcube]

А что, у нас около Хруничева скажем, или в Самаре, когда-то был аэродром? Или предлагается ракетные блоки делать на авиационной оснастке?

[Shestoper]

Я согласен с тем, что с ракетной точки зрения лучше всего тандем на 5.5 метров. Однако, мы рассматриваем комплексную оценку стоимости - и тогда выясняется, что хотя тандем и выигрывает процентов 10 ПН, зато его логистика обходится вдвое дороже - вместо ЖД используется рейс СПЕЦсамолета. Да и производство этого тандема куда как менее удобно, чем блоков пакета. Опять же со стоимостью выше в 1.5 раза. И на чем экономия? На 10% топлива?

На простоте носителя. Тандем в любом случае будет иметь меньшее количество деталей. Более простая система топливопроводов. Особенно заметно это преимущество, если на тандеме применять малое количество мощных двигателей - в идеале 1 на ступень.
Плюс для трехступенчатого пакета нужно отдельное поле падения для второй ступени.
И сборка на космодроме тандема всего из двух блоков и ПН намного менее трудоемкая, чем пакета.

[freinir]

А что, у нас около Хруничева скажем, или в Самаре, когда-то был аэродром? Или предлагается ракетные блоки делать на авиационной оснастке?

Прям под боком у завода в филях был аэродром :wink:

[freinir]

Я согласен с тем, что с ракетной точки зрения лучше всего тандем на 5.5 метров. Однако, мы рассматриваем комплексную оценку стоимости - и тогда выясняется, что хотя тандем и выигрывает процентов 10 ПН, зато его логистика обходится вдвое дороже - вместо ЖД используется рейс СПЕЦсамолета. Да и производство этого тандема куда как менее удобно, чем блоков пакета. Опять же со стоимостью выше в 1.5 раза. И на чем экономия? На 10% топлива?

На простоте носителя. Тандем в любом случае будет иметь меньшее количество деталей. Более простая система топливопроводов. Особенно заметно это преимущество, если на тандеме применять малое количество мощных двигателей - в идеале 1 на ступень.
Плюс для трехступенчатого пакета нужно отдельное поле падения для второй ступени.
И сборка на космодроме тандема всего из двух блоков и ПН намного менее трудоемкая, чем пакета.

А чем это на пакете сложнее схема трубопроводов?

[mihalchuk]

На восстановительном газе даже при замкнутой схеме сверхвысоких параметров не получить - расход горючего в разы меньше, чем окислителя.

Заблуждение. Посчитайте сами: при избытке метана основная реакция в ГГ будет следующая:
2СН4+О2=2СО+4Н2
Кроме этого будет ещё некоторое количество Н2О, а температура - на 300 градусов выше, чем у кислородно-окислительного ГГ. Расход массы рабочего тела действительно будет меньше, но важен объёмный расход, а он достаточен для создания высокого давления в КС.

[freinir]

Последний проект КБ Полухина какраз касался производства РН на 40т. Правда это было семейство РН "Енисей".

[Peter]

hcube

Я согласен с тем, что с ракетной точки зрения лучше всего тандем на 5.5 метров. Однако, мы рассматриваем комплексную оценку стоимости - и тогда выясняется, что хотя тандем и выигрывает процентов 10 ПН, зато его логистика обходится вдвое дороже - вместо ЖД используется рейс СПЕЦсамолета. Да и производство этого тандема куда как менее удобно, чем блоков пакета. Опять же со стоимостью выше в 1.5 раза.

Так или иначе, придется или привязываться к водному транспорту (это на перспективу), или укладываться в 3,9 м (это, если надо "вчера")

А метан (на первой ступени) - вообще непонятно. То есть, даже если не трогать конструкцию - смена стартового комплекса и ряда наземных структур ради минимального выигрыша УИ.

PS все-таки хочется 30/60/90 ПН Но раз договорились не обсуждать...

[Bell]

Последний проект КБ Полухина какраз касался производства РН на 40т. Правда это было семейство РН "Енисей".

Френир, а расскажите что-нить про Ангару-100?

[freinir]

Последний проект КБ Полухина какраз касался производства РН на 40т. Правда это было семейство РН "Енисей".

Френир, а расскажите что-нить про Ангару-100?

А спросите лучше у того кто ей занимается

[Bell]

Разве не Салют?

[freinir]

Разве не Салют?

Незнаю, может КБ Салют тоже немного этим замалось.

[hcube]

Тут вопрос же даже не в транспортировке готового блока на космодром (хотя это тоже, не всякий аэродром примет хотя бы ВМ-Т, не говоря уже о Мрии), а в том, что ВЕСЬ производственный цикл привязывается к диаметру 5.5. Т.е. оснастка под 5.5, внутрицеховые перекрытия под 5.5, ворота под 5.5, сборка только внтури цеха, т.е. например баки смежникам уже не закажешь, транспортировка на аэродром спецавтопоездом...

А вот если УРМ помещается в ЖД габарит 4.0/25 метров (а метановый 200-тонный УРМ помещается), то он просто грузится целиком или по частям в вагон, и ВСЕ. Не будете спорить, что ЖД ветки - вещь более рспространенная и дешевая, чем спецсамолеты? ;-)

[Shestoper]

Заблуждение. Посчитайте сами: при избытке метана основная реакция в ГГ будет следующая:
2СН4+О2=2СО+4Н2
Кроме этого будет ещё некоторое количество Н2О, а температура - на 300 градусов выше, чем у кислородно-окислительного ГГ. Расход массы рабочего тела действительно будет меньше, но важен объёмный расход, а он достаточен для создания высокого давления в КС.

В объем прокачиваемого через турбину газа основной вклад дают не продукты сгорания в ГГ, а исходное горючее, второго компонента  туда чуть-чуть добавляют (в ГГ РД-170 массовое соотношение компонент 54.3). Насчет высоких температур восстановительного газа на метане тоже не всё гладко - при температурах выше 760 С метан разлагается с образованием кокса. А в ГГ РД-170 температура окислительного газа может достигать 600 С - так что поднять температуру ещё на 300 градусов сложно.
Метан-кислородные двигатели работают при массовом соотношении компонент 3,4:1. При плотности ЖК 1,14, а метана - 0,42 объем кислорода будет на 25% больше, чем метана.
Согласен, объемное соотношение компонент позволяет получить более высокие параметры, чем восстановительный ГГ в керосин-кислородном двигателе. Но менее высокие, чем окислительный ГГ - ему кроме самого кислорода, нужно прокачать ещё только небольшой объем керосина, а метану в восттановительном ГГ нужно кроме самого себя качать ещё больший объем кислорода.
В принципе в метановых движках для повышения удельных параметров наибольший смысл имеет схема газ-газ - так как объемы окислителя и горючего примерно равны. В керосиновых и водородных движках один из компонент имеет многократно больший объем, и газификация другого не способна намного увеличить общую мощность турбин.

А для достижения максимального расхода топлива при фиксированной мощности ТНА лучше подходит открытая схема, когда основной объем топлива перекачивается насосами под относительно небольшим давлением сразу в КС, и только небольшая часть загоняется в ГГ под высоким давлением, а потом направляется в высокоперепадную турбину (в отличии от низкоперепадных турбин закрытой схемы). Причем потерь в такой схеме можно избежать, если после турбины газогенераторный газ дожигать в отдельной КС многокамерного двигателя.

[freinir]

Да и водород 40-тоннику никчему.... экономии стоимости он не даст, а совсем наоборот!

[hcube]

Дает. Геммороя прибавляет, да. Но дает существенный выигрыш в ПН - до 30%. Причем если ПН - это высокоорбитальный спутник, требующий РБ, то использование водородного РБ вместо метанового ЕЩЕ добавляет ПН - грубо говоря, еще на 40%.

С другой стороны, на ПЕРВОЙ ступени водород почти ничего не дает. На второй - кое-что дает, но если это вторая ступень тандема. В пакете в начале работы УИ у водорода изрядно падает. Вот и получается, что с максимальной эффективностью водород работает только на верхних ступенях - 2 ступени в тандеме или 3 ступени в пакете.

[Bell]

Тут вопрос же даже не в транспортировке готового блока на космодром (хотя это тоже, не всякий аэродром примет хотя бы ВМ-Т, не говоря уже о Мрии), а в том, что ВЕСЬ производственный цикл привязывается к диаметру 5.5. Т.е. оснастка под 5.5, внутрицеховые перекрытия под 5.5, ворота под 5.5, сборка только внтури цеха, т.е. например баки смежникам уже не закажешь, транспортировка на аэродром спецавтопоездом...

А вот если УРМ помещается в ЖД габарит 4.0/25 метров (а метановый 200-тонный УРМ помещается), то он просто грузится целиком или по частям в вагон, и ВСЕ. Не будете спорить, что ЖД ветки - вещь более рспространенная и дешевая, чем спецсамолеты? ;-)

Да ерунда все это с самолетами. Если есть возможность уложится в 4 метра - чего упираться?

[Bell]

Дает. Геммороя прибавляет, да. Но дает существенный выигрыш в ПН - до 30%. Причем если ПН - это высокоорбитальный спутник, требующий РБ, то использование водородного РБ вместо метанового ЕЩЕ добавляет ПН - грубо говоря, еще на 40%.

С другой стороны, на ПЕРВОЙ ступени водород почти ничего не дает. На второй - кое-что дает, но если это вторая ступень тандема. В пакете в начале работы УИ у водорода изрядно падает. Вот и получается, что с максимальной эффективностью водород работает только на верхних ступенях - 2 ступени в тандеме или 3 ступени в пакете.

Вообще есть такая идея, что закладывать линейку РН надо из расчета "+40%", т.е. брать существующую РН, прибавлять 40% - будет первая РН тяжелого типоряда, и так прибавлять к каждой следующей. Причем расчитывать только на углеводороды. А промежутки заполнять 3-й ступенью на водороде, которая еще даст порядка 20% роста ПН.
Например, пусть будет Ангара-5 на 25+ т. Тогда следующая должна быть 25+*1,4 ~40 т, с водородом ~50т, дальше, 40*1,4=55 т, с водородом 65 т и т.д.
И будет всем щастье

[freinir]

Дает. Геммороя прибавляет, да. Но дает существенный выигрыш в ПН - до 30%. Причем если ПН - это высокоорбитальный спутник, требующий РБ, то использование водородного РБ вместо метанового ЕЩЕ добавляет ПН - грубо говоря, еще на 40%.

С другой стороны, на ПЕРВОЙ ступени водород почти ничего не дает. На второй - кое-что дает, но если это вторая ступень тандема. В пакете в начале работы УИ у водорода изрядно падает. Вот и получается, что с максимальной эффективностью водород работает только на верхних ступенях - 2 ступени в тандеме или 3 ступени в пакете.

По сравнению с чем даёт? При одинаковой стартовой массе?

Но стоимость при этом считать не забываем :wink: