Удешевить дешёвый РД-107?

[fagot]

Если с замкнутой схемой всё так хорошо, то почему мы не видим её повсеместно?

Замкнутая схема применялась на большинстве новых советских двигателей начиная с 60-х, все новые зарубежные водородники небольших тяг делаются по испарительной схеме. Хотя в общем-то проблема ВЧ решена и на двигателях открытой схемы еще во времена LR-79 и F-1, поэтому она широко используется за рубежом из-за относительной простоты. А вот замкнутый контур охлаждения ни на одном двигателе действительно не применялся.  

А никто ещё не предлагал отдельный контур охлаждения. А без него перекиси хватает для создания максимально безопасного давления, и схема проще.

Но вы предлагаете двигатель усложнить для получения весьма сомнительных преимуществ. А при переходе на замкнутую схему вообще непонятно, зачем перекись нужна.

[fagot]

Согласно этому графику УИ в вакууме 322-326с при давлении в КС 100 атм.
Учитывя что у РД-108А УИ 320,2с при давлении в КС 59 атм, я думаю 326 с ближе к истине. Сколько тогда у Земли? Где-то 287с?

В общем-то сравнивать разные двигатели да еще и разных схем дело неблагодарное, но с учетом, что НК-33 работает в неоптимальном режиме, вакуумный где-то так, а земной поменьше еще секунд на 10 из-за увеличения потерь на перерасширение.

[Salo]

Ну тогда укоротить сопло до разумной длины, так чтобы получить интегральный УИ максимальной величины. А можно ничего не менять, а просто задросселировать двигатель, где-то до 60-65% тяги. Всё равно будет лучше чем РД-107. Вопрос может стоять о цене при возобновлении (?!) серийного производства.

[Salo]

Согласно этому графику УИ в вакууме 322-326с при давлении в КС 100 атм.
Учитывя что у РД-108А УИ 320,2с при давлении в КС 59 атм, я думаю 326 с ближе к истине. Сколько тогда у Земли? Где-то 287с?

В общем-то сравнивать разные двигатели да еще и разных схем дело неблагодарное, но с учетом, что НК-33 работает в неоптимальном режиме, вакуумный где-то так, а земной поменьше еще секунд на 10 из-за увеличения потерь на перерасширение.

При снижении давления со 150 атм до 100 атм УИ упадёт на 20с?
У РД-107А при давлении в КС 61 атм УИ 263,3 с /320,2 с.
У РД-111 при давлении в КС 80 атм УИ  275 с /317с.
У задросселированного НК-33 при 100 атм УИ 277 с /326 с?
Мне кажется моя оценка в 287 с ближе к истине. Ну пусть будет 282с. :wink:

[fagot]

При снижении давления со 150 атм до 100 атм УИ упадёт на 20с?
У РД-107А при давлении в КС 61 атм УИ 263,3 с /320,2 с.
У РД-111 при давлении в КС 80 атм УИ 275 с /317с.
У задросселированного НК-33 при 100 атм УИ 277 с /326 с?
Мне кажется моя оценка в 287 с ближе к истине. Ну пусть будет 282с. :wink:

Так все зависит от исходной степени расширения. Снизив давление на треть, вы уменьшите вакуумную тягу тоже примерно на треть, а вот разница между ней и земной останется той же, что и при давлении 150 атм, что и дает земной УИ 277 с с учетом понижения вакуумного УИ на 5 с.
А за цену можно не беспокоиться, НК-33 будет дороже.

[Bell]

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/240/25.shtml



А не проще дефорсировать НК-33 до 100-120 тс снизив давление в КС до 100-120 атм.?
КС и сопло те же. Подшаманить ТНА и всё. Заодно и от перекиси можно избавиться.

Кстати, а что такое К по горизонтали?
Соотношение компонентов?

[Salo]

Совершенно верно. :wink:

[Salo]

А за цену можно не беспокоиться, НК-33 будет дороже.

Так всё будет дороже чем РД-107, даже РД-108. :wink:

[fagot]

Так всё будет дороже чем РД-107, даже РД-108. :wink:

В случае НК-33 прибавка ПН не оправдывает удорожания РН.

[VAA]

Мне кажется, что, с точки зрения дальней перспективы, имело бы смысл иметь ненапряженный однокамерный двигатель открытой схемы на керосине/кислороде размерности примерно РД-107 или чуть больше.  Он мог бы применяться:
1.  На ракете Союз взамен устанавливаемого сейчас РД-107.
2.  На ускорителях для новых перспективных ракет.  Исходя из того, что для нового космодрома на Дальнем Востоке (если он, конечно, будет, но здесь я рассматриваю оптимистический вариант) не будет такого ограничения с полями падения, по крайней мере для некоторых азимутов пуска, применение рзличного числа ускорителей (как, например, на Атлас-5, да и многих других ракетах) в зависимости от массы ПН может иметь смысл.  С учетом некоторой нелюбви к ТТУ, да и загруженности предприятий по производству твердотопливных двигателей военными заказами жидкостные ускорители могут оказаться более предпочтительными.
3.  Наконец, с рулевыми камерами - на центральном блоке легкой ракеты (по типу той, что предлагал Дмитрий Воронцов).

Возможно, подобный двигатель удалось разработать путем ступенчатой модернизации РД-107.  Сначала перевод газогенератора на основные компоненты, возможно, с небольшим повышением мощности и оптимизацией ТНА - это позвлит отказатья от перекиси и азота.  Следующий этап - установка одной камеры в карданном подвесе взамен 4-х плюс двух рулевых.  
Детального экономического анализа я провести не могу, но, думаю
1. Разработка такого двигателя (которая, возможно, будет представлять собой глубокую модернизацию уже существующего РД-107) должна обойтись много дешевле, чем подобного двигателя сравнимой тяги, но с высокими параметрами.
2. Производство 1 единицы двигателя тоже должно быть дешевле, особенно если удасться хотя бы частично использовать уже существующий задел по РД-107.  Конечно, вопрос в том, что экономически выгоднее (цифры условные): производить в год 50 штук двигателей типа НК-33, или 10 типа НК-33 и 40 типа РД-107, но мне представляется, что второй вариант, даже при более крупной серии должен быть дешевле.
3. Установка двигателя с высокими параметрами на боковых ускорителях или первой ступени дает гораздо меньше преимуществ, чем на 2-ой или 3-ей ступенях, так что применение двигателя открытой схемы не будет сильно ухудшать грузоподъемность РН.  Надежность же подобных двигателей обычно достаточно высокая (Союз, Дельта-2, Атлас-2).

Конечно, подобная разработка могла бы иметь перпективу только если планируется дальнейшая длительная эксплуатация ракет на базе Союза и  построение новых перспективных ракет по типу Атласа-5/Дельты 4 - с большим центральным блоком и различным количеством стартовых ускорителей.

[avmich]

Основная идея - иметь ЖРД, в производстве более дешёвый, чем РД-107, при таких же примерно остальных параметрах.

Разработка камеры - для начала только камеры, не ТНА, пусть даже камера будет неподвижной - на 100 тс на умеренное давление не выглядит особо дорогим проектом, а остальные агрегаты можно для начала взять от текущего РД-107. Стоимость разработки (и перекомпоновки ступеней Р-7) нужно окупать за счёт удешевления производства; ну, двигатели производятся в достаточно больших количествах, может, цифры и подтвердят возможность получения выгоды.

Удешевление идёт из-за уменьшения числа компонентов - то есть, материал, операции по изготовлению, проверке-отбраковке, сборке - а также из-за применения более дешёвых (так называемых "компьютерных") технологий. Возможны некоторые улучшения ТТХ - скажем, уменьшение массы ЖРД при той же тяге, улучшение запасов по охлаждению. Удлинение ЖРД можно частично компенсировать установкой ТНА параллельно камере.

Ухудшение более совершенных ЖРД, подозреваю, экономику слабо улучшит. Тут же есть возможность, из-за достаточно консервативных параметров, изначально проектировать хорошую, дешёвую технологию изготовления. В некотором смысле это проектирование камеры РД-107 заново с учётом имеющихся знаний и больших потребностей в экономичности (денежной), чем в ТТХ. Малые усовершенствования камер РД-107 могут не дать такого эффекта, как создание камеры (для начала только камеры) заново.

Общая идея - именно экономическая; некая попытка не наступить на грабли "работает - не трогай" в случае работы 50 лет без возможности апгрейда.

[VAA]

Avmich, Вы высказали схожие мысли, а также привели некоторые технологические обоснования.
Вполне может быть действительно надо начать с камеры, чтобы не пришлось сразу перекомпоновывать боковушки Союза. Только, я думаю, что имеет смысл сделать ее подвижной - для боковых блоков достаточно одной степени свободы, зато будет возможность избавиться и от рулевых камер.  На центральном же блоке в перпективе желательно устанавливать НК-33 или подобный двигатель, как, впрочем, сейчас и планируется.
Молодым инженерам представиться возможность начать делать что-то по-настояшему новое, а не заниматься мелкими модификациями уже имеющегося.

[Salo]

Покажите мне отечественный двигатель открытой схемы с тягой 80-100тс на камеру? Даже на вонючке. Даже у РД-111 было 36/41,5 тс на камеру. Даже у РД-261  на вонючке тяга 60/67,5 тс на камеру.
Поэтому отработка простой не будет.
Разве что сделать двухкаиерный РД-111.
А так всего три варианта и все замкнутой схемы: РД-120К, РД-0155К и дефорсированный НК-33. Ни один из этих двигателей не находится в серийном производстве. У РД-120К ещё и проблема с РА. РД-0155К вообще под вопросом. А вариант с НК-33 чисто ПМСМ.

[fagot]

По нынешним временам может и не очень сложно разработать, хотя и не дешево. Но тут надо знать, на сколько при уменьшении серийности изготовления камер большего размера сократится количество оборудования и персонала и сократится ли вообще, понадобится новое оборудование или нет. Кроме представителей Моторостроителя и Энергомаша на эти вопросы вряд ли кто ответит, поэтому срок возможной окупаемости посчитать не удастся и споры ни к чему не приведут. Лично я считаю разработку новой КС неоправданной.

[fagot]

3. Установка двигателя с высокими параметрами на боковых ускорителях или первой ступени дает гораздо меньше преимуществ, чем на 2-ой или 3-ей ступенях, так что применение двигателя открытой схемы не будет сильно ухудшать грузоподъемность РН. Надежность же подобных двигателей обычно достаточно высокая (Союз, Дельта-2, Атлас-2).

На 1-й ступени выигрыш не меньше, особенно с учетом значительного роста земного УИ, другое дело, что двигатель 1-й ступени наиболее крупный и дорогой или же требуется несколько двигателей.

Конечно, подобная разработка могла бы иметь перпективу только если планируется дальнейшая длительная эксплуатация ракет на базе Союза и построение новых перспективных ракет по типу Атласа-5/Дельты 4 - с большим центральным блоком и различным количеством стартовых ускорителей.

В наших условиях большие семейства вряд ли оправданы, к тому же тяга РД-107 слишком мала для создания приличного семейства.

[Дмитрий В.]

Оптимум где-то рядом. Понятно, что сейчас все разрабатывать дорого. Но, имхо, чем "мучить" РД-107, лучше заново начать проектирование ЖРД замкнутой схемы с умеренными параметрами (давление в КС порядка 100-120 атм) упрощенной конструкции. Скажем, по идеологии RS-68.

[fagot]

Оптимум где-то рядом. Понятно, что сейчас все разрабатывать дорого. Но, имхо, чем "мучить" РД-107, лучше заново начать проектирование ЖРД замкнутой схемы с умеренными параметрами (давление в КС порядка 100-120 атм) упрощенной конструкции. Скажем, по идеологии RS-68.

Причем новый двигатель имеет смысл разрабатывать только в случае постройки РН существенно большей грузоподъемности, чем существующие, а все эти стремления любой ценой получить мизерную прибавку ПН совершенно непонятны. Но в случае замкнутой схемы все же нужно делать давление не меньше 150 атм.

[VAA]

В наших условиях большие семейства вряд ли оправданы, к тому же тяга РД-107 слишком мала для создания приличного семейства.

Я не имел ввиду большого семейства, в семейство должны входить только центральный блок "большого" диаметра с двигателем с высокими параметрами и несколько ускорителей "маленького" диаметра с более простым двигателем открытой схемы.   Нынешняя концепция развития РН в России, правда, етого не предусматривает...

Причем новый двигатель имеет смысл разрабатывать только в случае постройки РН существенно большей грузоподъемности, чем существующие, а все эти стремления любой ценой получить мизерную прибавку ПН совершенно непонятны. Но в случае замкнутой схемы все же нужно делать давление не меньше 150 атм.

Цель подобной разработки - не мизерное повышение грузоподъемности Союза, а создание недорогого двигателя, который мог бы найти применение и на других семействах носителей, и обладал бы хорошими эксплуатационными параметрами (в том числе отсутствие дополнительных компонентов топлива типа перекиси).

[Дмитрий В.]

Причем новый двигатель имеет смысл разрабатывать только в случае постройки РН существенно большей грузоподъемности, чем существующие, а все эти стремления любой ценой получить мизерную прибавку ПН совершенно непонятны. Но в случае замкнутой схемы все же нужно делать давление не меньше 150 атм.

Взять тот же RS-68. На Ares-5 он будет работать на режиме 108%. Т.е. первоначально заложенные умеренные параметры обеспечиваю относительно безболезненное наращивание характеристик.

[fagot]

Я не имел ввиду большого семейства, в семейство должны входить только центральный блок "большого" диаметра с двигателем с высокими параметрами и несколько ускорителей "маленького" диаметра с более простым двигателем открытой схемы. Нынешняя концепция развития РН в России, правда, етого не предусматривает...

Так тем более, если большое семейство не требуется, носитель должен иметь минимимальное число блоков с однотипными двигателями. Если же набирать первую ступень из таких маленьких блоков, то уже для РН класса Протона их потребется слишком много, а РН класса Союза или Зенита без проблем может быть выполнена в моноблочном варианте.

Цель подобной разработки - не мизерное повышение грузоподъемности Союза, а создание недорогого двигателя, который мог бы найти применение и на других семействах носителей, и обладал бы хорошими эксплуатационными параметрами (в том числе отсутствие дополнительных компонентов топлива типа перекиси).

Тут я в основном имел ввиду предложение Сало, но и создание двигателя с параметрами, аналогичными существующему и давно отработанному, не опрадано.