40-тонник: ищем оптимальное решение.

[freinir]

Теперь только остаётся найти ПН чтобы на 40 т. набиралось и не меньше  :wink:

Один из выходов парные пуски. :wink:

Или сразу лучше тройные  :wink:

[Salo]

Предлагаю все предложения и решения по облику 40-тонника складывать и обсуждать здесь. Вопросы: зачем?, нафига ? и т.п. - лучше здесь не обсуждать. Только техника!

[Технократ]

Двигатель РД-275 есть и - он производиться, отработан и дёшев.
8 двигателей для первой ступени вполне приемлемо.
2 двигателя для второй очень хорошо два РД-115 (357 сек). Либо модернизированный РД-275 на карданном подвесе и с сопловым насадком.
6 для третьей многовато но терпимо, РД-119 (350 сек) немного доработать поставить сопловые насадки и одно управляемое в одной плоскости выходное сопло на каждый двигатель.
Кстати все двигатели на трёх ступенях одной и той же фирмы это удобно.

[Дмитрий Виницкий]

 

[Shestoper]

Двигатель РД-275 есть и - он производиться, отработан и дёщев.

А когда он создавался, существовал простой, отработанный и дешёвый РД-108. Зачем же стали мучатся с новым двигателем?
Прогресс патамучта! Во всех смыслах.  

[Технократ]

Прогресс есть движение к оптимальным параметрам, а не к параметрам максимальным.

[Shestoper]

Прогресс есть движение к оптимальным параметрам, а не к параметрам максимальным.

И что, двигатель на вонючке для гражданского носителя, с УИ у земли 287 с, с тягой 160 тонн (напомню, речь идет о носителе с массой порядка 1000 тонн, если не использовать водород) - это значит вершина прогресса, венец творения?

Если речь идет строго про 40-тонник сам по себе  - 3 РД-180 смотрятся на первой ступени достаточно симпатично.
Но если рассматривать 40-тонник как первую ступень в линейке сверхтяжелых носителей (по аналогии с глушковскими РЛА) - нужен 1 сверхмощный двигатель.

[Технократ]

3 шт РД-180 будут стоить более 30 милионов баксов
8 шт РД-275 будут стоить менее 15 миллионов.
Если в ТНА РД-180 попадёт фольга или винтик будет взрыв - из-за этого нужны очень дорогие баки.
Если в ТНА РД-275 попадёт гайка или болт - вряд ли будет взрыв, баки можно делать попроще и подешевле.

Почему Россия должна переплачивать минимум в 2 раза, за керосин?
Слишком уж шестопёр шустрый.

[SpaceR]

Прогресс есть движение к оптимальным параметрам, а не к параметрам максимальным.

И что, двигатель на вонючке для гражданского носителя, с УИ у земли 287 с, с тягой 160 тонн (напомню, речь идет о носителе с массой порядка 1000 тонн, если не использовать водород) - это значит вершина прогресса, венец творения?

Если речь идет строго про 40-тонник сам по себе  - 3 РД-180 смотрятся на первой ступени достаточно симпатично.
Но если рассматривать 40-тонник как первую ступень в линейке сверхтяжелых носителей (по аналогии с глушковскими РЛА) - нужен 1 сверхмощный двигатель.

Вообще-то задача "рассматривать 40-тонник как первую ступень в линейке сверхтяжелых носителей" не стояла, даже наоборот:

3.1)Возможность создания на базе РН носителей меньшей (до 20-25 т) и большей (до 70-80т) грузоподъемности.

- То есть речь о ракете не в начале, а В СЕРЕДИНЕ линейки. И имхо это правильно. Не так уж часто ожидаются пуски 40-тонной РН, даже указанные Дмитрием в начале 6 - 12-15 явный перебор, более вероятны 3-6 пусков в год.
Кроме этого,

1.4)Применение экологически чистых компонентов топлива.

Исходя из этого мне представляется целесообразным все же применение пакета, где на первой ступени - 2 жидкостных блока, каждый с 2 ЖРД на метане или керосине,  на второй ступени - один аналогичный по размерам блок, но с одним ЖРД, на третьей ступени - водород. При этом из блока первой ступени делается двухступенчатая РН-моноблок на одном топливе, имеющая Мпг ~17-18 т на НОО и позволяющая в перспективе обеспечить пилотируемые пуски с новым ПКК, а также - с водородным РБ - заменить Протон с Байконура при пусках на ПГСО.
Диаметры блоков - 4,1 м, для обеспечения ж.д. транспортировки. Прототип ЖРД - РД-180. Можно взять схему без изменений либо создать одну камеру с тягой ~400 тс. При этом желательнее сделать все же двигатель закрытой схемы - при серийном производстве разница по сравнению с ценой ЖРД открытой схемы мизерная.

[SpaceR]

Уже когда выложил, вспомнил - что-то похожее мне когдато попадалось...
ЕМНИП, в концепциях КБ "Салют" по сверхтяжелым РН (Лукашевич выкладывал  в своей теме - "Новости буран.ру").
Ну ладно, хоть я и не первый - всёравно такая схема мне представляется наиболее рациональной на сегодняшний день.

[Shestoper]

3 шт РД-180 будут стоить более 30 милионов баксов
8 шт РД-275 будут стоить менее 15 миллионов.
Если в ТНА РД-180 попадёт фольга или винтик будет взрыв - из-за этого нужны очень дорогие баки.
Если в ТНА РД-275 попадёт гайка или болт - вряд ли будет взрыв, баки можно делать попроще и подешевле.

Почему Россия должна переплачивать минимум в 2 раза, за керосин?
Слишком уж шестопёр шустрый.

Во-первых чтобы казахи каждый раз после падения Протона не выдвигали претензий на 60 миллионов баксов.
Кстати интересно, как меры безопасности при работе с "вонючкой" влияют на стоимость пуска?

Во-вторых, откуда такие цифры?
101 РД-180 действительно продали в США за миллиард долларов.
Но "Пермские моторы" собщают, что сейчас коммерческий пуск Протона стоит 60-80 миллионов, из этой суммы 30-40% составляет стоимость комплекта 6 РД-275 (то есть 24 миллиона, по 4 миллиона за штуку).
http://ftp.rtsnet.ru/pub/info/Emitents/PRPM/qr2005-4.doc
www.pm-invest.ru/download/52
Далее, указывается, что стоимость РД-191 сопоставима со стоимостью РД-275 (значит стоимость РД-180 должна не сильно отличаться от стоимости двух РД-275 - 10 миллионов против .
Кстати за последние годы производство Протонов колебалось от 6 до 12 единиц в год, так что на 6 40-тонников можно рассчитывать даже без существенного изменения грузопотока.

В-третьих, я подчеркнул что не считаю РД-180 или РД-190 оптимальным двигателем для 40-тонника.
Оптимальным был бы метановый движок тягой 1200-1500 тонн, с восстановительным газом и давлением в КС 100-150 атм.
Несмотря на его тягу, не думаю что он был бы в серийном производстве дороже РД-170 (из-за невысокой напряженности и восстановительного газа), скорее дешевле. Например стоимость SSME 50 миллионов, а более мощного, но простого RS-68 - 15 миллионов.

[Salo]

Протон не Пррррротон - а семья та-же.

Длинна остаётся той же.
Высота первой ступени увеличивается на 30 %, а можно исхитрившись и не увеличивать,
Но зато длинна второй и третьей уменьшается за счёт увеличения диаметра до 6 метров.

И что будет с баками третьей ступени при таком диаметре? Особенно с баком НДМГ. Тоненькие бублики? Да ещё и шесть двигателей. Причём снятых с производства в 1977 году. А РД-115 вообще никогда не летал.
А поставить два НК-43 и два НК-39 религия не позволяет? Или любовь к Энергомашу? Видимо всё-таки дороговизна керосина в сравнении с НДМГ? Они хотя бы в заделе есть, а не только на бумаге.

[hcube]

Я кстати думаю, что на моноблоке 3 РД-180 (точнее, глубокая модернизация НК-33 с получением из него двухкамерника на метане) более правильны, чем некий мегадвигатель на одно сопло и 900 тонн тяги. Во-первых, много сопл на РД-170 не просто так, а из-за борьбы с ВЧ колебаниями. То что Энергомаш сделал РД-270, ничего не значит, у него компоненты другие. Делать РН на вонючке - бэээ. К тому же, пара метан-кислород пожалуй самая дешевая из существующих.

Далее, если снабдить двигатели КОРДом, то отказ одного двигателя может быть до некоторой степени парировать. Потеря трети тяги неприятна, но не смертельна.

[Лютич]

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),

Какой ВМ-Т, какая Мрия??
"Уникальный самолет, уникальный самолет..."

Товарищи, хватит жить в 60-х. Гуппи летает уже 20 лет в обед. Никакого уникального самолета не потребуется.

[Лютич]

С другой стороны, на ПЕРВОЙ ступени водород почти ничего не дает.

Дает. Смотри УИ дубового РС-68 в сравнении с УИ фактически высотных ССМЕ и РД-0120

[hcube]

Ага, а рост габарита баков и их массы и лобового сопротивления ты оттуда вычел?

Далее, гуппи, хорошо. Даже гуппи на базе 747 машины имеют длину грузового отсека не более 50 метров, т.е. целиком РН все равно не получится запихать. Кроме того, гуппи - опять же уникальный самолет, стоимость его летного часа еще и повыше будет, чем у ВМ-Т.

[Salo]

Ага, а рост габарита баков и их массы и лобового сопротивления ты оттуда вычел?

Далее, гуппи, хорошо. Даже гуппи на базе 747 машины имеют длину грузового отсека не более 50 метров, т.е. целиком РН все равно не получится запихать. Кроме того, гуппи - опять же уникальный самолет, стоимость его летного часа еще и повыше будет, чем у ВМ-Т.

А что он уже летает? Ну 50м хватит за глаза, только вот у Белуги меньше 25м.  

[freinir]

Хмммм... интересно.... задача была сделать РН с минимумом стоимости!
Потом все стали писать про водород, один двигатель, тандем, увеличение диаметра.... так чего же надо, сделать РН с минимумом стоимости пуска или с водородом, или с диаметром 5,5 и более метров, или с двигателем который комуто понравился??? Это всё совершенно разное, разберитесь сначала чего хотите :wink:

[Shestoper]

Я кстати думаю, что на моноблоке 3 РД-180 (точнее, глубокая модернизация НК-33 с получением из него двухкамерника на метане) более правильны, чем некий мегадвигатель на одно сопло и 900 тонн тяги. Во-первых, много сопл на РД-170 не просто так, а из-за борьбы с ВЧ колебаниями. То что Энергомаш сделал РД-270, ничего не значит, у него компоненты другие. Делать РН на вонючке - бэээ. К тому же, пара метан-кислород пожалуй самая дешевая из существующих.

Далее, если снабдить двигатели КОРДом, то отказ одного двигателя может быть до некоторой степени парировать. Потеря трети тяги неприятна, но не смертельна.

Зачэм одно сопло, слюшай, дарагой?  
4 камеры, как на РД-170. Потому что тяга даже не 900, а 1600 тонн. Такую тягу запихнуть в одну камеру точно никогда никому не удасться. А 400 тонн на камеру - вполне вменяемое значение. ТНА на метане, причем по мощности не больше, чем на РД-170 - из-за умеренного давления в КС, (порядка 100-150 атм) такой мощности ТНА хватит для расхода топлива порядка 5-6 тонн в секунду.
У двигателя с восстановительным газом в ТНА у небольшим давлением в КС намного легче поднять ресурс, увеличить надежность, и при необходимости применить этот двигатель на многоразовой системе.

На основе этого двигателя можно получить метановые движки тягой 800 и 400 тонн - с 1 и 2 камерами (как РД-180 и РД-190 на основе РД-170). Их можно применять на средних и легких носителях. А сам сверхмощный двигатель отлично подойдет для сверхтяжелых носителей на 100-200 тонн (2-4 двигателя на первой ступени).

Один двигатель - это конечно невозможность продолжать полет при его отказе. Но чтобы ракета могла выйти на орбиту даже с 1 выключенным двигателем, их должно быть не меньше 4, а лучше 6 - РЛ-190 или НК-33 для этого подойдут. Чтобы ракета могла продолжать полет с 1 выключенным двигателем из 3, её начальная тяговооруженность должна быть не меньше 1,6 - избыточное, неоптимальное значение.
И ненапряженный движок с восстановительным газом можно сделать намного более надежным, чем РД-180 и РД-190.

[Shestoper]

Далее, гуппи, хорошо. Даже гуппи на базе 747 машины имеют длину грузового отсека не более 50 метров, т.е. целиком РН все равно не получится запихать.

А целиком и не нужно. Ступени после перевозки все равно желательно протестить, ПН установить. Все равно МИК на космодроме нужен.
Кстати по ж/д задача перевозки ракеты целиком не ставилась.