Третья водородная ступень РН "Союз"

[Alex-DX]

Сомневаюсь. Тот же Scott Manley говорил про двухдвигательные верхние ступени Atlas V, что они нужны чисто для подстраховки и пилотируемых запусков, и что у RL-10 итак достаточная тяга чтобы в одно рыло тянуть всё, и увеличение сухой массы второй ступени из-за второго RL-10 только уменьшить Delta-V.

30 с небольшим тонн можно и с одного сопла получить, и даже на таких гигантских штуках, как New Glenn, всего-то порядка 2 водородников.

Цикл расширения очень эффективный и надежный, большую тягу для одной камеры получить видимо проблематично.

А здесь есть вариант получить интересный двигатель...

[Верный Союзник с Окинавы]

Сомневаюсь. Тот же Scott Manley говорил про двухдвигательные верхние ступени Atlas V, что они нужны чисто для подстраховки и пилотируемых запусков, и что у RL-10 итак достаточная тяга чтобы в одно рыло тянуть всё, и увеличение сухой массы второй ступени из-за второго RL-10 только уменьшить Delta-V.

30 с небольшим тонн можно и с одного сопла получить, и даже на таких гигантских штуках, как New Glenn, всего-то порядка 2 водородников.

Цикл расширения очень эффективный и надежный, большую тягу для одной камеры получить видимо проблематично.

А здесь есть вариант получить интересный двигатель...

Так там тяга итак в ваши ожидаемые 30 тонн, а максимальный RL-10 как раз такую тягу и имеет, и городить 4-камерность не надо.

P.S. на оф сайте Blue Origin пишут про 710 кН тяги у BE-3U в вакууме, но на топливном цикле внимания не заостряют. На оф канале говорят про цикл расширения. Или Blue Origin попутали, указав тягу второй ступени New Glenn, или они сделали прорыв в двигателестроении... Хотя какие статы приписывают их второй ступени... Эти ребята обещают очень крутые вещи.

[Alex-DX]

Так там тяга итак в ваши ожидаемые 30 тонн, а максимальный RL-10 как раз такую тягу и имеет, и городить 4-камерность не надо.

Какая модель?


Table of versions

[th]Version[/th] [th]Status[/th] [th]First flight[/th] [th]Dry mass[/th] [th]Thrust[/th] [th]Isp (ve), vac.[/th] [th]Length[/th] [th]Diameter[/th] [th]T:W[/th] [th]O:F[/th] [th]Expansion ratio[/th] [th]Chamber pressure[/th] [th]Burn time[/th] [th]Associated stage[/th] [th]Notes[/th]

RL10A-1

Retired

1962

131 kg (289 lb)

67 kN (15,000 lbf)

425 s (4.17 km/s)

1.73 m (5 ft 8 in)

1.53 m (5 ft 0 in)

52:1

40:1

430 s

Centaur A

Prototype [22][32][33]

RL10A-3

Retired

1963

131 kg (289 lb)

65.6 kN (14,700 lbf)

444 s (4.35 km/s)

2.49 m (8 ft 2 in)

1.53 m (5 ft 0 in)

51:1

5:1

57:1

32.75 bar (3,275 kPa)

470 s

Centaur B/C/D/E S-IV

[34]

RL10A-4

Retired

1992

168 kg (370 lb)

92.5 kN (20,800 lbf)

449 s (4.40 km/s)

2.29 m (7 ft 6 in)

1.17 m (3 ft 10 in)

56:1

5.5:1

84:1

392 s

Centaur IIA

[35]

RL10A-5

Retired

1993

143 kg (315 lb)

64.7 kN (14,500 lbf)

373 s (3.66 km/s)

1.07 m (3 ft 6 in)

1.02 m (3 ft 4 in)

46:1

6:1

4:1

127 s

DC-X

[36]

RL10B-2

Active

1998

277 kg (611 lb)

110.1 kN (24,800 lbf)

465.5 s (4.565 km/s)

4.15 m (13.6 ft)

2.15 m (7 ft 1 in)

40:1

5.88:1

280:1

44.12 bar (4,412 kPa)

5-m: 1,125 s 4-m: 700 s

Delta Cryogenic Second Stage, Interim Cyrogenic Propulsion Stage

[1][37]

RL10A-4-1

Retired

2000

167 kg (368 lb)

99.1 kN (22,300 lbf)

451 s (4.42 km/s)

1.53 m (5 ft 0 in)

61:1

84:1

740 s

Centaur IIIA

[38]

RL10A-4-2

Active

2002

168 kg (370 lb)

99.1 kN (22,300 lbf)

451 s (4.42 km/s)

1.17 m (3 ft 10 in)

61:1

84:1

740 s

Centaur IIIB Centaur SEC Centaur DEC

[39][40]

RL10B-X

Cancelled

317 kg (699 lb)

93.4 kN (21,000 lbf)

470 s (4.6 km/s)

1.53 m (5 ft 0 in)

30:1

250:1

408 s

Centaur B-X

[41]

CECE

Demonstrator project

160 kg (350 lb)

67 kN (15,000 lbf), throttle to 5–10%

>445 s (4.36 km/s)

1.53 m (5 ft 0 in)

[42][43]

RL10C-1

Active

2014

190 kg (420 lb)

101.8 kN (22,890 lbf)

449.7 s (4.410 km/s)

2.12 m (6 ft 11 in)

1.45 m (4 ft 9 in)

57:1

5.88:1

130:1

Centaur SEC

[44][45][46][40]

RL10C-1-1

In development

188 kg (415 lb)

106 kN (23,825 lbf)

453.8 s

2.46 m (8 ft 0.7 in)

1.57 m (4 ft 9 in)

5.5:1

Centaur V

[2]

RL10C-2-1

Active

301 kg (664 lbs)

109.9 kN (24,750 lbf)

465.5 s

4.15 m (13 ft 8 in)

2.15 m (7 ft 1 in)

37:1

5.88:1

280:1

Delta Cryogenic Second Stage

[47]

RL10C-3

In development

230 kg (508 lb)

108 kN (24,340 lbf)

460.1 s

3.15 m (10 ft 4.3 in)

1.85 m (6 ft 1 in)

5.7:1

Exploration Upper Stage

[2]

RL10C-5-1

Cancelled

188 kg (415 lb)

106 kN (23,825 lbf)

453.8 s

2.46 m (8 ft 0.7 in)

1.57 m (4 ft 9 in)

5.5:1

OmegA

[2][28]

Самую мощную делают французы.

[Дмитрий Инфан]

Если и ставить на РН "Союз" водород, то только в одном комплекте с ТФЯРД на центральном блоке.

[Alex-DX]

ТФЯРД на буксир, а здесь только центральный блок  немного уменьшить  
Вы не можете просматривать это вложение.

[Alex-DX]

Прикинул высоту совмещенного бака в диаметре 3,75 м получается 8 метров с запасом в 4 куб.м.

[ZOOR]

ТФЯРД на буксир, а здесь только центральный блок  немного уменьшить   
Вы не можете просматривать это вложение.

Об управляемости данного чуда никто не задумывался еще?

[Alex-DX]

ТФЯРД на буксир, а здесь только центральный блок  немного уменьшить   
Вы не можете просматривать это вложение.

Об управляемости данного чуда никто не задумывался еще?

Так же как и здесь 

[Alex-DX]

Вы не можете просматривать это вложение.
Вы не можете просматривать это вложение.

[Alex-DX]

Вы не можете просматривать это вложение.

[Димитър]

Я ещё 20 лет назад предлагал водородные верхние ступени для Союза, Протона и Зенита. Вроде тему открывал ещё на том форуме.
Теперь уже Зенита нет. Протон тоже уходит. Зато у Ангары точно будет водородная ступень - Ангара-5В!
Союза поменяли на Союз-2. А теперь вроде меняют на Союз-6 или на Союз/Амур - СПГ.
Остался вопрос, какая ракета поменяет Союз-2 и имеет ли смысл обсуждать водородную ступень для неё.

[Дмитрий В.]

Я ещё 20 лет назад предлагал водородные верхние ступени для Союза, Протона и Зенита. Вроде тему открывал ещё на том форуме.
Теперь уже Зенита нет. Протон тоже уходит. Зато у Ангары точно будет водородная ступень - Ангара-5В!
Союза поменяли на Союз-2. А теперь вроде меняют на Союз-6 или на Союз/Амур - СПГ.
Остался вопрос, какая ракета поменяет Союз-2 и имеет ли смысл обсуждать водородную ступень для неё.

Первым водород на 3-ю ступень Востока предлагал С.П. Королёв в начале 1960-х.

[Alex-DX]

Я ещё 20 лет назад предлагал водородные верхние ступени для Союза, Протона и Зенита. Вроде тему открывал ещё на том форуме.
Теперь уже Зенита нет. Протон тоже уходит. Зато у Ангары точно будет водородная ступень - Ангара-5В!
Союза поменяли на Союз-2. А теперь вроде меняют на Союз-6 или на Союз/Амур - СПГ.
Остался вопрос, какая ракета поменяет Союз-2 и имеет ли смысл обсуждать водородную ступень для неё.

Пока все новые проекты бумажные, а Союз активно модернизируется.
Посмотрел в гугле, там четыре разных плана модернизации.
И у всех один и тот же подход, использовать уже разработанные двигатели. (методика Глушко)
А я предлагаю другой подход - создать под ступень новый двигатель.
Но не на пустом месте, есть два надежных одного поколения и налета двигателя.
Размеры и давление в камере одного порядка.
Почему бы не перевести РД0110 на водород путем замены ТНА на подобный как в RL-10?

[Alex-DX]

Можно попробовать не весь ТНА заменить, а только керосиновую половинку и через передачу подключить водородный насос и турбину. Интересно, какая скорость турбины в РД-0110?

только заметил что и обозначение двигателей во много совпадают RL-10 и РД-0110 

[Верный Союзник с Окинавы]

А не лучше ли будет создать один ЖРД большой тяги с раскладываемым соплом? На крайний случай двухкамерный, хотя 30 тонн и с одной камеры можно взять.

Раздвижное сопло даст высокий вакуумный УИ.

[Alex-DX]

А не лучше ли будет создать один ЖРД большой тяги с раскладываемым соплом? На крайний случай двухкамерный, хотя 30 тонн и с одной камеры можно взять.

Есть ограничение физического свойства, что при большей тяги двигателя меньше нагревается камера и сопло, что в свою очередь ухудшает процесс расширения и не позволяет развить большую тягу. 

Как пример, можно посмотреть на французский двигатель.
И поэтому вариант с РД-0110 обходит это ограничение.

[Alex-DX]

Нашел описание ТНА РД-0110
https://docplayer.ru/53583123-Ministerstvo-obrazovaniya-i-nauki-rossiyskoyfederacii-fgbou-vpo-voronezhskiy-gosudarstvennyy-tehnicheskiy-universitet-kafedra-raketnye-dvigateli.html

Частота вращения ротора - 18400 об/мин

Для сравнения у RL-10
водород - 30000 об/мин
кислород - 12000 об/мин

Таким образом получается если скорость вращения кислородного насоса оставить прежней, то при передаче с коэффициентом 2,5
скорость водородного насоса и турбины будет 46000 об/мин

[Alex-DX]

Вы не можете просматривать это вложение.
Вы не можете просматривать это вложение.

[Верный Союзник с Окинавы]

А не лучше ли будет создать один ЖРД большой тяги с раскладываемым соплом? На крайний случай двухкамерный, хотя 30 тонн и с одной камеры можно взять.

Есть ограничение физического свойства, что при большей тяги двигателя меньше нагревается камера и сопло, что в свою очередь ухудшает процесс расширения и не позволяет развить большую тягу. 

Как пример, можно посмотреть на французский двигатель.
И поэтому вариант с РД-0110 обходит это ограничение.

Так там предел на 30 тоннах и лежит, а те же Blue Origin выжали 710 кН тяги. УИ потенциально большей, а масса ниже (соотношение объём-площадь).

[Alex-DX]

Так там предел на 30 тоннах и лежит, а те же Blue Origin выжали 710 кН тяги. УИ потенциально большей, а масса ниже (соотношение объём-площадь).

Там открытый цикл, а здесь закрытый.