Ракетная тема

[skroznik]

Но если обсуждать - то уж не надо о очевидном говорить.
Ясен пень - по удельному импулсу никогда твердотопливные не опередят жидкостные ракеты - а посему в гражданском космосе им ничего не светит (кроме стартовых ускорителей).
А в военной области удельный импульс важен конечно - но тут он не на первом месте - при массовости производства - ясное дело важнее стоимость - а тут твердотопливные вне конкуренции.
Так же как и в жидкостных ракетах - гептил еще наверно долго у нас на первом месте в стратегических ракетах будет.
А в гражданских он однозначно будет вытеснен жидководородными двигателями - тут удельный импульс можно только ядерными движками переплюнуть - которые опять таки пойдут только в гражданский космос...
Поэтому на очевидных вещах сосредотачиваться не стоит - они тривиальны.

А вот в военной области - почему у нас не получаются мощные твердотопливные движки - я не очень понимаю до сих пор. А если бы они были - они бы и в гражданских ракетах очень бы пригодились в качестве стартовых дополнительных ступеней - как на шаттле.

[Дохляк]

А в военной области удельный импульс важен конечно - но тут он не на первом месте - при массовости производства - ясное дело важнее стоимость - а тут твердотопливные вне конкуренции. А в гражданских он однозначно будет вытеснен жидководородными двигателями - тут удельный импульс можно только ядерными движками переплюнуть - которые опять таки пойдут только в гражданский космос...

однако, на первую ступень кислородно-водородные двигатели не ставятся. тяга на уровне моря у них не та, верно? выходит, на первой -- только керосин или гептил. ну, или воздушный старт. то бишь, зоопарк технологий, как ни крути. здорово для рекордов, но каково для массового производства и эксплуатации?

А вот в военной области - почему у нас не получаются мощные твердотопливные движки - я не очень понимаю до сих пор. А если бы они были - они бы и в гражданских ракетах очень бы пригодились в качестве стартовых дополнительных ступеней - как на шаттле.

"разнородный" комплекс дороже выйдет в обслуживании. американцы на это традиционно большой болт забивали, но вот оно и аукнулось, с шаттлами. на чем мы сейчас держим свои позиции в области масовых запусков, я считаю, это на относительно более простых (в частности, "однородных" по топливу) конструкциях ракет-носителей.

[gsm65]

однако, на первую ступень кислородно-водородные двигатели не ставятся. тяга на уровне моря у них не та, верно?

в данный момент? смотря о тяге какого уровня идёт речь.
к примеру
Тяга: Вакуум: 190 тс (1 864 кН)
Ур.моря: 147.7 тс (1 448 кН)
водородный Энергии
и
Тяга: 821 кН (на ур. моря)/ 1 MH (в вакууме)
керосиновый Союза

и оба работают "с нуля" т.е. в данном вопросе ноги немного не из тяги растут

[Дохляк]

в данный момент? смотря о тяге какого уровня идёт речь. к примеру
Тяга: Вакуум: 190 тс (1 864 кН) Ур.моря: 147.7 тс (1 448 кН)
водородный Энергии и
Тяга: 821 кН (на ур. моря)/ 1 MH (в вакууме) керосиновый Союза

РД-107 (Союз) неудачный пример, у него рекордно хреновые показатели в этом отношении. удельный импульс на уровне моря -- 82% от удельного импульса вакуума. для сравнения: РД-170 (Протон) -- 92%, НК-33 (Н-1) -- 90%, РД-253 (Протон, гидразин) -- 90%.

водородные двигатели: RS-24 (маршевые шаттла), снижение удельного импульса и тяги на уровне моря -- 80%. второй ступени Энергии (РД-0120) -- тоже около 80%.

а низкий удельный импульс это больший расход топлива, лишняя масса РН при той же полезной нагрузке, т.е. теряем то, за что боролись.

и оба работают "с нуля" т.е. в данном вопросе ноги немного не из тяги растут

можно подробнее?

[gsm65]

РД-107 (Союз) неудачный пример, у него рекордно хреновые показатели в этом отношении. удельный импульс на уровне моря -- 82% от удельного импульса вакуума. для сравнения: РД-170 (Протон) -- 92%, НК-33 (Н-1) -- 90%, РД-253 (Протон, гидразин) -- 90%.

водородные двигатели: RS-24 (маршевые шаттла), снижение удельного импульса и тяги на уровне моря -- 80%. второй ступени Энергии (РД-0120) -- тоже около 80%.

а низкий удельный импульс это больший расход топлива, лишняя масса РН при той же полезной нагрузке, т.е. теряем то, за что боролись.

и оба работают "с нуля" т.е. в данном вопросе ноги немного не из тяги растут

можно подробнее?

Сопла работают не при постоянном давлении окружающей среды(идеальный вариант), а при переменном. В приведенных примерах сопла имеют жёсткую геометрию. Ни одно из них не авторегулируемое. Поэтому их(сопел) профиль считают по "средней" эффективности на всём рабочем участке. Сопла Шаттла и Энергии (водородные) наиболее эффективны в верхних слоях атмосферы - там, где от них требуется наибольший эффект, там, где давление на срезе сопла близко к давлению внешней среды. И соответственно у поверхности от них толку намного меньше (расчетное давление на срезе существенно ниже внешнего и скачок уплотнения "сидящий" в сопле "отрезает" его приличный кусок).
Точно так-же сопла первых ступеней бессмысленно использовать в верхних слоях. Давление на срезе существенно выше внешнего и мы получаем топливо бессмысленно вылетающее в трубу в буквальном смысле.

[Дохляк]

Сопла работают не при постоянном давлении окружающей среды(идеальный вариант), а при переменном. В приведенных примерах сопла имеют жёсткую геометрию. Ни одно из них не авторегулируемое. Поэтому их(сопел) профиль считают по "средней" эффективности на всём рабочем участке. Сопла Шаттла и Энергии (водородные) наиболее эффективны в верхних слоях атмосферы - там, где от них требуется наибольший эффект, там, где давление на срезе сопла близко к давлению внешней среды.

но это явление действует как для водородных двигателей, так и для керосиновых. и в то же время маршевый (водородный) двигатель шаттла запускается на земле и работает до конца выведения, хоть это и не оптимально...

[gsm65]

но это явление действует как для водородных двигателей, так и для керосиновых.

Да. Это вопрос не водородности/керосиновости/гептиловости, а геометрии сопла и газодинамики.

и в то же время маршевый (водородный) двигатель шаттла запускается на земле и работает до конца выведения, хоть это и не оптимально...

и?

[skroznik]

однако, на первую ступень кислородно-водородные двигатели не ставятся. тяга на уровне моря у них не та, верно? выходит, на первой -- только керосин или гептил. ну, или воздушный старт. то бишь, зоопарк технологий, как ни крути. здорово для рекордов, но каково для массового производства и эксплуатации?

Нет ограничений сделать и первую ступень водородной. Или керосиновой. Гептил давно пора на свалку. Спасибо что Глушко еще не успел движков на фторе сделать - хотя очень стремился к этому.
В сущности на шаттле и "Энергии" водородные двигатели установлены на первой ступени. Только на Сатурне-5 это не так. И тягу увеличить можно - чтобы без старовых ускорителей. Но зачем? Глупо не воспользоваться бесплатным подскоком в плотной атмосфере - зачем тратить на это обалденный удельный импульс водородного двигателя? - который напрочь съедается атмосферой.

[Дохляк]

В сущности на шаттле и "Энергии" водородные двигатели установлены на первой ступени.

у шаттла на первой стадии 80% тяги -- твердотопливные ускорители. у "Энергии" такое же соотношение (только там ускорители керосиновые). у Ариан-5 "первая" водородная, но у нее опять же, ускорители на РДТТ с такой мощностью, что функция первой ступени на них фактически, как у шаттла.

полноценная первая ступень водородная у американской РН Дельта-4. это единственная пока ракета целиком на водороде. самая новейшая... вашу мысль она подтверждает, делать можно.

Только на Сатурне-5 это не так. И тягу увеличить можно - чтобы без старовых ускорителей. Но зачем? Глупо не воспользоваться бесплатным подскоком в плотной атмосфере - зачем тратить на это обалденный удельный импульс водородного двигателя? - который напрочь съедается атмосферой.

так основная масса приходится на первую ступень. с ее усовершенствования, по идее, и наиболее чувствительная отдача.

[skroznik]

так основная масса приходится на первую ступень. с ее усовершенствования, по идее, и наиболее чувствительная отдача.

Не будет наибольшей отдачи от первой ступени - ибо выше вы правильно указываете что удельный импульс съедается атмосферой.
И правильно сделано на шаттле и буране что основная тяга переложена на обычные неэффективные ракетные двигатели подскока - их задача подешевле забросить за плотную атмосферу - где удельный импульс уже не съедается.
Я думаю такая картина и в дальнейшем сохранится - она правильная. Незачем применять дорогие вещи в среде, где они не работают.

[Дохляк]

И правильно сделано на шаттле и буране что основная тяга переложена на обычные неэффективные ракетные двигатели подскока - их задача подешевле забросить за плотную атмосферу - где удельный импульс уже не съедается.

есть вот такая любопытная разработка:

НПО Энергомаш ведёт разработку двух двигателей РД-701 и РД-704, работающих на трёх компонентах. Трёхкомпонентный ракетный двигатель РД-701 работает на двух режимах: режиме максимальной тяги 200 т в пустоте с использованием трёх компонентов - кислорода, водорода и углеводородного горючего, что соответствует работе ракеты в режиме первой ступени и режиме максимальной экономичности при пониженной тяге до 40% от максимального значения с использованием двух компонентов - кислорода, водорода при работе на второй ступени.

http://www.buran.ru/htm/40-3.htm

[skroznik]

есть вот такая любопытная разработка:

НПО Энергомаш ведёт разработку двух двигателей РД-701 и РД-704, работающих на трёх компонентах. Трёхкомпонентный ракетный двигатель РД-701 работает на двух режимах: режиме максимальной тяги 200 т в пустоте с использованием трёх компонентов - кислорода, водорода и углеводородного горючего, что соответствует работе ракеты в режиме первой ступени и режиме максимальной экономичности при пониженной тяге до 40% от максимального значения с использованием двух компонентов - кислорода, водорода при работе на второй ступени.

Об этой разработке еще Губанов писал... Узнать бы как она работает еще.
У нас то двухкомпонентные водород-кислородные движки не получались лет 10 (если не больше) - а тут еще третья компонента...

[Misantrop]

не успел движков на фторе сделать - хотя очень стремился к этому.

Угу, во фторе горит даже вода...