Одноразовые vs многоразовые

ник, можно картинку какую-нить для устаканивания образа внешнего сопла и принципа горения/создания тяги в этом внешнем сопле?

Bredonosec> ник, можно картинку какую-нить для устаканивания образа внешнего сопла и принципа горения/создания тяги в этом внешнем сопле?

Можно про сопла внешнего расширения (преимущественно - штыревые сопла) почитать здесь:

Плюс-минус глава (кнопки пролистывания - внизу)

Только КПД у них такой же как у обычного сопла. Отличительная особенность сопел внешнего расширения - они, в отличие от круглых сопел, работают на расчётном (наиболее эффективном при данных условиях) режиме при перерасширении (при давлении окружающей среды выше расчётного).
То есть, при использовании таких сопел отпадает необходимость в применении сопловых насадков. Кроме того, они существенно короче и легче традиционных сопел.

Их основной недостаток, ограничивающий их применение - существенные трудности с охлаждением: поверхность такого сопла (и особенно критического сечения) намного больше чем у обычного - расхода компонентов не хватает для надёжного охлаждения.

Bredonosec> ник, можно картинку какую-нить для устаканивания образа внешнего сопла и принципа горения/создания тяги в этом внешнем сопле?

В это статье 404. Страница не найдена есть подробные рисунки - но это ЖРД. А ПВРД будет выглядеть как половинка этого ЖРД.

Ник

>То есть, при использовании таких сопел отпадает необходимость в применении сопловых насадков. Кроме того, они существенно короче и легче традиционных сопел.

>Их основной недостаток, ограничивающий их применение - существенные трудности с охлаждением: поверхность такого сопла (и особенно критического сечения) намного больше чем у обычного - расхода компонентов не хватает для надёжного охлаждения.
Открыл. Чувствую себя тупицей, бо и не представлял, что такое вообще возможно, и потому, что местами понимание пропадает..
насадки - это нечто встраиваемое для заранее известной работы в других условиях? Или некий механизм саморегулирования?
С поверхностью не понял: если их размер существенно меньше, почему поверхность намного больше? Понятно, что площадь поверхности критического сечения больше (в крайнем случае - околодвукратно, а так меньше), чем сопла из только внешнего контура, но по сравнению с цепочкой мелких сопел по окружности - поверхность меньше, значит, и охлаждать по идее, не должно быть тяжелее. (руководствуюсь аналогией с ТРД - на первых цепочка обычных камер сгорания, потом - постепенный переход к кольцевым)

Ник, пврд - прямоточный воздушно-реактивный? Это ж вроде просто "труба" - вход, конфузор, диффузор, в расширении впрыск и поджог топлива, и далее сопло сверхзвуковое. А половинка жрд, который понимаю как закрытую камеру сгорания (не считая 2 форсунок - для топлива и окислителя)+ сопло, это..... даж не знаю как резать, чтоб похоже на пврд вышло.

Кстати, а я вот подумал - мы все так уверенно говорим, что шаттлы, дескать, очень дорогие, просто бяка и провал.
А так ли уж они непропорционально дороги?

Ведь шаттл - это не только ценный мех, но и два, три... тьфу! то есть шаттл - это не только до 29 тонн груза (ну, пусть реально 24), но и куча астронавтов - 7 человек легко.

Вывести 30 тонн груза в пересчёте на "Протон" будет стоить порядка 60 млн. (это по нашей себестоимости, а не рыночная цена).
Но поскольку "Шаттл" - не наша птичка, сравнивать надо с их ценами - значит, выльется такая ПН не меньше, чем в 150 млн. (ежели по 5000$ за кг - среднерыночная цена)

7 человек экипажа - это два "Союза" с хвостиком. Сколько стоит пуск КК "Союз" - тайна сия велика, но судя по всему - от 20 до 60 млн. Вилка, конечно, велика, но...
Значит, 7 человек нам бы обошлись где-то от 50 до 150 млн.
Хотя и с "Союзом" сравнивать, конечно, некорректно - сравнивать надо бы с их одноразовыми кораблями, посмотрим, сколько CEV будет стоить.

Выходит, что то, что делает шаттл, одноразовыми носителями и кораблями можно сделать минимум (если у нас) за 110-200 млн.
"У них" - самый минимум за 200 млн., вероятнее, и 300 млн.

Полёт же шаттла стоит, если ничего не путаю, от 120 млню (ранние пуски, если не путаю) до 500 млн.

Шаттловские плюсы - возможность возвращения груза (хотя бы с МКС - возвращают же), бОльший по сравнению с "Союзами" обитаемый объём, более "мягкий" старт (3g против 5g), наличие манипулятора...
Может, плюсики-то стоят разницы в цене, не такой уж колоссальной?
Тем более что непонятно еще, чему та разница равна.

> насадки - это нечто встраиваемое для заранее известной работы в других условиях? Или некий механизм саморегулирования?
Традиционное сопло работает в оптимальном режиме только в том случае, когда давление на срезе сопла равно давлению окружающей среды. Когда двигатель, расчитаный на работу в атмосфере покидает атмосферу - в вакууме он выдаёт мЕньший удельный импульс (и тягу), чем мог бы дать, будь у него сопло подлиннее (но в этом случае была бы меньше тяга в атмосфере).
Сопловой насадок - дополнительная (коническая) часть сопла. Когда требуется увеличить геометрическую степень расширения сопла (для увеличения эффективности работы в условиях изменившегося давления) - насадок надвигается спереди (со стороны носа ракеты) на сопло так, что образуется более длинное сопло.

> С поверхностью не понял: если их размер существенно меньше, почему поверхность намного больше?
Площадь сопла, кажется, несколько меньше, но существенно больше площадь камеры сгорания и длина периметра критического сечения - наиболее теплонагруженых участков камеры двигателя.

> но по сравнению с цепочкой мелких сопел по окружности - поверхность меньше, значит, и охлаждать по идее, не должно быть тяжелее
Собственно, на амерском движке XRS-2200 именно так и сделали. Там линейный двигатель, и камера сгорания набрана из множества небольших. Вполне себе работает.

>насадок надвигается спереди (со стороны носа ракеты) на сопло так, что образуется более длинное сопло.
ага, значит, регулируется в полете.. Жаль, на соплах РН не видал.
>Собственно, на амерском движке XRS-2200 именно так и сделали. Там линейный двигатель, и камера сгорания набрана из множества небольших. Вполне себе работает.
- и эта схема легче охлаждается, чем кольцевая (штыревая)? Периметр ведь еще больше! В (для случая касания кругов) 1,57раза (пи/2)
равно как и общая площадь камер сгорания выходит больше..

Bredonosec> Ник, пврд - прямоточный воздушно-реактивный? Это ж вроде просто "труба" - вход, конфузор, диффузор, в расширении впрыск и поджог топлива, и далее сопло сверхзвуковое.

А теперь РАЗРЕЖЬ ЕГО ВДОЛЬ. Оставь только верхнюю половинку, которая является нижней поверхностью самолета - его днищем

Ник

> ага, значит, регулируется в полете.. Жаль, на соплах РН не видал.
Редко применяется. В настоящее время во всём мире, емнип, используется всего несколько РН с такой примочкой.

> - и эта схема легче охлаждается, чем кольцевая (штыревая)? Периметр ведь еще больше! В (для случая касания кругов) 1,57раза (пи/2)
> равно как и общая площадь камер сгорания выходит больше..
Собственно, КС можно сделать наборной что для линейного двигателя, что для кольцевого. Площадь КС и перимерт критики при этом могут быть одинаковы (если кол-во камер одинаково).
А вот линейное сопло охлаждать легче, т.к. при равной площади выходного сечения сопла (площадь проекции поверхности сопла на плоскость, перпендикулярную оси двигателя) и длине, площадь поверхности линейного сопла больше. Следовательно, тепловой поток меньше.
Если я, конечно, ничего не путаю...

Cormorant>> и двигатель чтоб "самооптимизирущийся" по типу aerospike...
Dem_anywhere> В начале и в конце сильно разная тяга нужна - на порядок минимум. Не то, чтобы единственный двигатель нельзя было настолько заоптимизировать - но массы ПН на орбите он сожрёт на порядок больше...

расчеты нельзя нигде посмотреть?
а то что сам бак легче? не возим много движков?

Dem_anywhere> Так что как минимум два.

на линейных аэроспайках тягу можно было регулировать отключением секций

Собственно, не только на линейных - на любых двигателях с количеством камер сгорания, отличным от единицы

Fakir> Кстати, а я вот подумал - мы все так уверенно говорим, что шаттлы, дескать, очень дорогие, просто бяка и провал.

Бяка и провал, не потому, что дорого, а потому, что надежность не соответствует проектной.

Fakir> 7 человек экипажа - это два "Союза" с хвостиком. Сколько стоит пуск КК "Союз" - тайна сия велика, но судя по всему - от 20 до 60 млн. Вилка, конечно, велика, но...
Fakir> Значит, 7 человек нам бы обошлись где-то от 50 до 150 млн.

А семерых за раз нужно не так уж часто.

Нужно или не нужно - вопрос отдельный. Есть мнение, что - нужно. По кр. мере иногда. Но это вопрос, повторяю, отдельный - а главное определиться: является шаттл исключительно дорогим или нет? Выходит, что похоже - нет. При всей его кривизне.

А надёжность - тоже отдельная песня. Обе катастрофы из-за рас3,14здяйства по сути, а не из-за принципиальных неустранимых дефектов конструкции.

>подтверждают возможность создания теплогазовоздушных реактивных двигателей прямоточного типа ТГПВРД с единым принципом и системой теплогазоаэродинамического (ТГАД) разгона, марша, стабилизации и управления беспилотным летательным аппаратом (БЛА) в широком диапазоне до, сверх и гиперзвуковых скоростей полета без единого твердотельного элемента комбинированного силового устройства (КСУ) таких как: пилоны, обечайка, критическая «горбушка» и само твердотельное сопло и т.д. кроме внешней твердой поверхности самого летательного аппарата.

Любопытно в целом. Идея, похоже, восходит к Стечкину - еще он предлагал чуть не в 30-х всякие вариации на тему сжигания топлива под крылом (вроде еще на дозвуковых скоростях).

Кстати, надо отметить, что это не просто сопло внешнего расширения (даже "порезанное"), а штука, судя по всему, несколько более хитрая - близкая к тому, что называется полутепловым соплом:

Занятие 12.

УИ у этой штуки, конечно, несско похуже.
Но может быть, какие-то преимущества для ЛА в целом наиграются за сч. того, что такой движок создаст некую добавочную подъёмную силу.
Плюс вообще со всей аэродинамикой самолёта может интерферировать чёрт его знает как

Я согласен Wyvern-ом в том что одноразовая система устойчивей. Дело в том что любая авария в одноразовой системе локальна. А в многоразовой нет. На примере шаттла и союзов, упал Союз (абстрагируясь от эмоций) выяснили в чем причина внесли изменения в конструкцию. Упал Шаттл выяснили причины стали вносить изменения в аппараты! Т.е. после изменений надо снова проводить полный цикл испытаний на надежность и совместимость, на уже построенных аппаратах.
Которые, надо заметить, будут выведены из эксплуатации, а деньги на них уже потрачены пуски запланированы страховые выплаты уже пошли, амортизация и износ идут, неустойки тоже. Аппарат стоит на Земле.

А надёжность - тоже отдельная песня. Обе катастрофы из-за рас3,14здяйства по сути, а не из-за принципиальных неустранимых дефектов конструкции.

 

Отнюдь. Причина в больших накладных расходах на обслуживание. Ну в самом деле, каждый раз разбирать пакет если погода плохая, и устраивать выход в космос после каждого старта... В копеечку вылетит.

Cormorant>>> и двигатель чтоб "самооптимизирущийся" по типу aerospike...
Dem_anywhere>> В начале и в конце сильно разная тяга нужна - на порядок минимум. Не то, чтобы единственный двигатель нельзя было настолько заоптимизировать - но массы ПН на орбите он сожрёт на порядок больше...
Cormorant> расчеты нельзя нигде посмотреть?
Ну если грубо - возьмём например Союз.
Начальная тяга должна быть 400т. Конечная - 30т максимум (ускорение 4g)
Тяга одного "колпака" - 22.5т
Вес движков на старте - 5.870. В конце достаточно порядка 300 кг. - т.е. 5.5 т мы тащим на орбиту за счёт ПН. А она вся 7т - т.е. не на порядок, но почти в пять раз меньше выведем.

Jerard> На примере шаттла и союзов, упал Союз (абстрагируясь от эмоций) выяснили в чем причина внесли изменения в конструкцию. Упал Шаттл выяснили причины стали вносить изменения в аппараты! Т.е. после изменений надо снова проводить полный цикл испытаний на надежность и совместимость, на уже построенных аппаратах.
Если изменения значительные - то испытания всё равно проводить надо.
Но, для многоразовых - изменения вносятся сразу во все имеющиеся корабли (стоимость х N), в то время как изготовление одноразового может даже дешевле стать.
И не факт, что изменения удасться благополучно вписать в старую конструкцию.
Например - есть задача доставить длинномерный груз. Сделать цилиндрическую вставку в БО Прогресса задача несложная, а удлинить шатл - сам понимаешь

Эээээхххх! Мечты, мечты
А ведь поставь на космолет РД-0410 (2тонны массы с защитой, 3,6мх2м, тяга 40тонн , испытан в течении 3600сек на 3,6тонны тяги при Иу 8930м\сек) и получиться аппарат близкий по массогабаритам к Ту-160, причем с той же ПН -только на орбите
И запускать ЯРД можно на высоте за 30км..

Ник

большая тяга потребна при вертикальном старте ... сколько тонн тяги надо будет чтобы поднять те же 400 тонн горизонтально?...при качестве 10 это будет 40 тонн - 1 двигатель 300 кг массой.

Союз, имея вес 6,5тн, стоил в производстве от 6,5 до 9 млн руб.(пусть 6,5 млн. самый простой вариант)
Буран, имея вес в 65тн. стоил в производстве 140млн. руб.
Т.е стоимость 1 тн многоразовой системы в 2 раза выше, чем одноразовой. Сложно привести стоимость на одинаковый вес. Стоимость пропорциональна не весу, а площади поверхностей аппаратов.Если габариты "Союза" увеличить в 2,2 раза, то его масса возрастёт в 10раз, а площадь обрабатываемых поверхностей в 4,8 раз(пусть в 5 раз). Значит стоимость 65 тонного Союза в 5 раз больше, чем 6,5 тонного - 30млн. Что в 5 раз меньше, чем стоимость "Бурана".
Так что можно считать, что многоразовый орбитальный корабль в 5 раз дороже одноразового (при одинаковом уровне разработки) Стоимость его послеполётного обслуживания равна стоимости предполётного обслуживания. Учитывая всякие неизвестные факторы, можно смело считать, что многоразовый орбитальный корабль становится дешевле в эксплуатации только после обеспечения 10 пусков.

Бяка
>Союз, имея вес 6,5тн, стоил в производстве от 6,5 до 9 млн руб.(пусть 6,5 млн. самый простой вариант)
>Буран, имея вес в 65тн. стоил в производстве 140млн. руб.
>Т.е стоимость 1 тн многоразовой системы в 2 раза выше, чем одноразовой.

Исключительно интересная цифирь!
Источником не поделитесь?

>Стоимость пропорциональна не весу, а площади поверхностей аппаратов.

>Если габариты "Союза" увеличить в 2,2 раза, то его масса возрастёт в 10раз, а площадь обрабатываемых поверхностей в 4,8 раз(пусть в 5 раз). Значит стоимость 65 тонного Союза в 5 раз больше, чем 6,5 тонного - 30млн.

Ы?! Вы полностью игнорируете тот факт, что КК - это не просто железная банка, львиную долю его стоимости составляют потроха, размеры и стоимость которых либо не зависят от размера КК, либо зависят отнюдь не пропорционально площади поверхности.
Поверхностные (какой каламбур! ) оценки еще могут быть кое-как правдоподобны для стоимости "коробки" (хотя, скажем, на "Союзе" и "Буране" явно применяются различные технологии, значит и стоимость может сильно разниться), но никак не для КК целиком.
Скажем, сам КК "Буран" будет явно сильно дешевле "шаттла" - хотя, казалось бы, птички почти одинаковые, размер, форма и т.п., то есть по вашей логике - и стоить должны поровну. Тем не менее шаттл будет дороже хотя бы за счёт того, что на нём стоят три дорогущих SSME.

>Значит стоимость 65 тонного Союза в 5 раз больше, чем 6,5 тонного - 30млн. Что в 5 раз меньше, чем стоимость "Бурана".

Одна беда - 65-тонный "Союз" это типичный сфероконь в вакууме, сделать его скорее всего нельзя, т.к. его капсулу вряд ли удастся посадить на "тряпках"

Так что более-менее корректно можно сравнивать лишь затраты на выполнение одной и той же задачи при использовании "Союзов" и "Бурана". Если ваши цифры по ценам верны, то получится примерно следующее:

"Буран" - это 30 тонн ПН и до 10 чел. экипажа.
30 тонн ПН "Союзами" (в смысле, РН) - это примерно 10 млн. рублей (возьмём РН "Союз" с ПН 7 тонн за 2,5 млн.).
10 космонавтов - это больше 3-х КК "Союз". Значит, от 23 до 30 млн. руб. Плюс ракеты (вы ж наверное цифирь для собственно КК привели?) - еще 9 млн.
В сумме - от 40 до 50 млн. руб.

Но этого, конечно, еще мало для сравнения. Потому что денег стоит еще пуск "Бурана", львиная доля стоимости - "Энергия".
Без учёта этих затрат что-то сравнивать невозможно и некорректно.

Fakir> Бяка
>>Союз, имея вес 6,5тн, стоил в производстве от 6,5 до 9 млн руб.(пусть 6,5 млн. самый простой вариант)
>>Буран, имея вес в 65тн. стоил в производстве 140млн. руб.
>>Т.е стоимость 1 тн многоразовой системы в 2 раза выше, чем одноразовой.
Fakir> Исключительно интересная цифирь!
Fakir> Источником не поделитесь?
Стоимость Бурана - 140млн.
Стоимость Энергии-250млн.
Впервые сообщил Горбачёв. Это печаталось в газетах.
Стоимость Союза - 6,5-9млн.
Стоимость Р/Н Союз-2-2,5млн
Стоимость Прогресса-6млн.
Впервые сообщил Севастьянов. Это тоже публиковалось в газетах.
Цены даны в рублях. Расценки 1981г. Введены в действие в 1983г.

Я третий раз пишу это. В четвёртый - напишу вирус.

Fakir> Одна беда - 65-тонный "Союз" это типичный сфероконь в вакууме, сделать его скорее всего нельзя, т.к. его капсулу вряд ли удастся посадить на "тряпках"
Элементарно, Ватсон. Посадить на "тряпочках" 22тн. можно. Гляньте на отработку системы посадки боковушек Энергии. А их сажать надо на много аккуратнее. Очень они тонкостенные.

Только в газетах? Жаль... Много непоняток от этого. В частности, стоимости РН - это только железка или пуск целиком?
И который Севастьянов и когда сообщил о ценах на "Союзы"?

Вообще конечно очень интересно было бы поглядеть целиком хотя бы на те газетные сообщения.

P.S. А вот угрожать не надо!