Новые российские РН для нового российского ПК

[Дмитрий В.]

Предагаемых 30- и 60-тонника будет достаточно для потребностей космонавтики лет на 15 минимум.
А если потом для Луны и Марса понадобится что-то большее - можно будет сделать 120-тонник с четыремя боковушками и четыремя РД-0120 (диаметр ЦБ 7,7 метра) и 250-тонник с восемью боковушками и семью РД-0120 (диаметр ЦБ 10 метров).

120-тонник получается и с 3 РД-0120 на ЦБ (см. Енисей-5).

[Дмитрий В.]

По моему пару лет назад. Было в одном из номеров НК :?:

В НК №8 за 2008 г.

[Shestoper]

120-тонник получается и с 3 РД-0120 на ЦБ (см. Енисей-5).

Тем лучше.

По поводу 30-тонника (точнее 28-тонника) хочу заметить, что его ПН практически совпадает с древним проектом РЛА-120. Стартовая масса меньше, но мю ПН выше за счет водорода на второй ступени.

Впрочем если уж делать под новое семейство новые двигатели (проще, дешевле и надежнее РД-170), то имеет смысл остановиться на размерности РД-150 - тяга у Земли 1000 тонн. Как раз четыре КС РД-0163, удачно получается. Тогда и ПН однодвигательного варианта увеличивается до примерно 35 тонн.

По-моему на новый двигатель всё же стоит потратиться, учитывая большую значимость нового семейства, а также отсутствие сейчас мощного водородника (РД-0120 нужно заново осваивать в производстве). Прямо завтра мощного водородника не появится, а приличного тяжелого семейства без него не сделать. Массово возить людей на семействе РД-170 всё-таки стрёмно.

По сравнению с релизованным семейством Зенит-Энергия будет ещё тот существенный плюс, что и для боковушек будет применяться воздушная транспортировка, что снимает ограничения на их диаметр, длину и массу заправки.

[Дмитрий В.]

С РД-0163 одна проблема - он плох (в чисто керосиновом варианте)по УИ =312 с, даже хуже, чем у РД-107/108. С таким УИ неизбежен рост стартовой массы и стоимости РН. А 3-хкомпонентный вариант излишне сложен. ИМХО, оптимальный вариант для керосинки - двигатель замкнутой схемы с давлением в КС 120-150 атм, с УИ=325-330 с.

[Shestoper]

С РД-0163 одна проблема - он плох (в чисто керосиновом варианте)по УИ =312 с, даже хуже, чем у РД-107/108. С таким УИ неизбежен рост стартовой массы и стоимости РН. А 3-хкомпонентный вариант излишне сложен. ИМХО, оптимальный вариант для керосинки - двигатель замкнутой схемы с давлением в КС 120-150 атм, с УИ=325-330 с.

РД-0163 нравится мне восстановительным газом в газогенераторе.
Но на керосин-кислороде по такой схеме высокого УИ действительно не получить. Если трехкомпонентник слишком сложен, то метан кажется оптимальным вариантом. 250-тонный и 1000-тонный одно- и четырехкамерные метанники для первых ступеней соответственно легких/средних и тяжелых/сверхтяжелых носителей - был бы отличный вариант.
На существующем космодроме накладно создавать с нуля метановую инфраструктуру. Но сейчас очень удачная ситуация - строится новый космодром, там всё нужно делать с нуля.
Если бы были реализованы мощные и высоконадежные метановые двигатели для новых ракет - о лучшем и мечтать нельзя.

Но и замкнутая схема с окислительным газом у нас достаточно отработана, чтобы умеренно напряженный двигатель имел приемлимую надежность.

[Дмитрий В.]

У окислительного газа при умеренных давлениях весьма невысокие температуры, не выше чем в открытой схеме с восстановительным ГГ. И сажа не образуется.

[Дмитрий В.]

А вот и оптимальный вариант 60-тонника, который, ч думаю, устраивает всех нас. Made in Украина  

"Наш ответ Чемберлену" 3-хлетней давности:

[Shestoper]

У окислительного газа при умеренных давлениях весьма невысокие температуры, не выше чем в открытой схеме с восстановительным ГГ. И сажа не образуется.

Температуры близкие, но материалы при одинаковой температуре весьма по-разному ведут себя в окислительной и восстановительной средах. А сажи не образуется и в трехкомпонентнике с водородом.

Впрочем это не тот вопрос, где я буду спорить до хрипоты.  
У каждого варианта свои плюсы и минусы, они примерно равноценны. Особенно в российских условиях - c богатым опытом работы с окислительным газом. Двигатель умеренных параметров с окислительным газом вполне имеет право на жизнь.

Вот что мне категорически не нравится - это когда взвинчивая давление в КС чуть ли не вдвое, УИ двигателей первой ступени повышают только на 4-5%. Оно того совершенно не стоит.
Помимо проблем с надежностью, это требует и резкого роста мощности ТНА. А для ЖРД я заметил такую тенденцию - в первом приближении стоимость двигателя пропорциональна не столько тяге, сколько мощности ТНА (как самого сложного элемента ЖРД).
Это не значит, что не надо делать мощных ТНА. Для больших ракет - очень даже надо.   Но использовать эту мощность нужно рационально, соблюдая баланс между количеством закачиваемого в КС топлива,  давлением в КС и получаемым УИ.
Такой подход позволяет минимизировать стоимость выведения килограмма ПН.

Так что семейство РД-170 конечно хорошо тем, что оно уже есть. Но в случае длительного и массового его использования (сотни пусков ракет нового семейства в течении десятков лет) проблем с надежностью и стоимостью этих двигателей предвидится столько...

[Shestoper]

"Наш ответ Чемберлену" 3-хлетней давности:

Заменить РД-170 на большее количество РД-180 при равной тяге связки - это дороже и имеет меньше перспектив для создания в дальнейшем супертяжей.

Правда проще получить ракету, способную продолжить управляемый полет по аварийной траектории после отключения одного двигателя. Это весомый плюс.

С другой стороны, при большем количестве двигателей вероятность отказа одного из них выше (и при этом далеко не всегда ракета не бумкает в считанные секунды, так что часто продолжать полет просто нечему). Это весомый минус.

В результате плюсов и минусов для сегодняшних тяжей примерно поровну, но для перспективных прогулок по Луне РД-170 подходит лучше.

[Дмитрий В.]

"Наш ответ Чемберлену" 3-хлетней давности:

Заменить РД-170 на большее количество РД-180 при равной тяге связки - это дороже и имеет меньше перспектив для создания в дальнейшем супертяжей.

Правда проще получить ракету, способную продолжить управляемый полет по аварийной траектории после отключения одного двигателя. Это весомый плюс.

С другой стороны, при большем количестве двигателей вероятность отказа одного из них выше (и при этом далеко не всегда ракета не бумкает в считанные секунды, так что часто продолжать полет просто нечему). Это весомый минус.

В результате плюсов и минусов для сегодняшних тяжей примерно поровну, но для перспективных прогулок по Луне РД-170 подходит лучше.

Проблема была в другом (обсуждение можно посмотреть в теме "Лучшая РН для Луны"). Два ББ - не очень хорошо с точки зрения ветровых нагрузок при нахождении РН на СК, четыре ББ гораздо лучше. Блоки диаметром 3,9 м в России не производятся, а с Украиной уже давно натянутые отношения. Компромисс был найден в использовании 4-х блоков диаметром 2,9 м на основе УРМ-1 (с 1*РД-180 или 2*РД-191). ЦБ диаметром 7,7 м.

[Shestoper]

Проблема была в другом (обсуждение можно посмотреть в теме "Лучшая РН для Луны"). Два ББ - не очень хорошо с точки зрения ветровых нагрузок при нахождении РН на СК, четыре ББ гораздо лучше. Блоки диаметром 3,9 м в России не производятся, а с Украиной уже давно натянутые отношения. Компромисс был найден в использовании 4-х блоков диаметром 2,9 м на основе УРМ-1 (с 1*РД-180 или 2*РД-191). ЦБ диаметром 7,7 м.

Лучшая ракета именно для Луны - это не меньше 4 ББ с РД-170, 4 РД-180 жидковато будет.  

Если не делаем диаметр 3,9 метров - можно сделать больше. Это даже лучше. Зенитовский блок для РД-170 маловат, лучше 400-420 тонн. Можно взять 4,1 метра, это освоенный протоновский диаметр, и возить боковушки самолетом (все равно самолет нужен для перевозки ЦБ) - тогда проблем с диаметром и длиной боковушек нет.

[Дмитрий В.]

Лучшая ракета именно для Луны - это не меньше 4 ББ с РД-170, 4 РД-180 жидковато будет.  

Не факт. Там как раз дискуссия была на тему размерности оптимального носителя. После долгих дебатов пришли к выводу, что с точки зрения экономической эффективности, для России лунная РН должна иметь массу ПГ 55-60 т (двухпуск). Поскольку 100-тонник слишком заточен на нечастые пуски, тогда как 55-60-тонник может найти и другие применения (ну, например, при неполной заправке и деформированных двигателях выполнять задачи 40-тонника).

[fagot]

7-блок рчень плохой плохой вариант финансово - настолько плохой,  что никто на него не пойдет даже при теоретическом наличии неких откатов. :shock: (Обратите внимание, я рассуждаю чисто теоретически про некие фантастические откаты)
Оптимум - 1-3-5 блок.

Хорошо бы хоть в этот раз не промельчить с размерностью блока, чтобы не пришлось потом городить 7-блочники уже с РД-180.

[Shestoper]

Не факт. Там как раз дискуссия была на тему размерности оптимального носителя. После долгих дебатов пришли к выводу, что с точки зрения экономической эффективности, для России лунная РН должна иметь массу ПГ 55-60 т (двухпуск). Поскольку 100-тонник слишком заточен на нечастые пуски, тогда как 55-60-тонник может найти и другие применения (ну, например, при неполной заправке и деформированных двигателях выполнять задачи 40-тонника).

Зависит от лунной программы. Если просто разовые высадки - 100-тонник летает редко. Если строить базу и постоянно держать на ней экипаж, то 100-тонник (а то и 200-тонник) летает регулярно.
К тому же супертяж нужно максимально унифицировать с тяжами, это удешевит его производство.

Двупуск 60-тонника - это меньше, чем один Сатурн-5. Причем людей на буксире c ЭРД не повезти, слишком долго.
Заправка  лунным кислородом на поверхности Луны и на окололунной орбите - это позволяет облегчить миссию, но для этого первоначально нужно создать надежную инфраструктуру добычи и хранения кислорода, это требует заброса на Луну солидных грузов.


Так что первые флаговтыки на Луну можно делать и 60-тонником. А потом очень желательны ракеты побольше. Этот этап для России будет актуален лет через 15-20 в лучшем случае. Но чтобы потом лишних денег на создание супертяжа не платить, и не мучаться с 60-тонником там, где эффективнее супертяж, нужно создавать семейство как единую систему с большими перспективами развития.
Через 20 лет регулярные пуски супертяжей России могут быть по плечу экономически, если сопли не жевать всё это время.

Да и если брать интерьеры ОС, фото Скайлэба мне черезвычайно симпатишны. В таких больших бочках жить по полгода должно быть намного приятнее.

[Дмитрий В.]

Не факт. Там как раз дискуссия была на тему размерности оптимального носителя. После долгих дебатов пришли к выводу, что с точки зрения экономической эффективности, для России лунная РН должна иметь массу ПГ 55-60 т (двухпуск). Поскольку 100-тонник слишком заточен на нечастые пуски, тогда как 55-60-тонник может найти и другие применения (ну, например, при неполной заправке и деформированных двигателях выполнять задачи 40-тонника).

Зависит от лунной программы. Если просто разовые высадки - 100-тонник летает редко. Если строить базу и постоянно держать на ней экипаж, то 100-тонник (а то и 200-тонник) летает регулярно.
К тому же супертяж нужно максимально унифицировать с тяжами, это удешевит его производство.

Двупуск 60-тонника - это меньше, чем один Сатурн-5. Причем людей на буксире c ЭРД не повезти, слишком долго.
Заправка  лунным кислородом на поверхности Луны и на окололунной орбите - это позволяет облегчить миссию, но для этого первоначально нужно создать надежную инфраструктуру добычи и хранения кислорода, это требует заброса на Луну солидных грузов.


Так что первые флаговтыки на Луну можно делать и 60-тонником. А потом очень желательны ракеты побольше. Этот этап для России будет актуален лет через 15-20 в лучшем случае. Но чтобы потом лишних денег на создание супертяжа не платить, и не мучаться с 60-тонником там, где эффективнее супертяж, нужно создавать семейство как единую систему с большими перспективами развития.
Через 20 лет регулярные пуски супертяжей России могут быть по плечу экономически, если сопли не жевать всё это время.

Да и если брать интерьеры ОС, фото Скайлэба мне черезвычайно симпатишны. В таких больших бочках жить по полгода должно быть намного приятнее.

Смену экипажа при длительном пребывании на Луне надо проводить 1-2 раза в год. Припасы могут доставлять вообще существующие ракеты (испрользовать для этого 100-200-тонные монстры нерационально). Еще долгие десятилетия (а то и столетия) исследования Луны будут носить научный характер. До ее индустриального освоения дело дойдет нескоро, а значит, и 200-тонные монстры подождут.

[Shestoper]

Смену экипажа при длительном пребывании на Луне надо проводить 1-2 раза в год. Припасы могут доставлять вообще существующие ракеты (испрользовать для этого 100-200-тонные монстры нерационально). Еще долгие десятилетия (а то и столетия) исследования Луны будут носить научный характер. До ее индустриального освоения дело дойдет нескоро, а значит, и 200-тонные монстры подождут.

Две смены экипажа в год - это уже два пуска носителя побольше Сатурна-5 (экипажа базы будет существенно больше 2 человек, минимум 4, чтобы двое оставались на базе, а остальные уезжали в длительные поездки на луноходах).
Далее, что касается задач базы. Непосредственное индустриальное освоение - задача конечно не нашего века. Но технологии этого освоения должны отрабатываться уже нами. Для начала - заводик по добыче кислорода из грунта. Пусть попробуют заправлять садящиеся лэндеры.
Значит нужен технологический модуль и многоцелевый бульдозер для добычи грунта, хранилище для полученного кислорода.
Для жизни 4 человек в течении полугода нужно два жилых модуля салютовской размерности, тонн по 20 - и для удобства, и для надежности (дублирование). Нужны тяжелые экспедиционные вездеходы, способные детально обследовать поверхность Луны на сотни км в окружности. Причем по условиям надежности - тоже не меньше двух вездеходов. Один из них должен нести буровую для разведывательного бурения.
Нужен модуль с АЭС. Нужен отдельный корабль для аварийной эвакуации на Землю - который будет стоять в готовности к пуску длительное время, способный в любой момент доставить на Землю по прямой траектории весь экипаж, без стыковок на окололунной орбите (скорее всего и плановые замены экипажа в целях унификации выгодно будет осуществлять такими кораблями, хотя прямая траектория увеличивает Мст носителя).
Потом, лунный бульдозер и экспедиционные вездеходы при интенсивной эксплуатации будут часто ломаться. На Земле тяжелую технику при эксплуатации по бездорожью нужно часто ремонтировать, а у лунного грунта к тому же сильные абразивные свойства. Но нормальную ремотную мастерскую на Луне не устроешь в ближайшем будущем, да и ремонт в скафандрах будет трудным. Экипаж будет осуществлять либо простейшую замену узлов, либо заменять всю машину целиком.
Так что снабжение будет включать не только запасы для экипажа, но и запчасти и новые машины. Это совсем другие условия, чем снабжение ОС.

В общем все эти вопросы прорабатывались в проектах Барминграда.
Без супертяжей осуществлять такую деятельность черезвычайно затруднительно. Глушко рисовал Вулкан именно с прицелом на подобную базу.

[fagot]

У окислительного газа при умеренных давлениях весьма невысокие температуры, не выше чем в открытой схеме с восстановительным ГГ. И сажа не образуется.

Температуры там даже при высоких давлениях ниже раза в полтора, причем они мало отличаются от температур при умеренных давлениях, поэтому основная причина частых прогораний предельного двигателя в этом самом давлении и заключается.

[vekazak]

На сайте Энергомаша по РД180:
"Назначение:   Для первой ступени РН "Атлас III" и "Атлас V" Локхид Мартин (США)"
А в контракте оговорена допустимость использования РД180 на других РН? И на каких условиях? А наш ли РД180? Кто может квалифицированно ответить? А то появились какието сомнения.
Взамен шпионская информация:
20 тонник: 3 блок с заправкой по 180 т и 2 ступень с 4 РД0146 запр 70 т.
50- 55 тонник 5 блоков с заправкой по 240 т (удлиненные), ЦБ дроссель 40% до отделения 4 блоков, далее 100% - 2 ступень, 3 ступень с 4 РД0146 заправкой 70 т. Можно посчитать.

[fagot]

Такое ощущение, что водород на "Руси" делают по принципу "чтобы был".

[Дмитрий В.]

На сайте Энергомаша по РД180:
"Назначение:   Для первой ступени РН "Атлас III" и "Атлас V" Локхид Мартин (США)"
А в контракте оговорена допустимость использования РД180 на других РН? И на каких условиях? А наш ли РД180? Кто может квалифицированно ответить? А то появились какието сомнения.
Взамен шпионская информация:
20 тонник: 3 блок с заправкой по 180 т и 2 ступень с 4 РД0146 запр 70 т.
50- 55 тонник 5 блоков с заправкой по 240 т (удлиненные), ЦБ дроссель 40% до отделения 4 блоков, далее 100% - 2 ступень, 3 ступень с 4 РД0146 заправкой 70 т. Можно посчитать.

По РД-180 обсуждалось еще года 3-4 назад. Никаких ограничений на использование РД-180 внутри России нет (а вот на экспорт есть). Ну, и в случае чего, проблема прешается просто - в ЖРД меняется какой-нибудь регулятор, а двигатель получает индекс РД-181, к примеру.

А вот насчет 70-тонной заправки 2-й ступени сильно сомнительно. Скорее похоже на то, что 70 т - это масса полностью заправленной 2-й ступени вместе с ПГ.