Еще раз про перелив

Bell>> Забудь про тяговооруженность, важно ВРЕМЯ, за которое изменяется высота.
Полл> Это утверждение - перебор для человека, проведшего сегодня реконструкцию системы энергоснабжения ЦОДа без его остановки.
Ты не хочешь понять...

Вот представь себе, что переливом (да неважно чем) удалось увеличить ПН Ангары на 20%.
Но третья ступень осталась прежней.
Простейший расчет покажет, что с большей нагрузкой на той же ступени у тебя гравитационные потери останутся прежними, хотя тяговооруженность СНИЗИТСЯ. А потому что время работы ступени останется тем же.
А более точный расчет, где будет учтена траектория и углы полета, даже покажет УМЕНЬШЕНИЕ гравпотерь третьей ступени, потому что бОльщая часть разворота будет выполнена нижними ступенями.

Гравпотери и тяговооруженность связаны через свою основу, а не между собой напрямую. Иногда одно по другому можно оценивать, а иногда - нет. И лучше вообще этого не делать.

Полл> Можно их увидеть?
ну вот так:
в рамочке суммарная ХС по ступеням, минус гравпотери, плюс скорость вращения на широте Плесецка 210 м/с, должна получаться первая космическая на высоте 200 км

Bell>> Нас интересует максимальное перераспределение РЗТ между ступенями, а ты фактически предлагаешь уменьшить перемещаемые объемы топлива
Полл> Нас интересует максимальная ПН в данном случае.
да-да, что в данном случае достигается оптимальные перераспределением РЗТ в полета по ступеням.

хотя там и другие критерии могут быть: минимизация стоимости (например, за счет исключения УМР-2) или поля падения

Например, если выкинуть УРМ-2, увеличить блоки УРМ-1 до той же Мст 767 т и сделать перелив из 2 ББ в ЦБ (формальные 3 ступени), то у меня получается, что улетать должно где-то 26 т
А если на ЦБ еще поставить сдвижной насадок... о-о...

Bell>> Забудь про тяговооруженность, важно ВРЕМЯ, за которое изменяется высота.
Полл> Это утверждение - перебор для человека, проведшего сегодня реконструкцию системы энергоснабжения ЦОДа без его остановки.
Я тебе сейчас покажу, до чего додумываются люди, которые определяют гравпотери по тяговооруженности, почитай, посмейся

Для начала, увеличение ПН "Ангары-5" с 24.500 до 28.500 приведет к недобору скорости не на 215м/с, а раза в два больше (примерно на 420м/с). Это следствие существенно худшей стартовой тяговооруженности ступеней "Ангары-5". Одна третья ступень тянет чуть ли не вдвое слабее протоновской, ее "соптимизировали" под обрез, практически. В этом качественная разница, у "Протона" есть резерв мощности для превышения массы ПН, а у "Ангары" практически нет.

Далее, вертикальное ускорение в начале разгона будет около метра в секунду. При ускорении от ДУ вашего РБ чуть больше двух с половиной. Потери можете оценить по известной формуле из википедии. Нужно держать тангаж градуса 22, чтобы не сваливаться. И не надейтесь, что можно забить, типа само выправится. Маленький горбик в таких условиях не получится, слишком длинный участок для такого медленного разгона. Перигей будет под землей.

 

это с форума НК, был там один такой деятель...

Bell> Простейший расчет покажет, что с большей нагрузкой на той же ступени у тебя гравитационные потери останутся прежними, хотя тяговооруженность СНИЗИТСЯ. А потому что время работы ступени останется тем же.
Bell> А более точный расчет, где будет учтена траектория и углы полета, даже покажет УМЕНЬШЕНИЕ гравпотерь третьей ступени, потому что бОльщая часть разворота будет выполнена нижними ступенями.
Хорошо, давай сделаем этот простейший расчет.

Полл> Хорошо, давай сделаем этот простейший расчет.
Давай сделаем.
Начнет с того, что при увеличении ПН тяговооруженность третьей ступени снижается, верно?
Вот расчет:
было - Мст 40+24,5=64,5 т, Мкон 4,5+24,5=29 т
тяга 30 тс, тяговооруженность начальная 30/64,5=0,465, конечная 30/29=1,034
стало - Мст 40+24,5*1,2=69,4 т, Мкон 4,5+29,4=33,9 т
тяга 30 тс, тяговооруженность начальная 30/69,4=0,432, конечная 30/33,9=0,885
Видишь, все просто.

Но дальше есть один нюанс. Я не умею считать увеличение гравитационных потерь. Потому что я считаю, что этого нет. Я не могу посчитать того, чего нет.
Ты же считаешь, что оно есть. Поэтому дальше твоя очередь считать.

Bell> Я не умею считать увеличение гравитационных потерь.
Так и надо было сказать.

Bell> Потому что я считаю, что этого нет.
Эмм, оригинальный подход. Ты вообще с реальной жизнью не сталкиваешься?

В воскресенье сяду считать, доделаю модель работы нижнего пакета "Ангары-А5" по информации Паши Шубина, постараюсь успеть посчитать по новой модели работу нижнего пакета с двумя вариантами перелива.
Останется время - посчитаю грав.потери.

Bell>> Потому что я считаю, что этого нет.
Полл> Эмм, оригинальный подход. Ты вообще с реальной жизнью не сталкиваешься?
Это нормальный подход
Считать то, чего нет, должен тот, кто думает, что оно есть
В реальной жизни обычно так.
Причем именно в реальной жизни всякий раз сторонники теории прямой зависимости гравпотерь от тяговооруженности уклоняются от доказательств своих идей расчетами.

Bell>>> Потому что я считаю, что этого нет.
Полл>> Эмм, оригинальный подход. Ты вообще с реальной жизнью не сталкиваешься?
Bell> Это нормальный подход
Нормальный подход - не лезть туда, где не разбираешься и не способен своё мнение обосновать, подтвердить расчетом.
Ладно, это лирика.
И у меня появилось чувство, что я вновь влез в разговор чужих тараканов, судя по постоянной отсылка на каких-то иных людей и ситуации, вместо расчётов.

Предлагаю не переливать из пустого в порожнее, а подождать результатов расчётов.

Полл> Предлагаю не переливать из пустого в порожнее, а подождать результатов расчётов.
ладно, не буду мешать, а-то уже вторую неделю ждем...

Полл> И у меня появилось чувство, что я вновь влез в разговор чужих тараканов, судя по постоянной отсылка на каких-то иных людей и ситуации, вместо расчётов.
Ну ты же знаешь, как это - "в интернете кто-то неправ"...
не бери близко к сердцу.

PSS> Продублирую тут циклограмму "Ангары" 23 декабря 2014 года
В бассейн вода втекает через две трубы, а вытекает через одну.
Немножко мозги жиром заплыли, однако.
Смотри файл во вложении, насколько графики получились похоже к правде.

PSS> Т-0 Двигатели выведены на режим 105% тяги. Общая тяга 1025 т (Норма 980 тонн)
Как мы с тобой решили, эту подробность не эмулируем.

PSS> Т-47 Тяга центрального двигателя снижена до 30% от номинальной тяги
У меня получается, что в Т-45 начинается сброс тяги. И он примерно такой же плавный, как при переводе движков с режима полной тяги на режим конечной тяги - около 3% тяги в секунду.
Таким образом, полностью до режима глубокого дросселирования тяга падает до 67-68 секунды полета. Иначе не получается с балансом топлива.
В аттаче сброс тяги начинается с 40-ой секунды полета, и остаток в центральном блоке более 2 тонн. Мгновенный сброс тяги так же дает большой остаток.

PSS> Т-70 - максимальный скоростной напор H ~ 9 км V~ 275 м/с
Драг (воздушное сопротивление) для таких данных должен быть зверским. "Колбасы" не могут в полет на трансзвуке.
Аэродинамику "Ангаре" явно надо улучшать.
И после прохождения максимального скоростного напора в моей модели начинается отработка тангажа. Сперва - на 45 градусов.
А на высотке около 40 км - до 20 градусов.

PSS> Т-200 с - снижение тяги боковушек до 38%
Т-182 - начало дросселирования движков боковушек.

PSS> Т- 208.8 с (или 211) прекращение работы боковушек H- 80 км
У меня Т-212 с, Н - 82 км, сброс боковушек.

PSS> Перевод центрального УРМ на 100% тяги
И, похоже, очень быстро. Набирает тягу РД-191 явно быстрее, чем сбрасывает, за единицы секунд.

PSS> Т-324 сброс ГО
Вот, кстати, по ГО. Он по всем источникам у "Ангары" - 2200 кг. И ПН - 24 500 кг. Плюс для ПН нужен адаптер, а для КГЧ - переходник. Пусть хотя бы полтонны на оба вместе взятых. Итого - 27 200 кг на КГЧ.
А в твоих данных на 2 тонны меньше. И кому бедному крестьянину верить?

PSS> Т-730.9 - перевод ДУ третьей ступени на конечную ступень тяги
Тут уже явно надо считать в полярных координатах. И вообще, мы собирались посмотреть, имеет ли перелив на нижнем "пакете" преимущества перед другими вариантами.

Полл> Тут уже явно надо считать в полярных координатах. И вообще, мы собирались посмотреть, имеет ли перелив на нижнем "пакете" преимущества перед другими вариантами.

Как человек привыкший к спедшиту Ратмана был несколько шокирован. Увы. Разобраться оперативно не выйдет, значит помочь не получиться.

В целом данные достаточно близки, так что можно уже забыть, что у Хрунников и именно эту ракету начать считать основной.

Уже на ее базе мучая и перелив и отработку более высотного ЖРД.

То есть базовый вариант, при массе 763 600 кг выводит на низкую орбиту 24500 кг.

Перигей орбиты - 126 км. Черт, мало. Также я не вижу какая там скорость, чтобы оценить апогей.

Может лучше приведем к опорной 200 км орбите?

Полл>> Тут уже явно надо считать в полярных координатах. И вообще, мы собирались посмотреть, имеет ли перелив на нижнем "пакете" преимущества перед другими вариантами.
PSS> Как человек привыкший к спедшиту Ратмана был несколько шокирован. Увы. Разобраться оперативно не выйдет, значит помочь не получиться.
Я могу либо расписать подробно, что к чему относится, либо наделать пояснений на самом листе с расчетами.
Но уже на следующей неделе.

PSS> То есть базовый вариант, при массе 763 600 кг выводит на низкую орбиту 24500 кг.
PSS> Перигей орбиты - 126 км. Черт, мало. Также я не вижу какая там скорость, чтобы оценить апогей.
Это лишь работа нижнего пакета из пяти УРМ-1. Кстати, нижняя ось - время, и там 327 секунд видно.
389-я строка в таблице с расчетами. Горизонтальная скорость - 4454 м/с, вертикальная скорость - 129 м/с.
Видимо, я ошибся с углом тангажа. Надо было что-то в районе 22 градусов закладывать, тогда конечная высота полета - 137 км, вертикальная скорость - 247 м/с, горизонтальная - 4408 м/с, итоговая скорость - 4415 м/с.

PSS> Может лучше приведем к опорной 200 км орбите?
Орбиты считать можно исключительно в полярных координатах, Паша. Это сразу трудоемкость прыгает намного.

Всем хорошего вечера!

Полл> Всем хорошего вечера!
Мне показалось или ты не учитываешь увеличение тяги с высотой?

Bell> Мне показалось или ты не учитываешь увеличение тяги с высотой?
На высоте 40 км происходит переход на вакуумную тягу движков.
Если у тебя есть график тяга-высота для РД-191, можно сделать более точный расчёт.

Полл> Если у тебя есть график тяга-высота для РД-191, можно сделать более точный расчёт.
Поскольку ты тонко управляешь тягой ЦБ, то необходимо учитывать разряжение ниже 40 км. На высоте 6 км плотность ниже уже в 2 раза, где-то на 16-17 км - в 10 раз. А тяга, имхо, зависит от противодавления линейно. Ну и удельный импульс, конечно. Так что там вполне ощутимые цифры получаются.
Есть стандартная модель атмосферы, есть тот же ратман. В нем, кстати, последний раз как раз атмосферу исправляли.

Bell> Поскольку ты тонко управляешь тягой ЦБ, то необходимо
Разговор начался с необходимой МОДЕЛИ для сравнения различных вариантов нижней ступени "Ангары" - с переливом разного типа, с другим РЗТ и движком центрального блока и так далее.
Если ты считаешь, что для данной модели необходим расчет тяги движка от высоты - сделай его, пожалуйста, я введу его в модель.

З.Ы. Тебе колонку гравитационных потерь сделать в этой таблице?

Полл> Если ты считаешь, что для данной модели необходим расчет тяги движка от высоты - сделай его, пожалуйста, я введу его в модель.
Полл> З.Ы. Тебе колонку гравитационных потерь сделать в этой таблице?
1. Ты считаешь собственным итерационным методом. Однако, на этот случай есть куда более мощная и точная модель Ратмана. Там есть и высотность, и сферичность (на сколько я понимаю), и грав. потери, и управление тангажом, и пр.и пр. Поэтому у меня есть рацпредложение, чтоб время не терять...

либо (поскольку лично у меня проблемы с подбором программы тангажа):

2. В связи с этим грав. потери итерациями я считать не хочу (там уж больно все завязано на скорость, высоту, программу управления и пр., что требует интегрированного расчета). Для наших потребностей "прикидок на пальцах" достаточно оценки потерь по времени работы ступеней, бо летим мы в любом случае на одинаковую орбиту по примерно одинаковой траектории. То есть в известной формуле расчета грав. потерь по сути меняется только t.

3. Тогда СРАВНЕНИЕ двух подобных систем можно упростить до расчета располагаемой ХС просто по легко определяемым массам Мст и Мкон ступеней, а потом добавить туда приблизительную оценку грав. потерь по вышеуказанной методе.

Я вот тоже посидел, посчитал и вот что получилось:

Bell> 1. Ты считаешь собственным итерационным методом. Однако, на этот случай есть куда более мощная и точная модель Ратмана. Там есть и высотность, и сферичность (на сколько я понимаю), и грав. потери, и управление тангажом, и пр.и пр. Поэтому у меня есть рацпредложение, чтоб время не терять...
В моей модели тоже есть и высотность, и грав.потери, и управление тангажом. Смотри внимательно.

Bell> 2. В связи с этим грав. потери итерациями я считать не хочу (там уж больно все завязано на скорость, высоту, программу управления и пр., что требует интегрированного расчета). Для наших потребностей "прикидок на пальцах" достаточно оценки потерь по времени работы ступеней, бо летим мы в любом случае на одинаковую орбиту по примерно одинаковой траектории. То есть в известной формуле расчета грав. потерь по сути меняется только t.
Это не так.

Bell> Я вот тоже посидел, посчитал и вот что получилось:
Ты посчитал ошибочно. В обоих случаях.
В случае перелива из 4 боковых блоков в центр прибавка составляет примерно 8%. В случае перелива из 2 ББ в центр - чуть побольше.

Полл> Это не так.
Полл> Ты посчитал ошибочно. В обоих случаях.
так ты укажи, я ж не против исправить.

Полл> Разговор начался с необходимой МОДЕЛИ для сравнения различных вариантов нижней ступени "Ангары" - с переливом разного типа, с другим РЗТ и движком центрального блока и так далее.
Единственная схема где насущно необходим перелив, - несимметричная "двухстволка".
В "трехблоке" перелив ещё как-то можно оправдать.
В "пятиблоке" переливу нет места по определению.

Полл>> Это не так.
Полл>> Ты посчитал ошибочно. В обоих случаях.
Bell> так ты укажи, я ж не против исправить.
В общем случае, нельзя привязывать гравитационные потери ко времени работы ступени. Важен только импульс, который расходуется на противодействие падению. У почти всех современных РН, включая "Ангару", нижняя (или нижние) ступени формируют суборбитальную траекторию с излишне высоким апогеем, в случае "Ангары" - 219 км. Беря на себя большую часть гравитационных потерь - и за счет своей высокой тяговооруженности сокращая эти гравитационные потери.
А затем верхняя ступень или РБ потихоньку долго "пилит" на нисходящей ветви траектории. У "Ангары" опорная орбита на 215 км, ниже, чем апогей у суборбитальной траектории после работы УРМ-2. И гравитационные потери у них очень малы, несмотря на длительное время работы и низкую тяговооруженность.

Полл>>> Это не так.
Полл> Полл>> Ты посчитал ошибочно. В обоих случаях.
Bell>> так ты укажи, я ж не против исправить.
Полл> В общем случае, нельзя привязывать гравитационные потери ко времени работы ступени. Важен только импульс, который расходуется на противодействие падению.
Что за импульс? Куда его подставлять в общеизвестную формулу расчета грав. потерь?

Полл> У почти всех современных РН, включая "Ангару", нижняя (или нижние) ступени формируют суборбитальную траекторию с излишне высоким апогеем, в случае "Ангары" - 219 км. Беря на себя большую часть гравитационных потерь - и за счет своей высокой тяговооруженности сокращая эти гравитационные потери.
То есть, траектория на момент окончания работы ЦБ - не параллельная поверхности, а направлена вверх? Ок, полностью согласен.
Но в чем тогда будут численные отличия в рассматриваемых вариантах?

Полл> А затем верхняя ступень или РБ...
Погоди, в нашем случае все технические отличия - только на первых ступенях, но они-то во всех случаях выводят верхнюю ступени КГЧ на примерно одну и ту же траекторию. Значит, что там выше происходит - при сравнении нижних ступеней нас уже не интересует.

Bell>> 2. В связи с этим грав. потери итерациями я считать не хочу (там уж больно все завязано на скорость, высоту, программу управления и пр., что требует интегрированного расчета). Для наших потребностей "прикидок на пальцах" достаточно оценки потерь по времени работы ступеней, бо летим мы в любом случае на одинаковую орбиту по примерно одинаковой траектории. То есть в известной формуле расчета грав. потерь по сути меняется только t.
Полл> Это не так.
Нет, это именно так.

Вот тебе учебник, прочитай сам.
Сихарулидзе Ю. Г. Баллистика и наведение летательных аппаратов.

стр. 102

Bell> Что за импульс? Куда его подставлять в общеизвестную формулу расчета грав. потерь?
В угол атаки от времени, заданный программой полета.

Bell> То есть, траектория на момент окончания работы ЦБ - не параллельная поверхности, а направлена вверх? Ок, полностью согласен.
Bell> Но в чем тогда будут численные отличия в рассматриваемых вариантах?
В значении cos угла атаки и его интеграле по времени.

Bell> Погоди, в нашем случае все технические отличия - только на первых ступенях, но они-то во всех случаях выводят верхнюю ступени КГЧ на примерно одну и ту же траекторию. Значит, что там выше происходит - при сравнении нижних ступеней нас уже не интересует.
Если посмотришь на мой файл, то идеальная с точки зрения гравитационных потерь траектория будет с минимальной длительности импульсом вначале разгона вверх, а затем равномерное падение вертикальной скорости от силы тяжести.
Чем дольше будет разгон вверх, чем больше угол атаки при разгоне, тем больше будут гравитационные потери. С другой стороны, чем быстрее выскочим из атмосферы и чем меньше скорость в атмосфере - тем меньше аэродинамические потери, меньше тепловые нагрузки и скоростной напор, то есть потребная прочность ГО и остальной ракеты, то есть сухая масса. С третьей стороны, чем больше загрузим в ракету топлива, тем больше его сможем сжечь - несмотря на то, что это уменьшение стартовой тяговооруженности и рост гравитационных потерь.
Поэтому свести все к времени работы ступени для оценки гравитационных потерь на ее этапе никак не получится.