Доступный для России супертяж

[Bell]

ГДТ пишет:
Допустим, а "оптимальный Зенит" на водороде сколько выведет?

с водородом особая песня, тут считать надо тщательнее
в водороде Дмитрий В. большой спец

[ГДТ]

Bell пишет:

ГДТ пишет:
Допустим, а "оптимальный Зенит" на водороде сколько выведет?

с водородом особая песня, тут считать надо тщательнее    
в водороде Дмитрий В. большой спец

Ведь метан это промежуточный этап между керосином и водородом.
Может быть у водорода, с самоподдувом и ещё более лёгкими двигателями можно добится ещё большего прироста ПН, чем у метанового Зенита, в размерах Зенита?

Да у Дмитрия В. не плохо было бы спросить: Сколько выведет на НОО Дельта-4-Средняя, если её ужать до размеров Зенита и запускать без твёрдотовливных ускорителей?

[Bell]

ГДТ пишет:
Ведь метан это промежуточный этап между керосином и водородом.

ничуть

ГДТ пишет:
Может быть у водорода, с самоподдувом и ещё более лёгкими двигателями можно добится ещё большего прироста ПН, чем у метанового Зенита, в размерах Зенита?

никак
плотность водородного топлива (ЖК+ЖВ) вдвое меньше, чем керосинового, поэтому в размерах Зенита получится очень скромная РН

[ГДТ]

Bell пишет:
плотность водородного топлива (ЖК+ЖВ) вдвое меньше, чем керосинового, поэтому в размерах Зенита получится очень скромная РН

А какая плотность получится у жидкого метана + ЖК? Вроде как на 30% меньше?
А так как энергия сгорания метана, не на 30% больше, то запас энергии в таком же объёме ракеты будет меньше.
Может отсюда и скромные показатели Дельты-4-средней, даже для размера намного больше Зенитовских?

При этом у Дельты-4-средней лёгкий корпус и запускается ближе к экватору, даже это как-то не сильно помогает.

Т.е. если смогут создать двигатель на метане с тягой хотя бы в 85% от РД-170, тогда будет смысл в метановой ракете, если нет, то на выходе будет аналог Дельты-4-средней.

[Bell]

ГДТ пишет:
А какая плотность получится у жидкого метана + ЖК? Вроде как на 30% меньше?

На 20% меньше, чем у керосина - 0,85 против 1,05 т/м3

ГДТ пишет:
А так как энергия сгорания метана, не на 30% больше, то запас энергии в таком же объёме ракеты будет меньше.

Удельный импульс метана на 5% больше, но формула Циолковского логарифмическая и это творит чудеса

[ГДТ]

Bell пишет:

ГДТ пишет:
А какая плотность получится у жидкого метана + ЖК? Вроде как на 30% меньше?

На 20% меньше, чем у керосина - 0,85 против 1,05 т/м3

ГДТ пишет:
А так как энергия сгорания метана, не на 30% больше, то запас энергии в таком же объёме ракеты будет меньше.

Удельный импульс метана на 5% больше, но формула Циолковского логарифмическая и это творит чудеса    

Спасибо.
Если считать из расчёта что плотность топливной смеси на 20% меньше, а удельный импульс на 5% больше,
и используя параметры Зенит-2 отсюда, http://www.federalspace.ru/456/, то по формуле Циолковского получим  снижение характеристической скорости на 5,7%, для ракеты на метане.

[Bell]

Никто не будет делать 1 в 1 Зенит, только на метане. Речь может идти о близкой же по габаритам РН, с учетом всех требований транспортировки (скорее ж/д, в крайнем случае Русланом), с возможностью применения в составе модульных РН более высокой грузоподъемности. Такая РН в случае разработки будет оптимизирована и считать ее надо куда более подробно. Выше я писал про ряд заначек в конструкции Зенита, если все реализовать и не слишком заморачиваться с оптимизацией под супертяж (это нкаладывает лишние ограничения), то можно получить и 15 т на ЛЕО в размерах "около Зенита". В конце предыдущей страницы я показал примерные результаты.

[Bell]

ГДТ пишет:
используя параметры Зенит-2 отсюда, http://www.federalspace.ru/456/ ,

Кстати там недостаточно данных, в википедии лучше описано. Плюс конечная масса ступеней около 33 и 10 т.

[Cepёгa]

Если Русланом - там же до 4,4 метров в диаметре? С РД-175 в таком диаметре выйдет явно по-больше 15 тонн. Вопрос только насколько дороже Зенита выйдет килограмм ПГ, ибо это коммерческий носитель.

[Bell]

не, ну тут разговор про метановый Зенит, так что никаких 175

[ГДТ]

Bell пишет:

ГДТ пишет:
используя параметры Зенит-2 отсюда, http://www.federalspace.ru/456/ ,

Кстати там недостаточно данных, в википедии лучше описано. Плюс конечная масса ступеней около 33 и 10 т.

Максимальная стартовая масса,  460 т
Масса горючего и окислителя,     409 т

Взял разницу, это должно быть масса пустой ракеты + ПН. 


В оценке выше считалась характеристическая скорость, а значит потери полагались равными. А в реальности тяга двигателей на метане может оказаться ниже керосиновых (как оно обычно случается для водорода), что может снизить тяговооружённость на старте и сильно снизить ПН, что можно наблюдать на Дельте-4-средней.

[vlad7308]

а какой смысл рассуждать о тяге двигателей, которых нет?

[Сергей Капустин]

А в реальности тяга двигателей на метане может оказаться ниже керосиновых (как оно обычно случается для водорода),

поясните идиоту, почему так получается?

[Bell]

Сергей Капустин пишет:

А в реальности тяга двигателей на метане может оказаться ниже керосиновых (как оно обычно случается для водорода),

поясните идиоту, почему так получается?

Потому что плотность метанового топлива меньше чем керосинового (меньше массы поместится в заданный объем), а требуется его меньше по массе из-за большего у.и. Поэтому стартовая масса РН для выведения такой же нагрузки на метане будет меньше, чем на керосине. Соответственно меньше потребная тяга двигателей. Процентов на 15.

[Дмитрий Инфан]

Cepёгa пишет:
Если Русланом - там же до 4,4 метров в диаметре?

Увы   . 4,4 метра - это высота грузового отсека, чтобы в него свободно вошла ступень, её диаметр должен быть меньше.

[ГДТ]

Сергей Капустин пишет:

А в реальности тяга двигателей на метане может оказаться ниже керосиновых (как оно обычно случается для водорода),

поясните идиоту, почему так получается?

На самом деле вопрос не такой простой как кажется.
Да, ракете с более лёгким топливом нужны менее мощные двигатели чтобы оторваться от земли.
Но тяга двигателей никогда не является лишней на старте, чем выше тяговооружённость на старте, тем больший процент полезной нагрузки получится, из-за снижения гравитационных потерь. Будь тяга РС-68 больше, Дельта-4-средняя не нуждалась в подвешивании на неё твердотопливных ускорителей. Или если тяга РД-0120 была больше, то Энергия выводила бы больший груз, однако тяга РД-0120 составляла всего 156 тонн, что для такого большого двигателя выглядит странно.
Чтобы увеличить тягу у земли, нужно поднять давление в камере сгорания, чтобы поднять давление нужно больше расходовать топлива на насос, а также после определённого предела ухудшать процесс сгорания топлива, которого и так мало из-за его низкой плотности, однако в любом случае чем больше тяга у земли тем лучше, но здесь в борьбу видимо вступают деньги, ведь чем выше давление в камере сгорания тем дороже двигатель, сейчас это видимо верно, на разработку ещё более сильных двигателей на водороде денег не дадут, хотя скорее всего именно на водороде можно получить максимальное давление в камере сгорания  

[Bell]

ГДТ пишет:
Но тяга двигателей никогда не является лишней на старте, чем выше тяговооружённость на старте, тем больший процент полезной нагрузки получится, из-за снижения гравитационных потерь.

А вот этот не факт.
Масса РД-171 тягой 740 тс - почти 10 т, а оценочная масса двух РД-0164 тягой 560 тс - 6 т и этого достаточно для "метанового Зенита". А экономия 4 т массы первой ступени дает порядка 1 т ПН

[mihalchuk]

ГДТ пишет:
Но тяга двигателей никогда не является лишней на старте, чем выше тяговооружённость на старте, тем больший процент полезной нагрузки получится, из-за снижения гравитационных потерь.

Почему же тогда из пушки не стреляют?

[Bell]

ГДТ пишет:
Энергия выводила бы больший груз, однако тяга РД-0120 составляла всего 156 тонн

На том этапе, где тяга 0120 была 156 т, основную тягу обеспечивали 4 РД-170, так что тяга водородных двигателей значения не имела.
И вообще Энергии достаточно было 3х РД-0120 для выведения заданной ПН. Четвертый двигатель был добавлен для резервирования.
На буран.ру хорошо описана история создания Энергии.

[Сергей Капустин]

спасибо за комментарии.

тут попалась статья студенческая с конференции - там о введении сильного электрического поля в камеру сгорания. якобы улучшает полноту сгорания топлива в ГРД, поднимает температуру. это отражение серьезных исследований или просто баловство?