Оценка стоимости РН - $600/кг ИСЗ?

[Shestoper]

Строго говоря, при стремлении количества пусков к бесконечности, многоразовая РН будет выгоднее одноразовой.

Строго говоря, нужно ещё учитывать трудоемкость и стоимость межполетного обслуживания, ресурс многоразового носителя (в полётах).
Нужно учитывать, что при некоторых системах спасения ступеней эти ступени ещё нужно доставить из районов падения - для этого тоже нужно держать команду людей со специальной техникой, как сейчас ТТУ Шаттла буквально со дна моря достают.
А заводы, производящие носитель, при высокой многоразвости носителя могут быть загружены не полностью (произвели серию, а дальше на годы объем работы именно для производителей, а не для эксплуатационщиков, резко падает), но для сохранения производства и уникальных кадров зарплату людям платить всё равно надо.

При организации межполетного обслуживания нужно учитывать баланс между снижением стоимости обслуживания и снижением надежности в повторных полетах при "поверхностной" диагностике (велик риск пропусть образовавшийся дефект).
Например пилотируемый носитель из соображений безопасности между полетами будут "вылизывать" очень серьёзно, даже с перестраховкой - а это очень недешево.

С учетом всех этих соображений даже при высокой частоте пусков может оказаться дешевле конвейерное производство одноразовых носителей.

[Shestoper]

Вообще соль в том что чем больше ПН, тем выше выигрыш от многоразовости (например, большие движки более дорогие, и у них меньше удельная масса, и их выгоднее спасать чем меньшие) и тем меньше потери на обеспечение многоразовости.

В нашей реальности - нет.
Потому что очень большие носители пускают реже. В обозримом будущем явно не будет грузопотоков, требующих десятков пусков сверхтяжелых ностителей в год. Даже 50 полетов в год Шаттла (а он по ПН - только тяжелый носитель, хотя по стартовой массе сверхтяжелый) оказалась безбожно завышенной оценкой.

А при 5-10 пусках носителя в год многоразовость ещё не дает заметного выигрыша. Более того, при производстве малой серии полностью многоразовых сверхтяжелых носителей цена одного экземпляра резко возрастает за счет того, что ради этих нескольких носителей всё равно нужно создавать производственную инфраструктуру.

Единственная ниша, где может понадобится очень много пусков, за счет чего может оказаться выгодна многоразовость носителя - большое количество низкоорбитальных спутников, типа системы Теледисек или ПРО космического базирования.
И то может оказаться, что дешевле будут кластерные пуски штук по 10 спутников - а тогда число потребных пусков сокращается на порядок и тяжелые одноразовые носители тоже годятся.

[Shestoper]

Скажем, при 10 запусках одних и тех же блоков уходящая цена в движках всего 8 млн долларов, при цене пуска 120 млн.

Это ещё нужно добиться 10 полетов РД-171 без переборки с приемлимой надежностью, что очень непросто. Пока даже на одноразовых носителях статистика надежности у него не рекордная...

[Shestoper]

Рассматривать можно. Только RS-68 потребуеся на 1 ступень 200-тонника раза в 1,5 больше, чем РД-171/170. А цены у них, емнип, сопоставимые. :cry:

Точно сопоставимые? Видимо это за счет того, что производят их в разных странах.
Хотя водородные движки при прочих равных дороже керосиновых, но всё-таки РД-170 очень сильно превосходит RS-68 и по тяге, и по напряженности. При производстве в одинаковых условиях он ИМХО должен быть значительно дороже.

Но вообще ваш пример хорошо демонстрирует, что для сверхтяжелых носителей чем больше движок, тем лучше (особенно на первой ступени).
А сравнение RS-68 и SSME показывает, что экономически эффективнее делать движки попроще и подешевле. Даже если нужно несколько увеличить тягу ДУ и стартовую массу, носитель получается дешевле, чем на мега-навороченных движках.

Так что движки сверхбольшой тяги и умеренной напряженности, оптимизированные по параметру "максимальная тяга за минимальную цену" для первых ступеней наиболее выгодны (потому и распространены так широко ТТУ). Да и на вторых ступенях при сопле с большим расширением можно получить высокий УИ даже при низкой напряженности двигателя, а композитные сопловые насадки сейчас научились делать легкие.

[Дмитрий В.]

Я думаю, что тандемо-пакет будет при заданных параметрах (1 РД-0120 ЦБ, 150 тонн массы, 2*РД-170 ББ, 2*400 тонн массы) давать бОльшую ПН, чем аналогичный пакет. При этом стартовая масса и цена одноразового оборудования будет ниже.

Ну, а вот как это выглядит на самом деле  :lol: :

[Shestoper]

Ну, а втот как это выглядит на самом деле  :lol: :

И что мы тут видим? Казалось бы, для тяжей и супертяжей выгоднее пакет - он в принципе позволяет поднять чуть большую ПН, и не надо делать моноблочную первую ступень циклопических размеров.
К тому же небольшие блоки первой ступени могут использоваться в качестве моноблочной ступени носителей меньшей размерности.

Но это так, только если мы использует на первой и второй ступени одинаковое топливо. Тогда объем первой ступени в несколько раз больше, чем у второй. И блоки первой ступени могут иметь сопоставимые размеры и одинаковый диаметр с моноблочной второй ступенью (изготавливаются на одном оборудовании).

Использовать в ракете только керосин невыгодно.
Водород на первой ступени тоже неидеален - хотя это упрощает топливную инфраструктуру и номенклатуру двигателей (можно обойтись одним двигателем с разной степенью расширения сопла на всех ступенях), но растет сухая масса носителя (хоть и снижается стартовая), перекачка огромных объемов водорода требует очень высокопроизводительного (и дорогого) ТНА. Потому мощный водородник будет всегда дороже, чем керосинник или РДТТ такой же тяги. Я вобще сомневаюсь, что технически реально создать водородный ЖРД тягой более 500 тонн.
У того же Ареса-5 для замены двух РДТТ понадобилось бы штук 8 RS-68.

А если водород использовать только на верхней ступени - из-за его малой плотности объемы первой и второй ступени становятся сопоставимы. И если мы хотим использовать моноблочную вторую ступень (а не городить нечто вроде УР-700 - такие жесткие пакеты очень сложно динамически расчитываются и уступают моноблоку по массовому совершенству) - все равно придется осваивать в производстве большие диаметры.
А уж если освоили  и создали систему транспортировки больших ступеней - то почему бы не сделать и первую ступень такого же диаметра, как вторую? Сделать одну большую ступень на готовом оборудовании и подготовить к старту её дешевле, чем несколько небольших боковушек.
Тогда унификация супертяжей с более легкими носителями будет только по двигателям (что тоже очень немало).

В общем все перечисленные выше преимущества и недостатки не очень велики, и выгода конкретного решения может зависеть от многих ньюансов - в какой стране делать носитель, откуда пускать, на какую серию можно расчитывать (какие есть программы, дающие ПН).
Но если упрощенно и приближенно - то при использовании на первой ступени керосина или метана, а на второй водорода - для супертяжей выгоднее скорее тандем.
А если на обеих ступенях водород - тогда пакет (моноблочная первая ступень супертяжа, да ещё на водороде, имела бы вообще чудовищные габариты).
Также выгоден пакет при использовании  ТТУ. Очень большие РДТТ очень сложно заливать и транспортировать (даже разобранными), так что относительно небольшие боковушки подходят лучше.

Нужно и про экологию не забывать - выхлоп РДТТ большая бяка. А при каждом пуске супертяжа топливо сгорает килотоннами. Если создавать серийный носитель, для сотен пусков в течении десятклов лет - атмосфера будет от мощных ТТУ не восторге.
В плане экологичности лучше подходит водород или метан. Да и цена у твердого топлива немалая.
Но производство РДТТ может оказаться необходимым поддерживать для поддержания потенциала СЯС - из этих соображений и ТТУ могут оказаться выгоднее.

[mihalchuk]

Хотя водородные движки при прочих равных дороже керосиновых, но всё-таки РД-170 очень сильно превосходит RS-68 и по тяге, и по напряженности. При производстве в одинаковых условиях он ИМХО должен быть значительно дороже.

Но вообще ваш пример хорошо демонстрирует, что для сверхтяжелых носителей чем больше движок, тем лучше (особенно на первой ступени).
А сравнение RS-68 и SSME показывает, что экономически эффективнее делать движки попроще и подешевле. Даже если нужно несколько увеличить тягу ДУ и стартовую массу, носитель получается дешевле, чем на мега-навороченных движках.

Так что движки сверхбольшой тяги и умеренной напряженности, оптимизированные по параметру "максимальная тяга за минимальную цену" для первых ступеней наиболее выгодны (потому и распространены так широко ТТУ). Да и на вторых ступенях при сопле с большим расширением можно получить высокий УИ даже при низкой напряженности двигателя, а композитные сопловые насадки сейчас научились делать легкие.

RS-68 и SSME сделаны для разных целей. Для первого важны технико-экономические характеристики в составе первой ступени, для второго - высотные характеристики. В контексте ваших рассуждений правильнее сравнивать RS-68 с ТТУ Шаттла.

[mihalchuk]

У того же Ареса-5 для замены двух РДТТ понадобилось бы штук 8 RS-68.

? Это для одинаковой стартовой массы или для одинаковой ПН?

[Shestoper]

RS-68 и SSME сделаны для разных целей. Для первого важны технико-экономические характеристики в составе первой ступени, для второго - высотные характеристики. В контексте ваших рассуждений правильнее сравнивать RS-68 с ТТУ Шаттла.

На Арес-5 RS-68 как раз будут использовать не для замены ТТУ.
А для SSME важны не просто высотные характеристики (на вторых ступенях тандема и движок низкой напряженности и длинным соплом может дать высокий УИ), а эффективная работа "он земли до неба".

Это кстати ещё один недостаток тандема - нужно либо оснащать движки второй ступени выдвижными сопловыми насадками (что их усложняет), либо смириться с их неоптимальным УИ на разных этапах полета.

[Shestoper]

? Это для одинаковой стартовой массы или для одинаковой ПН?

Для одинаковой ПН конечно.

[mihalchuk]

? Это для одинаковой стартовой массы или для одинаковой ПН?

Для одинаковой ПН конечно.

Тяга 2-х СРМ - около 2400 т, 8 RS-68 дают примерно столько же. Но топливо-то другое - при равной стартовой массе махина с 8 RS-68 даст существенно бОльшую ПН.

[Shestoper]

? Это для одинаковой стартовой массы или для одинаковой ПН?

Для одинаковой ПН конечно.

Тяга 2-х СРМ - около 2400 т,

На уровне моря - 2660 тонн.
У восьми RS-68 - 2360.

Всё равно ошибся, думал что у ТТУ тяга у земли 1500 тонн.
Не 8 RS-68 понадобится, а штук 7 примерно.

[zyxman]

Вообще соль в том что чем больше ПН, тем выше выигрыш от многоразовости (например, большие движки более дорогие, и у них меньше удельная масса, и их выгоднее спасать чем меньшие) и тем меньше потери на обеспечение многоразовости.

В нашей реальности - нет.
Потому что очень большие носители пускают реже. В обозримом будущем явно не будет грузопотоков, требующих десятков пусков сверхтяжелых ностителей в год. Даже 50 полетов в год Шаттла (а он по ПН - только тяжелый носитель, хотя по стартовой массе сверхтяжелый) оказалась безбожно завышенной оценкой.

Ну как всегда, читается только последняя страница и та избирательно

А при 5-10 пусках носителя в год многоразовость ещё не дает заметного выигрыша. Более того, при производстве малой серии полностью многоразовых сверхтяжелых носителей цена одного экземпляра резко возрастает за счет того, что ради этих нескольких носителей всё равно нужно создавать производственную инфраструктуру.

Еще раз пишу очень медленно: я не фанат полной многоразовости!

Если спасать только движки (а может даже только движки 1-й ступени, поскольку для 2-й существенно геморойнее и дороже и уже будут заметные потери мюПН), понадобится практически та-же инфраструктура что и для чисто одноразовых, а экономия от спасения движков может быть ооочень заметной.

[Shestoper]

Ну как всегда, читается только последняя страница и та избирательно

Как это противоречит тому, что многоразовость снижает серийность?
Больших движков и делаться будет не так много.

Повысить их серийность можно, шире применяя унификацию и сокращая номенклатуру выпускаемых движков.
Если не брать двигатели малой тяги, то в принципе достаточно 3 размерностей водородных КС для верхних ступеней: тонн на 40 тяги (для РБ), тонн на 120-150  для второй ступени среднего носителя и РБ супертяжей, и тонн 350-400 (высотный аналог RS-68 ) для вторых ступеней тяжей и супертяжей.
На первых ступенях можно использовать керосиновую или метановую КС размерностью тонн 400, в одно- и четырехкамерном вариантах движка. Этим покрываются потребности носителей от легких до супертяжей. Совсем легкие можно делать на основе РДТТ отслуживших МБР.

Еще раз пишу очень медленно: я не фанат полной многоразовости!

Если спасать только движки (а может даже только движки 1-й ступени, поскольку для 2-й существенно геморойнее и дороже и уже будут заметные потери мюПН), понадобится практически та-же инфраструктура что и для чисто одноразовых, а экономия от спасения движков может быть ооочень заметной.

Движки сейчас наименее многоразовый вариант носителя. Их ресурс в обозримой перспективе вряд ли возможно довести до нескольких десятков полетов (а если и удасться, то какой ценой).
Кроме того, спасение движков на парашютах будет требовать серьёзной межполетной диагностики - всё ли цело после приемления. А для спасения с мягкой крылатой посадкой у ДУ аэродинамика неподходящая, да и стоимость крылатой системы спасения возрастает.

[hcube]

А если водород использовать только на верхней ступени - из-за его малой плотности объемы первой и второй ступени становятся сопоставимы.

Ага. На то и расчет - вторая ступень с заправкой в 150 тонн  будет иметь сопоставимый размер с первой ступенью с заправкой 400, но на керосине или на метане. Поэтому получается что-то типа Тризенита или Ангары-3П, но с нюансами ;-)

Что, правда что ли разница в ПН пакета и тандема такая маленькая? У пакета ведь ОЧЕНЬ тяжелая вторая ступень. ПН сопоставимой по характеристикам Энергии-М - это как раз пакет - составляла 35 тонн, что довольно хорошо сходится с предсказанием  - 50 тонн минус 10-15 тонн утяжеления второй ступени из-за бОльшего объема топлива.

И вообще, разница в 300 килограммов из 52 ТОНН ПН - по-моему несерьезно ;-) А на максимум ПН тандема приходится именно столько.

Все-таки, три блока в такой связке - это СОВСЕМ не то,что 19 таких блоков в УР-700 ;-)

[Дмитрий В.]

Что, правда что ли разница в ПН пакета и тандема такая маленькая?

Ага!

[avmich]

Немного о стоимости разработки Дельты-4 и Атласа-5:

https://acc.dau.mil/GetAttachment.aspx?id=141497&pname=file&aid=27437

[TestPilot]

Немного о стоимости разработки Дельты-4 и Атласа-5:

https://acc.dau.mil/GetAttachment.aspx?id=141497&pname=file&aid=27437

Оттуда:

Atlas V continues to rely on the Russian-made
RD-180 propulsion technology (though the
contractor plans to start building this technology in
the United States with a first military launch by
2012).

Они честно полностью будут производить? Или речь про крупноузловую сборку?

[avmich]

Этого я не знаю. Документ интересен тем, что приводит суммы, затраченные на разработку РН.