SpaceX

Lamort> Моё мнение, надо передрать технологию SpaceX, - девять простых двигателей, "такой же" пустотник на второй ступени, или даже два для ещё большей надёжности.

Уж сколько раз твердили миру... Дело тут не в конкретной схеме, а в организации бизнеса. Элон когда начинал все это дело не собирался делать ни 9 двигателей, ни лапок. По мере разработки додумался.

Lamort> Когда полетит можно точно так же, как SpaceX, "лениво", отрабатывать многоразовость первой ступени, причём даже в разных вариантах.

Здравая мысль. Можно, например, под парашют как планировалось у Кистлера. Сейчс даже коммерческие управляемые парашюты есть. Или специальный двигатель на базе рулевика. Главное, чтобы не крылья как у МРКС-1.

Lamort> Так как в России "суши много" возвращение к старту не нужно, так что потери ПН будут незначительны, поскольку влияние массы конструкции первой ступни (в разумных пределах, до 20% от общей массы) на ПН невелико.

Ага, а влияние 2,2% остатка топлива потребного для возвратного импульса велико, да? В принципе я не спорю, но рассчеты — в студию.

NDMG> Практика показывает, что когда талантливому руководителю давали повышенные возможности, он формировал такой коллектив.

Кстати о таковом - в Америке сейчас живет любопытное сравнение между весьма талантливым руководителем, и в меру талантливым: SpaceX и Blue Origin. Несколько дней назад Джеф Безос дал интервью, в котором упомянул, что потратил около 600 миллионов на Blue. Это сравнимо с затратами на SpaceX. Их можно подсчитывать по-разному, но к моменту полета Драгона к МКС на него ушло менее 500 миллионов (вкратце: 60 из кармана Маска, 60 по подписке от друзей, 240 госденег от NASA, 10 малайзийских, остальное из задатка Iridium-а - конкретное число неясно). То есть получается, что Безос потратил малек побольше, а результата - нуль. Конечно, он запустил кое-какие ракеты, но они все были по большому счету бесполезны: ничего полезного никуда не доставлено. А у Маска был доставлен полезный груз для снабжения астронавтов.

В общем контраст очевиден: деньги потрачены на обоих, у одного есть результат, а у другого нет. Я убежден, что и в российских реалиях руководитель влуяет на результат аналогичным образом.

Lamort>> Моё мнение, надо передрать технологию SpaceX, - девять простых двигателей, "такой же" пустотник на второй ступени, или даже два для ещё большей надёжности.
zaitcev> Уж сколько раз твердили миру... Дело тут не в конкретной схеме, а в организации бизнеса. Элон когда начинал все это дело не собирался делать ни 9 двигателей, ни лапок. По мере разработки додумался.

Нисколько не спорю, но все эти технические решение выработаны при ведении грамотного бизнеса, так что грамотному бизнесу логично их передрать, если хотите, это тоже способ грамотного решения в рамках ведения грамотного бизнеса.
Маск же не взял шаттловске SSME и не стал лепить на их базе ракету, но использовал простенький двигатель собственного производства.

Lamort>> Когда полетит можно точно так же, как SpaceX, "лениво", отрабатывать многоразовость первой ступени, причём даже в разных вариантах.
zaitcev> Здравая мысль. Можно, например, под парашют как планировалось у Кистлера. Сейчс даже коммерческие управляемые парашюты есть. Или специальный двигатель на базе рулевика. Главное, чтобы не крылья как у МРКС-1.

Я не понимаю, чем вас так пугают крылья, вы же авиатор.
Хотя да, я считаю крылья избыточными, а вот использовать ТРДД вместо ЖРД вполне можно, с помощью ТРДД можно обеспечить длительное время зависания и, соответственно, упростить процедуру приземления. Если масса приземляющейся ступени около 0.2 от стартовой, то ТРДД с тягой около 1 будет весить 2%, что вполне себе "лезет" в эти 20%, даже в 15% лезет.
По топливу очень эффективно использовать вертолётный винт, но его надо складывать, а это, - "бяка", поскольку является сложной новой технической разработкой.

zaitcev> Ага, а влияние 2,2% остатка топлива потребного для возвратного импульса велико, да? В принципе я не спорю, но рассчеты — в студию.

Что-то я не понял, откуда вы взяли 2,2% топлива, это SpaceX публиковала такие данные? Требуется затормозить около 2 км/с горизонтальной скорости и потом сообщить скорость в обратном направлении, достаточную для того, чтобы ступень долетела до нужной точки до начала сильного торможения в атмосфере.
Грубо говоря, на первый взгляд атмосферу можно использовать только для конечного торможения, по-моему топлива должно потребоваться больше.

Lamort> Что-то я не понял, откуда вы взяли 2,2% топлива, это SpaceX публиковала такие данные? Требуется затормозить около 2 км/с горизонтальной скорости и потом сообщить скорость в обратном направлении, достаточную для того, чтобы ступень долетела до нужной точки до начала сильного торможения в атмосфере.

Признаюсь, это я высосал из пальца, и возможно ошибся, но это где-то там.

Прикинуть можно так. Берем конечную массу ступени (19 т. по Кайлу) и пока полагаем, что остаток топлива мал (это, конечно, не так, но погодите...). Берем время работы ступени из того же Кайла, 185 сек., и тягу M-1D, 75.5 тс. Прикидываем ускорение при работе 3-х двигателей, получаем почти 12 же (!!) или около 117 м/с за секунду. На самом деле, конечно, ступень весит больше (ввиду остатка для посадки и начального запаса на импульс возвращчения), ускорение будет меньше. Но даже если мы положим, скажем, 5% топлива (по совпадению около 19,2 т), то ускорение все равно будет 6 же. При таком ускорении 2 км/с можно набрать за 34с. Ну на самом деле мы спалим где-то 4% топлива на это, и ускорение будет расти, приближаясь к 9 же. Повторяя этот рассчет можно лесенкой свести его к потребным затратам, но уже ясно, что они где-то в районе 3% с хвостиком.

Нормальный инженер проинтегрировал бы, но мне это не по зубам без бумажки.

Update: Ну и херню же я тут нагородил. Нужно просто подсчитать методом подбора. Точность будет большая.

zaitcev> Признаюсь, это я высосал из пальца, и возможно ошибся, но это где-то там.

Для того, чтобы делать оценку надо задаться каким-то алгоритмом действий для возвращения на исходную площадку.

zaitcev> Прикинуть можно так. Берем конечную массу ступени (19 т. по Кайлу) и пока полагаем, что остаток топлива мал (это, конечно, не так, но погодите...).

19 тонн? Однако, масса заправленной ступени для двухступенчатой ракеты массой 480 тонн должна быть около 380 тонн, Маск что, сделал первую ступень с массой конструкции 5%. Это весьма хорошо.

zaitcev> Берем время работы ступени из того же Кайла, 185 сек., и тягу M-1D, 75.5 тс. Прикидываем ускорение при работе 3-х двигателей, получаем почти 12 же (!!) или около 117 м/с за секунду. На самом деле, конечно, ступень весит больше (ввиду остатка для посадки и начального запаса на импульс возвращчения), ускорение будет меньше. Но даже если мы положим, скажем, 5% топлива (по совпадению около 19,2 т), то ускорение все равно будет 6 же. При таком ускорении 2 км/с можно набрать за 34с. Ну на самом деле мы спалим где-то 4% топлива на это, и ускорение будет расти, приближаясь к 9 же. Повторяя этот рассчет можно лесенкой свести его к потребным затратам, но уже ясно, что они где-то в районе 3% с хвостиком.

Я бы пока вообще отвлёкся от тяговооруженности, будем считать, что импульс выдаётся мгновенно, но, как я сказал выше, нужно задаться алгоритмом возвращения.

Итак, будем считать, что вертикальная скорость в момент разделения ступеней около 1000 м/с, а горизонтальная около 2000 м/с, что соответствует общей скорости в момент разделения около 2240 м/с. Дальность в момент разделения примем равной 200 километрам. Я не знаю, какая она реально, наверно даже меньше.
Также будем считать, что все операции по перелёту к точке приземления проходят в безвоздушном пространстве, на конечном участке траектории ступень просто тупо вертикально падает на площадку.

После разделения надо выдать импульс для возвращения "домой", надо затормозить 2000 м/с горизонтальной скорости и придать дополнительную скорость достаточную для перелёта в точку приземления, после чего эту скорость тоже надо погасить конечным импульсом. Торможение атмосферой используется только на участке вертикального падения.

Уже имеющаяся в момент разделения ступеней вертикальная скорость 1000 м/с позволит ступени лететь вверх ещё около 100 секунд, а потом падать до высоты разделения те же 100 секунд, это "маловато", по этой причине возвратный импульс мы произведём не горизонтально, а выработаем 2500 м/с горизонтальной составляющей импульса и 1000 м/с дополнительной вертикальной составляющей импульса. Для этого понадобится ХС около 2700 м/с.
После выработки возвратного импульса ступень будет лететь обратно со скоростью 500 м/с и достигнет точки старта примерно на высоте разделения ступеней через 400 секунд. Здесь будет выработан тормозной импульс 500 м/с в горизонтальном направлении и ступень далее будет вертикально падать в район площадки приземления.

Таким образом, для перехода к процессу вертикального падения на площадку потребуется ХС 2700 + 500 = 3200 м/с.
Будем считать, что удельный двигателя тоже около 3200 м/с, у первой ступени Falcon-9 он около того.

Тогда отношение массы ступени к моменту свободного падения на площадку составит, n = e**(3200/3200) = e**1 = 2.71828... ( В 1928 году родился Лев Толстой. )

Следовательно, если сухая масса ступени 5%, то для доставки одной сухой массы ступени к месту падения на стартовую площадку потребуется масса первой ступени с остатком топлива после разделения 5*2.71828 = 13,6%, а масса топлива составит 8,6% от массы первой ступени перед стартом.

Однако, нужен ещё остаток топлива для маневрирования и торможения в момент приземления на площадку, я так думаю, что с ним остаток топлива будет около 10% - 12% от стартовой массы.

Разумеется, на конечном участке можно затормозить скорость возвращения атмосферой, но это, по-моему, много не даст, а вот работу системы управления может здорово усложнить.

Lamort> 19 тонн? Однако, масса заправленной ступени для двухступенчатой ракеты массой 480 тонн должна быть около 380 тонн, Маск что, сделал первую ступень с массой конструкции 5%. Это весьма хорошо.

Кайл считает 404 т., 385 т. только масса компонент топлива.

Lamort> Итак, будем считать, что вертикальная скорость в момент разделения ступеней около 1000 м/с, а горизонтальная около 2000 м/с, что соответствует общей скорости в момент разделения около 2240 м/с. Дальность в момент разделения примем равной 200 километрам. Я не знаю, какая она реально, наверно даже меньше.

Ну ты загнул. Посмотри на диаграммы, которые я публиковал для "Россиянки" и MD Tossback. Там 60 и 100 км соответственно. Скорость в момент разделения у F-9 примерно 1400 м/с.

Lamort> После разделения надо выдать импульс для возвращения "домой", надо затормозить 2000 м/с горизонтальной скорости и придать дополнительную скорость достаточную для перелёта в точку приземления,

Я думал ты уже учел 1400 и добавил 600 назад. Нам же все равно сколько минут он летит обратно до входа в атмосферу, лишь бы керосин не замерз в космосе

Lamort> Таким образом, для перехода к процессу вертикального падения на площадку потребуется ХС 2700 + 500 = 3200 м/с.

Ну дальше все ясно. При таком аппетите на ХС не удивительно, что ты насчитал 10-12%. Там каждый следующий процент по экспоненте меньше м/с дает ввиду Циолковского.

Lamort>> 19 тонн? Однако, масса заправленной ступени для двухступенчатой ракеты массой 480 тонн должна быть около 380 тонн, Маск что, сделал первую ступень с массой конструкции 5%. Это весьма хорошо.
zaitcev> Кайл считает 404 т., 385 т. только масса компонент топлива.

Да, совершенно верно, да общая масса ракеты немногим меньше, чем 506 тонн, интересно откуда я взял эти 480 тонн, наверно из "древних" оценок новой версии Falcon-9 на ФНК.

zaitcev> Ну ты загнул. Посмотри на диаграммы, которые я публиковал для "Россиянки" и MD Tossback. Там 60 и 100 км соответственно. Скорость в момент разделения у F-9 примерно 1400 м/с.

"Ну вот опять". Опять будем спорить о элементарных вещах.

Falcon-9 ракета "зенитовской схемы", у которой вторая ступень около 20% от массы ракеты, для таких ракет разделение ступеней происходит на скорости свыше 2000 м/с. Для сравнения, - у ракеты "Союз", которая имеет примерно такую же тяговооруженность, что и Falcon-9 разделение ступеней происходит когда выработано топливо массой примерно 2/3 общей массы ракеты, при этом скорость разделения ступеней около 1800 м/с.

Falcon-9 просто-напросто не хватит ХС для выхода на орбиту, если скорость разделения 1400 м/с.

Что касается дальности, да, возможно я её завысил, зато я считал, что импульс выдаётся мгновенно. Ваши оценки не помню, если можно воспроизведите здесь.

zaitcev> Я думал ты уже учел 1400 и добавил 600 назад. Нам же все равно сколько минут он летит обратно до входа в атмосферу, лишь бы керосин не замерз в космосе

Нет, не всё равно, чем дольше участок полёта в безвоздушном пространстве, тем медленней можно возвращаться к старту.
Однако, мне понятно, откуда ваши 2.2%, именно столько получается в случае, если горизонтальная скорость разделения 1400 м/с. Может вы имели в виду горизонтальную скорость разделения при разделении ступеней? Такое возможно, тогда вертикальная составляющая скорости при общей скорости разделения ступеней 2000 м/с тоже 1400 м/с и дополнительный вертикальный импульс не требуется.

Lamort>> Таким образом, для перехода к процессу вертикального падения на площадку потребуется ХС 2700 + 500 = 3200 м/с.
zaitcev> Ну дальше все ясно. При таком аппетите на ХС не удивительно, что ты насчитал 10-12%. Там каждый следующий процент по экспоненте меньше м/с дает ввиду Циолковского.

А это тоже немного если масса конструкции ступени действительно около 5%, ну будет ПН на 10-15% меньше, можно, например, увеличить тяговооруженность на старте где-то на те же 10-15% и "вернуть" потерянную ПН.
Я-то для случая "передирания" считаю, что не надо заморачиваться с массой первой ступени и вполне допустим сделать её 15-20%, 15% уж точно, это показатель для шаттловских ускорителей.

zaitcev> В общем контраст очевиден: деньги потрачены на обоих, у одного есть результат, а у другого нет.
Дак тут дело в том, что одни начали бутерброд не с того конца кушать.
Маск - сначала сделал ракету а потом доводит до ума корабль и многоразовость
А конкуренты начали с корабля, от которого никакого возврата финансов не может быть принципиально.

Lamort> После разделения надо выдать импульс для возвращения "домой", надо затормозить 2000 м/с горизонтальной скорости и придать дополнительную скорость достаточную для перелёта в точку приземления,
Это если куда-то перелетать надо.

zaitcev> Уж сколько раз твердили миру... Дело тут не в конкретной схеме, а в организации бизнеса. Элон когда начинал все это дело не собирался делать ни 9 двигателей, ни лапок. По мере разработки додумался.

Вы хорошо формулируете.

Но он начал с того, что надо делать проще, опираясь на нижний уровень цен на услуги и за изделия. Не "все только лучшее и передовое", а все современное и широко освоенное.

Это подходящий принцип для российской программы. С учетом сложившейся репутации на рынке и опыта. Даже содержание крутых технических решений слишком затратно. Проще с ними расстаться, мне кажется. Зенит это показывает, на мой взгляд.

***

Orbital тоже показали занятный подход: искали утиль, решения 60-х, чтобы воспользоваться списанными НИОКР, установив только новейшие системы управления. Потому что управление теперь быстро развивается и они тут сильны.

zaitcev> Ага, а влияние 2,2% остатка топлива потребного для возвратного импульса велико, да? В принципе я не спорю, но рассчеты — в студию.

Falcon 9(R) выводит на 15-20% меньше на ГПО, чем без (R). И это не все потери.

Если посмотреть заявленные запуски, то наибольшая масса на ГПО с большим наклонением будет у израильского спутника - 5.5 т. Двумя керосиновыми ступенями!

Taras66> 22 августа во время очередного полета на испытательной площадке McGregor взорвался "Кузнечик".

Взорвался не Grasshopper, а следующая итерация тестовой ракеты Falcon 9R. Фактически это модификация первой ступени Falcon 9 (у нее, в частности, только 3 двигателя Merlin). Целью испытания был подъем до высоты примерно 3 км с последующим приземлением.
Некоторые подробности есть в статье на spaceflightnow.

Taras66> О каких-либо других подробностях не сообщается.
Чисто визуально - похоже что потерял вертикаль, потом отключение движка и подрыв.

Lamort> Новая дата старта AsiaSat 6, - в субботу, 6-го сентября.
Lamort> Spaceflight Now | Falcon Launch Report | Mission Status Center

Уже перенесли на воскресенье. Стевен просто забыл панель обновить слева, у него в тикере это сообщается.

zaitcev> Уже перенесли на воскресенье. Стевен просто забыл панель обновить слева, у него в тикере это сообщается.

Улетели и уже на промежуточной орбите.
SpaceX | Webcast

Vehicle is now in parking orbit, awaiting 2nd stage engine restart at approximately T + 26 min.

 

Интересный кадр был в этот раз, по-моему SpaceX установила камеру внутри топливного бака второй ступени. Когда выложат запись трансляции сделаю картинку.

Уже сделал с повтора на странице.

Taras66> Повторная попытка 21-сен-2014 5:52:04 GMT.

Dragon CRS4 успешно выведен на орбиту. СБ раскрыты. Расчётное время прибытия на МКС — 23 сен 11:04 GMT.