Ангара-II

avmich>Ещё вопрос к специалистам - какие-такие акустические проблемы бывают в двигателях?
Колебания в КС разделяют на 2 типа — низкочастотные и высокочастотные или акустические. Различаются они отношением длины волны к длине КС.
avmich>Говорят, американцы их решают устанавливая гасители в камерах, а русские - либо делая многокамерные двигатели, либо сферические КС...
Сферические КС уже давно не делают. Использование нескольких КС позволяет снизить нагрузки в КС и это касается не только колебательных процессов.
Давай сравним SSME и РД-0120, а это оч. хороший пример для сравнения в силу близкости их параметров и назначения. Очевидно в SSME были пробемы с акустическими колебаниями (а это и вибрации, и возможность прогара). Решили их установкой акустических перегородок на сопловом днище (его форсунки образовывают) и резонанснимы камерами.
У РД-0120 ничего такго AFAIK нету . Это может быть благодаря как расчету КС и конструкции регуляторов, кот-е отличается от американского, так и следствием моделирования процессов.
У нас в ХАИ ходит легенда, что однажды один из наших преподавателей сравнительно легко подсказал КБ как изменить жесткость пружины регулятора новго ЖРД (не РД-0102), что бы уйти от колебаний. А сделал он это с помощью моделирования на АВМ .
Вообще колебания ЖРД это довольно сложная проблема на грани шаманства

Сторонникам Ангары, Хруничева и Байкала.
По официальному проспекту ЦиХа, Ангара5 в варианте с четырьмя Байкалами выводит из Плесецка на ЛЕО 18.4 тонны (поверим им на слово). Объясните пожалуйста себе и мне, какую это такую ПН можно ею вывести из ПЛЕСЕЦКА? Под что её проектируют? Или это всё-таки блеф?

Чтоб покончить с двигателями акцентирую внимание на следующем: чем НК-33 лучше РД-191?
-меньше тепловая и механическая нагрузка на КС, и следовавтельно она дешевле
-отсутствуют бустерные ТНА, и следовательно дв-ль дешевле
-меньше давление и обороты ТНА, и следовательно он проще и дешевле
-отсутствует УВТ(сильфон, шарнир, гидроприводы), и следовательно дв-ль дешевле.

Кстати есть и прикидка восстановления производства НК-33, для серийного требуеться 60 млн долларов.

Но я вот не понимаю, вы все о ценовых преимуществах НК-33 (достаточно не очевидных) говорите, а ведь РД-108 уже на порядок дешевле. Чего же вы его молчанием обходите. Даешь УРМ о четырех РД-108!

И не надо мне говорить, что ракета на 12 двигателях первой ступени будет ненадежна - когда последний раз была авария РД-108?? Что, не помните? Сколько с тех пор слетало движков безаварийно?

>В минусах 9сек УИ и необходимость отдельных рулевых камер для управления ракетой.

Какая разница, в капиталистическом мире все в деньги упираеться. Если движок, в полтора раза более слабый стоит на порядок дешевле, все остальное - фигня. К тому же у каждого РД-108 есть рулевая камера, если у 4 движков (которые в одном УРМе) их поставить - ничего дополнительно не понадобиться.

>По официальному проспекту ЦиХа, Ангара5 в варианте с четырьмя Байкалами выводит из Плесецка на ЛЕО 18.4 тонны (поверим им на слово). Объясните пожалуйста себе и мне, какую это такую ПН можно ею вывести из ПЛЕСЕЦКА?

Любую легче 18,4 тонн. Или на ГСО легче 2,8 тонны.

Старый>Но он никакой не "шестерёнчатый", а сидит на том же валу, что и остальные.

Обычно - да (в РД-191, например ) А вот именно в НК-33/43 он "шестерёнчатый".

>чем НК-33 лучше РД-191?

Повторю то, что сказано на 8 странице:

Вообще же шестеренки и две турбины, плюс двухкаскадный насос
LOX, а в будущем еще и бустеры, и УВТ - это информация к
размышлению о том, во сколько раз НК-33 проще РД-191.
Если же Энергомаш решится пойти на упрощение своих двигателей
(пусть не сейчас, а через несклько лет - все-равно Ангару на
десятилетия делаем), то разница может вообще исчезнуть.

Старый> - отсутствуют бустерные ТНА, и следовательно дв-ль дешевле
Старый> - отсутствует УВТ

На той же 8 странице посмотрите про бустеры и УВТ на НК-43М: рулевые камеры - только для крена. Наверное, так выгоднее оказалось.

Обороты ТНА, кстати, на РД-170/180/191 не такие уж и большие - на большинстве двигатлей открытой схемы такие же или даже чуть больше.

Все это я привожу (и приводил раньше) только для того, чтобы подчеркнуть некорректность сравнений типа "там есть - здесь нет => здесь проще и дешевле", т.к. всегда можно найти подобные же доводы против

По поводу Ангары-5 (и уж тем более - Ангары-7,8 и т.д. ). При наборе ракет разной грузоподъемности из одинаковых модулей по мере роста стартовой массы отношение массы ПН к общей массе бутет постоянно уменьшаться. Оптимум - на каждой ступени - 1 модуль с 1 двигателем. Но тогда исчезает возможность унификации. Вобщем, нужна золотая середина.
Но нынешний УРМ, похоже, находится ниже этой середины и больше подходит для построения легких и средних ракет. Для тяжелых и тем более сверхтяжелых нужен и модуль потяжелее

CaRRibeaN>Любую легче 18,4 тонн. Или на ГСО легче 2,8 тонны.

И какую же это "любую"? Специально создать урезанный Алмаз? Чтоб вывести на ГСО из Плесецка 2.5 тонны, требуется 24 тонны на ЛЕО. Так что с 18-ю тоннами на ЛЕО, на ГСО получится только 1.9 максимум.

Не буду спорить про щестерёнки на НК-33.
Дело в том, что я и не предлагаю его ставить. Я считаю, что нужен РД-170 упрощённый до уровня НК-33, то есть без бустеров, УВТ и с пониженым давлением. ТНА в этом случае прийдётся создавать практически заново.
Почему не нужно ставить много 33-х или РД-107-х? Потому что одно большое лучше, чем много маленьких. Возможно применив пачку 107-х удастся на каком-то этапе получить некую экономию, но в целом мощный двигатель окажется выгоднее. Всё-таки один ТНА дешевле, чем восемь, пять камер дешевле, чем 48, да и по всем показателям один двигатель должен быть дешевле, чем восемь. Не надо тут опять разводить бухгалтерские расчёты, в целом всё равно один двигатель будет дешевле. Да ещё и плюс 20-30 сек УИ. Некоторые ради них готовы с метаном возиться, а тут на том же керосине.
А откуда всё-таки дровишки про "шестерёнчатый" насос НК-33? Что-то уж больно невероятно, Кузнецов вроде не состоял в китайской пионерской организации... Да и на разрезе вроде все на одном валу... На РД-107 кстати, тоже есть два "шестерёнчатых" насосика, но там это сделано ради мультипликатора.

О, кстати. Если делать боковой блок "протоновского" диаметра, то восемь РД-107 туда не влезут.

Вобщем, давайте чтоб офтопик не разводить, с двигателями покончим. Краеугольный камень здесь - РД-170 и его "младшие братья" переусложнены и потому дороги.

Варбан, а для двигателей с вытеснительной подачей пузырьки вредны? Можно ли жестко связывать двигатель с баком?

Старый>А откуда всё-таки дровишки про "шестерёнчатый" насос НК-33?

ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ РАКЕТНОГО КОМПЛЕКСА "ВОЗДУШНЫЙ СТАРТ"

Они не многим сложнее РД-108/109 в полной комплектации. Включая рулевые камеры. В крупной серии стоимость будет доволно низкой. Не как у РД-108, конечно, но низкой. А если Хруничева перейдет на Ангару полностью - серия будет большой. На каждый старт - 5 двигателей, в год 5 коммерческих стартов, плюс военные, плюс Ангара 1.1, плюс Ангара-3... в общем, если пессимистично, то 40 двигателей в год, если оптимистично - 60-80, в зависимости о стапени оптимизма. Помимо этого понадобятся РД-0124 и рулевые керосиновые движки на 100 кил на ЦБ. AFAIK что-то такое было на Буране. Ну, и РД-0148/КВД1М, конечно. Возможно, можно будет унифицировать РБ и третью ступень, в том числе и на легкой и средней, а не только на сверхтяжелой Ангаре.
Кто-нибудь прикидывал, сколько вытащит на LEO связка УРМ+КВРБ?

АР>>Двигатель НК-33/43 тоже частично "шестеренчатый" - дополнительный насос горючего, который "дожимает" напор после основного насоса перед газогенератором

CaRRibeaN>Кстати , топливо то у нас после ТНА идет через рубашку до форсунок, т.е. падение давления больше чем у кислорода до форсунок, соотвественно к газогенератору надо дожимать до равного давления LOX а не керосин... Или я идеологии не понимаю

Идеологии не понимаете. Керосиновый двигатель замкнутой схемы работает так: кислород сжимается до давления ЗНАЧИТЕЛЬНО превосходящего давление в КС. Потом он подаётся в ГГ, сжигается там с небольшой частью керосина, газифицируется и подаётся на турбину. При срабатывании на турбине его давление падает и после этого он подаётся в КС. Керосину на турбине работать не надо, поэтому его сжимают до гораздо меньшего давления. Только ту небольшую часть керосина, которая подаётся в ГГ нужно сжать до высокого давления, для чего делается отдельный небольшой насосик. Но он никакой не "шестерёнчатый", а сидит на том же валу, что и остальные.
Чтоб покончить с двигателями акцентирую внимание на следующем: чем НК-33 лучше РД-191?
-меньше тепловая и механическая нагрузка на КС, и следовавтельно она дешевле
-отсутствуют бустерные ТНА, и следовательно дв-ль дешевле
-меньше давление и обороты ТНА, и следовательно он проще и дешевле
-отсутствует УВТ(сильфон, шарнир, гидроприводы), и следовательно дв-ль дешевле.

В минусах 9сек УИ и необходимость отдельных рулевых камер для управления ракетой.

К "любимой" теме про Ангару вернусь попозже.

>Вопрос - сколько нужно запустить ракет на РД-191, чтобы
сравнять стоимость вывода килограмма?

Со стоимостью вывода Союзом? 1700 штук

>Только это застой - и невозможность в будущем "стричь" ещё больше.

Да, это аргумент правильный. Однако "еще больше" в ракетной технике не велико, все упираеться в максимальный теоретический удельный импульс. За 45 лет Уи поднялся на 25%, однако за следующие 45 лет он врядли подниметься хотя бы еще на 10% а реально думаеться остаються проценты до практически абсолютного предела.

>Не надо тут опять разводить бухгалтерские расчёты, в целом всё равно один двигатель будет дешевле.

ЧЕГОООО??? Не надо тут демагогию разводить на тему "почему это будет дешевле", ибо цифры, т.е. факты, опровергают ваши досужие размышления.

>Да ещё и плюс 20-30 сек УИ.

Зато цена блокабудет раза в два дешевле. Вы же ради этого хотите РД-191 отменить.

>О, кстати. Если делать боковой блок "протоновского" диаметра, то восемь РД-107 туда не влезут.

Как сказать. 9 РД-108 (они дешевле чем 107) - описанный круг диаметром 3 м. Влезет. Это замечательный движочек, он маленький.

>Краеугольный камень здесь - РД-170 и его "младшие братья" переусложнены и потому дороги.

Правильно, поэтому надо ставить РД-108. Они совершенно не переусложнены, а главное каждый килограмм тяги от таких движков стоит в 10 раз дешевле, чем у их старших братьев.

Кстати двигатель РД-275 (который под названием РД-253 летает) стоит 800 тыс баксов.

Всё верно многие технологии, после этапа обкатки и первичного возврата инвестиций, становятся дешёвыми и надёжными. Есть, конечно, соблазн на этом остановиться и "стричь купоны". Только это застой - и невозможность в будущем "стричь" ещё больше. Поэтому всё же более эффективные решения в конце концов выгоднее.

Вопрос - сколько нужно запустить ракет на РД-191, чтобы сравнять стоимость вывода килограмма?

ratman>24.5/4.0 = 6.1
ratman>18.4/2.5 = 7.4
ratman>В чем проблема ?

А! Тогда проблема в КВРБ.

Сколько времени Байкал летит в космосе? Какая тяга нужна, чтобы за это время набрать орбитальную скорость? Я имею в виду следущую схему выведения : Байкал разгоняет ступень КВРБ-ПН (4-6 т. на ПН) на суборбитальную траекторию. За время суборбитального 'прыжка' происходит добор горизонтальной составляющей скорости самим РБ. 30 тонн веса РБ+ПН, 10 тонн тяги. 1/3 G. 3 м/c*с. Для добора 6 км/с нужно 1000 секунд. Сколько времени ступень будет просто лететь до апогея, если ничего не делать? Так, достаем циклограмму Байкала... 400 километров, делим на 2 км/с... 200 секунд. На самом деле - даже 100, потому что после апогея придется обратно набирать вертикальную скорость. Маловато,однако... Впрочем, на самом деле ускорение будет выше.. по мере выработки топлива... вплоть до 1.5G, примерно. Все равно мало. Да, для такого вывода либо надо блок в два раза легче, либо двигатель в два раза мощнее. Лучше двигатель. Этакий КВРБ-Центавр. А средних водородников у нас нет? Тонн на 30-50 тяги?

Относительно заправки - тогда проще недозаправить боковые УРМ (в случае АНГАРЫ -5 - на чуть, процентов на 15-20), и стартовать только на них. А центральный УРМ запускать перед сбросом боковых.

Старый>>А откуда всё-таки дровишки про "шестерёнчатый" насос НК-33?

AP>ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ РАКЕТНОГО КОМПЛЕКСА "ВОЗДУШНЫЙ СТАРТ"

Ага. Посмотрел. Ох и химера, этот Воздушный старт! (Пардон за оффтопик, непроизвольно вырвалось).
Тот, кто писал там про двигатель, немного не разобрался. Дело в том, что НК-33 имеет-таки преднасосы, которые можно в принципе считать бустерными ТНА. Они правда маленькие и не отдельные (встроены в основной ТНА так, что снаружи их вобще не видно), но имеются. Это связано с очень низким давлением в баках ракеты Н-1 на которую двигатель изначально расчитывался.
Так вот эти преднасосы приводятся: кислородный от гидротурбины а керосиновый через шестерёнчатый редуктор. Очевидно именно это там автор имел в виду, когда говорил о "двухкаскадном" насосе окислителя и "шестерёночном" насосе горючего.
Что касается второй пиротурбины (там почему то обе названы "пиротурбинами"), то она служит для запуска. На Н-1 требовался синхронный запуск 24-х чтоли двигателей, для этого и применили пиростартер.
При создании ТНА для двигателя новой ракеты, от всего этого не составит труда избавиться. Напомню, на РД-253 обошлись без бустеров (практически без бустеров ) и избавились от пусковой пиротурбины, хотя изначально она там была.

Вот не нравится мне это жонглирование цифрами: этот стоит столько то, а этот столько то. К примеру если американы платят за РД-253 800тыс, это может и не значит, что он на самом деле столько стоит. Ну не могу я понять, почему РД-253 стоит дороже, чем РД-107.
Я рассуждаю так: как ктото верно отметил, после возврата инвестиций на НИОКР и организацию серийного производства, стоимость изделия будет определяться двумя факторами: технологическими затратами и накладными расходами. То есть при постоянном темпе производства она должна стабилизироваться и в дальнейшем уже не уменьшаться. Накладные расходы - это не связанные с самой технологией затраты: свет, вода, отопление, охрана, администрация, соцкультбыт и т.д. Они являются для данного завода в расчёте на год величиной постоянной и их вклад в стоимость изделия определяется путём деления на количество изделий. Технологические затраты это собственно сами затраты на выполнение технологических операций ну и видимо на закупку сырья и комплектующих. Они очевидно являются величиной постоянной в расчёте на каждое изделие и не зависят от количества изделий (если конечно не считать оптовых скидок на сырьё).
При использовании уже имеющегося серийного завода сократить накладные расходы вряд ли возможно, поэтому очевидно уменьшение стоимости изделия должно будет определяться удешевлением технологии. Таким образом чем меньше в двигателе дорогостоящих высокотехнологичных изделий и операций, тем очевидно он будет дешевле. Вот так я рассуждаю.
И ещё я думаю, что стоимость асимптотически стремится к определённой величине, определяемой стоимостью технологтческих операций. Ведь к примеру если стоимость расточного станка уже окуплена, то ему пофигу, какое по счёту он отверстие растачивает, сотое или десятитысячное. Так же и с зарплатой рабочего.
Таким образом не могу понять, почему РД-253 должен быть к примеру дороже чем 107-й, какие в нём такие технологические навороты, требующие больших денег?
Вот когда нужно кардан сделать, передающий усилие в 200т да ещё пустой внутри, чтоб газовод пролез, вот тут да, можно ожидать, что будет денег стоить. Да пару гидроусилителей к нему по 50 тонн каждый. Почём нынче гидроусилители в серийном производстве? Да и сам газовод этот, гибкий с давлением внутри 280 атм, а может и больше. Я честно говоря вообще не понимаю, как его можно сделать, а уж тем более, почему он должен быть дешёвым. Ксли давление в камере меньше, то наверно и рёбер этих на стенкеменьше прийдётся фрезеровать, опять технологическая экономия. Турбины там всякие для бустеров, они конечно попроще, чем основная, но всё-таки три это не одна. Вобщем, если всё наладится, то наши потомки в течение полувека оплачивая за свой счёт изготовление всей этой галиматьи будут нас материть за то, что в начале века у нас не нашлось денег на то, чтобы сделать порядочный двигатель.

Еще есть такая вещь, как серия. То есть сделать 4 маленькие камеры может обойтись при прочих равных дешевле, чем одну большую, если оные камеры будут делаться на конвеерном производстве. Ну, немного коряво, но так. То есть штучное производство сильно дороже конвеерного. К примеру, если РД-170 это штучное изделие, а РД-191 - уже конвеерное, то 4 РД-191 могут быть дешевле одного РД-170 именно потому, что делаются с бОльшим количеством одинаковых технологических операций. Ну, это, я, конечно, утрирую . Но суть именно та.
Вряд ли РД-191 сильно сложнее современного ДВС, или, скажем, автомобиля, а их, между прочим, делают на конвеере, с себестоимостью чуть ли не материала. Так что все сильно зависит от объема серии и метода производста, причем, чем выше объем серии - тем ниже как постоянная составляющая затрат (линейно), так и стоимость обработки (скачками).
С другой стороны, если серия одинакова, то стоимость, конечно, определяется технологической простотой изделия. Но при этом изделие - это не отдельный двигатель, а комплекс. В Н-1 изделием была каждая ступень, поэтому рулевые двигатели там были 'на ступень'. А у нас изделие - это УРМ, поэтому можно сказать, что двигатель - это НК-33, ПЛЮС рулевые двигатели. В том, что сложность такой связки меньше сложности РД-191 у меня таки есть сомнения...

Да, и в этом свете к идее "семь в одном", то есть вместо одного мощного но дорогого двигателя поставить семь маленьких и дешовых. Ну не могу я понять, почему изготовление одного двигателя типа РД-170 (с предлагаемыми упрощениями)будет дороже семи РД-107. Технологичнские затраты на него явно меньше во много раз. Если брать только основные камеры и ТНА то семь к одному. Даже по удельной металлоёмкости а стало быть по объёму металлообрабатывающих операций. Конечно и камеры и ТНА в семь раз мощнее, но както чувствуется (интуиция ), что одно большое дешевле чем семь маленьких. Ну к примеру взять суммарную площадь стенок КС или суммарное число лопаток в ТНА или там подшипников или регуляторов. И всякая мелочь: рамы, проводка, трубопроводы... А! Ещё в каждом РД-107 шестерёночки и насосики для перекиси и азота.
Вобщем технологически один большой двигатель должен быть дешевле семи маленьких.

hcube>То есть штучное производство сильно дороже конвеерного. К примеру, если РД-170 это штучное изделие, а РД-191 - уже конвеерное, то 4 РД-191 могут быть дешевле одного РД-170 именно потому, что делаются с бОльшим количеством одинаковых технологических операций.

У одного РД-171 и четырёх РД-191 в сумме одинаковое количество камер, так что в этом плане пусть серийность вас не беспокоит Если серъёзно, то речь ведь идёт о создании перспективного геостационарного носителя, призванного заменить Протон, то есть предполагается, что он будет в течение нескольких десятилетий совершать по десятку полётов в год, а может и больше. То есть изначально речь идёт о массовом серийном производстве. В отоношении ракетной техники конечно нельзя сказать "конвейерное" производство, но слово "поточная линия" думаю можно употреблять. Поэтому рассматривая разные схемы двигателей во всех случаях надо преполагать массовое поточное производство.

hcube>С другой стороны, если серия одинакова, то стоимость, конечно, определяется технологической простотой изделия. Но при этом изделие - это не отдельный двигатель, а комплекс. А у нас изделие - это УРМ, поэтому можно сказать, что двигатель - это НК-33, ПЛЮС рулевые двигатели. В том, что сложность такой связки меньше сложности РД-191 у меня таки есть сомнения...

Конечно НК-33 технологически дешевле РД-191, даже если с рулевой камерой. Но дело не в этом. Если ставить много НК-33, то получается та же проблема - "много маленьких". А нужно делать ОДНО БОЛЬШОЕ - всего два боковых блока протоновского диаметра, каждый с одним мощным предельно простым четырёхкамерным двигателем. Один большой блок будет технологически дешевле, чем несколько маленьких, хотя естественно в соответствующее количество раз менее массовый.
Идею массовости, кстати, нельзя доводить до абсурда, путём допустим дробления больших блоков и двигателей на много мелких, чтоб получить массовость любой ценой. Помнится, была такая фирма, ОТРАГ, она предлагала собрать тяжёлый носитель из нескольких тысяч блоков сделанных из... водопроводных труб!
И ещё, кстати. Говорят, КС для РД-170/171/191 серийно штампует Самарский завод на том же оборудовании, где до этого делались НК-33. И ещё говорят, что это та самая КС от НК-33 только слегка доработанная. Якобы после того, как Кузнецов форсирорвал её до 200т, Глушковцам осталось только наворотить к ней вот эту всю галиматью...