40-тонник: ищем оптимальное решение.

[MGouchkov]

К сожалению поиск по форуму работает (по крайней мере под моим управлением) ..не очень, сслкой на ваше "космическое такси для НК33" поделитесь?
 

Вообще-то, идея "Космического такси" принадлежит моему соавтору по статье - редактору НК Игорю Афанасьеву (я кое-что доработал и сделал некоторые расчеты и прикидки).

 Доброго времени суток!
 Удаляясь в итоге больше чем на месяц "изучать предложение" это   учитывал.
 В конкретно идее "космического такси" понравилось что ДУ 2ой ступени- на самой ОС, при том что принято за это американцев в "Шаттлом" анафематствовать.
 По капсуле спасения ДУ 1ой ступени, в связи с чем предложение и было вспомнено в контексте треда,- проработки имхо увы недостаточно даже на мой крайне нетребовательный взгляд.
 Более обще по теме, обнаруженной мной спустя месяц, обсуждаемой на обочине космической дороги, аксакалами-путейцами всё так же     (:lol: постоянство радует   ):
 В подходе, насколько я понял из треда, возникло вобщем два варианта: 1- "ориентироваться на существующие двигатели" 2- экстремальное решение с вытеснительной подачей (схлынули из треда и "метановая" волна, и "чисто водородная" )    :roll:
 Как представитель первой из схлынувших волн, выскажу по поводу обсуждаемого сейчас "своё скромное хо": По варианту1,- а как какие ЖРД для 1ой ступени считаются "существующими"? Вопрос имхо неочевиден, сразу в двух плостостях: Во первых- "строго существующие" РД170 и РД253 (не говоря о ..107/108),-  так ли интересны в контексте задачи ориентированной, насколько я понял Димитрия, на перспективу. А во вторых, считая "существующим" НК-33
 Вместе с тем, во втором- "альтернативно-экстремальном" подходе, необходимость больших НИОКР, при том _в_направлении,_ _"перпендикулярном"_ тому, в котором они в последние эпохи велись, сомнительность его имхо ещё и в том, что предполагаемый результат,- большая (но тем не менее всё равно долго и тщетельно сваривающаяся  :roll:) на одноразовое использование.. ..просто некрасив, имхо.
 По этому, отчасти, поводу, к тому чтО предлагал я, возникло у меня название: "5.5-3/250-/-7.5-5/250 СРЕДИННЫЙ ПУТЬ", в честь буддистов   :shock: .
 "Фюрер и ЖРД" первой ступени- один, но диаметров базовой 1ой- всё же два. При этом 2ую водородную ступень унифицированного для этого топлива большого диаметра 7.5 можно ставить надкалиберно на "малую", 3ёх двигательную метановую первую. И нужно, что бы в рамках унифицированной системы под ПН от 7.5ти(неоптимально)-15ти до 100т, получать возможно одни из самых востребованных вариантов,- "клаcc "Суперзенит"".
 Характерно, имхо, что положенный в основу системы единый  ЖРД 1ой ступени,- кислород-метановый, спасаемый в капсуле, многоресурсный, открытой схемы с давлением 120-140атм, нуждается, понятно быть новой разработкой; но как _следующая_из_свойств_ _РКС_конкретизация,_сделанной_уже_ Центром Келдыша "теотетико- прикладной" работы РД-М.

[Александр Ч.]

Кстати, листает пособие Гахуна, и двадцать лет назад метановый ЖРД числился среди перспективных. Правда по причине возможности поднять давление
Может сейчас новые веяния? А то я из тех бывших по фрейниру, которые давно не брали в руки шашек

[Лютич]

Неа. Веяния состоят ровно в двух вещах: 1) метаном одно время интересовались европейцы. Что характерно, они эту тему уже закрыли, а мы продолжаем двигаться по инерции. 2) он выглядит хорошим временным решением для страдающих водородобоязнью. Вот только поскольку метан - временное решение, и в конце концов придется осваивать водород, не проще ли не выбрасывать деньги на временное тупиковое решение, а сразу направить их на водород, что и так придется делать?

[MGouchkov]

Кстати, листает пособие Гахуна, и двадцать лет назад метановый ЖРД числился среди перспективных. Правда по причине возможности поднять давление
Может сейчас новые веяния? А то я из тех бывших по фрейниру, которые давно не брали в руки шашек

 Да, лет двадцать назад,- какие уж "новые веянеия"- "веяния" это судя по здесь "Очень Большое Вытеснительное" (ОБВ :shock:).
 РД170 и НК33, это 197ые, а я по дилетантски предложил востользоваться результатом последней сделанной, и имхо убедительной в _части_двигателей_ НИР, которая конец 198х- начало 9х.
 НИР, убедительной, в части _двигателей,_ и мин (а может оно же и оптимум)- 120атм в схеме со сбросом генераторного газа в расширяющуюся часть сопла, это всё же в полтора раза больше, чем в построенном по этой же схеме керосиновом F1.
 Но "вот беда", ЖРД были разработаны многоресурсные, с сокращёнными по сравнению с форсированными, затратами на межполётное обслуживание.  
 А дальше,- если бы мне для реализации спасения их многоразовости, предложили бы тот же стоящий на "пасторах Шлагах" (попАх), аэроплан, от идеи которого за 25лет уже до этого предложения отбивались на границе 6х/7х создатели "Шаттла", то  прикинув стоимость его доведения до летающего состояния и возможной потери, я бежал бы в сторону той "границы" где "даютЬ ТТУ" ровно так же как поступило ЕКА.
 "Срединный путь"- промежуточное решение всех "животрепещущих" в дискуссиях вопросов создания РН: Многоразовость,- "консервативная", частичная: Спасается только часть с ДУ (но не баки), посредством парашютной в основе системы, становящейся в таком- консервативном применении принципиамльно более компактной, и более работоспособной, нежели попытка сделать на этой основе систему для всего блока А, от которой понятно отказались.

[MGouchkov]

Неа. Веяния состоят ровно в двух вещах: 1) метаном одно время интересовались европейцы. Что характерно, они эту тему уже закрыли, а мы продолжаем двигаться по инерции. 2) он выглядит хорошим временным решением для страдающих водородобоязнью. Вот только поскольку метан - временное решение, и в конце концов придется осваивать водород, не проще ли не выбрасывать деньги на временное тупиковое решение, а сразу направить их на водород, что и так придется делать?

 Где водород, и где "водородобоязнь"?
 "Принципиальный" спор между любителями водорода ("Ну ведь с ним же легче"), и "противниками"- ("Ну ведь это легче в итоге дороже получается"), может беспрепятственно согревать души столько времени, имхо в связи с отсутствием "объективных" методик экономических расчётов.
 Посему наиболее достоверный критерий по этому вопросу- мировой опыт. А там, где с водородом он начинался (с Центавра и Сатурна), развитие если не прерывалось, пришло через "Шаттл" к схеме 1ая ступень- ТТУ/НЕводородный ЖРД, 2ая и довыведения/РБ- водородные.
 "Срединный путь" и устроен вобщем точно так же,- бОльшая часть вариантов РН в системе, начиная с младшей оптимальной- "Суперзенита" (до чуть менее 20т на НОО), и включая subj'евый 40ка тонник (самый большой в системе "монотандем") имеют первую НЕводородную (метановую) ступень и верхние (..нЮЮ/РБ)- водородные.    
 "Водородобоязнь" присутствует в "моей" системе, если уж её искать, в том что имхо грустный опыт с "Энергией"/первым историческим предложнением "Тризенита", описанный Губановым учтён в принципиальном отказе от схем "пакет с водородом внизу в центре",- ("миниэнергий, вид сбоку").
 "Один фюрер", один тип ЖРД- неводородный- метановый на 1ых ступенях (3 или 5). Под это и варианты унификации _СК._

[Александр Ч.]

http://epizodsspace.testpilot.ru/bibl/kb-ujn/05.html

Проблема спасения и многоразового использования первой ступени ракеты-носителя "Зенит" рассматривалась еще на первых этапах разработки.

В 1973 г. в техническом отчете, посвященном этой проблеме, был рассмотрен широкий круг вариантов спасения блоков первой ступени и наиболее приемлемым был признан следующий:

— разворот блока первой ступени после отделения второй ступени;

— повторное включение маршевого или специального двигателя для обеспечения полета по баллистической траектории в район старта;

— коррекция траектории для попадания на посадочную площадку;

— парашютно-реактивное торможение блока;

— посадка на разрушаемые посадочные устройства.

Анализ многоразового применения блока первой ступени показывал, что эффективность от его применения может быть получена только при 5-10-кратном использовании блока и в случае интенсивности 40-50 пусков в год в течение 10 лет.

Более подробно вопрос о спасении и многоразовом использовании первой ступени РН "Зенит" был рассмотрен в дополнении к эскизному проекту, выпущенному в 1979 г. К этому моменту НПО "Энергия" уже развернуло работы по многоразовому использованию блоков "А" ракеты-носителя "Энергия", поэтому естественным было стремление максимально приблизить условия спасения первой ступени РН "Зенит" к аналогичным для блоков "А". Чтобы использовать те же парашютно-реактивные средства спасения и районы посадки, необходимо было обеспечить ту же скорость в момент разделения ступеней (~1800 м/с) вместо V~2500 м/с, которая была у РН "Зенит". Но для этого нужно было увеличить стартовый вес второй ступени РН "Зенит" на 38 тс, при этом вес полезного груза, выводимого на стандартную орбиту, снижался до 7 тс, то есть не удовлетворялось требование Заказчика о величине полезного груза — 10 тс.

В 1982 г. был выпущен эскизный проект, в котором прорабатывался вопрос о спасении и многоразовом использовании только двигателя первой ступени как наиболее дорогого элемента, а также учитывая возможность обеспечить производство двигателей в требуемом количестве для предполагаемого в то время количества пусков ракет-носителей "Зенит" и "Энергия" (до 50 в год). Для случая спасения двигателя энергетические возможности ракеты-носителя удовлетворяли ТТТ (Gпг = 10,5 тс на стандартную орбиту), однако экономический эффект наступал только после ~500 пусков, что оказалось бы неприемлемым.

За прошедшие 20-/30-ть лет по этому вопросу тоже есть новые веяния?

[Дмитрий В.]

По капсуле спасения ДУ 1ой ступени, в связи с чем предложение и было вспомнено в контексте треда,- проработки имхо увы недостаточно даже на мой крайне нетребовательный взгляд.

Еще бы! Много ли проработаешь за 4 часа!

[Shestoper]

За прошедшие 20-/30-ть лет по этому вопросу тоже есть новые веяния?

Вряд ли. Выгода от многоразовости начинается, когда серия носителей переваливает за 500 штук.
А за последние десятилетия взрывного роста количества пусков не было.

[SpaceR]

Как вы вообще представляете влияние на УИ и тягу от взаимодействия реактивных струй, уже покинувших сопло?

Очень просто - "теснота" из-за соседней струи ограничивает свободное расширение газов в её направлении, что автоматически приводит к росту расширения в прочих направлениях. По сути говоря, нас интересует только рост расширения в сторону донного экрана, приводящее к росту УИ за счет донного давления.

Возникал конечно на Н-1 заметный донный эффект, но непосредственного влияния на тягу отдельной камеры их близкое расположение не оказывает.

А при чем тут тяга отдельной камеры? Эффект взаимодействия струй повышает ОБЩИЙ (интегральный) УИ ступени, и само собой, зависит от ее конфигурации, размера, расположения двигателей и прочих параметров. Если есть желание, можно конечно поделить прирост донного подпора за счет многокамерности ДУ на количество этих самых камер, но думаю, это будет не верно.
Однако в действительности эффект донного подпора дает определенный прирост, и для многокамерных ДУ, я считаю, он больше.
Правда  жёсткой зависимости с количеством камер, подозреваю, здесь нет.

[fagot]

А при чем тут тяга отдельной камеры?

Ну речь-то шла про изолированный двигатель, т.к. характеристики приводятся именно для него, а вот эффект от донного разряжения или подпора уже зависит от конкретной ракеты и его стоит рассматривать отдельно, т.к. это уже не параметр одного только двигателя. А у вас есть примерные оценки прибавки УИ ступени от подпора для каких-нибудь ракет?, всегда было интересно узнать, насколько велик эффект.

[Дмитрий В.]

А при чем тут тяга отдельной камеры?

Ну речь-то шла про изолированный двигатель, т.к. характеристики приводятся именно для него, а вот эффект от донного разряжения или подпора уже зависит от конкретной ракеты и его стоит рассматривать отдельно, т.к. это уже не параметр одного только двигателя. А у вас есть примерные оценки прибавки УИ ступени от подпора для каких-нибудь ракет?, всегда было интересно узнать, насколько велик эффект.

Донный эффект можно ведь рассматривать, как изменение донного сопротивления, поэтому его можно "привязывать" не к тяге (а значит и УИ) ДУ, а к лобовому сопротивлению. Как говорится, "те же яйца" (с точки зрения динамики движения), но не надо заморачиваться с пересчетом тяги и УИ.

[fagot]

Донный эффект можно ведь рассматривать, как изменение донного сопротивления, поэтому его можно "привязывать" не к тяге (а значит и УИ) ДУ, а к лобовому сопротивлению. Как говорится, "те же яйца" (с точки зрения динамики движения), но не надо заморачиваться с пересчетом тяги и УИ.

Такая привязка к тяге мне кажется более наглядной, но вот при сравнении собственно двигателей донный эффект учитывать смысла нет.

[MGouchkov]

http://epizodsspace.testpilot.ru/bibl/kb-ujn/05.html

Проблема спасения и многоразового использования первой ступени ракеты-носителя "Зенит" рассматривалась еще на первых этапах разработки.

В 1973 г. в техническом отчете, посвященном этой проблеме, был рассмотрен широкий круг вариантов спасения блоков первой ступени и наиболее приемлемым был признан следующий:

— разворот блока первой ступени после отделения второй ступени;

— повторное включение маршевого или специального двигателя для обеспечения полета по баллистической траектории в район старта;

— коррекция траектории для попадания на посадочную площадку;

— парашютно-реактивное торможение блока;

— посадка на разрушаемые посадочные устройства.

Анализ многоразового применения блока первой ступени показывал, что эффективность от его применения может быть получена только при 5-10-кратном использовании блока и в случае интенсивности 40-50 пусков в год в течение 10 лет.

Более подробно вопрос о спасении и многоразовом использовании первой ступени РН "Зенит" был рассмотрен в дополнении к эскизному проекту, выпущенному в 1979 г. К этому моменту НПО "Энергия" уже развернуло работы по многоразовому использованию блоков "А" ракеты-носителя "Энергия", поэтому естественным было стремление максимально приблизить условия спасения первой ступени РН "Зенит" к аналогичным для блоков "А". Чтобы использовать те же парашютно-реактивные средства спасения и районы посадки, необходимо было обеспечить ту же скорость в момент разделения ступеней (~1800 м/с) вместо V~2500 м/с, которая была у РН "Зенит". Но для этого нужно было увеличить стартовый вес второй ступени РН "Зенит" на 38 тс, при этом вес полезного груза, выводимого на стандартную орбиту, снижался до 7 тс, то есть не удовлетворялось требование Заказчика о величине полезного груза — 10 тс.

В 1982 г. был выпущен эскизный проект, в котором прорабатывался вопрос о спасении и многоразовом использовании только двигателя первой ступени как наиболее дорогого элемента, а также учитывая возможность обеспечить производство двигателей в требуемом количестве для предполагаемого в то время количества пусков ракет-носителей "Зенит" и "Энергия" (до 50 в год). Для случая спасения двигателя энергетические возможности ракеты-носителя удовлетворяли ТТТ (Gпг = 10,5 тс на стандартную орбиту), однако экономический эффект наступал только после ~500 пусков, что оказалось бы неприемлемым.

За прошедшие 20-/30-ть лет по этому вопросу тоже есть новые веяния?

Так ведь по сравнению с 7ыми- началом 8х, когда были сделаны ЖРД с предельными параметрами SSME РД-170, затраты на межполётное обслуживание которых положены в основу оценок которые вы приводите,- есть!
 (Вернее всё же корректнее сказать что были  :cry: )
 В основе НИР, из которой я исхожу (и линк на которую был по треду,- я не берусь ничего "изобретать"), именно снижение затрат на "межполёт"!
 (Потому-то ЖРД по идее РД-М,- такие, _потому_ и метановые)
 Я "только" более косервативно предложил не использовать для многоразовости ДУ (и в том варианте- всего остального) аэроплан, действительно ограничившись парашютным спасением капсуля с ДУ.

[MGouchkov]

По капсуле спасения ДУ 1ой ступени, в связи с чем предложение и было вспомнено в контексте треда,- проработки имхо увы недостаточно даже на мой крайне нетребовательный взгляд.

Еще бы! Много ли проработаешь за 4 часа!

 Профессионализм,- не стали рисовать на месте агрегатов системы спасения капсулы с ДУ "что-то непонятное, этакое" :lol: Примечательно,- среди разного рода публикаций многоразовых конструкций (на вкус любого извра..), информация о проработках подобных конструкций "за дольше, и за зарплату", имхо- как минимум редка (доступен ли где- либо даже тот НИР 82ого года по спасению РД-170, о котором сказал AlekxandrS)?

[Александр Ч.]

MGouchkov, повторите ссылку на НИР о котором вы писали.

[MGouchkov]

MGouchkov, повторите ссылку на НИР о котором вы писали.

http://engine.aviaport.ru/issues/08/page02.html

[Schwalbe]

MGouchkov, повторите ссылку на НИР о котором вы писали.

http://engine.aviaport.ru/issues/08/page02.html

Да, F-1 рулит!

Наиболее целесообразной схемой маршевого ЖРД для средств выведения нового поколения является открытая, незамкнутая схема с восстановительным генераторным газом. Для уменьшения потерь удельного импульса тяги целесообразно применить перепуск отработанного генераторного газа в сопло.

[Александр Ч.]

MGouchkov, повторите ссылку на НИР о котором вы писали.

http://engine.aviaport.ru/issues/08/page02.html

Вот только реальность внесла свои коррективы и вместо почти 100 запусков в год в, например, 2004г. имеем во всем мире 54, РФ - 23.
В 2007г. в РФ было 26.
Кроме того, предложенная концепция использует декларируемые параметры метанового двигателя, которого нет.
Впрочем, пока никто 40 тонник делать не собирается, а потому можно фантазию не ограничивать.

[SpaceR]

А при чем тут тяга отдельной камеры?

Ну речь-то шла про изолированный двигатель, т.к. характеристики приводятся именно для него, а вот эффект от донного разряжения или подпора уже зависит от конкретной ракеты и его стоит рассматривать отдельно, т.к. это уже не параметр одного только двигателя. А у вас есть примерные оценки прибавки УИ ступени от подпора для каких-нибудь ракет?, всегда было интересно узнать, насколько велик эффект.

Когда-то слышал "с третьих рук", что прибавка УИ от донного подпора на "Фрегате" ~2-2,5 с. А на РН, как заметил Дмитрий, донный эффект добавляют в аэродинамику 1 и 2 ступеней, поэтому у них в вакууме Сх становится отрицательным  :lol:

[Дмитрий В.]

Когда-то слышал "с третьих рук", что прибавка УИ от донного подпора на "Фрегате" ~2-2,5 с. А на РН, как заметил Дмитрий, донный эффект добавляют в аэродинамику 1 и 2 ступеней, поэтому у них в вакууме Сх становится отрицательным  :lol:

Угу, подсос...