РБ Centaur - История и перспективы

[Salo]

Что-то не могу тему про Centaur найти, придется сюда.

Итак, доклад Frank Zegler про Integrated Vehicle Fluids на Space Access 12, переработку Центавра и DCSS для уменьшения стоимости. Что я подметил:

 - переход на 300-вольтовую электрическую систему
 - долой титан и всякую экзотику
 - долой гидразин, жгем водород и только водород везде
 - уменьшаем невыработку и всякие паразитные потери
 - осаживаем жидкость постоянно, а не только перед импульсом
 - уменьшить толщину стенок с 20 тысячных до 12

http://www.hobbyspace.com/nucleus/index.php?itemid=37041

Во как. Ну по поводу уменьшения остатков, это и на Блок ДМ делается, а остальное интересно.

[Петр Зайцев]

Спасибо, Salo, что-то поиск не сработал.

Меня что удивило - если постоянно жечь газообразный водород и кислород в небольшом движке, то создаваемое ускорение осаживает компоненты и в результате расход на выкипание уменьшается больше, чем теряется на дожигание для создания тяги... так? Я правильно понял? В этом вообще есть какой-то смысл? Почему кипение уменьшается если жидкость лежит на дне бака а не комом в середине? Откуда Фрэнк знает, что будет лучше, ведь CRYOTE еще не летало, стало быть где данные?

[Salo]

Через гугль искать надо: Centaur Новости космонавтики.

[Salo]

Меня что удивило - если постоянно жечь газообразный водород и кислород в небольшом движке, то создаваемое ускорение осаживает компоненты и в результате расход на выкипание уменьшается больше, чем теряется на дожигание для создания тяги... так? Я правильно понял? В этом вообще есть какой-то смысл? Почему кипение уменьшается если жидкость лежит на дне бака а не комом в середине? Откуда Фрэнк знает, что будет лучше, ведь CRYOTE еще не летало, стало быть где данные?

Исходят видимо из того факта, что площадь поверхности раздела двух фаз будет минимальной в этом случае, а значит и испарение тоже.

[октоген]

А может это попытка использовать дренаж из баков? Все равно и так и так что-то выкипит, но если дренаж дожигать, то имеем хоть какое-то ускорение и не выкидываем впустую.

[Salo]

Насколько я понимаю, дренаж использовали и раньше, только не дожигали.  Кстати давление наддува там минимальное и чтобы дожигать видимо нужна помпа.

[Salo]

В развитие соседней темы:
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=12863&start=0&postdays=0&postorder=asc&highlight=

http://www.parabolicarc.com/2012/04/14/space-access-12-masten-space-systems/#more-37296

Xeus

    New project for a Centaur-based landing for moon, asteroid, Mars

    Uses a non-flight Centaur and RL-10 engine donated by ULA

    Put four, 3,000 lb. thrust Masten engines on the side of the Centaur and a guidance system so it can land

    Will be testing the vehicle at Mojave – taking it up to altitude and then doing approach landing pattern

    Reusable Centaur vehicle can land 5 tons on the moon and 5 tons off the surface

    Would really like to do a test on the Space Launch System flight set for 2017 – send Centaur off to the moon

    Would like to have Office of Chief Technologist fund the SLS flight

    Putting Centaur on SLS flight would involve getting three different NASA offices to agree. "It's never going to happen[/size]

[Salo]

http://www.parabolicarc.com/2012/04/16/major-upgrades-planned-for-aging-centaur-upper-stage/

Major Upgrades Planned for Aging Centaur Upper Stage[/size]
Posted by Doug Messier
on April 16, 2012, at 9:31 am


The LCROSS satellite and the Centaur upper stage on a crash course for the moon. In the future, the Centaur could deliver tons of cargo to the lunar surface. (Credit: NASA)

By Douglas Messier
Parabolic Arc Managing Editor

The Centaur upper stage, which has been propelling American satellites through space since 1965, is getting a major upgrade that would allow the venerable one-shot booster to perform in a series of new roles.

In the coming decades, upgraded Centaurs will make launching  of spacecraft on Atlas V and Delta IV rockets much less expensive. They could also function as reusable space tugs, orbital fuel depots, and landing vehicles that would transport tons of cargo to and from the Moon, Mars and asteroids.

The full extent of the upgrades was laid out last week during presentations made by officials from United Launch Alliance, Masten Space Systems, and XCOR Aerospace at the Space Access 12 conference in Phoenix.  

United Launch Alliance is upgrading Centaur's systems on its own and in cooperation with XCOR Aerospace, with which it is developing a new engine to replace the aging RL-10 propulsion system. Masten Space Systems is working on outfitting the Centaur stage with the capability to land cargo on the Moon and other terrestrial bodies.

ULA's Frank Zegler gave a detailed presentation on the efforts by a team he leads to overhaul the Centaur for the 21st century.  The Centaur IVF (Integrated Vehicle Fluids) upper stage  is designed to be cheaper to operate, more reliable, lighter, and more functional in space.

Zegler described a fundamental modernization of the vehicle, including eliminating toxic hypergolic fuels in favor of liquid hydrogen and liquid oxygen. The stage's plumbing would be simplified, and many components and systems would be replaced by ones that are lighter and more efficient. The stage would also recapture waste heat and reuse it to improve energy efficiency.

The overall effect of the changes will be to simplify the Centaur and reduce its mass while making the stage more efficient, reliable and cheaper to build and operate, Zegler said. Currently, it is very expensive to integrate spacecraft with the stage. A particular problem comes from the large number of people involved in processing the Centaur.

Zegler said this approach difers fundamentally from past efforts to improve the efficiency of the upper stage. Previously, the company would spend an enormous amount of money building a less expensive titanium tank only to see those saving lost as the price of titanium increased.

A key element of the Centaur IVF is a new engine to replacing the aging and expensive RL-10. ULA is working with XCOR to develop a new propulsion system based on the technologies that the small Mojave company has developed for its Lynx space plane.

The XCOR engine is designed to be significantly cheaper to produce and operate. The other key feature is that the engine would be reusable hundreds or even thousands of times. This would make the Centaur IVF ideal for use as a space tug, orbital fuel depot, and landing vehicle for placing cargo on the Moon, Mars and asteroids.

NASA is interested in developing all of these technologies, which it sees as being key to future human exploration beyond Earth orbit. The space agency is especialy interested in orbital fuel depots.

Masten Space Systems' Xeus project is focused on developing the capability of Centaur to land on other worlds. The Mojave company is using a non-flight ready Centaur donated by ULA to develop and test a system that could turn the upper stage into a cargo delivery system, Founder and CTO Dave Masten told Space Access 12 attendees.

Engineers are placing four, 3,000-lb. thrust Masten engines on the side of the Centaur and installing a guidance system so the vehicle can make a controlled landing. The plans call for taking the vehicle up to an altitude of 1 kilometer over the Mojave Desert and then bringing it down for a controlled landing on rough terrain.

A reusable Centaur lander could get five tons of cargo on and off the moon, Masten said. The work was inspired by a paper written by ULA engineers about six years that proposed a Centaur-based landing vehicle.

Masten said he would like to get NASA's Office of the Chief Technologist to fund the project as a Discovery mission. The vehicle would be launched to the moon as a payload aboard the planned 2017 flight test of NASA's new heavy-lift Space Launch System, he said.

However, such a flight would require that three different part of NASA agree to conduct the test. "It's never going to happen," Masten said with a laugh.[/size]

[Петр Зайцев]

По-моему, Даг ошибся:

A key element of the Centaur IVF is a new engine to replacing the aging and expensive RL-10.

Нет там такого и даже близко. Работы по замене RL-10 ведутся, но вне зависимости от IVF.

[Lamort]

Спасибо, Salo, что-то поиск не сработал.

Меня что удивило - если постоянно жечь газообразный водород и кислород в небольшом движке, то создаваемое ускорение осаживает компоненты и в результате расход на выкипание уменьшается больше, чем теряется на дожигание для создания тяги... так? Я правильно понял? В этом вообще есть какой-то смысл? Почему кипение уменьшается если жидкость лежит на дне бака а не комом в середине? Откуда Фрэнк знает, что будет лучше, ведь CRYOTE еще не летало, стало быть где данные?

А почему вы решили, что жидкость в невесомости будет "лежать комом в середине", а не образует некий конгломерат с большой поверхностью раздела сред?

[Петр Зайцев]

А почему вы решили, что жидкость в невесомости будет "лежать комом в середине", а не образует некий конгломерат с большой поверхностью раздела сред?

Действительно, я слышал, что у жидкого водорода поверхностное натяжение маленькое. Так что я это просто для красного словца. На самом деле черт его знает как оно там, но ведь и Фрэнк не может этого знать.

[avmich]

На недавней конференции мужик из ULA рассказывал, как они убирают гидразин (а заодно и гелий) с Центавра. Ставят ДВС (6 цилиндров, но, говорит, и 3 хватило бы), который дышит водородом (газ), через форсунки впрыскивается кислород (жидкий) - снимают до 5 кВт эл. мощности. Тепло используется для генерации газа наддува. Кислород поддерживается в жидком виде охлаждением водородом... а водород сбрасывается, если давление слишком большое. Собираются перейти с 20 тыс. дюйма толщины стенки обратно на 12 тысячных, как у ранних Центавров, но выигрыши в массе и другие есть, скажем, уменьшение массы эл. батарей.

[Дмитрий В.]

Ставят ДВС (6 цилиндров, но, говорит, и 3 хватило бы), который дышит водородом (газ), через форсунки впрыскивается кислород (жидкий) - снимают до 5 кВт эл. мощности. Тепло используется для генерации газа наддува.

Интересно почему ДВС, а не скажем, турбогенератор? У объемных машин КПД повыше, конечено, чем у лопаточных, но стоит ли это проигрыша по массе? К тому же есть прекрасный альтернативный вариант - "ванкель".

[Петр Зайцев]

Интересно почему ДВС, а не скажем, турбогенератор? У объемных машин КПД повыше, конечено, чем у лопаточных, но стоит ли это проигрыша по массе? К тому же есть прекрасный альтернативный вариант - "ванкель".

По-моему, авмичевский "ДВС" - это просто движок XCOR-а где поршневой насос заменяет турбокомпрессор. Там вроде даже коленвала нет. Его преимущества всем известны, Гризон о них повторяет постоянно: типа наработка не ограничена, у них есть экземпляры накатавшие 5000 секунд или около того "без следов износа", работает на любых входных давлениях, может качать и газ и жидкость. Ну да, в массе проигрывает. Посему этот агрегат и используют в маленьких движках.

[avmich]

Ставят ДВС (6 цилиндров, но, говорит, и 3 хватило бы), который дышит водородом (газ), через форсунки впрыскивается кислород (жидкий) - снимают до 5 кВт эл. мощности. Тепло используется для генерации газа наддува.

Интересно почему ДВС, а не скажем, турбогенератор? У объемных машин КПД повыше, конечено, чем у лопаточных, но стоит ли это проигрыша по массе? К тому же есть прекрасный альтернативный вариант - "ванкель".

Про турбогенератор я его спрашивал. Масса, действительно, их не так (в данном случае) волнует, как массовые соотношения компонентов, возможность работать с переменной производительностью, простота-надёжность... Ванкель они тоже рассматривали, отказались.

[Старый]

У них чего - поршневой двигатель проще чем турбина?

[avmich]

Рассуждение, например, было такое - обычно у нас избыток водорода, с охлаждением всё хорошо, но бывают большие вариации. Как там будет работать турбина? А для ДВС они, в частности, говорили с молодыми инженерами из Детройта, после некой перестройки сознания те с энтузиазмом помогали задачу решать.

[Дмитрий В.]

У них чего - поршневой двигатель проще чем турбина?

Кстати, у нас в проектном отделе ВФ НПОЭ в 1988 г. для 14С40 рассматривался вариант энергоустановки на основе ДВС. Правда, без всякой глубокой проработки, на уровне идеи.

[Старый]

Рассуждение, например, было такое - обычно у нас избыток водорода, с охлаждением всё хорошо, но бывают большие вариации. Как там будет работать турбина? А для ДВС они, в частности, говорили с молодыми инженерами из Детройта, после некой перестройки сознания те с энтузиазмом помогали задачу решать.

Не понял. ДВС у них  более теплостоек чем турбина?  :shock:  Или у него там водяное охлаждение и радиатор?

[Дмитрий В.]

Рассуждение, например, было такое - обычно у нас избыток водорода, с охлаждением всё хорошо, но бывают большие вариации. Как там будет работать турбина? А для ДВС они, в частности, говорили с молодыми инженерами из Детройта, после некой перестройки сознания те с энтузиазмом помогали задачу решать.

Не понял. ДВС у них  более теплостоек чем турбина?  :shock:  Или у него там водяное охлаждение и радиатор?

Там температура, по идее, гораздо ниже - обедненная смесь, кислороду немного. :roll: