Ракетные двигатели — одна из вершин технического прогресса. Работающие на пределе материалы, сотни атмосфер, тысячи градусов и сотни тонн тяги — это не может не восхищать. Но разных двигателей много, какие же из них самые лучшие? Чьи инженеры поднимутся на пьедестал почета? Пришло, наконец, время со всей прямотой ответить на этот вопрос.
К сожалению, по внешнему виду двигателя нельзя сказать, насколько он замечательный. Приходится закапываться в скучные цифры характеристик каждого двигателя. Но их много, какую выбрать?
Мощнее
Ну, наверное, чем мощнее двигатель, тем он лучше? Больше ракета, больше грузоподъемность, быстрее начинает двигаться освоение космоса, разве не так? Но если мы посмотрим на лидера в этой области, нас ждет некоторое разочарование. Самая большая тяга из всех двигателей, 1400 тонн, у бокового ускорителя Спейс Шаттла.
Несмотря на всю мощь, твердотопливные ускорители сложно назвать символом технического прогресса, потому что конструктивно они являются всего лишь стальным (или композитным, но это неважно) цилиндром с топливом. Во-вторых, эти ускорители вымерли вместе с шаттлами в 2011 году, что подрывает впечатление их успешности. Да, те, кто следят за новостями о новой американской сверхтяжелой ракете SLS скажут мне, что для нее разрабатываются новые твердотопливные ускорители, тяга которых составит уже 1600 тонн, но, во-первых, полетит эта ракета еще не скоро, не раньше конца 2018 года. А во-вторых, концепция «возьмем больше сегментов с топливом, чтобы тяга была еще больше» является экстенсивным путем развития, при желании, можно поставить еще больше сегментов и получить еще большую тягу, предел тут пока не достигнут, и незаметно, чтобы этот путь вел к техническому совершенству.
Второе место по тяге держит отечественный жидкостной двигатель РД-171М — 793 тонны.
Четыре камеры сгорания — это один двигатель. И человек для масштаба
Казалось бы — вот он, наш герой. Но, если это лучший двигатель, где его успех? Ладно, ракета «Энергия» погибла под обломками развалившегося Советского Союза, а «Зенит» прикончила политика отношений России и Украины. Но почему США покупают у нас не этот замечательный двигатель, а вдвое меньший РД-180? Почему РД-180, начинавшийся как «половинка» РД-170, сейчас выдает больше, чем половину тяги РД-170 — целых 416 тонн? Странно. Непонятно.
Третье и четвертое места по тяге занимают двигатели с ракет, которые больше не летают. Твердотопливному UA1207 (714 тонн), стоявшему на Титане IV, и звезде лунной программы двигателю F-1 (679 тонн) почему-то не помогли дожить до сегодняшнего дня выдающиеся показатели по мощности. Может быть, какой-нибудь другой параметр важнее?
Эффективнее
Какой показатель определяет эффективность двигателя? Если ракетный двигатель сжигает топливо, чтобы разгонять ракету, то, чем эффективнее он это делает, тем меньше топлива нам нужно потратить для того, чтобы долететь до орбиты/Луны/Марса/Альфы Центавра. В баллистике для оценки такой эффективности есть специальный параметр — удельный импульс.
Удельный импульс показывает, сколько секунд двигатель может развивать тягу в 1 Ньютон на одном килограмме топлива
Рекордсмены по тяге оказываются, в лучшем случае, в середине списка, если отсортировать его по удельному импульсу, а F-1 с твердотопливными ускорителями оказываются глубоко в хвосте. Казалось бы, вот она, важнейшая характеристика. Но посмотрим на лидеров списка. С показателем 9620 секунд на первом месте располагается малоизвестный электрореактивный двигатель HiPEP
Это не пожар в микроволновке, а настоящий ракетный двигатель. Правда, микроволновка ему все-таки приходится очень отдаленным родственником...
Двигатель HiPEP разрабатывался для закрытого проекта зонда для исследования лун Юпитера, и работы по нему были остановлены в 2005 году. На испытаниях прототип двигателя, как говорит официальный отчет NASA, развил удельный импульс 9620 секунд, потребляя 40 кВт энергии.
Второе и третье места занимают еще не летавшие электрореактивные двигатели VASIMR (5000 секунд) и NEXT (4100 секунд), показавшие свои характеристики на испытательных стендах. А летавшие в космос двигатели (например, серия отечественных двигателей СПД от ОКБ «Факел») имеют показатели до 3000 секунд.
Двигатели серии СПД. Кто сказал «классные колонки с подсветкой»?
Почему же эти двигатели еще не вытеснили все остальные? Ответ прост, если мы посмотрим на другие их параметры. Тяга электрореактивных двигателей измеряется, увы, в граммах, а в атмосфере они вообще не могут работать. Поэтому собрать на таких двигателях сверхэффективную ракету-носитель не получится. А в космосе они требуют киловатты энергии, что не всякие спутники могут себе позволить. Поэтому электрореактивные двигатели используются, в основном, только на межпланетных станциях и геостационарных коммуникационных спутниках.
Ну, хорошо, скажет читатель, отбросим электрореактивные двигатели. Кто будет рекордсменом по удельному импульсу среди химических двигателей?
С показателем 462 секунды в лидерах среди химических двигателей окажутся отечественный КВД1 и американский RL-10. И если КВД1 летал всего шесть раз в составе индийской ракеты GSLV, то RL-10 — успешный и уважаемый двигатель для верхних ступеней и разгонных блоков, прекрасно работающий уже много лет. В теории, можно собрать ракету-носитель целиком из таких двигателей, но тяга одного двигателя в 11 тонн означает, что на первую и вторую ступень их придется ставить десятками, и желающих так делать нет.
Можно ли совместить большую тягу и высокий удельный импульс? Химические двигатели уперлись в законы нашего мира (ну не горит водород с кислородом с удельным импульсом больше ~460, физика запрещает). Были проекты атомных двигателей (раз, два), но дальше проектов это пока не ушло. Но, в целом, если человечество сможет скрестить высокую тягу с высоким удельным импульсом, это сделает космос доступней. Есть ли еще показатели, по которым можно оценить двигатель?
Напряженней
Ракетный двигатель выбрасывает массу (продукты сгорания или рабочее тело), создавая тягу. Чем быстрее летит эта самая масса, тем эффективней двигатель ее выбрасывает. И у жидкостных ракетных двигателей есть параметр, который показывает эффективность истечения продуктов сгорания — давление в камере сгорания. Чем больше давление, тем быстрее будут лететь молекулы продуктов сгорания. Двигатель с более высоким давлением в камере сгорания будет эффективнее двигателя с низким давлением на том же топливе. И если мы отсортируем список двигателей по давлению в камере сгорания, то пьедестал будет оккупирован Россией/СССР — в нашей конструкторской школе всячески старались делать эффективные двигатели с высокими параметрами. Первые три места занимает семейство кислородно-керосиновых двигателей на базе РД-170: РД-191 (259 атм), РД-180 (258 атм), РД-171М (246 атм).
Камера сгорания РД-180 в музее. Обратите внимание на количество шпилек, удерживающих крышку камеры сгорания, и расстояние между ними. Хорошо видно, как тяжело удержать стремящиеся сорвать крышку 258 атмосфер давления
Четвертое место у советского РД-0120 (216 атм), который держит первенство среди водородно-кислородных двигателей и летал два раза на РН «Энергия».
Пятое место тоже у нашего двигателя — РД-264 на топливной паре несимметричный диметилгидразин/азотный тетраоксид на РН «Днепр» работает с давлением в 207 атм. И только на шестом месте будет американский двигатель Спейс Шаттла RS-25 с двухсот тремя атмосферами.
Надежней
Каким бы ни был многообещающим по характеристикам двигатель, если он взрывается через раз, пользы от него немного. Сравнительно недавно, например, компания Orbital была вынуждена отказаться от использования хранившихся десятилетиями двигателей НК-33 с очень высокими характеристиками, потому что авария на испытательном стенде и феерический по красоте ночной взрыв двигателя на РН Antares поставили под сомнение целесообразность использования этих двигателей дальше. Теперь Antares будут пересаживать на российский же РД-181.
Большая фотография по ссылке
Верно и обратное — двигатель, который не отличается выдающимися значениями тяги или удельного импульса, но надежен, будет популярен. Чем длиннее история использования двигателя, тем больше статистика, и тем больше багов в нем успели отловить на уже случившихся авариях. Двигатели РД-107/108, стоящие на «Союзе», ведут свою родословную от тех самых двигателей, которые запускали первый спутник и Гагарина, и, несмотря на модернизации, имеют достаточно невысокие на сегодняшний день параметры. Но высочайшая надежность во многом окупает это.
Доступней
Двигатель, который ты не можешь построить или купить, не имеет для тебя никакой ценности. Этот параметр не выразить в числах, но он не становится от этого менее важным. Частные компании часто не могут купить готовые двигатели задорого, и вынуждены делать свои, пусть и попроще. Несмотря на то, что те не блещут характеристиками, это лучшие двигатели для их разработчиков. Например, давление в камере сгорания двигателя Merlin-1D компании SpaceX составляет всего 95 атмосфер, рубеж, который инженеры СССР перешли в 1960-х, а США — в 1980-х. Но Маск может делать эти двигатели на своих производственных мощностях и получать по себестоимости в нужных количествах, десятками в год, и это круто.
Двигатель Merlin-1D. Выхлоп из газогенератора как на «Атласах» шестьдесят лет назад, зато доступно
Раз уж зашла речь о спейсэксовских «Мерлинах», нельзя не упомянуть характеристику, которую всячески форсили пиарщики и фанаты SpaceX — тяговооруженность. Тяговооруженность (она же удельная тяга или TWR) — это отношение тяги двигателя к его весу. По этому параметру двигатели Merlin с большим отрывом впереди, у них он выше 150. На сайте SpaceX пишут, что это делает двигатель «самым эффективным из всех когда-либо построенных», и эта информация разносится пиарщиками и фанатами по другим ресурсам. В английской Википедии даже шла тихая война, когда этот параметр запихивался, куда только можно, что привело к тому, что в таблице сравнения двигателей этот столбец вообще убрали. Увы, в таком заявлении гораздо больше пиара, нежели правды. В чистом виде тяговооруженность двигателя можно получить только на стенде, а при старте настоящей ракеты двигатели будут составлять меньше процента от ее массы, и разница в массе двигателей ни на что не повлияет. Несмотря на то, что двигатель с высоким TWR будет более технологичным, чем с низким, это скорее мера технической простоты и ненапряженности двигателя. Например, по параметру тяговооруженности двигатель F-1 (94) превосходит РД-180 (78), но по удельному импульсу и давлению в камере сгорания F-1 будет заметно уступать. И возносить тяговооруженность на пьедестал как самую важную для ракетного двигателя характеристику, по меньшей мере наивно.
Этот параметр во многом связан с доступностью. Если вы делаете двигатель сами, то себестоимость вполне можно подсчитать. Если же покупаете, то этот параметр будет указан явно. К сожалению, по этому параметру не построить красивую таблицу, потому что себестоимость известна только производителям, а стоимость продажи двигателя тоже публикуется далеко не всегда. Также на цену влияет время, если в 2009 году РД-180 оценивался в $9 млн, то сейчас его оценивают в $11-15 млн.
Вывод
Как вы уже, наверное, догадались, введение было написано несколько провокационно (простите). На самом деле, у ракетных двигателей нет одного параметра, по которому их можно выстроить и четко сказать, какой самый лучший. Если же пытаться вывести формулу лучшего двигателя, то получится примерно следующее:
Самый лучший ракетный двигатель — это такой двигатель, который вы можете произвести/купить, при этом он будет обладать тягой в требуемом вам диапазоне (не слишком большой или маленькой) и будет эффективным настолько (удельный импульс, давление в камере сгорания), что его цена не станет неподъемной для вас.
Скучно? Зато ближе всего к истине.
И, в заключение, небольшой хит-парад двигателей, которые лично я считаю лучшими:
Семейство РД-170/180/190. Если вы из России или можете купить российские двигатели и вам нужны мощные двигатели на первую ступень, то отличным вариантом будет семейство РД-170/180/190. Эффективные, с высокими характеристиками и отличной статистикой надежности, эти двигатели находятся на острие технологического прогресса.
Be-3 и RocketMotorTwo. Двигатели частных компаний, занимающихся суборбитальным туризмом, будут в космосе всего несколько минут, но это не мешает восхищаться красотой использованных технических решений. Водородный двигатель BE-3, перезапускаемый и дросселируемый в широком диапазоне, с тягой до 50 тонн и оригинальной схемой с открытым фазовым переходом, разработанный сравнительно небольшой командой — это круто. Что же касается RocketMotorTwo, то при всем скептицизме по отношению к Брэнсону и SpaceShipTwo, я не могу не восхищаться красотой и простотой схемы гибридного двигателя с твердым топливом и газообразным окислителем.
F-1 и J-2
В 1960-х это были самые мощные двигатели в своих классах. Да и нельзя не любить двигатели, подарившие нам такую красоту:
РД-107/108. Парадоксально? Невысокие параметры? Всего 90 тонн тяги? 60 атмосфер в камере? Привод турбонасоса от перекиси водорода, что устарело лет на 70? Это все неважно, если двигатель имеет высочайшую надежность, а по стоимости приближается к «большому глупому носителю». Да, конечно, когда-нибудь и его время пройдет, но эти двигатели будут жить еще лет десять минимум, и, похоже, поставят рекорд по долголетию. Не получится найти более успешный двигатель с более славной историей.
Использованные источники
Материал во многом базируется на вот этой сводной таблице из английской вики, там стараются на каждую цифру дать ссылку и держать материал актуальным.
Полная картинка КДПВ с копирайтами, которые пришлось отрезать при кадрировании — тут.
********************************************************** А.Х.: мнение репостера не обязательно совпадает с мнением автора публикации
Во всяком случае, твердотопливники сейчас более распостранены, чем керосинки.
Наверное, это связано с их большими возможностями по тяге, возможностями многоразового использования (в полете STS-135 твердотопливные ускорители летали 59-й раз), дешевизной и возможностью длительного хранения.
В сочетании с ЖРД с высоким УИ, ТТ ускорители претендуют на оптимальный вариант для первой ступени.
Рокетдайн сейчас занялся проработкой клиновоздушных схем круглого сечения для метановых двигателей. Как раз 2 недели назад они об этом написали. Клиновоздушный движок может сэкономить до 30% топлива при том же УИ, который и так высок для водородных и метановых ЖРД. А это и размер, и вес ступеней ракет.
Пока только неясно, можно ли их делать многоразовыми.
Заправленные ТТ ускорители значительно менее опасны, чем любые жидкостные ракеты.
Помните, что позволило сделать мобильные комплексы МБР Тополь?
Ездят заправленные межконтинентальные баллистические ракеты по тайге и ничего... Стоят в шахтах на подводных лодках твердотопливные Трайденты и тоже всё в порядке.
Твердотопливные ускорители возят самолетами и тоже без проблем.
Никто от них не травится, не требуется криогенная техника для подготовки к пуску.
А мощность транспортера... Извините, это не аргумент. Транспортеры и подъёмники - сделают без проблем.
".. Клиновоздушный движок может сэкономить до 30% топлива..."
==============================================
Уточню: окислителя! За счет подачи воздуха - на атмосферном этапе полета. Тяга при этом падает, т.к. в атмосфере не чистый кислород, а присутствует 80% азота. Идея старая - посмотрите британский проект ВКС "Хотол"- (ласточка). 70гг прошлого столетия. Двухрежимный двигатель не получился... и проект закрыли.
На счет многоразовости - можно, если еще снизить давление и тягу => поднять ресурс.
Не совсем так. Вы сравниваете снаряженные ТТУ и пустые ракеты с ЖРД. 90% работ с этими ракетами проходят с не заправленными ракетами. Только после установки и проверки их заправляют.
Например для Шаттлов при стартовой массе - 2050т, масса на вывозе - 1350т из них 1180т именно ТТУ.
А у Энергии масса на вывозе около 280т. Разница более 1000т.
А криогенная техника всё равно нужна для второй ступени.
Заправка на стартовой площадке проще и дешевле, а главное, безопаснее заправки в специализированных заводских условиях? Чушь это.
Энергия - пример катастрофического провала. Зачем сравнивать провальную Энергию с более, чем успешным, проектом спейс-шаттл???
Не в весе дело.
У криогенных ЖРД удельный импульс значительно выше именно там, где он наиболее важен - в стратосфере и в космическом вакууме. А для того, чтобы туда, на большую высоту добраться, нужна большая тяга, пусть и с менее высоким УИ. ТТ ускорители шаттлов давали вдвое большую тягу, чем самые мощные ЖРД в истории человечества.
Сейчас аналогичные схемы работают на многих носителях, например на Ариан-5. Криогенный центральный блок и 2 ТТ ускорителя по сторонам.
Прошу пардону, но как в СССР не умели делать качественных ТТ ускорителей, так и в России не умеют. От того и ваши возражения.
Вот если к F-9 v1.1 добавить 2 ТТУ, как например, для АтласаV; тягой 2х129т и массой 2х48т - то на НОО можно выводить 16т против 13.1т. Правда вывозить надо не 44т, а раза в три больше - 150т.
Это даже больше чем Фалькон-хеви.
Но можно было б иметь линейку носителей. Но Маску - это не интересно. Как раз по тому, что это не оптимальный вариант. Вот если надо получить высокие характеристики и "мы за ценой не постоим"...
Вы говорите о разовых запусках. Их грузоподъёмность можно наращивать разными способами.
Маск поставил задачу создать систему рейсовых полетов. Только так можно обеспечить большое колическтво рейсов на орбиту за минимальные деньги, сделать орбитальные запуски ежедневной рутиной. ТТУ для этого не годятся.
Их, после возврата, надо отправлять на завод, приводить в порядок и заправлять, потом везти назад, на космодромы.
На Марсе они вообще превращаются в одноразовые.
У Маска другая задача и решается она иначе. Маск делает новую линейку многоразовых жидкостных метановых ракет для использования как для вывода грузов на орбиту, так и для полетов на Марс, с посадкой и возвращением назад на Землю.
Баллистические ракеты и ТТ ускорители всё же не одно и тоже. Впрочем, вы ещё упустили слово "качественные".
В США ТТ баллистические ракеты делали с конца 50-х годов. Первые Минитмены были приняты на вооружение, если не ошибаюсь, в 61-м. В 63-м они уже стояли в шахтах.
Тогда же, в середине 60-х НАСА начала экспериментировать с сверх-мощными ТТ ускорителями.
В начале 70-х у НАСА уже был и опыт, и компания-производитель таких ускорителей.
Советский челнок заказывался ЦК и ВПК, как точная копия системы спейс-шаттл. Но технологический уровень не позволил создать точной копии, как ни тужились. В частности, в СССР не смогли сделать твердотопливных ускорителей такого же уровня. К радости Глушко, решили ставить 4 одноразовые жидкостные ракеты вместе 2 ТТ ускорителей. В результате, Энергия получилась слишком дорогой и её тихо прикрыли.
А в США, Европе и Японии схема ракеты с ТТ-ускорителями является нормой. Кстати, Атлас-5 тоже использует ТТ-ускорители в помощь российскому РД-180.
Откуда у Роскосмоса стратегия??? Какие задачи он решает?
Может Роскосмос пытается сделать дешевые многоразовые ракеты, чтоб конкурировать на мировом рынке?
У Роскосмоса одна стратегия - выжить на госзаказах и распилить побольше бабла. К сожалению или к счастью, им этого бабла дают всё меньше. Поэтом они развозят розовые сопли всё гуще.
"....Маск поставил задачу создать систему рейсовых полетов. Только так можно обеспечить большое колическтво рейсов на орбиту за минимальные деньги, сделать орбитальные запуски ежедневной рутиной.
!!!ТТУ для этого не годятся.!!!
Их, после возврата, надо отправлять на завод, приводить в порядок и заправлять, потом везти назад, на космодромы...."
У государственных контор другие задачи, другие цели и другие средства решения. НАСА, как госконтора, ставит цели исследований дальнего космоса разовыми системами большой грузоподъёмности. Цена создания таких систем, по важности, уступает характеристикам грузоподъёмности на ту или иную орбиту. НАСА готова платить больше, но за "флаговтык".
На Луну слетали несколько раз и закрыли. Ну, на Марсе высадят 3-4 экспедиции и закроют. Ну, пару раз слетают к астероидам. А дальше? Флаги воткнули, образцы грунта привезли. Программа закрыта. Пару раз в год можно летать, используя оптимальную схему по грузоподъёмности, без многоразовых носителей. Тут логично применять одноразовые водородные или метановые жидкостные ракеты с одноразовыми твердотопливными ускорителями.
Но массовые полеты таким путем не сделаешь. Да просто зашибешься производить 300-400 носителей в год!
У СпейсХ задачи другие. Разовые "флаговтыки" и образцы грунта их не интересуют. Их интерес долгосрочный, опирается на развитие массового проникновения в космос. Они хотят делать, скажем 4-5 запусков еженедельно. Им разовые носители не подходят.
Может и Маск бы использовал твердотопливные ускорители, но как их быстро восстановить и заправить? Их можно втиснуть в 24 часа межполетного времени?
А вот Бренсон, для своего Спейс Шип 2, избрал твердотопливный двигатель. Правда, для суборбитальных полетов. На мой взгляд, это не лучшее техническое решение, но кто ему судья?
Надо понимать, что есть разные подходы к решению разных задач.
У Маска проекты нацелены на долгосрочную перспективу и массовость рынка. Ему требуется многоразовый носитель, который можно БЫСТРО подготовить к повторному запуску. Тогда можно иметь флот из пары десятков многоразовых ракет и эксплуатировать их с максимальной эффективностью, соответственно, за небольшую цену.
У НАСА, ЕКА, Японского космического агентства, китайского или индийского - задачи абсолютно другие. Им нужно застолбить "достижение". Ради престижа страны или усиления военной мощи, например. На другие задачи бюджет не раскошелить. Вот представьте, что вы придете в парламент и станете выпрашивать бюджетное финансирование на космический прокт. От вас потребуют обосновать, что государству от этого прибудет. Научный интерес? Выбьете деньги?
Вот если вы предложите сбросить памятный знак, скажем, на Энцеладу - при наличии лишних денег в бюджете, вы сможете что-то выциганить.
Для такого проекта вам потребуется носитель с максимальной грузоподъёмностью? Оптимальное решение: водород/кислород с ТТ ускорителями.
И вас не кроцает, что этот носитель будет летать 5-6 раз. Главное, что вымпел сброшен и гимн по радио передан на Землю. Ура! Мы первые, мы лучшие!
А ракета ваша, после закрытия программы, пойдет в музей, будет гордо напоминать о былых свершениях. Как замечательные Сатурны-5.
А Фальконы будут исправно трудиться, как рабочие лошадки, будут летать на орбиту и назад. С ними и Драконы - тоже многоразовые (кстати, СпейсХ намерен в 11-й экспедиции к МКС, в этом году, повторно использовать уже летавший грузовой Дракон).
Маск хочет колонизировать Марс? Его ракеты и корабли будут летать туда-сюда, заправляться и снова лететь. А в музей отправится, наверное, только первый экземпляр ракеты или корабля.
"...Первые Минитмены были приняты на вооружение, если не ошибаюсь, в 61-м..."
И одновременно приняты на вооружение жидкостные ракеты Титан-1, 2, которые стояли в шахтах до середины 80гг. И были самые мощные американские боевые ракеты, единственные которые могли нести термоядерный заряд - тоже самый мощный американский заряд. На их основе сделали космические носители Титан-2, -3, -3С, -34, 4. кстати добавление ТТУ.
В СССР Жидкостные ракеты - боевые и космические делали в Министерстве Общего машиностроения, а ТТ-ракеты в Министерствах оборонной промышленности и машиностроения.
А ТТУ не делали потому, что они и на фиг не нужны. Компоновки Союза и Протона не позволяют добавлять любые ускорители... А вешать их на конверсионные Космос-1, -2, -3 смысла нет - по ПН - получится еще один Союз.
".... К радости Глушко, решили ставить 4 одноразовые жидкостные ракеты вместе 2 ТТ.."
Кто? это решил? Решение принял и протолкал через все инстанции именно В.П. Глушко. Ведь он делал не только Энергию, но и ЖРД. Кстати эти ускорители - разрабатывались двойного применения - они одновременно 1 ступень рн Зенит. Поэтому ни о какой ТОЧНОЙ копии серьёзной речи не шло.
О том и речь, что Союзы (Р-7 1957 года) и Протон (УР-500 1965 года) - отстой. ТТУ позволили значительно улучшить характеристики тех же Титанов и Атласов. А вот к Союзам и Протонам их не присобачишь. Да и нечего присобачивать. К Зениту их тоже не подцепили, хотя конфигурация вполне позволяла. И к Энергии не смогли - поставили 4 одноразовых жидкоствных ускорителя вместо 2 многоразовых ТТУ.
Речь шла о АБСОЛЮТНО ТОЧНОЙ КОПИИ ШАТТЛА. Этого требовал Устинов от имени ВПК и ЦК. Копировали всё, что могли. Фридляндеру приказали (и он это сделал) скопировать даже алюминиевый сплав, хотя сам Фридляндер считал, что у него есть сплавы лучше.
Но не смогли скопировать. ТТУ не смогли сделать, водородные РД-0120 оказались больше по размерам, тяжелее и слабее SSME RS-25. А для запуска с Байконура требуется больше тяги, чем с мыса Канаверал. Пришлось ставить 4 РД-0120... А куда их ставить? В челноке места нет. Перекинули их в топливный бак, превратили бак в одноразовую ракету Энергия.
В результате, разошлись центр масс системы Энергия-Буран и ось приложения тяги. Пришлось перекос компенсировать углом векторя тяги четырех РД-0120.
Ну, если вы считаете, что Союз с грузоподъёмностью до 7 тонн и ценой от 100 миллионов - это конкурентоспособно, то ищите покупателей. О Протоне вообще говорить нечего - это ненадежная, опасная и дорогая ракета, от которой Роскосмос хочет отказаться, заменить их Ангарой, которая ещё дороже.
На открытом, конкурентном коммерческом рынке, ни Союзы, ни Протоны, ни Атласы-5, ни Дельты-4 становятся неконкурентными.
В Штатах, эта неконкурентность начинает срабатывать и на госзаказах. Конгрессу трудно объяснять избирателям, зачем платить по 160 миллионов за ракету грузоподъемностью 10 тонн, если можно за 62 миллиона забросить до 13 тонн.
А вот в России, в условиях госкапитализма, в условиях отсутствия конкуренции, выбора нет - сколько запуск будет стоить, столько бюджет и заплатит. За военные запуски - наверняка, а за гражданский запуск, они 100 раз подумают и 99 раз откажут.
Голубчик, если бы Союз могли запускать за 50 млн, от коммерческих заказчиков не было бы отбоя. Базовая цена запуска Союза 100 млн долларов и ниже они опустить никак не могут.
Тоже и о Протоне.
23 тонны на НОО Протон может забросить, но заказов на это немного. Гораздо больше рынок интересуется забросом на ГПО, а туда Протон может забросить 6,75 т и то, с большим риском и огромными страховками. Это не только и не столько дорогая ракета, но очень опасная и ненадежная. Не зря Роскосмос старается от неё избавиться, даже заменив её на более дорогую Ангару-5.
Дельта Хэви может забросить на НОО вовсе не 23 т, а все 28,8 т. И стоит она не 265 млн, а порядка 380. Это безумно дорогой носитель, способный забросить на ГПО до 14,2 т. Его заказывает только Пентагон.
Про Ариан-5 вы тоже чушь написали.
According to Le Gall, launching a satellite on an Ariane 5 costs around 100 million euros ($137 million). After subtracting the amount of European Space Agency subsidies to Arianespace, the per-satellite cost drops to about $100 million, he said.
Как раз не лучший пример. Энергия погубила проект Бурана своей безумной дороговизной и была неэффективной по грузоподъёмности.
Беда в том, что она строилась для боковой нагрузки, а ось приложения силы приходилась на ось ракеты. В результате, центр масс и центр приложения силы сильно расходились, что требовало компенсации изменением вектора тяги и снижало грузоподъёмность на 20-25%.
Во время первого запуска Энергии (с аппаратом Скиф), боковая нагрузка привела к "кивку". На вашем видео этого не видно из за специфического ракурса, но при отрыве от стола, комплекс наклонился в сторону Скифа и только быстрая реакция векторов тяги двигателей РД-0120 спасла от катастрофы
Ракета восстановила ось направления. Тем не менее, по мнению изготовителей Скифа, боковой рывок при запуске, на который Скиф рассчитан не был, привели к отказу системы ориентации и последующему бесславному концу прототипа боевой лазерной платформы.
Это для цирка и его любителей. Терпеть не могу цирк с глубокого детства - издевательство над животными, людьми, техникой и все ради величайшей цели - срубить бабулесов.
Комментарии
как можно говорить, что они вымерли?
Во всяком случае, твердотопливники сейчас более распостранены, чем керосинки.
Наверное, это связано с их большими возможностями по тяге, возможностями многоразового использования (в полете STS-135 твердотопливные ускорители летали 59-й раз), дешевизной и возможностью длительного хранения.
В сочетании с ЖРД с высоким УИ, ТТ ускорители претендуют на оптимальный вариант для первой ступени.
Рокетдайн сейчас занялся проработкой клиновоздушных схем круглого сечения для метановых двигателей. Как раз 2 недели назад они об этом написали. Клиновоздушный движок может сэкономить до 30% топлива при том же УИ, который и так высок для водородных и метановых ЖРД. А это и размер, и вес ступеней ракет.
Пока только неясно, можно ли их делать многоразовыми.
не могут поверить в его существование!
1. На старте уже "заправлены" => ?безопасность?
2. Вывозятся тоже "заправленные" => Мощность транспорта и установщика много выше, ну та же ?безопасность?.
Замечание, что ?безопасность? зависит от "культуры" принимаю частично. Т.к. требуются затраты на эту самую "культуру" и не малые.
=====================================
Вот только Э. Маск об этом и не догадывается...
Он поставил себе целью создание многоразовой ракетной системы с коротким временем между пусками.
ТТ-ускоритель быстро к повторному запуску не подготовишь, на Марсе ТТ-ускоритель, местными ресурсами, не заправишь.
Маску ТТ ускорители не интересны.
Из массовых дешевых - Мерлины!, А из "с высокими характеристиками" РД-0120.
Помните, что позволило сделать мобильные комплексы МБР Тополь?
Ездят заправленные межконтинентальные баллистические ракеты по тайге и ничего... Стоят в шахтах на подводных лодках твердотопливные Трайденты и тоже всё в порядке.
Твердотопливные ускорители возят самолетами и тоже без проблем.
Никто от них не травится, не требуется криогенная техника для подготовки к пуску.
А мощность транспортера... Извините, это не аргумент. Транспортеры и подъёмники - сделают без проблем.
==============================================
Уточню: окислителя! За счет подачи воздуха - на атмосферном этапе полета. Тяга при этом падает, т.к. в атмосфере не чистый кислород, а присутствует 80% азота. Идея старая - посмотрите британский проект ВКС "Хотол"- (ласточка). 70гг прошлого столетия. Двухрежимный двигатель не получился... и проект закрыли.
На счет многоразовости - можно, если еще снизить давление и тягу => поднять ресурс.
================================================================================
Не совсем так. Вы сравниваете снаряженные ТТУ и пустые ракеты с ЖРД. 90% работ с этими ракетами проходят с не заправленными ракетами. Только после установки и проверки их заправляют.
Например для Шаттлов при стартовой массе - 2050т, масса на вывозе - 1350т из них 1180т именно ТТУ.
А у Энергии масса на вывозе около 280т. Разница более 1000т.
А криогенная техника всё равно нужна для второй ступени.
Заправка на стартовой площадке проще и дешевле, а главное, безопаснее заправки в специализированных заводских условиях? Чушь это.
Энергия - пример катастрофического провала. Зачем сравнивать провальную Энергию с более, чем успешным, проектом спейс-шаттл???
Не в весе дело.
У криогенных ЖРД удельный импульс значительно выше именно там, где он наиболее важен - в стратосфере и в космическом вакууме. А для того, чтобы туда, на большую высоту добраться, нужна большая тяга, пусть и с менее высоким УИ. ТТ ускорители шаттлов давали вдвое большую тягу, чем самые мощные ЖРД в истории человечества.
Сейчас аналогичные схемы работают на многих носителях, например на Ариан-5. Криогенный центральный блок и 2 ТТ ускорителя по сторонам.
Прошу пардону, но как в СССР не умели делать качественных ТТ ускорителей, так и в России не умеют. От того и ваши возражения.
Вот если к F-9 v1.1 добавить 2 ТТУ, как например, для АтласаV; тягой 2х129т и массой 2х48т - то на НОО можно выводить 16т против 13.1т. Правда вывозить надо не 44т, а раза в три больше - 150т.
Это даже больше чем Фалькон-хеви.
Но можно было б иметь линейку носителей. Но Маску - это не интересно. Как раз по тому, что это не оптимальный вариант. Вот если надо получить высокие характеристики и "мы за ценой не постоим"...
"...но как в СССР не умели делать качественных ТТ ускорителей, так и в России не умеют..."
Почему же? С такой же тягой не делают, но вот ракеты с РДТТ, Пионер (SS20), Тополь, Ярс.. Вот только их не используют как ТТУ.
Вы говорите о разовых запусках. Их грузоподъёмность можно наращивать разными способами.
Маск поставил задачу создать систему рейсовых полетов. Только так можно обеспечить большое колическтво рейсов на орбиту за минимальные деньги, сделать орбитальные запуски ежедневной рутиной. ТТУ для этого не годятся.
Их, после возврата, надо отправлять на завод, приводить в порядок и заправлять, потом везти назад, на космодромы.
На Марсе они вообще превращаются в одноразовые.
У Маска другая задача и решается она иначе. Маск делает новую линейку многоразовых жидкостных метановых ракет для использования как для вывода грузов на орбиту, так и для полетов на Марс, с посадкой и возвращением назад на Землю.
+100!! "...Это не вяжется со стратегией Маска.." и Роскосмоса.
В США ТТ баллистические ракеты делали с конца 50-х годов. Первые Минитмены были приняты на вооружение, если не ошибаюсь, в 61-м. В 63-м они уже стояли в шахтах.
Тогда же, в середине 60-х НАСА начала экспериментировать с сверх-мощными ТТ ускорителями.
В начале 70-х у НАСА уже был и опыт, и компания-производитель таких ускорителей.
Советский челнок заказывался ЦК и ВПК, как точная копия системы спейс-шаттл. Но технологический уровень не позволил создать точной копии, как ни тужились. В частности, в СССР не смогли сделать твердотопливных ускорителей такого же уровня. К радости Глушко, решили ставить 4 одноразовые жидкостные ракеты вместе 2 ТТ ускорителей. В результате, Энергия получилась слишком дорогой и её тихо прикрыли.
А в США, Европе и Японии схема ракеты с ТТ-ускорителями является нормой. Кстати, Атлас-5 тоже использует ТТ-ускорители в помощь российскому РД-180.
Может Роскосмос пытается сделать дешевые многоразовые ракеты, чтоб конкурировать на мировом рынке?
У Роскосмоса одна стратегия - выжить на госзаказах и распилить побольше бабла. К сожалению или к счастью, им этого бабла дают всё меньше. Поэтом они развозят розовые сопли всё гуще.
!!!ТТУ для этого не годятся.!!!
Их, после возврата, надо отправлять на завод, приводить в порядок и заправлять, потом везти назад, на космодромы...."
Это Ваше. Выделено мной.
У государственных контор другие задачи, другие цели и другие средства решения. НАСА, как госконтора, ставит цели исследований дальнего космоса разовыми системами большой грузоподъёмности. Цена создания таких систем, по важности, уступает характеристикам грузоподъёмности на ту или иную орбиту. НАСА готова платить больше, но за "флаговтык".
На Луну слетали несколько раз и закрыли. Ну, на Марсе высадят 3-4 экспедиции и закроют. Ну, пару раз слетают к астероидам. А дальше? Флаги воткнули, образцы грунта привезли. Программа закрыта. Пару раз в год можно летать, используя оптимальную схему по грузоподъёмности, без многоразовых носителей. Тут логично применять одноразовые водородные или метановые жидкостные ракеты с одноразовыми твердотопливными ускорителями.
Но массовые полеты таким путем не сделаешь. Да просто зашибешься производить 300-400 носителей в год!
У СпейсХ задачи другие. Разовые "флаговтыки" и образцы грунта их не интересуют. Их интерес долгосрочный, опирается на развитие массового проникновения в космос. Они хотят делать, скажем 4-5 запусков еженедельно. Им разовые носители не подходят.
А вот Бренсон, для своего Спейс Шип 2, избрал твердотопливный двигатель. Правда, для суборбитальных полетов. На мой взгляд, это не лучшее техническое решение, но кто ему судья?
Надо понимать, что есть разные подходы к решению разных задач.
У Маска проекты нацелены на долгосрочную перспективу и массовость рынка. Ему требуется многоразовый носитель, который можно БЫСТРО подготовить к повторному запуску. Тогда можно иметь флот из пары десятков многоразовых ракет и эксплуатировать их с максимальной эффективностью, соответственно, за небольшую цену.
У НАСА, ЕКА, Японского космического агентства, китайского или индийского - задачи абсолютно другие. Им нужно застолбить "достижение". Ради престижа страны или усиления военной мощи, например. На другие задачи бюджет не раскошелить. Вот представьте, что вы придете в парламент и станете выпрашивать бюджетное финансирование на космический прокт. От вас потребуют обосновать, что государству от этого прибудет. Научный интерес? Выбьете деньги?
Для такого проекта вам потребуется носитель с максимальной грузоподъёмностью? Оптимальное решение: водород/кислород с ТТ ускорителями.
И вас не кроцает, что этот носитель будет летать 5-6 раз. Главное, что вымпел сброшен и гимн по радио передан на Землю. Ура! Мы первые, мы лучшие!
А ракета ваша, после закрытия программы, пойдет в музей, будет гордо напоминать о былых свершениях. Как замечательные Сатурны-5.
А Фальконы будут исправно трудиться, как рабочие лошадки, будут летать на орбиту и назад. С ними и Драконы - тоже многоразовые (кстати, СпейсХ намерен в 11-й экспедиции к МКС, в этом году, повторно использовать уже летавший грузовой Дракон).
Маск хочет колонизировать Марс? Его ракеты и корабли будут летать туда-сюда, заправляться и снова лететь. А в музей отправится, наверное, только первый экземпляр ракеты или корабля.
И одновременно приняты на вооружение жидкостные ракеты Титан-1, 2, которые стояли в шахтах до середины 80гг. И были самые мощные американские боевые ракеты, единственные которые могли нести термоядерный заряд - тоже самый мощный американский заряд. На их основе сделали космические носители Титан-2, -3, -3С, -34, 4. кстати добавление ТТУ.
В СССР Жидкостные ракеты - боевые и космические делали в Министерстве Общего машиностроения, а ТТ-ракеты в Министерствах оборонной промышленности и машиностроения.
А ТТУ не делали потому, что они и на фиг не нужны. Компоновки Союза и Протона не позволяют добавлять любые ускорители... А вешать их на конверсионные Космос-1, -2, -3 смысла нет - по ПН - получится еще один Союз.
".... К радости Глушко, решили ставить 4 одноразовые жидкостные ракеты вместе 2 ТТ.."
Кто? это решил? Решение принял и протолкал через все инстанции именно В.П. Глушко. Ведь он делал не только Энергию, но и ЖРД. Кстати эти ускорители - разрабатывались двойного применения - они одновременно 1 ступень рн Зенит. Поэтому ни о какой ТОЧНОЙ копии серьёзной речи не шло.
А вот если б хотели распилить по больше бабла - вот тогда и ТТУ и многоразовость, и пр и пр...
Речь шла о АБСОЛЮТНО ТОЧНОЙ КОПИИ ШАТТЛА. Этого требовал Устинов от имени ВПК и ЦК. Копировали всё, что могли. Фридляндеру приказали (и он это сделал) скопировать даже алюминиевый сплав, хотя сам Фридляндер считал, что у него есть сплавы лучше.
Но не смогли скопировать. ТТУ не смогли сделать, водородные РД-0120 оказались больше по размерам, тяжелее и слабее SSME RS-25. А для запуска с Байконура требуется больше тяги, чем с мыса Канаверал. Пришлось ставить 4 РД-0120... А куда их ставить? В челноке места нет. Перекинули их в топливный бак, превратили бак в одноразовую ракету Энергия.
В результате, разошлись центр масс системы Энергия-Буран и ось приложения тяги. Пришлось перекос компенсировать углом векторя тяги четырех РД-0120.
И что в остатке? Дерьмо. Проект закрыт.
На открытом, конкурентном коммерческом рынке, ни Союзы, ни Протоны, ни Атласы-5, ни Дельты-4 становятся неконкурентными.
В Штатах, эта неконкурентность начинает срабатывать и на госзаказах. Конгрессу трудно объяснять избирателям, зачем платить по 160 миллионов за ракету грузоподъемностью 10 тонн, если можно за 62 миллиона забросить до 13 тонн.
А вот в России, в условиях госкапитализма, в условиях отсутствия конкуренции, выбора нет - сколько запуск будет стоить, столько бюджет и заплатит. За военные запуски - наверняка, а за гражданский запуск, они 100 раз подумают и 99 раз откажут.
Союз - 7т 50млн$
Дельта-4 13т 170млн$
Атлас-5 (551) 18т 190млн$
Ариан-5 20т 220млн$
ПротонМ 23т 100млн$
Дельта-хеви 23т 265млн$
Тоже и о Протоне.
23 тонны на НОО Протон может забросить, но заказов на это немного. Гораздо больше рынок интересуется забросом на ГПО, а туда Протон может забросить 6,75 т и то, с большим риском и огромными страховками. Это не только и не столько дорогая ракета, но очень опасная и ненадежная. Не зря Роскосмос старается от неё избавиться, даже заменив её на более дорогую Ангару-5.
Дельта Хэви может забросить на НОО вовсе не 23 т, а все 28,8 т. И стоит она не 265 млн, а порядка 380. Это безумно дорогой носитель, способный забросить на ГПО до 14,2 т. Его заказывает только Пентагон.
Про Ариан-5 вы тоже чушь написали.
According to Le Gall, launching a satellite on an Ariane 5 costs around 100 million euros ($137 million). After subtracting the amount of European Space Agency subsidies to Arianespace, the per-satellite cost drops to about $100 million, he said.
http://spacenews.com/39906former-arianespace-chief-says-spacex-has-advantage-on-cost/
https://www.youtube.com/watch?v=w9lRUhZ7q54
Беда в том, что она строилась для боковой нагрузки, а ось приложения силы приходилась на ось ракеты. В результате, центр масс и центр приложения силы сильно расходились, что требовало компенсации изменением вектора тяги и снижало грузоподъёмность на 20-25%.
Ракета восстановила ось направления. Тем не менее, по мнению изготовителей Скифа, боковой рывок при запуске, на который Скиф рассчитан не был, привели к отказу системы ориентации и последующему бесславному концу прототипа боевой лазерной платформы.
https://www.youtube.com/watch?v=mJosDYx1i84