Цена космоса

Бродяга, 26.11.2003 23:28:09:

Вообще, я инженер-электрик (если это вы про меня), Streamflow, им сейчас и работаю.

 А там — посмотрим.

 

Я знаю

 Можно конечно, но ЖРД на первой ступени - тупиковый путь, мне кажется.
 Если не рассматривать носители грузоподъёмностью тонн в 100, разумеется.

 "Железо", связанное с установкой ВРД, в случае ЖРД заменит топливо. Нужен носитель с высоким массовым совершенством, а чем оно ниже - тем проще и дешевле получается.

1. Так то - там, а это - тут. Все изменилось. Уж, если на то пошло, то и граф теперь - с другой стороны

2. Есть, а как же иначе. Это даже не полуфантазии, а совершенно полные, полнее которых не бывает

3. "И это хорошо."

 Да, Streamflow, рассмотрим в вашей статье первое преобразование.
 Сперва стоит:

 С ~ Mc**(4/5)*Mmax**(4/5);

 Потом:

 С ~ s**(4/5)*m**(4/5)*Mmax**(4/5);

 Где s - "масштабный фактор", а m - доля массы конструкции.

 Нда, но Mc=Mн*m, где Mн - просто стартовая масса носителя.
 Как, откуда и зачем появилось это "s"?

 Вы пишете - "отношение стартовой массы носителя к некоторой фиксированной величине" - к какой именно величине? Она тоже будет под знаком степени, та величина.

 Дело в том, что вы потом пишете уже не "~", а "=", а это "мягко говоря не одно и то же".

1. s = Mн/М0, где М0 - некая константа. Параметр s появляется, как указано только что, делением для обезразмеривания соотношений.

2. Константа может быть, в принципе, любой. Она задает некоторый масштаб, а в конечных результатах от этого ничего не изменится. Я выбрал в качестве этой константы стартовую массу Зенгера. Так получилось исторически

3. Да, обе части соотношения делим на М0 в степени 4/5.

4. Там же одновременно появляется размерный и пока не определенный коэффициент пропорциональности. Если a ~ b, то a = kb, где k - константа.

Streamflow, 27.11.2003 00:10:26:

3. Да, обе части соотношения делим на М0 в степени 4/5.

 

То есть, я уже засыпаю. Правильная редакция:

3. Делим на М0 в степени 4/5 правую часть соотношения. Пропорциональность от этого, естественно, не изменится. Все размерные константы в итоге входят в K_s.

 Да, понятно. Есть "базовая масса".

 Но получается интересная вещь - чем хуже массовое совершенство, тем дороже носитель.

 К чему я это собственно. Мне кажется первая формула действует для определённого массового совершенства.

Утро вечера мудренее. Приведу нормальный вывод соотношения.

Так как с числом Маха никаких преобразований не проводится, его воообще не будем здесь рассматривать, только массу.

Определения:

M_s - масса конструкции, M - стартовая масса, M_p - масса полезной нагрузки, M_* - характерная (базовая) масса,
C - стоимость, ksi - удельная стоимость (стоимость на единицу полезной нагрузки).

m = M_s/M, m_p = M_p/M, s = M/M_*.

C ~ M_s^4/5 или C = k₁*M_s^4/5 = k₁*m^4/5*M^4/5.

ksi = C/M_p, отсюда ksi = k₁*m^4/5*M^4/5/M_p = k₁*(m^4/5/m_p)/M^1/5 = k₁*M_*^-1/5*(M/M_*)^1/5*(m^4/5/m_p) = k₂*s^-1/5*m^4/5*m_p^-1, где k₂ = k₁*M_*^-1/5.

 Замечательно. Итак, сделать шаттловский бак дешевле, чем союзовский? При одинаковой стартовой массе?

 Собственно, "такой бред" почему получается - идея-то неправильная. Сделать тот же ТБ на 200 и 300 тонн топлива - примерно одно и то же по затратам.

Бродяга, 27.11.2003 00:29:05:

Да, понятно. Есть "базовая масса".

 Но получается интересная вещь - чем хуже массовое совершенство, тем дороже носитель.

 К чему я это собственно. Мне кажется первая формула действует для определённого массового совершенства.

 

Все эмпирические формулы работают в определенных ограничениях. Причем область действия их, в основном, близка к тому массиву параметров, на котором они выведены.

Streamflow, 27.11.2003 10:29:16:

Все эмпирические формулы работают в определенных ограничениях. Причем область действия их, в основном, близка к тому массиву параметров, на котором они выведены.

 

 Да, но только тогда это должно быть обусловлено в явном виде.
 "Формула работает для таких-то классов носителей, при таких-то допущениях."

Бродяга, 27.11.2003 10:20:15:

Замечательно. Итак, сделать шаттловский бак дешевле, чем союзовский? При одинаковой стартовой массе?

 Собственно, "такой бред" почему получается - идея-то неправильная. Сделать тот же ТБ на 200 и 300 тонн топлива - примерно одно и то же по затратам.

 

Эти выражения предназначены для оценки стоимости аппаратов в целом с целью сравнения различных вариантов и выявления основных тенденций. Нельзя от этих формул требовать, чтобы они давали правильные ответы на любые вопросы, касающие отдельных элементов этих аппаратов. В принципе, при желаниии и/или непонимании любую, даже не эмпирическую, а абсолютно строгую формулу можно свести к абсурду. Этот тезис постоянно подтверждают, например, опровергатели теории относительности.

Бродяга, 27.11.2003 10:32:25:

Да, но только тогда это должно быть обусловлено в явном виде.
 "Формула работает для таких-то классов носителей, при таких-то допущениях."

 

Да, но вполне определенный ответ можно получить только после широких исследований такого рода. А пока можно сказать, что формулы, по-видимому, могут неплохо работать для тех классов транспортных средств, которые расссмотрены в работе.

Надо работать, закругляюсь.

 Streamflow вы, например, сравнили Протон и Союз - ракеты сделанные в СССР в один и тот же экономический период.
 Ракеты с примерно одинаковым массовым совершенством.

 Разумеется - "примерно одно и то же получили". Знаете, "3 и 72 меньше 100, значит все числа меньше 100"?

 А формула-то сама абсурдна - мы тратим усилия на снижение сухой массы носителя и в результате - он становится дешевле.

 Это замечание по существу, согласитесь и касается формул, которые вы так любите.

Вариант с ТРД-ЖРД бустером, ясно дело, довольно плох с точки зрения ХС. Я это отлично понимаю . Но он позволяет не тратя практически никаких дополнительных усилий - ну разве только охлаждение обшивки сделать, водой например... получить скорость разделения в 8М. Что, в принципе, позволит иметь все еще невысокую стоимость носителя, и, в то же время, хороший удельный вес ПН.

hcube, 27.11.2003 12:38:54:

Вариант с ТРД-ЖРД бустером, ясно дело, довольно плох с точки зрения ХС. Я это отлично понимаю . Но он позволяет не тратя практически никаких дополнительных усилий - ну разве только охлаждение обшивки сделать, водой например... получить скорость разделения в 8М. Что, в принципе, позволит иметь все еще невысокую стоимость носителя, и, в то же время, хороший удельный вес ПН.

 

 Вам понадобится массовое совершенство 1-й ступени где-то 0.2-03, что маловато.
 Поздже распишу подробнее - это очень интересно, я прикидывал, получается, что ВРД, что РД - примерно одно и то же. Только при использовании ВРД "железо заменяет топливо".

Да ну? 0.2-0.3? УИ керосинки в нижних слоях - скажем 3500. Нам надо набрать 5М - с 3 до 8 км/с. То есть 1.8 км/с. Для этого УИ удельный вес топлива примерно 0.5. Ну, может 0.6. Остается 0.4 - это никак не 0.2

hcube, 27.11.2003 17:52:26:

Да ну? 0.2-0.3? УИ керосинки в нижних слоях - скажем 3500. Нам надо набрать 5М - с 3 до 8 км/с. То есть 1.8 км/с. Для этого УИ удельный вес топлива примерно 0.5. Ну, может 0.6. Остается 0.4 - это никак не 0.2

 

 Как вы собрались лететь? Представьте траекторию.

 "Внизу" нельзя лететь со скоростью несколько махов - большие скоростные напоры. Для Союза где-то 4 тонны на квадратный метр предел.
 Значит надо сперва лететь медленно. Для ВРД это не страшно, на маленьких скоростях УИ существенно больше, чем при разгоне. А РД ест столько же.

 Будут потери ХС где-то 50%, может меньше, но надо считать с запасом.

Сначала летим на ВРД. Возможно, включаем ЖРД для отрыва. Как выходим на 20 Км - имеем уже скорость в 3М. Врубаем ЖРД и идем вверх компенсируя падение плотности для ТРД увеличением скоростного напора. Как ТРД отрубаются - идем дальше на ЖРД. Как начинает кончаться топливо - включаем на малой тяге ЖРД второй ступени. Отстыковываем вторую ступень, уходим маневром вниз. Вторая ступень вхлючает ЖРД на полную и идет на орбиту, первая идет по баллистической, управляя ориентацией сбросом через рулевые сопла неиспользованного испаренного жидкого кислорода. Тот же ЖК используется для захолаживания носовой часта, которая примет на себя основной нагрев. И тот же самый кислород запускается в движки для старта турбины. Повторюсь, ну, может, не 8, но 6М так вполне реально получить.

hcube, 27.11.2003 18:26:24:

Сначала летим на ВРД...

 

Бродяга>Будут потери ХС где-то 50%...

Именно, не говоря уже о трансзвуковом горле. Кроме того, какое отношение эта тема имеет к экономическим оценкам?

Streamflow, 27.11.2003 18:39:29:

Бродяга>Будут потери ХС где-то 50%...

Именно, не говоря уже о трансзвуковом горле. Кроме того, какое отношение эта тема имеет к экономическим оценкам?

 

 По экономическим оценкам мне хотелось бы получить ответ более распространённый.
 Ваша формула даёт следующее - "плохая" ракета дороже "хорошей". И это не относительно единицы ПН, а вообще дороже получается.

 Это Бред... Простите, ничего личного.

hcube, 27.11.2003 18:26:24:

Сначала летим на ВРД. ...

 

 Да, скорее всего можно скомбинировать, но тут "и шапка и ушанка" - и тяжелые ТРД и большие баки окислителя.
 Криво.

Бродяга, 27.11.2003 18:44:27:

По экономическим оценкам мне хотелось бы получить ответ более распространённый.
 Ваша формула даёт следующее - "плохая" ракета дороже "хорошей". И это не относительно единицы ПН, а вообще дороже получается.

 Это Бред... Простите, ничего личного.

 

ОК

Экий Вы торопыга. Как известно один дурак...

Естественно, ничего личного, цитата

1. Абсурдна не формула, Бродяга, а то применение, которое Вы пытаетесь ей навязать. Эта формула означает не более и не менее того, что бОльший носитель (самолет) при прочих равных условиях будет стоить дороже. И не просто дороже, а в определенном соотношении с массой его конструкции. Если программа создания некоторого количества самолетов, скажем сухой массой 5 т, стоит 1 G$, то можно ожидать, что программа создания такого же количества аналогичных (Ха-Ха) самолетов сухой массой 50 т будет стоить не 3, не в 10, и не в 20 раз, а примерно, 6.3 G$. И что же здесь абсурдного? Другое дело, что аналогичных, но увеличенных в 10 раз самолетов быть не может, но это должно учитываться иными средствами.

Если же мы тратим усилия на снижение сухой массы самолета (носителя), то в рамках статистической формулы мы никак этого учесть не можем. Просто его индивидуальное значение эмпирического инварианта будет отклоняться от среднестатистического. Другое дело, что, как уже писал hcube, если вы не достигнете «общественно необходимого» уровня этого параметра, то ваш товар на рынке востребован не будет. Я уже писал в статье, что: «Нарушение выявленных тенденций, приводящее к ухудшению показателей, в отличие от законов физики, вполне доступно воле человека». Но, так как полученные значения эмпирического инварианта получены из характеристик лучших современных транспортных средств и из достаточно оптимистических проектных данных, то эти уровни соответствуют примерно границе современных возможностей.

Кроме того, в окончательные формулы от всего этого вошла только очевидно вполне разумная зависимость удельной стоимости от масштабного коэффициента в степени 1/5.

2. У Протона и Союза некоторые характеристики отличаются в разы, а сходимость удельной стоимости – порядка процента. А отличная сходимость удельных стоимостей для Зенгера и морского судна, которые (стоимости) различаются в 30 000? Вы этот факт совсем не можете оценить?

Тогда Ваши насмешки с дурацкими цифрами – просто инсинуации плохо разбирающегося человека – «полуэксперта», который никогда полным экспертом не станет