Две ступени vs три ступени на ГПО – «наш ответ» Атласу-5

[Дмитрий В.]

Комодский Варан пишет:

Дмитрий В. пишет:
4)Массовое совершенство от балды взято у Вас, а у меня - из статистики наших отечественных изделий. Хотите поспорить? Вот Вам пример реальности: масса группы "двигательная установка" для блока Ц составляла примерно 24 тонны. При тяге у земли 590 тс это соответствует удельной массе ДУ 0,04. Я взял 0,035 с учетом укорочения сопла.

Не напомните, сколько десятилетий назад летало последнее "наше отечественное изделие" на водороде?

Хорошо, смотрим первую ступень:

Stage 1. 1 x Ariane 5 EPC. Gross Mass : 186,000 kg (410,000 lb). Empty Mass : 12,700 kg (27,900 lb). Thrust (vac) : 1,114.000 kN (250,437 lbf). Isp : 434 sec. Burn time : 650 sec. Isp(sl) : 335 sec. Diameter : 5.46 m (17.91 ft). Span : 5.46 m (17.91 ft). Length : 30.50 m (100.00 ft). Propellants : Lox/LH2 . No Engines : 1. Engine : Vulcain 2 . Other designations : H173. Status : In Production.

Выкидываем Вулкан нахрен, ставим модификацию RS-25 с тягой на уровне моря 250 тс и массой 4300 кг. Полная масса увеличивается до 188500 кг, пустая масса - до 15200 кг. Массу недозабора оценим в 2300 кг. Ещё 1300 кг пойдут на усиление конструкции из-за увеличения нагрузки. Итого массовое совершенство = (15200+2300+1300)/188500 = 0.1, о чём я и говорил.

Массовое совершенство второй ступени чуть лучше, чем у Центавра благодаря большему РЗТ.

Эххх, Варан, Вам бы профильное образование получить и хоть чуть-чуть опыта реальной работы..
Во-первых, ЕРС - это вторая ступень Ариан-5, первая - это два СТУ.
Во-вторых, ЕРС - это ЦБ пакета, у которого обычно конструктивная характеристика выше, чем у блока 1-й ступени близкой размерности тандема по 2-м причинам: залито больше топлива (та часть что расходуется на АУТ 1-й ступени), во-вторых из-за меньшей тяговооруженности.
В-третьих, ДУ состоит не только из двигателя, но и кучи всяких подсистем: узлов крепления двигателя, трубопроводов, арматуры, системы УВТ, системы аварийной защиты), поэтому Массу РС-25 надо брать не 4300 кг, а как минимум 5000 кг (с учетом залитого двигателя). Остатки незабора и газов наддува как минимум. А поскольку по условиям задачи Вы еще и ГО скинули вместе с 1-й ступенью, извольте приплюсовать к конечной массе блока его массу, а также массу межступенчатого переходника. И что там у Вас от того "массового совершенства" останется?  

[Дем]

Комодский Варан пишет:
Как видим, трехступенчатая РН выигрывает по стартовой массе всего лишь на ((225.222/190.945)-1)*100% = 17.95%.

А по цене она будет минимум на 20-25% дороже.

А если посчитать вариант со сбрасываемым баком второй ступени?
Да ещё разместить этот бак спереди, вместо обтекателя.

[Комодский Варан]

Дмитрий В. пишет: 
Во-первых, ЕРС - это вторая ступень Ариан-5, первая - это два СТУ.

Зажигание СТУ происходит одновременно с EPC. Поэтому СТУ+EPC можно считать за 1.5 ступени (как у Союза), либо можно считать СТУ за 0 ступень, а EPC за 1 ступень. 

Дмитрий В. пишет: 
Во-вторых, ЕРС - это ЦБ пакета, у которого обычно конструктивная характеристика выше, чем у блока 1-й ступени близкой размерности тандема по 2-м причинам: залито больше топлива (та часть что расходуется на АУТ 1-й ступени), во-вторых из-за меньшей тяговооруженности.

Уменьшенную тяговооружённость я парировал установкой более мощного двигателя. 

Дмитрий В. пишет: 
В-третьих, ДУ состоит не только из двигателя, но и кучи всяких подсистем: узлов крепления двигателя, трубопроводов, арматуры, системы УВТ, системы аварийной защиты), поэтому Массу РС-25 надо брать не 4300 кг, а как минимум 5000 кг (с учетом залитого двигателя). 

Хорошо, пусть будет так.

Дмитрий В. пишет: Остатки незабора и газов наддува как минимум.

Недозабор учтён (2300 кг), масса газа наддува 164 кг.

Дмитрий В. пишет: А поскольку по условиям задачи Вы еще и ГО скинули вместе с 1-й ступенью, извольте приплюсовать к конечной массе блока его массу, а также массу межступенчатого переходника.

Масса ГО учтена отдельно, он конструктивно не относится к 1 ступени. Массу переходника оценим в 1200 кг.

Дмитрий В. пишет: И что там у Вас от того "массового совершенства" останется?  

0.1-0.11. Для хруников недостижимо? 

[Комодский Варан]

Дем пишет:

Комодский Варан пишет:
Как видим, трехступенчатая РН выигрывает по стартовой массе всего лишь на ((225.222/190.945)-1)*100% = 17.95%.

А по цене она будет минимум на 20-25% дороже.

А если посчитать вариант со сбрасываемым баком второй ступени?
Да ещё разместить этот бак спереди, вместо обтекателя.

Масса топливного бака 2 ступени - около тонны. В лучшем случае получим +500 кг к ПН на ГПО. Овчинка выделки не стоит, ИМХО.

[Дмитрий В.]

Комодский Варан пишет:

Дмитрий В. пишет:
Во-первых, ЕРС - это вторая ступень Ариан-5, первая - это два СТУ.

Зажигание СТУ происходит одновременно с EPC. Поэтому СТУ+EPC можно считать за 1.5 ступени (как у Союза), либо можно считать СТУ за 0 ступень, а EPC за 1 ступень.

Дмитрий В. пишет:
Во-вторых, ЕРС - это ЦБ пакета, у которого обычно конструктивная характеристика выше, чем у блока 1-й ступени близкой размерности тандема по 2-м причинам: залито больше топлива (та часть что расходуется на АУТ 1-й ступени), во-вторых из-за меньшей тяговооруженности.

Уменьшенную тяговооружённость я парировал установкой более мощного двигателя.

Дмитрий В. пишет:
В-третьих, ДУ состоит не только из двигателя, но и кучи всяких подсистем: узлов крепления двигателя, трубопроводов, арматуры, системы УВТ, системы аварийной защиты), поэтому Массу РС-25 надо брать не 4300 кг, а как минимум 5000 кг (с учетом залитого двигателя).

Хорошо, пусть будет так.

Дмитрий В. пишет: Остатки незабора и газов наддува как минимум.

Недозабор учтён (2300 кг), масса газа наддува 164 кг.

Дмитрий В. пишет: А поскольку по условиям задачи Вы еще и ГО скинули вместе с 1-й ступенью, извольте приплюсовать к конечной массе блока его массу, а также массу межступенчатого переходника.

Масса ГО учтена отдельно, он конструктивно не относится к 1 ступени. Массу переходника оценим в 1200 кг.

Дмитрий В. пишет: И что там у Вас от того "массового совершенства" останется?    

0.1-0.11. Для хруников недостижимо?

Варан, Вы меня пугаете! Количество ступеней - всегда число натуральное, т.е. (если Вы забыли) целое и положительное. Поэтому Ариан-5 вполне себе двухступенчатая РН пакетной схемы с параллельной работой ступеней и разгонным блоком. Кстати, заметьте, что даже при пуске почти с экватора французы выбрали именно такую схему.


ГО конструктивно да, выполнен отдельно, но при расчете энергетики должен быть отнесен к конечной массе 1-й ступени. Равно как и межступенчатый переходник.
0,1-0,11 малодостижимо для первых водородных ступеней вообще, а не для "хруников", "энергетиков", макеевцев и т.п. Гораздо реальнее цифры 0,16-0,12

[Комодский Варан]

Дмитрий В. пишет: 
Варан, Вы меня пугаете! Количество ступеней - всегда число натуральное, т.е. (если Вы забыли) целое и положительное. 

Объясните это Старому. Ускорители работают параллельно с ЦБ, поэтому их можно считать за 0.5 ступени.

Дмитрий В. пишет: Поэтому Ариан-5 вполне себе двухступенчатая РН пакетной схемы с параллельной работой ступеней и разгонным блоком.

Верхнюю ступень Ариана-5 корректнее называть просто ступенью, а не РБ, ибо у неё всего лишь одно включение.

Дмитрий В. пишет: Кстати, заметьте, что даже при пуске почти с экватора французы выбрали именно такую схему.

Ну выбрали, и что? А у нас вон Ангару выбрали, всё никак не нарадуемся. 

Дмитрий В. пишет: 
ГО конструктивно да, выполнен отдельно, но при расчете энергетики должен быть отнесен к конечной массе 1-й ступени. Равно как и межступенчатый переходник.

Я так и сделал.

Дмитрий В. пишет: 
0,1-0,11 малодостижимо для первых водородных ступеней вообще, а не для "хруников", "энергетиков", макеевцев и т.п. Гораздо реальнее цифры 0,16-0,12

Вполне достижимо. ЦБ Энергии с шестью двигателями вместо четырёх (теоретически), а также с коэффициентом безопасности 1.3 вместо 1.4 имел бы массовое совершенство примерно 0.1

[Дмитрий В.]

Комодский Варан пишет:

Дмитрий В. пишет:
Варан, Вы меня пугаете! Количество ступеней - всегда число натуральное, т.е. (если Вы забыли) целое и положительное.

Объясните это Старому. Ускорители работают параллельно с ЦБ, поэтому их можно считать за 0.5 ступени.

И как Вы это учтёте в Формуле Циолковского, например?

[Дмитрий В.]

Комодский Варан пишет:
Верхнюю ступень Ариана-5 корректнее называть просто ступенью, а не РБ, ибо у неё всего лишь одно включение.

отнесение ступени к РБ не зависит от количества включений.

Комодский Варан пишет: Вполне достижимо. ЦБ Энергии с шестью двигателями вместо четырёх (теоретически), а также с коэффициентом безопасности 1.3 вместо 1.4 имел бы массовое совершенство примерно 0.1

Для Блока "Ц" - да, вполне реально, а для -1й - не вполне. 6 двигателей - это масса ДУ примерно 36 т. Масса сухих баков (пусть та же проектная) - 20 т,  масса ХО - 8 т, масса МБО - 2500 кг, масса ПхО 2500 кг, остатки топлива и газов 10 т. Итого конечная масса блока 79 т. Масса ГО - ну, пусть 5 т  Итого 84 т. Масса топлива710 т. Итого масса блока  794 т. 84/794=0,106. Уже не дотягиваем. А что с тягой? Тяга 6 РД0120 в номинале 885 тс. Явно маловато, если учесть, что только блок 1-й ступени тянет почти на 800 т. Так что надо еще 1-2 двигателя накинуть, и... прощай 0,1!

[Комодский Варан]

Дмитрий В. пишет:

Комодский Варан пишет:

Дмитрий В. пишет:
Варан, Вы меня пугаете! Количество ступеней - всегда число натуральное, т.е. (если Вы забыли) целое и положительное.

Объясните это Старому. Ускорители работают параллельно с ЦБ, поэтому их можно считать за 0.5 ступени.

И как Вы это учтёте в Формуле Циолковского, например?  

Строительством заборов занимаются хруники. А у нас тут моноблок.

[Дмитрий В.]

Комодский Варан пишет:

Дмитрий В. пишет:

Комодский Варан пишет:

Дмитрий В. пишет:
Варан, Вы меня пугаете! Количество ступеней - всегда число натуральное, т.е. (если Вы забыли) целое и положительное.

Объясните это Старому. Ускорители работают параллельно с ЦБ, поэтому их можно считать за 0.5 ступени.

И как Вы это учтёте в Формуле Циолковского, например?    

Строительством заборов занимаются хруники. А у нас тут моноблок.

Ладно, замнём для ясности. Но минусик напротив пункта "знание терминологии" я поставил.

[Комодский Варан]

Дмитрий В. пишет:

Комодский Варан пишет:
Верхнюю ступень Ариана-5 корректнее называть просто ступенью, а не РБ, ибо у неё всего лишь одно включение.

отнесение ступени к РБ не зависит от количества включений.

Ну пускай будет РБ, если Вам так легче.

Дмитрий В. пишет: 

Комодский Варан пишет: Вполне достижимо. ЦБ Энергии с шестью двигателями вместо четырёх (теоретически), а также с коэффициентом безопасности 1.3 вместо 1.4 имел бы массовое совершенство примерно 0.1

Для Блока "Ц" - да, вполне реально, а для -1й - нет.

Я и предложил сделать блок Ц первой ступенью, не уменьшая РЗТ.

[Дмитрий В.]

Комодский Варан пишет:

Дмитрий В. пишет:

Комодский Варан пишет:
Верхнюю ступень Ариана-5 корректнее называть просто ступенью, а не РБ, ибо у неё всего лишь одно включение.

отнесение ступени к РБ не зависит от количества включений.

Ну пускай будет РБ, если Вам так легче.

Дмитрий В. пишет:

Комодский Варан пишет: Вполне достижимо. ЦБ Энергии с шестью двигателями вместо четырёх (теоретически), а также с коэффициентом безопасности 1.3 вместо 1.4 имел бы массовое совершенство примерно 0.1

Для Блока "Ц" - да, вполне реально, а для -1й - нет.

Я и предложил сделать блок Ц первой ступенью, не уменьшая РЗТ.

Только 0,1 никак не получается, вот беда

[Комодский Варан]

Дмитрий В. пишет: 
Только 0,1 никак не получается, вот беда    

Вполне получается.

Stage 1. 1 x Energia Core. Gross Mass: 905,000 kg (1,995,000 lb). Empty Mass: 85,000 kg (187,000 lb). Thrust (vac): 7,848.124 kN (1,764,328 lbf). Isp: 453 sec. Burn time: 480 sec. Isp(sl): 354 sec. Diameter: 7.75 m (25.42 ft). Span: 7.75 m (25.42 ft). Length: 58.77 m (192.80 ft). Propellants: Lox/LH2. No Engines: 4. Engine: RD-0120. Status: Out of Production.

Масса блока Ц без двигателей - около 70 тонн. Снижаем коэффициент безопасности с 1.4 до 1.3 - масса падает на 5 тонн, до 65 тонн. Изготавливаем блок Ц из алюминий-литиевого сплава 2014 или 2024. Масса упадёт на 12-15%, до 55-57 тонн. Масса залитого РД-0120 = 3.7 т, масса семи РД-0120 = 26 тонн. Недозабор+газ наддува = 10 тонн. 
(55+26+10)/901 = 0.101. Так что, массовое совершенство 0.1 вполне достижимо, даже для ЦБ Энергии.

[Дмитрий В.]

Комодский Варан пишет:

Дмитрий В. пишет:
Только 0,1 никак не получается, вот беда    

Вполне получается.

Stage 1. 1 x Energia Core. Gross Mass : 905,000 kg (1,995,000 lb). Empty Mass : 85,000 kg (187,000 lb). Thrust (vac) : 7,848.124 kN (1,764,328 lbf). Isp : 453 sec. Burn time : 480 sec. Isp(sl) : 354 sec. Diameter : 7.75 m (25.42 ft). Span : 7.75 m (25.42 ft). Length : 58.77 m (192.80 ft). Propellants : Lox/LH2 . No Engines : 4. Engine : RD-0120 . Status : Out of Production.

Масса блока Ц без двигателей - около 70 тонн. Снижаем коэффициент безопасности с 1.4 до 1.3 - масса падает на 5 тонн, до 65 тонн. Изготавливаем блок Ц из алюминий-литиевого сплава 2014 или 2024. Масса упадёт на 12-15%, до 55-57 тонн. Масса залитого РД-0120 = 3.7 т, масса семи РД-0120 = 26 тонн. Недозабор+газ наддува = 10 тонн.
(55+26+10)/901 = 0.101. Так что, массовое совершенство 0.1 вполне достижимо, даже для ЦБ Энергии.

Замечу, что сплавы 2014 и 2024 - не российские. 2024 применить не получится, т.к. его российский аналог Д16 не предназначен для соединения сваркой. Речь можно вести о сплавах серии 0146Х.
Потом: Вы снова путаете блок Ц Энергии (где в принципе реально получить 0,0825-0,1) и блок 1-й ступени гипотетического тандема, в конечную массу которого надо включать массу межступенчатого ПхО и т.д.
Вы снва неверно считаете массу ДУ. Я уже писал, что масса ДУ блока Ц составляла около 24 т. Для ЦБ Энергии-М масса ДУ составляла 6700 кг (один РД0120). Т.е. ДУ из 7 РД0120 будет иметь массу порядка 40 т.

[Комодский Варан]

Дмитрий В. пишет: 
Замечу, что сплавы 2014 и 2024 - не российские. 

И шо? Может тогда вообще из стали делать будем?

Дмитрий В. пишет: 
Потом: Вы снова путаете блок Ц Энергии (где в принципе реально получить 0,0825-0,1) и блок 1-й ступени гипотетического тандема, в конечную массу которого надо включать массу межступенчатого ПхО и т.д.

Масса четырех залитых ЖРД составит 4*3,7 т = 14,8 т. Но ДУ, кроме двигателей, включает в себя различные трубопроводы, систему аварийной защиты, элементы крепления к корпусу и т.п. Примем, что масса этих элементов составляет 30% от массы залитых ЖРД.

0.3*(3*3.7)=3,33 т. Массу ПхО оценим в 1 т.

(55+26+10+3.33+1)/(901+3.33+1) = 0.105. А если компоненты переохладить?

[Дмитрий В.]

Комодский Варан пишет:

Дмитрий В. пишет:
Замечу, что сплавы 2014 и 2024 - не российские.

И шо? Может тогда вообще из стали делать будем?

Дмитрий В. пишет:
Потом: Вы снова путаете блок Ц Энергии (где в принципе реально получить 0,0825-0,1) и блок 1-й ступени гипотетического тандема, в конечную массу которого надо включать массу межступенчатого ПхО и т.д.

Масса четырех залитых ЖРД составит 4*3,7 т = 14,8 т. Но ДУ, кроме двигателей, включает в себя различные трубопроводы, систему аварийной защиты, элементы крепления к корпусу и т.п. Примем, что масса этих элементов составляет 30% от массы залитых ЖРД.

0.3*(3*3.7)=3,33 т. Массу ПхО оценим в 1 т.
 (55+26+10+3.33+1)/(901+3.33+1) = 0.105. А если компоненты переохладить?

 Я Вам уже сказал:
- из чего делать баки (для юлока Ц планировалось перейти на 01460, а не на 2014.
- сколько на самом деле весит двигательная установка отечественной водородной ступени: ДУ из 7 двигателей - около 40 т
- массу ПхО для ступени такой размерности можно оценить по поверхностной плотности порядка 13-15 кг/кв. м.

[Комодский Варан]

Дмитрий В. пишет:

Комодский Варан пишет:

Дмитрий В. пишет:
Замечу, что сплавы 2014 и 2024 - не российские.

И шо? Может тогда вообще из стали делать будем?

Дмитрий В. пишет:
Потом: Вы снова путаете блок Ц Энергии (где в принципе реально получить 0,0825-0,1) и блок 1-й ступени гипотетического тандема, в конечную массу которого надо включать массу межступенчатого ПхО и т.д.

Масса четырех залитых ЖРД составит 4*3,7 т = 14,8 т. Но ДУ, кроме двигателей, включает в себя различные трубопроводы, систему аварийной защиты, элементы крепления к корпусу и т.п. Примем, что масса этих элементов составляет 30% от массы залитых ЖРД.

0.3*(3*3.7)=3,33 т. Массу ПхО оценим в 1 т.
 (55+26+10+3.33+1)/(901+3.33+1) = 0.105. А если компоненты переохладить?

Я Вам уже сказал:
- из чего делать баки (для юлока Ц планировалось перейти на 01460, а не на 2014.
- сколько на самом деле весит двигательная установка отечественной водородной ступени: ДУ из 7 двигателей - около 40 т
- массу ПхО для ступени такой размерности можно оценить по поверхностной плотности порядка 13-15 кг/кв. м.

Хорошо, пусть будет так. Согласны на массовое совершенство водородной первой ступени 0.12?

[Дмитрий В.]

Комодский Варан пишет: 
Хорошо, пусть будет так. Согласны на массовое совершенство водородной первой ступени 0.12?

Канэшна! Но мы ушли от главного: ракета с РБ по грузоподъемности на ГПО/ГСО кроет как бык овцу аналогичную РН но без РБ. 
ЗЫ, Я о пусках с территории России, ессно.

[Комодский Варан]

Дмитрий В. пишет:

Комодский Варан пишет:
Хорошо, пусть будет так. Согласны на массовое совершенство водородной первой ступени 0.12?

Канэшна! Но мы ушли от главного: ракета с РБ по грузоподъемности на ГПО/ГСО кроет как бык овцу аналогичную РН но без РБ.
ЗЫ, Я р пусках с территории России, ессно.

Далеко не факт. Посчитайте двухступенчатую РН, на первой ступени 14Д12 (УИ = 462 сек, Мсов = 0.12), на второй РД-0146Д (УИ = 470 сек, Мсов = 0.1). Естественно с нормальной тяговооружённостью.

[Дмитрий В.]

Комодский Варан пишет:

Дмитрий В. пишет:

Комодский Варан пишет:
Хорошо, пусть будет так. Согласны на массовое совершенство водородной первой ступени 0.12?

Канэшна! Но мы ушли от главного: ракета с РБ по грузоподъемности на ГПО/ГСО кроет как бык овцу аналогичную РН но без РБ.
ЗЫ, Я р пусках с территории России, ессно.

Далеко не факт. Посчитайте двухступенчатую РН, на первой ступени 14Д12 (УИ = 462 сек, Мсов = 0.12), на второй РД-0146Д (УИ = 470 сек, Мсов = 0.1). Естественно с нормальной тяговооружённостью.

Я нормальную тяговооруженность уже подсчитал - оптимальная для схемы с повторным запуском 0,3-0,4 (понятно почему такая низкая?). Но и потом, распространив эти параметры на двухступенчатую РН с КРБ, результат будет примерно тот же: превосходство схемы с РБ в разы.