Незаметные сложности ракетной техники


    Строительство и эксплуатация ракет-носителей — это своеобразная «черная команда» космонавтики. Большая и сложная работа делается незаметно, а большинство лавров достаются разработчикам полезной нагрузки. Мы забыли о сложности задач, которые решаются при проектировании и производстве ракет-носителей. Эта статья призвана показать важность темы и представить небольшой ликбез тем, кто хотел бы узнать, «как оно летает».

    Введение

    Сделать собственный спутник может даже небольшая фирма, но только одиннадцать стран смогли собрать ракеты, которые доставили полезную нагрузку на орбиту. И то, например, Южная Корея купила первую ступень у России и получала её как «черный ящик». Почему так мало? Дело в том, что технологии ракет-носителей требуют очень высокого уровня развития науки и техники и много денег. Начать, наверное, стоит вот с этого видео:

    Уже семьдесят лет, отсчет которых начался с первых пусков «Фау-2», ракеты так и норовят упасть. Конечно, сейчас им это сделать сложнее, и количество аварий измеряется процентами, а не десятками процентов, но сложность отрасли им подыгрывает.

    Двигатель


    Даже на простой научно-популярной схеме двигатель ракеты-носителя выглядит достаточно сложно. Что уж говорить о реальных схемах?

    Откуда такая сложность? Дело в том, что всякие хитрые турбонасосы, регенеративное охлаждение, закрытый цикл и прочее применяются для того, чтобы повысить эффективность двигателя. Простейший ЖРД можно сделать практически в гаражных условиях (однокомпонентный МосГИРДа или с использованием 3D-принтера), но дальше хобби такой двигатель не улетит.

    Турбонасосный агрегат

    Главная задача турбонасосного агрегата — подавать горючее и окислитель. На это приходится расходовать часть энергии топлива, сжигая его в небольшой камере сгорания газогенератора.

    Слева — схема ТНА РД-107/108 для семейства Р-7, справа — фото ТНА для РД-180 («Атлас-V»)
    Турбонасосный агрегат работает в весьма жестких условиях. Например, взрывное разрушение ТНА привело к двум авариям советской «лунной» ракеты Н-1.

    Камера сгорания

    В камере сгорания расположены форсунки, через которые впрыскиваются горючее и окислитель. Одна из главных проблем, с которой столкнулись инженеры, — это неустойчивость горения. Любое случайное изменение потока через форсунки может породить скачок давления, который вызовет детонацию компонентов вместо равномерного горения и создаст проблемы вплоть до разрушения двигателя. Единственным рабочим решением оказалось разделение камеры сгорания на отсеки, изолированные друг от друга выдвинутыми форсунками или перегородками:

    Слева — РД-107/108, в центре — РД-180, справа — F-1 (первая ступень «Сатурна-V»)

    Сопло

    А здесь главная проблема — отведение тепла. Температура в камере сгорания может достигать 2000 градусов Цельсия, а плотность теплового потока — 1-20 МВт/м^2, это сравнимо с годовой энергией от Солнца на м^2 в районе экватора.

    Самым эффективным решением оказалось т.н. регенеративное охлаждение. Компонент топлива (обычно горючее) прокачивается в охлаждающей рубашке с внешней стороны сопла. Для этого в США придумали систему трубок, а в СССР — гофрированную проставку и фрезерованные ребра:

    Слева — РД-10, 1933 год, первые эксперименты, по центру — схема ребер на РД-107/108, справа — LR-87, «Титан-2»
    Кроме этого, около стенок ставят форсунки, которые выбрасывают топливо, создавая завесу от пламени. Таких завес может быть много (например, на двигателе Фау-2 было четыре пояса завесы). Вот пример завесы на схеме двигателя — три пояса завесы на РД-170:


    Эффективность

    Говорить об эффективности двигателя как интегральном параметре фактически невозможно. Потому что двигатель и ступень, на которой он стоит, — это сложный компромисс из множества параметров: технической сложности создания/доработки/производства, стоимости создания/доработки/производства, тяги, удельного импульса, давления в камере сгорания, наработанной в эксплуатации надежности и многих других. И эти параметры находятся в противоречии друг с другом. Простой в производстве и дешевый ненагруженный двигатель будет иметь посредственную тягу или удельный импульс, а двигатель с очень высоким удельным импульсом окажется сложным, ненадежным или слишком дорогим, достаточно часто встречается ситуация, когда проще поставить существующий двигатель с неоптимальными параметрами, потому что он уже есть и не требует вложений в разработку нового. Например, ракету «Космос-2» приходилось заправлять шестью разными жидкостями из-за того, что первая ступень была ракетой средней дальности, а вторую ступень разрабатывали позже и использовали другие компоненты топлива.
    Ситуация осложняется тем, что на сегодняшний день технологии подобрались к физическому пределу эффективности топлива, и новый двигатель на известных принципах не будет качественно лучше старых.

    Система управления


    Система управления решает две сложные задачи: поддержание устойчивого полета и выведение полезного груза в требуемую точку пространства.

    Поддержание устойчивого полёта

    Почти все ракеты-носители в полете аэродинамически неустойчивы:


    Другое название этой проблемы — «обратный маятник». И система управления поддерживает неустойчивое равновесие, обеспечивая нормальный полёт, парируя различные возмущающие воздействия.

    Точность выведения

    Современный цифровой «Протон-М» имеет следующие параметры точности выведения:

    • Перигей ± 2 км
    • Апогей ± 4 км
    • Наклонение ± 1.8 угл.мин
    • Время выведения ± 3 с

    Если вы не играли в Orbiter или Kerbal Space Program, то очень сложно объяснить, насколько это высокая точность. Попробуйте представить, что вы девять минут, закрыв глаза, едете на машине, и с точностью ± 3 секунды заезжаете в гараж, который длиннее вашей машины на 8 сантиметров и шире на 2 сантиметра.

    А как она работает?

    Почему в примере с машиной из предыдущего абзаца надо было закрыть глаза? Потому что в космосе нет дорожной разметки, и современные системы не используют какие-либо внешние источники, а работают автономно. Инерциальная система навигации фиксирует изменения положения ракеты и ускорения, которые с ней происходят, вырабатывая управляющие сигналы на исполнительные механизмы. В системе управления есть т.н. гиростабилизированная платформа, на которой расположены гироскопы, фиксирующие положение, и акселерометры, фиксирующие ускорения. Сама платформа подвешена так, чтобы сохранять свое положение:


    А выглядят они примерно вот так:

    Слева — компьютерная модель платформы, которую делает центр им. Пилюгина, по центру платформа ракетного комплекса «Ока», справа — платформа американской МБР «Peacekeeper» на воздушном подвесе
    Сейчас, благодаря развитию ЭВМ и техники на новых принципах, гиростабилизированные платформы постепенно уходят в прошлое. Традиционные гироскопы уже практически заменились на лазерные, а поворачивающиеся платформы заменяются на бесплатформенные системы, где гироскопы и акселерометры жестко закреплены на корпусе, а их данные обрабатывает компьютер. Кстати, гироскопы в бытовой электронике не вращающиеся и не лазерные — они вибрационные. Точность так себе, зато маленькие и дешевые.

    Меры обеспечения надежности


    В нашем несовершенном мире отказать норовит не только сложный двигатель, но и простой провод, датчик или клапан. Поэтому принимаются специальные меры:
    • Исполнительные механизмы по возможности дублируются: при отказе одного элемента срабатывает запасной. Миссия Спейс-шаттла STS-112 чуть не окончилась катастрофой на старте, когда отказали основные детонаторы пироболтов, удерживающих боковые твердотопливные ускорители. К счастью, сработали дублирующие детонаторы, и пироболты разорвались все и в нужное время.
    • Измерительные приборы троируются: ставится три комплекта датчиков, они «голосуют» и, в случае отказа одного из датчиков, два «здоровых» продолжают давать верную информацию. В авиации было происшествие, когда отказали два гирогоризонта из трех, и автопилот завел машину в пике. К счастью, вмешались пилоты, и катастрофы не случилось. С распространением компьютеров иногда добавляется четвертый «голос» (или третий вместо одного из датчиков) — математическая модель «как оно должно быть».


    Заключение

    Надеюсь, вам стала более знакома привычная и незаметная сложность ракетной техники, чтобы, после успешного выведения полезной нагрузки, порадоваться не только за неё, но и за ракету.
    Поделиться публикацией
    Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

    Подробнее
    Реклама
    Комментарии 279
    • +5
      Отличная статья, спасибо.

      По поводу вот этого —

      > Кроме этого, около стенок ставят форсунки, которые выбрасывают топливо, создавая завесу от пламени. Таких завес может быть много (например, на двигателе Фау-2 было четыре пояса завесы).

      можете рассказать чуть подробнее? Немного не понятно, как это выглядит и как работает. Они создают доп. завесу из топлива внутри камеры сгорания?
      • +4
        Да, именно так. Топливо впрыскивается внутрь камеры для защиты стенок от температуры. Я добавил поясняющую картинку в пост.
        • +3
          не совсем понятно, что происходит с этим топливом, создающим завесу. Оно в итоге не горит/горит уже снаружи (не создает импульса)?
          • +9
            Оно частично сгорает в камере, но большей частью снаружи, без дополнительной тяги. Вот классический пример с двигателем F-1 (Сатурн-V)
            image
            • 0
              Ага, спасибо, стало понятнее. Чем-то похоже на механизм динамической защиты у брони, или аналогия натянутая?
              • +2
                Если приводить аналогии, то это больше похоже на тепловую завесу в вестибюлях. Динамическая защита — это ИМХО слишком далеко.
                • +3
                  Более похоже на водяную завесу на металлургических заводах.
                • 0
                  Тут, я так понимаю, вся фича в том, что оно в завесе 1. не разогретое, 2. горит без подмешанного окислителя, верно?
                  • +3
                    Пункт один менее важен, важнее то, что завеса не передает тепло так быстро, не успевает передать тепло стенке и уносится с потоком. По пункту два — если будет избыток окислителя, то при таких температурах стенка камеры может прогореть. Окислительная завеса бывает, но, как пишут на форуме «Новостей космонавтики», характерна для двигателей малой тяги.
                    • 0
                      А зачем лишний раз жечь топливо? Если его единственная функция — экранирование стенок, то почему не используется просто вода?
                      • +4
                        Для просто воды нужна вода и бак. Ну и насос, который будет эту воду подавать.
                        Внимание вопрос: а зачем нам лишний вес на борту и лишнее оборудование, которое может выйти из строя?
                        А топливо оно уже есть, уже есть насос его качающий, надо только «лишний шланг протянуть»…
                    • +1
                      Похоже, оно в камере сгорания вообще не горит, а только испаряется, охлаждая стенки сопла «снаружи», т.е. со стороны внутренности сопла (а не толщи стенки);-)
                    • +1
                      Конкретно F1 специфичен ещё тем, что у них сделано дожигание газогенераторного газа в двигателе (закрученная труба вокруг сопла — для этой цели). Продукты сгорания имеют низкую температуру и из-за этого пламя выглядит немного загадочно (не как у большинства других кислород-керосиновых двигателей): тёмное по краям — youtu.be/_HcnmthntUo?t=2m
                      Правда вроде как основной смысл этого был в увеличении тяги, а не в охлаждении.
                      • 0
                        Небольшая поправка. F-1 двигатель открытого цикла, у которого газ после газогенератора вбрасывается в закритическую часть сопла, работая как завеса и создавая чуть-чуть тяги. В полноценных двигателях закрытого цикла газ после газогенератора впрыскивается в камеру сгорания, не работает как завеса и создает больше тяги.
                        • 0
                          Неужели после газогенератора давление газа остается большим, чем в камере сгорания? Там ведь больше двух сотен атмосфер запросто бывает.
                          • +2
                            В закритике течение сверхзвуковое. Скорее всего газ после газогенератора будет просто «высасываться» из газогенератора сверхзвуковой струёй. Короче явление эжекции.
                      • 0
                        Как такое (нарисованное) может быть: завеса из топлива что — непрозрачная? Даже если она сама не горит, сквозь нее же должно быть видно горящее топливо. А на картинке кусок ракеты между линиями выглядит непрозрачным как само сопло. Наверное, что-то тут подругому…
                        • 0
                          Первая версия: завеса создается с добавлением выхлопа газогенератора, в газогенераторе горит керосин, выхлоп непрозрачный из-за сажи.
                          Вторая версия: завеса после газогенератора содержит большое количество поверхностей «жидкость-газ» и непрозрачна по тем же причинам, как и туман.
                          И не забывайте об ограничениях камеры, которая снимает. Посмотрите видео, там хорошо видно, что, пока не появилось яркое плямя, через завесу проглядывает свет.
                    • +6
                      Вот как, как, КАК ракетостроители до этого додумались?

                      Топливо пускать по стеночке, чтобы стенка не нагревалась.

                      Абсолютно контр-интуитивно :).

                      Люди меня потрясают.
                      • +2
                        А вот меня больше удивляет эффект Саньяка (основа упомянутых лазерных гироскопов).
                        • 0
                          Это да. О том, что газы и жидкости передают тепло в основном, конвекцией (перемешиванием) мы ещё со школы знаем. Но вот лазерный гироскоп — это удивляет, да. Хотя, для людей «в теме» может быть очевидным — стоячая волна же, это распространенная штука.
                          • +1
                            Вещь очевидная, если говорить о ВОГ — там сильно огрубляя можно как-то на пальцах себе по-обывательски представить, мол два встречных, одиночных импульса интенсивности света бегут навстречу друг другу и приходят на финиш в разное время. Нужно измерить разность во времени прихода этих импульсов. У Волоконных гироскопов длина пути большая очень.

                            С лазерными все сложнее значительно. Вплоть до того, что в газовой среде при малой угловой скорости встречные потоки излучения лазера начинают самосинхронизироваться (даже боюсь начинать объяснение как это), в результате появляется зона нечувствительности вблизи ноля. И показания снимаются не сравнением во временной области а по изменению интерференционной картины на выходном экране. Грубо говоря, «в какую сторону и как быстро полосочки двигаются по экранчику».
                        • 0
                          вполне логичный ход.
                          • +2
                            Я читал и про другой прикол: сопло из медно-вольфрамового спечённого композита. Медь плавится, испаряется, «выпотевает», тем самым охлаждая сопло. Правда, это работает недолго, но на несколько минут хватает, и топливо кончается быстрее;-).
                            • +3
                              Есть методы, например ТРИЗ
                              • 0
                                Как уже указал Self_Perfection, это именно ТРИЗ. Грубо говоря, это типовая задача, которая решается буквально за 5 минут, если знаешь как правильно сформулировать противоречие. Сам Альтшуллер применил похожий принцип при разработке герметичного пожарного костюма, когда холодный воздух из баллона для дыхания прокачивался в толще костюма для теплоизоляции.
                                • 0
                                  пожарник сел на пенек и задохнулся )
                                • 0
                                  Мои знакомые некомпьютерщики примерно так же на программистов смотрят — как можно обучить компьютер делать то что я хочу?
                            • +4
                              Очень интересно, спасибо! Хотелось бы ещё подробнее. Особенно про двигатель, его охлаждение и всякие такие ухищрения вроде фрезерованных рёбер и как они работают.
                              • +6
                                Ребра решают две задачи:
                                1. Повышают теплообмен. Чем больше площадь, тем лучше отдача тепла, поэтому батареи/радиаторы делают ребристыми, гофрированными и т.п.
                                2. Направляют поток. Это вопрос технологии — как на стенке камеры сделать направляющие для потока охладителя. Фрезерование — операция недешевая и не особо эффективная с точки зрения производства, но американский способ ещё дороже и менее технологичен. В США, кстати, начали перенимать наш опыт — двигатель RS-68 сконструирован по нашей системе охлаждения.
                                Если вам охота ещё, почитайте вот этот сайт.
                                • +5
                                  Позвольте немного уточнить.
                                  Самая температуронагруженная часть — это перешеек, где поток из дозвукового в камере сгорания переходит на сверхзвуковое течение в диффузоре. Там температура самая высокая (2000 и более градусов), какие материалы способны выдержать это?
                                  Для защиты от прогара тоже реализовано охлаждение. Тоже топливом. Но есть одно но. Тепло надо быстро отводить от сопла к топливу (для этого собственно снаружи и фрезеруют рёбра), но тепло надо успеть отвести от внутренней поверхности стенки к внешней, пока стенка не начала оплавляться. Для этого перешеек делают из максимально теплопроводного материала (например, медь), а толщину стенки стараются минимизировать. Расчет толщины стенкок камеры сгорания и сопла — отдельная песня.
                                  И кстати, расчет этот проводят исходя из требуемого времени работы сопла — обычно примерно 120 секунд. Что будет с соплом на 130 секунде инженеров-конструкторов уже не волнует. (Хорошо что ДВС для автомобилей делают иначе.)
                                  • +17
                                    Не удержался от выкладывания, сам фотал на Байконуре (видимо это 107й):
                                    image
                                    Срез стенки, внутри которой течет керосин:
                                    image
                                    • +2
                                      Ох, теперь я понимаю восторг одного моего товарища, который имел счастье общаться с конструктором ракетных движков и даже что-то там в руках пощупать. Тогда значения не придал.
                                      • +3
                                        А под этим углом становится интересно, на что надеются конструкторы многоразовых ракет, вроде Кузнечика. Заменять сопла так и так придется, но и прочие конструкции наверняка на второе использование непригодны.
                                        • +2
                                          Понятие ресурса никуда не денется — вероятно будет просто ограничение на количество запусков без замены двигателя. К примеру, Shuttle'овские SSME после каждого полёта обслуживали, но не заменяли. А со времён их разработки уже прошло много лет.
                                          • 0
                                            Самые нагруженные части двигателя — это сопло и ТНА (топливо-насосный агрегат). Есть два пути: либо менять после каждого полёта, либо изменять конструкцию, чтобы ресурса хватало на несколько запусков.
                                            Но это опять компромиссы. Думаю, можно сделать двигатель и на 100 запусков, но он будет сложный, дорогой и тяжелый. А раз так, то полезной нагрузки полетит меньше.
                                            • +1
                                              Что-то мне подсказывает, что вряд ли кто-то решится проектировать ракету на 100 запусков, с нынешней достаточно высокой вероятностью потерять машину. Хотя б 10 раз повторно использовали, и то хорошо.

                                              А что, стенки ракеты так мало выгорают при входе в плотные слои атмосферы, что их нетрудно использовать повторно? У меня сложилось впечатление по открытым данным, что всем конструкторам ракет с управляемым реактивным снижением (типа Кузнечика) пока не удалось взлететь (и вернуться) на высоту, где необходимо с плотностью воздуха на высоких скоростях бороться.
                                              • 0
                                                Вот по самой ракете не скажу. Я только по двигателям…
                                                • +4
                                                  Стенки ракеты не входят в плотные слои, потому что не выходят из них :)
                                                  Если говорить о «типичной» ракете-носителе, то это баллистическая ракета, которая работает как удлиненная пушка — снаряд разгоняется по длинному стволу, а потом летит по баллистической кривой.
                                                  Поэтому первая (да и вторая ступень) не поднимаются достаточно высоко.

                                                  Стенки же, если интересно, достаточно тонкие, если сравнить с физическими размерами ракеты.
                                                  Поэтому у жидкостных пускаются на всякие ухищрения для увеличения жёсткости, типа наддува баков (причём степени наддува тоже бывают разные).
                                                  • +1
                                                    Да, насчет стенок был забавный факт — баки первой американской МБР «Атлас» были настолько тонкими, что складывались под собственной тяжестью, поэтому эти баки поддерживались в наддутом состоянии с момента изготовления.
                                                    • 0
                                                      Насколько помню из курса ракетостроения, бак из алюминиевого сплава толщиной порядка 2мм. Иногда стенка бака первого разгонного блока является и внешней обшивкой. Зачем лишний вес?
                                                • 0
                                                  Может, они хотят строить надежные ракеты из ненадежных двигателей? Собирать ракету по принципу: из 9 двигателей 3 — новые, 3 — немного летавшие, 3 — на грани срока годности. :)

                                                  Они вон и на engine-out акцент делают, по крайней мере, в описании.
                                                  • 0
                                                    Угу, только на старте один из 3х «на грани» взорвался, а остальные что? Без него полетят?
                                                    • +2
                                                      Хотя да… Полетят!
                                                      Только в разные стороны! :)
                                                      • 0
                                                        Что-то и правда сомнительно. Конечно теория динамических систем шагнула вперед, вон уже и квадрокоптеры с обрезанными лопастями не сразу валятся — но кому нужна ракета, которая не долетела до орбиты, а «героически не падала»?
                                                        • +2
                                                          При запуске одного из фальконов уже был отказ двигателя с небольшим взрывом. Однако нагрузка долетела куда надо.

                                                          www.youtube.com/watch?v=dvTIh96otDw
                                                          • 0
                                                            Взрывы разные бывают. Может в камере неравномерно компоненты смешались, и произошел локальный взрыв.
                                                            А могла и утечка топлива где-нибудь на магистрали быть, вот там рвануло бы знатно.
                                                            • 0
                                                              Обратите внимание, что я отвечал на комментарий про системы управления, и нигде не утверждал, что фальконы взрывоустойчивы.
                                                              • 0
                                                                Согласен. Я не критикую, скорее дополняю.
                                                          • 0
                                                            Одно дело части лопасти нехватает, а другое — был квадрокоптер, а стал трикоптер. Да еще и с повреждением частей конструкции…
                                                            Если уж проводить такие аналогии, тогда:
                                                            нет части лопасти — нестабильная тяга одного из двигателей;
                                                            нет части квадрокоптера — взрыв, и как следствие, отсутствие двигателя и части ракеты. :)

                                                            Если с первым скорее всего ракета куда-то да долетит, а вот со вторым уже никакая теория динамических систем не совладает…
                                                      • +1
                                                        Будете смеяться, но да, полетят:
                                                        При достижении ракетой-носителем максимального аэродинамического сопротивления, на 79-й секунде полета был сорван конический обтекатель первого двигателя. Двигатель был аварийно остановлен из-за потери давления. Это привело к увеличенному времени работы остальных восьми двигателей для выхода на запланированную орбиту. Полет продемонстрировал заявленную возможность ракеты Falcon 9 завершить миссию при отключении одного из девяти двигателей. КК Dragon был успешно выведен на орбиту.
                                                        • 0
                                                          Э… не! «Взорвался» и «был аварийно остановлен» — это две большие разницы!

                                                          Если на ракете установлено несколько двигателей, то при отключении одного из них, вполне реально силами бортовой электроники пересчитать траекторию полета и ввести корректировки в режим полета.
                                                          Более того, такие нештатные ситуации заранее в огромных количествах моделируются еще на земле — в КБ.
                                                          • +1
                                                            Если на ракете установлено несколько двигателей, то при отключении одного из них, вполне реально силами бортовой электроники пересчитать траекторию полета и ввести корректировки в режим полета.

                                                            А еще 40 лет назад, во времена разработки Н-1, такая фраза вызвала бы тяжкий вздох…
                                                            • 0
                                                              У Н-1 был запас по тяге — предусматривалось аварийное отключение проблемного двигателя и, соответственно, противоположного ему. За это отвечала система КОРД. Правда, время развития аварийной ситуации в двигателе все равно оказалось меньше времени реакции системы — и, как правильно заметили выше, если двигатель все-таки взрывался, ничего сделать было уже нельзя. При первом пуске Н-1 пожар в хвостовом отсеке привел к ложному срабатыванию КОРДа и отключению всех двигателей незадолго до окончания работы первой ступени, а при втором все двигатели, кроме одного, были отключены через несколько секунд после подъема, что привело к разрушению стартового комплекса.
                                                            • +1
                                                              Вообще говоря, совершенно необязательно оставшиеся двигатели смогут обеспечить достаточную тягу. Когда говорят об engine out возможности, говорят именно о том, что:
                                                              a) Мощности оставшихся двигателей достаточно для успешного завершения миссии.
                                                              б) Диапазон системы управления позволяет скорректировать момент (можно себе даже представить ситуацию, что при определенной конструкции ракеты для обеспечения управляемости придется отключить двигатель с противоположной стороны и проблема (а) усугубится).

                                                              Второе, что здесь важно — это хорошая система мониторинга двигателей, чтобы их можно было остановить до того, как возникнет возможность разрушения.

                                                              Естественно никто не утверждает, что взорвавшаяся ракета может лететь дальше — это выглядело бы как-то глупо. Речь идет только о повышении вероятности успешного выполнения задачи. При этом, возможность полета с остановленным двигателем повышает эту вероятность значительно. Особенно в условиях повторного использования.
                                                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                      • +1
                                                        Да-Да! Я как раз диплом писал по мотивам книги «Методика расчёта системы охлаждения ЖРД», которая из себя представляет 250-страничный труд сплошь испещренный импирическими формулами и графиками. На выходе была программа, позволяющая в табличном виде получить «карту» толщин стенок, размеров канавок и т.п. Написать ту программу было адовой задачкой для 1991 года 8)
                                                        • 0
                                                          250? Что-то маловато… Видать в кратком изложении! :)
                                                          Я в институте толщины стенок на экселе считал (оценочно), а что посложнее — на перле.
                                                    • +4
                                                      У меня тоже было два момента, когда я впечатлился мощью человеческого разума — когда увидел устройство рубашки охлаждения ЖРД и ТНА.
                                                      Рубашка поражает филигранностью работы, а ТНА размерами, если вспомнить какова его мощность.

                                                      Но тут немного перекос в сторону ЖРД наметился.
                                                      Есть ещё вариант защиты от прогара для РДТТ — так как там нечего лить ни в рубашку, ни в завесу, то сопло делается из материалов с высокой жаропрочностью и теплостойкостью.
                                                      Кроме того, отдельной темой у РДТТ существует гора проблем с сохранением пластичности топлива и управлением тягой (краник не прикрутишь).

                                                      Да, ракетостроение — это очень обширная тема с множеством потрясающих примеров гениальных инженерных решений.
                                                      • +1
                                                        Вспомните в каких условиях работают лопатки ТНА! 1500К, 15000 оборотов в минуту, бешеные центробежные нагрузки, сложная форма профиля… И пьяный токарь. ;)

                                                        Я бы сказал, что материалы с максимальной теплопроводностью и теплоемкостью.
                                                        • +1
                                                          Пьяных токарей, мне кажется, там не было :)
                                                          Я работал одно время на обычном станкоинструментальном заводе и видел как слесари работали.
                                                          Особенно интересен был процесс шабрения, когда при помощи шабера (типа стамески) _вручную_ снимается слой металла толщиной несколько микрон.

                                                          Нет, именно жаропрочность и теплостойкость — они не охлаждаются, а работают «на износ».
                                                          Поэтому сопла делают из всяких угле- и органопластиков, чтобы не сгорели раньше времени.
                                                          • 0
                                                            Углепластики используют из расчёта на абляцию. Органика выгорает, а оставшаяся рубашка из графита, который выдерживает 2500°С.
                                                            Так, если не ошибаюсь, была сделана теплозащита Бурана.
                                                            • +2
                                                              Я не о защите «доставляемого груза» при входе в плотные слои, а именно о материалах сопла.
                                                              И тут необходима не столько теплозащита (низкая теплопроводность), сколько устойчивость к высоким температурам на время работы ступени (жаропрочность и теплостойкость), то есть, неизменность физических свойств материалов при повышении температуры.

                                                              У РДТТ делается, за редким исключением, качающееся сопло.
                                                              Вот материалом как раз служат всякие жаропрочные материалы.

                                                              Чтобы не подпадать под законы о тайне, процитирую данные по ракете MX:
                                                              «Сопла изготавливались из специального кевлароэпоксидного материала, материалом горловин служил высокочистый пирографит.»
                                                              В горловинах самые сложные условия.
                                                              И абляция, конечно, там тоже идёт, продуктами сгорания.
                                                              • 0
                                                                Да… Тайна — она такая тайна! И все активно всё обсудили на хабре.
                                                    • +13
                                                      Спасибо.
                                                      Выглядит ракетное дело в самом деле как что-то само-собой-разумеющееся. Что может быть проще, ракеты ещё китайцы делали. Очень хорошо Вы это моё заблуждение разнесли.

                                                      В сущности элементарная мысль «за счёт усложнения конструкции можно улучшить характеристики ценой снижения надёжности, а снижение надёжности можно скомпенсировать технологией» мне в голову до вашей статьи как-то не приходила. Сейчас она кажется очевидной :). Знаю я цену такой очевидности.

                                                      Вот что особенно интересно — это НАСКОЛЬКО ракетостроители подошли к пределу. Если представить, что двигателя ВООБЩЕ нет, а топливо и окислитель волшебным образом трансформируют свою энергию в движение ракеты — то насколько такая магия будет эффективнее, чем существующие двигатели? Хотя бы порядок величины какой? Двигатель берёт 5% энергии топлива? 25%? 50%? 80%?
                                                      • +9
                                                        Вот тут пишут, что SSME «Спейс Шаттла» имеет эффективность 0,978 относительно теории. Правда, сама теория считает сжигание топлива в двигателе. Ещё где-то 1% на газогенератор (где-то видел цифры, сейчас не найду). Считайте, 95%.
                                                        • 0
                                                          СКОЛЬКО???

                                                          У меня тяжёлый разрыв шаблона.

                                                          Спасибо Вам.
                                                          • –5
                                                            Ну, мне кажется 95% процентов это таки очень оптимистичная оценка. Исходя из фразы:
                                                            «топливо и окислитель волшебным образом трансформируют свою энергию в движение ракеты»
                                                            Можно предположить, что должно быть верно что-то в духе E=mc2, а тогда получается что энергии у нескольких тонн топлива сильно поболее будет, чем нужно чтоб одну ракету на орбиту закинуть.
                                                            • +5
                                                              Тут нельзя смешивать понятия химической энергии топлива, выделяющуюся при реакции окисления (изменения молекул веществ), и ядерной энергии, выделяющейся при изменении атомов из-за дефекта массы, не говоря уж о реакции аннигиляции («чистого» перехода массы в энергию).
                                                              Эффективность 95% подразумевает практический выход химической реакции горения в двигателе относительно теоретической возможности, то есть, насколько технологично реализована поддержка горения топлива (фактически какая часть исходных компонентов полностью прореагировала).
                                                              • 0
                                                                Он не уточнял ни какую именно энергию, ни какую реакцию преобразования вещества в энергию имеет ввиду. Я написал же:
                                                                «исходя из фразы» о волшебном трансформировании
                                                                Вы без тегов иронию совсем не видите, ога?
                                                                • 0
                                                                  Тогда почему вы посчитали, что оценка оптимистичная?
                                                                  Я, разумеется, не хотел уесть, а хотел уберечь других, менее опытных членов хабрасообщества от заблуждений.
                                                                  • 0
                                                                    Потому что «волшебство» априори более эффективно нежели всякие там научные расчёты и прочая блаж =)
                                                                    • +2
                                                                      Если вдруг не читали, то по теме «волшебство против прочей блажи» рекомендую прочесть Элиезер Юдковски «Гарри Поттер и методы рационального мышления». Легко ищется на электробиблиотечных ресурсах.
                                                                      Лично мне многие научные вещи до сих пор кажутся волшебством (например, квантовая механика).
                                                                      По этой причине, преклоняюсь перед популяризаторами науки, такими как Ричард Фейнман.
                                                                      • 0
                                                                        Да, слышал не однократно про это произведение, всё никак не найду времени почитать… Диплом-ссс, знаете ли =)
                                                                        • +1
                                                                          Легко ищется на электробиблиотечных ресурсах.
                                                                          Зачем его там искать, если оно на оф. сайте лежит? Оригинал (всё ещё пишется), русский перевод (соответственно, всё ещё переводится).
                                                                          • +1
                                                                            Почему вы считаете, что оф.сайт — это hpmor.com? :)
                                                                            Всё-таки правильнее дать ссылку на lesswrong.com.
                                                                            HPMOR.com is an authorized mirror of Less Wrong‘s / Eliezer Yudkowsky‘s epic Harry Potter fanfic-in-progress, Harry Potter and the Methods of Rationality.


                                                                            Про электробиблиотечные ресурсы я сказал, потому что там книги лежат в форматах, удобных для чтения.
                                                                            Ну и lesswrong.ru тоже полезно почитать.

                                                                            Прошу прощения за offtopic.
                                                                            • 0
                                                                              Потому что hpmor.com — это вообще единственный сайт самой книги, а не автора =) Других оф. сайтов у книги нет — есть сам текст на fanfiction.net, откуда начинал выкладывать Юдковски, и где, собственно, рекомендуется за всеми удобствами и сопутствующим идти на hpmor.com, есть его личный сайт, на котором про ГПиМРМ только ссылка на fanfiction.net, и есть LessWrong.com, который, вообще, (уже?) не его личный псевдоним, а, вроде как, сообщество, и там текста тоже нет, только ссылки.
                                                                              Ну, и всякие форматы для чтения есть и на hpmor.com, и на hpmor.ru, и там они гарантированно свежие, в отличие от библиотек.
                                                                              • 0
                                                                                Ну вот не уверен, что это относится к ракетной технике, да и спорить не люблю :)
                                                                                Но только во имя истины.

                                                                                Вот официальная страница.
                                                                                Methods Of Rationality (fanfiction)

                                                                                А вот что на ней написано
                                                                                External links
                                                                                FanFiction.Net (primary source)
                                                                                hpmor.com mirror (up-to-date)



                                                                                Мне кажется, комментарии излишни.
                                                                                Если на hpmor.com покажете ссылку на файл в формате fb2, сразу заберу все свои слова.
                                                                  • 0
                                                                    А ядерная энергия топлива близка к нулю. Изотопы-то стабильные. Ну, только если ядерный синтез на тяжёлых элементах считать.
                                                                    Но энергия, вбуханная в условия для ядерного синтеза, уже сама по себе будет достаточна для вывода ракеты на орбиту.
                                                                    • 0
                                                                      Мы до сих пор не знаем возможностей холодного термояда.
                                                                      Кто поручится, что через некоторое время не будет создан двигатель, использующий энергию синтеза в более щадящих условиях, чем современные термоядерные установки?
                                                                      А вбухивать энергию по современным технологиям — это всё равно что бить палкой по палке и использовать выделяющуюся тепловую энергию.
                                                                      Тяжёлыми элементами тоже не стоит ограничиваться — большие ракеты летают и на водороде.
                                                                      Кстати, он является и самым энергетически выгодным химическим топливом.
                                                                      • +2
                                                                        Чтобы произошло слияние ядер, нужно, чтобы они перепрыгнули через потенциальный барьер электростатического отталкивания.
                                                                        А для этого нужна или большая энергия, или большое терпение, когда они соизволят протунеллировать.

                                                                        Будем повышать вероятность, увеличивая количество материала, не повышая температуру — доиграемся до гравитационного сжатия, последующего разогрева и обычного горячего термояда. Только в космическом масштабе. Проще уж по-старинке, разогревать током, лазером или делением урана.
                                                                        • 0
                                                                          Кстати, он является и самым энергетически выгодным химическим топливом.

                                                                          Если не ошибаюсь, то он самый хороший восстановитель, а фтор — окислитель.
                                                                          Что-то я не припомню ни одной летавшей на таких компонентах ракете.
                                                                          Хотя именно такой набор компонентов даст наибольший выход энергии при образовании ковалентной связи.
                                                                          • +1
                                                                            Фтор-водородных двигателей нет, по причине высокой опасности фтороводорода.
                                                                            При том, что удельный импульс не намного больше сочетания кислородо-водородных компонентов — таких двигателей разработано и применяется приличное количество (Энергия, например, имела такие).
                                                                            А вот фтор-водородные химические боевые лазеры существуют.
                                                                            • 0
                                                                              Вот про лазеры фтор-водородные можете мне не рассказывать, про них я много чего знаю…
                                                                              Но не расскажу! :-Р
                                                                            • 0
                                                                              Тяжёлые щелочные металлы — лучшие восстановители.
                                                                              Но, в пересчёте на массу, водород вне конкуренции.
                                                                          • 0
                                                                            А ядерная энергия топлива близка к нулю. Изотопы-то стабильные.

                                                                            Я бы не был так категоричен. А что с ним будет, если облучать большим нейтронным потоком?
                                                                            Сечение слияния далеко не нулевое, а там уже и изотопы нестабильные, и сами распадаться начнут…

                                                                            А вот про ядерный синтез на тяжелых элементах вы, по-моему, махнули…
                                                                            Почитайте статью, второй абзац про железо-56.
                                                                            Так что энергии, достаточной для запуска такой реакции синтеза, должно хватить как минимум на изменение орбиты Земли… :)
                                                                            • 0
                                                                              Про тяжёлые элементы, конечно, загнал. Как раз потому, что думал про распад, наведённый потоком нейтронов.
                                                                              А интересно, есть ли схемы добычи энергии на таком наведённом синтезе и распаде? Понятно, что реакция не цепная, нужен источник нейтронов.
                                                                  • +4
                                                                    Это потому, что вы не интересовались историей покорения космоса. Особенно проблема «надежность/эффективность/возможность произвести массово» стояла в СССР, причем постоянно и остро. Не хватало всего вообще, по сути конструкторы «лепили» ракеты из «того, что было», т.к. вытянуть промышленность до уровня западных стран было недостижимой задачей в принципе. На все это накладывались запреты на продажу и ввоз высококлассного оборудования в СССР из-за холодной войны.

                                                                    Для ознакомления с темой крайне рекомендую почитать книгу легендарного инженера Бориса Чертока «Ракеты и люди». Вот для затравки:

                                                                    выдержка из книги
                                                                    Для нас было внове, что у немцев существовала и процветала фирма «Лист», специализировавшаяся только на разработке и массовом выпуске многоконтактных штепсельных разъемов — штекеров. Их выпускалось сотни тысяч для всей авиационной и ракетной техники. Это была по идее очень простая, но по технологии принципиально новая для нас продукция, появившаяся в связи с резким усложнением электрических схем летательных аппаратов, необходимостью надежной электрической стыковки и расстыковки при ремонте и испытаниях отдельных отсеков, быстроте сборки и т.д.

                                                                    Сам термин «штекер» перешел к нам от немцев уже после войны. В истории многое переходит победителям от побежденных.
                                                                    Мы только после войны оценили, какую огромную техническую роль в авиационной и ракетной технике суждено играть такому, казалось бы, простому устройству, как штепсельный разъем — штекер!


                                                                    Показательно, что когда мы после войны начали воспроизводить технику ФАУ-2 и разрабатывать свои новые ракеты, то убедились, что такое давно изобретенное человечеством устройство, как электрическое многоконтактное реле, умеет делать в нашей стране только один ленинградский завод «Красная заря». В Германии только у фирмы «Телефункен» было три подобных завода и по меньшей мере два у «Сименса». Это одна из причин, по которой, несмотря на непрерывные бомбардировки, которым союзная авиация подвергала немецкие города, выпуск вооружения не падал, а непрерывно возрастал вплоть до середины 1944 года.
                                                                    • 0
                                                                      Я как раз интересовался и интересуюсь, но как-то очень безграмотно и неквалифицированно.

                                                                      Спасибо за ссылку.
                                                                  • +2
                                                                    А что насчёт твёрдотопливных ракет? Там совсем другие сложности?
                                                                    • +1
                                                                      У твердотопливных ракет основных вопроса два:
                                                                      — важно уметь делать «шашку», горящую со сравнительно небольшой, но очень стабильной скоростью. Иначе в лучшем случае — неэффективное выгорание горючего и «прыгающая тяга», в худшем — взрыв ускорителя. Для этого очень важна однородность всего топливного заряда.
                                                                      — сложно дросселировать и в целом управлять тягой.
                                                                      • +1
                                                                        1) иногда требуется «прыгающая тяга», например, быстрый набор скорости, а потом просто ее поддержание. Для этого специальным образом профилируют заряды.
                                                                        2) динамическое управление тягой — очень сложная задача, а вот «запрограммировать» тягу заранее весьма просто. (см. п.1)

                                                                        И для твердотопливных ракет тоже важен момент с перегревом критического сечения сопла.
                                                                        • +2
                                                                          Чуть-чуть добавлю-уточню вопрос по поводу шашки.
                                                                          Важно сделать шашку, которую можно долго хранить без критического изменения параметров шашки и топлива.
                                                                          Самый главный момент — уберечь от высыхания, чтобы в теле заряда не появились трещины, которые резко увеличивают площадь горения, что приводит к взрыву.
                                                                          Поэтому практически все ракеты с РДТТ хранятся и перевозятся в ТПК (транспортно-пусковых контейнерах), где очень точно поддерживается температурно-влажностный режим и которые открываются непосредственно за несколько секунд до старта ракеты.
                                                                          А некоторые даже и не открываются ;) Ракета прорывает мембрану при старте.
                                                                        • 0
                                                                          Самая большая сложность, как отметили ниже, — создать заряд с нужной скоростью горения (тягой) на всем рабочем отрезке траектории. Для этого в центре заряда формируется канал сложной формы (рёбра, канавки) переменного сечения, который в процессе выгорания топлива от центра к стенке обеспечит нужные параметры тяги. Корпус такой ракеты, как правило, изготовлен путём бесшовной намотки стекловолокном со смолами, т.е. «стеклопластик».
                                                                        • +6
                                                                          Прошу прощения, можно капельку занудства о небольшой неточности?
                                                                          Гироскопы не установлены на гиростабилизированной платформе, а входят в её состав. Она же стабилизирована ими. И ставить на неё ещё гироскопы не нужно (смайл). А вот акселерометры ставят и прочее.

                                                                          Пост отличный, кратко и доступно изложено.

                                                                          P.S.> На автора не наезжаю, просто регулярно встречаю эту неточность в ответах, рефератах и даже курсовых. Может, почитав здесь, меньше будут ошибаться.
                                                                          • 0
                                                                            Если мне не изменяет мой склероз, то первоначально гироскопы использовались для стабилизации самой ракеты — впервые применили немцы в ФАУ-2.

                                                                            Ракета стабилизировалась хвостовым «оперением» (за счет этого центр давления смещался ниже центра тяжести), но малейшее отклонение ракеты в полете от вертикали приводило к смещению центра давления выше центра тяжести. Как раз для борьбы с такими отклонениями и стали применять гироскопическую стабилизацию ракеты.
                                                                            • 0
                                                                              Если и мой склероз не гуляет налево, то ФАУ не имела не только ИНС, а вообще системы автоматического управления в принципе. Управлялась по заранее заложенной программе. Поэтому и нужны были системы прямой стабилизации. Обратной связи нет вообще, птичка плюнула — уже промазали. И то, что они попадали хоть куда-то — гениально.
                                                                              • 0
                                                                                Да и не особо попадали, если верить википедии… Вкратце, в круг диаметром 10 км попадало только 50 % запущенных ракет, из 4300 запущенных ракет более 2000 взорвались при запуске либо вышли из строя в полёте…
                                                                                • +1
                                                                                  Ну с такого расстояния попасть в круг 10км даже 50% ракет это уже нереально круто. А учитывая условия сборки этих ракет (собиралось все заключенными, которые как могли саботировали). Так что то что хотя бы 50% долетело в таких условиях это уже показатель качества, надежности и отработанности технологии.
                                                                                • 0
                                                                                  Черток, ЕМНИП, писал про гирогоризонт и гировертикант — по одному гироскопу на тангаж и рыскание. Крен стабилизировался механическими стабилизаторами.
                                                                                  Да и Вики с ним согласнаThe LEV-3 guidance system consisted of two free gyroscopes (a horizontal and a vertical) for lateral stabilization, and a PIGA accelerometer to control engine cutoff at a specified velocity.
                                                                                  Нехватка точности объяснялась несовершенством приборов. Те же принципы используются и сейчас.
                                                                                  • 0
                                                                                    Если я правильно перевёл, то здесь продольная стабилизация полёта и выключение двигателя на заданной скорости.
                                                                                    Сейчас совсем другие принципы управления. Решение полноценной задачи навигации и наведения.
                                                                                    • 0
                                                                                      Сейчас, конечно, сложнее. Но примитивная инерциальная система была уже на Фау-2. От точки старта держим тангаж Х, курс Y, пока не достигнем скорости Z, это в самом примитивном варианте.
                                                                                      • 0
                                                                                        Это не ИНС, пусть и примитивная, это система курсовой стабилизации. ИНС даёт информацию о собственном положении. Там этого ещё не было. Нехватка точности объясняется не несовершенством приборов, а не той технологией в целом. Нет обратной связи по положению ракеты в пространстве, только по угловому отклонению от заданного направления.
                                                                                • +1
                                                                                  На Фау-2 еще были газодинамические рули.
                                                                                • +6
                                                                                  По поводу ГСП могу рассказать маленький «исторический» анекдот.

                                                                                  При сдаче экзамена по теории полета ракеты лектор вытягивал однокурсника просто за уши, и когда уже почти отчаялся, то задал вопрос «где располагается ГСП?», подразумевая, что тот покажет на плакате с разрезом ракеты.
                                                                                  Курсант подумал пять секунд и ответил «На ракете».
                                                                                  Лектор тоже на пять секунд впал в ступор, а потом сказал почти себе под нос, но было слышно «Да, было бы странно, если бы она летела рядом...»
                                                                                  С очень хорошим юмором был полковник.
                                                                                  P.S. Если кто узнал историю, привет! ;)
                                                                                • +2
                                                                                  Видео, конечно, эпичное. Позволяет оценить не только сложность ракетостроения, но и объемы энергии, которую должны сдержать двигатели.

                                                                                  Так все-таки, реально снижение стоимости запуска в 10-100 раз или это выдумки заокеанских мечтателей?
                                                                                  • 0
                                                                                    представьте себе, что каждый раз отправляясь в поездку, вы покупаете себе новый автомобиль :)
                                                                                    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                    • +2
                                                                                      История космонавтики предрасполагает к скептицизму. На Шаттле уже хотели снизить стоимость пуска до $90 за кг на первом этапе и $30 за кг на втором. Результат получился обратный — дороже Шаттла носителя не было. Гладко было на бумаге, где «топливо — это 5% стоимости ступени», а в реальности ещё ступень надо посадить, потом перебрать, дефектоскопировать, собрать снова, заменить вышедшие из строя узлы, протестировать, обеспечить гарантированный ресурс, а это всё деньги, деньги и ещё много денег.
                                                                                      • +1
                                                                                        В теории реально за счёт повторного использования. Но теория вроде как не учитывает (или оценивает очень оптимистично) затраты на качественное повышение надежности (сейчас: «Что будет с соплом на 130 секунде инженеров-конструкторов уже не волнует», нужно будет увеличивать это время на порядок минимум), включая методы неразрушающего контроля перед очередным стартом.
                                                                                        • 0
                                                                                          Вы приземлите сначала не (сильно) помяв! А потом уже о методах контроля можно думать.
                                                                                          • 0
                                                                                            Даже твердотопливные ускорители шаттла, вопреки первоначальной задумке, не переиспользовались. При посадке на воду были большие ударные нагрузки, и хотя параметры в большинстве случаев оставались в порядке, для перестраховки РДТТ летали только один раз.
                                                                                            • 0
                                                                                              Вот для определения помяли или нет, сильно или не очень и нужны методы контроля. Или вы предлагаете сначала запустить, приземлить, а потом придумывать методику оценки сильно или нет помяли?
                                                                                              • 0
                                                                                                Я предлагаю сначала придумать методику как посадить, а лишь потом думать над методиками контроля.
                                                                                                Но не наоборот!
                                                                                                • 0
                                                                                                  Как придумывать методику посадки, не придумав критериев какую посадку считать удачной, а какую нет?
                                                                                                  • 0
                                                                                                    Критерий удачности посадки != «методике оценки сильно или нет помяли».
                                                                                                    Давайте так:
                                                                                                    1) разрабатываются критерии «мягкой посадки»
                                                                                                    2) разрабатывается конструкция, обеспечивающая «мягкую посадку»
                                                                                                    3) разрабатывается методика определения (контроля), была ли по факту посадка мягкой или нет

                                                                                                    Причем, если бы я был руководителем данных работ, то задачи бы решались почти параллельно. Но старт работам я бы давал именно в таком порядке, возможно, с небольшим временным интервалом между ними…
                                                                                                    На такую последовательность согласны?
                                                                                                    • 0
                                                                                                      С оговоркой, что критерии выглядят реально (технически и экономически) реализуемыми.
                                                                                        • 0
                                                                                          > Говорить об эффективности двигателя как интегральном параметре фактически невозможно.
                                                                                          В этом абзаце, наверное, имело смысл упомянуть, что эффективность надо рассматривать в привязке к ступени для которой предназначен двигатель, т.к. условия работы сильно разные. К примеру, кислород-водородные двигатели не ставят на первые ступени не случайно (а ионные не используют для вывода на орбиту вообще).
                                                                                          • +3
                                                                                            Да, там ещё одна печальная история с формулой Циолковского, габаритами и весом ступени, производством, технологическими и транспортными ограничениями. Я не стал усложнять статью.
                                                                                            • +6
                                                                                              Угу, это просто повод для ещё одной!
                                                                                              • +2
                                                                                                Поддерживаю предыдущего оратора. И лучше не одной :).
                                                                                                • 0
                                                                                                  Где одна, там и вторая. А там, глядишь, и втянется! ;)
                                                                                                  • +2
                                                                                                    Хорошо, я учту ваши пожелания.
                                                                                              • 0
                                                                                                К примеру, кислород-водородные двигатели не ставят на первые ступени не случайно


                                                                                                Ариан-5, Дельта-4, H-IIB, проектируемый «Великий поход-5» — практически все имеют криогенные первые ступени (иногда в связке с твердотопливными бустерами).
                                                                                                • 0
                                                                                                  Да, бывают исключения. Хотя из перечисленных в чистом виде такое исключение только одно — Дельта-4. У всех остальных одновременно с запуском кислородно-водородной ступени запускаются твёрдотопливные ускорители. Почему в Дельта-4 стартуют с кислородно-водородным — самому интересно.
                                                                                                  • 0
                                                                                                    У Дельты-4 в модельном ряду тоже есть варианты с ТТУ. Собственно, без них там младшая модель (Medium) и старшая (Heavy). Почему водород на первой ступени? Подозреваю, что причина проста — за последние несколько десятилетий США практически утратили задел по керосиновым двигателям. Сейчас там только SpaceX активно развивает это направление. А Дельта-4 — это для них вопрос национальной безопасности. Пусть сверхдорогая, зато собранная полностью из американских комплектующих. На ней только военные спутники и запускают сейчас.
                                                                                                    • 0
                                                                                                      Причина может быть безумно банальной.
                                                                                                      Например, топливо в районе стартовой площадки стоит в 10 раз ниже рыночной.
                                                                                                      Утрирую, конечно, но этого вполне достаточно, чтобы принять решение об экономической целесообразности именно такой компоновки.
                                                                                                • +2
                                                                                                  Спасибо!

                                                                                                  Стоит сказать отдельно про пилотируемые ракеты. Ограничения на перегрузку и вибрацию, САС
                                                                                                  • 0
                                                                                                    Насколько крут двигатель РД-180? Смогут ли китайцы\индусы\американцы создать в ближайшее время что-то подобное или лучше? Есть ли смысл сейчас совершенствовать двигатели или мы уже уперлись в предел и улучшение на 0,000001% потребует непомерных затрат? Используется ли в наших двигателях современная электроника? Как много людей занимаются разработкой одного двигателя? Насколько реально создание ядерного двигателя или двигателя использующего нетрадиционный принцип работы?

                                                                                                    Спасибо.
                                                                                                    • 0
                                                                                                      Довольно крут. Самая большая сложность — это технология производства и материалы, из которых производится двигатель.
                                                                                                      Улучшение возможно всегда. Появятся новые материалы, можно будет, скажем, сделать двигатель той же мощности, но легче килограмм на 150.
                                                                                                      И это прекрасно, ибо 150 кг превратятся в полезную нагрузку!

                                                                                                      На счет современной электроники не подскажу. На тех двигателях, что мы изучали, было сделано почти всё через механику.
                                                                                                      Для разработки одного двигателя с нуля требуются сотни людей при условии наличия компьютеров. Без компов в СССР в 50-70-х считалось всё в ручную. Сидели целые отделы расчетчиков. Там счет шел на тысячи человек.
                                                                                                    • +8
                                                                                                      Спасибо. Порадовали. Прям поностальгировал по институту…
                                                                                                      Особенно порадовали РД-107/108/180.
                                                                                                      Жаль что так мало упомянули про РД-170.
                                                                                                      Самый мощный двигатель на планете. Согласно вики: мощность РД-170 — около 20 млн лошадиных сил.
                                                                                                      Помню, когда в институте нам про него рассказывали, то прозвучала шикарная фраза:
                                                                                                      «Но когда проводили первые запуски ракетоносителей с РД-170, то столкнулись с одной очень неожиданной проблемой. Он был настолько мощный, что не поднимал ракету в воздух, а сминал её!»
                                                                                                      Поэтому достаточно быстро разработали РД-180 — половинку от РД-170 (2 камеры сгорания вместо 4).

                                                                                                      И ещё думаю, хабражителям было бы интересно узнать какие вида топлива есть, в чем преимущества и недостатки каждого из них…
                                                                                                      • +1
                                                                                                        Правильно ли я понимаю, что, в принципе, в заявлении о том, что РД-170 «самый мощный двигатель на планете» есть доля лукавства, так как всё-таки самая нагруженные части (собственно камера сгорания и сопло) всё ж таки почти в 4 раза послабше, чем у F1 будут?

                                                                                                        P.S. И ведь Saturn V как-то взлетал ажно с пятью F1! Тут проблема скорее не в абсолютной мощности, а в относительной: он гораздо меньше F1 при слегка большей мощности, так что та же самая сила оказывается приложена к куда меньшей площади, вот и получился конфуз.
                                                                                                        • 0
                                                                                                          Извините, не понял про «послабше». Изложите свою мысль поподробнее.
                                                                                                          • +1
                                                                                                            Вики у Вас еще не отменили?
                                                                                                            en.wikipedia.org/wiki/Rocketdyne_F-1 vs en.wikipedia.org/wiki/RD-170_(rocket_engine)
                                                                                                            Т.е. 690 тс у F-1 против 740 тс у RD-170 (на уровне моря).
                                                                                                            • 0
                                                                                                              Не совсем честное сравнение. У RD-170 четыре камеры, у F1 — одна. По этому поводу, та же Википедия:
                                                                                                              — The F-1 remained the most powerful liquid-fuel rocket engine at 6.7 MN of thrust at sea level until overshadowed by the RD-170 from the Soviet Union. The RD-170 uses a cluster of four separate combustion chambers and nozzles driven by a single turbopump. It visually appears to be a cluster of four engines, not a single engine. Viewed as a single engine it is the most powerful liquid-fuel rocket engine ever flown. The F-1 still holds the crown of largest single-chamber, single-nozzle liquid fuel engine flown. However among solid-fuel engines, more powerful engines exist, such as the Space Shuttle Solid Rocket Booster, with a sea-level liftoff thrust of 12.45 MN.

                                                                                                              Кроме того, был ещё F-1A:
                                                                                                              [...] While outwardly very similar to the F-1, the F-1A was more powerful, producing a thrust of about 8 MN in tests [...]
                                                                                                              • +8
                                                                                                                Почему не честное? F1 — самый мощный из летавших жидкостных однокамерных двигателей; RD-170 — самый мощный из летавших жидкостных ракетных двигателей.
                                                                                                                Почему нужно рассматривать RD-170 как четыре отдельных двигателя, когда конструкционно это все-таки один двигатель с 4 камерами? Чтобы принизить достижения советских конструкторов? А зачем?
                                                                                                                • –7
                                                                                                                  Ради объективности. Это важнее и перспективнее, чем считать что мы лучше просто потому, что цифры больше.
                                                                                                                  И тот и другой двигатель делали не для того, чтобы победить на конкурсе тяги. Решали разные задачи и разными способами.
                                                                                                                  Что значит «конструкционно один»? Что там один турбонасос?
                                                                                                                  • +4
                                                                                                                    «Конструкционно один» означает, что это один двигатель с четырьмя камерами, всего-навсего :) Нельзя «отпилить» пару камер от него — это один агрегат (притом, кстати, существенно меньше, чем F1). Ради какой «объективности» Вы спорите с очевидными вещами — я, честно говоря, не понимаю. Что в моем предыдущем посте (или посте icoz-а) вызывает у Вас неприятие, с чем Вы не согласны?
                                                                                                                    • 0
                                                                                                                      Это было не «неприятие», а уточнение.
                                                                                                                      • 0
                                                                                                                        Ну, я ведь тоже уточнил в своем посте: «F1 — самый мощный из _летавших_ жидкостных _однокамерных_ двигателей»

                                                                                                                        P.S. Да, а камрад icoz формально не прав, сказав «Самый мощный двигатель на планете»: и F1, и RD-170 сильно проигрывают SBR-ам ;)
                                                                                                                        • +1
                                                                                                                          Ну не придираться же к каждой запятой! Суть-то понятна.
                                                                                                                          А если смотреть не на тягу, а на удельный импульс, то ионные и струйно-плазменные двигатели намного сильней РД-170. Но тяга у них — граммы!
                                                                                                                      • –1
                                                                                                                        Нельзя «отпилить» пару камер от него — это один агрегат

                                                                                                                        Как это нельзя? РД-180 ведь как раз и получился «отпиливанием» 2 камер. А вот из F1 не сделаешь двигатель половинной мощности.
                                                                                                                        • +8
                                                                                                                          Прям таки «отпиливанием»? Или все-таки разработкой на базе РД-170?
                                                                                                                          • –1
                                                                                                                            Кавычки в слове отпиливание не о чем не говорят? Что по вашему значит разработка на базе? Там те же камеры и сопла используются, возможно только другой менее мощный турбонасос (и то не факт, так могли использовать тот же немного переделанный, для удешевления).
                                                                                                                            Это почти как из четырехядерных процессоров делают двухядерные, отключить 2 ядра или убрать две камеры, значительно проще, чем делать отдельный двухядерный процессор или новый двигатель в 2 раза меньшей тяги.
                                                                                                                            Я не говоря, что тут нужно просто тупо физически отпилить, да нужно просчитывать и некоторые новые детали сделать, но на это нужно значительно меньше затрат ресурсов, чем на базе движка F1 сделать движок в 2 раза меньший.
                                                                                                                            • –1
                                                                                                                              Вы, видимо, инженер по ракетным двигателям, коли так уверенно утверждаете столь странные (для средних умов) вещи? ;) Или обычный хабровский blah-blah-blah «диванный теоретег»?

                                                                                                                              «Это почти как из четырехядерных процессоров делают двухядерные» — достойно занесению в «аналы» :D «Некоторые новые детали сделать» — дык, разогнать нафик весь Энергомаш, эти тысячи человек, камрад zapimir отпилит да некоторые новые детали сделает, делов-то!
                                                                                                                              • –1
                                                                                                                                Ну, прямо скажем, РД-170 делали 10 лет — с 1974 по 1984, а РД-180 на его основе сделали за 2 года — с 1996 по 1998. Это с учетом испытаний и доводки. Так что — да, РД-170 неплохо «распилился».
                                                                                                                                • +1
                                                                                                                                  Похоже, что основная идея данного поста (о том, что rocket science это не сложно, а ОЧЕНЬ сложно) прошла мимо некоторых читателей.
                                                                                                                                  Я понимаю, что некий «усредненный» завсегдатай habrahabr.ru учил программированию Страуструпа, финансам Алана Гринспена, а Глушко — проектированию ракетных двигателей, и вообще все в мире, за исключением того, чем занимается этот «завседатай» (написанием perl скриптов или программированием 1С), элементарно и легко, но все-же rocket science не зря вошла в американскую поговорку…
                                                                                                                                  Да, американские ракетчики проделали огромную и замечательную работу; Вернер фон Браун, безусловно, был гением, и Королев вначале «стоял на его плечах». Но это вовсе не повод спорить с фактами, или утверждать заведомую ложь.

                                                                                                                                  Еще раз (не могу из-за таких вот «спорщиков», доказывающих правоту минусованием, выделить bold-ом):
                                                                                                                                  * РД-170 — _самый_ мощный из _летавших_ жидкостных ракетных двигателей.
                                                                                                                                  * РД-170 является _одним_ двигателем (машиной) с четырьмя камерами (а не комбинацией «спаянных» 4-х двигателей)
                                                                                                                                  * РД-180 является другим, двухкамерным двигателем, разработанным на основе РД-180 (а вовсе не «распиленным» 170 с «некоторыми детальками»).

                                                                                                                                  А теперь, пожалуйста, по каждому пункту — логичные возражения с пруф-линками…
                                                                                                                                  • +2
                                                                                                                                    Я не спорю ни с одним из трех выделенных тезисов.

                                                                                                                                    Однако же сложно поспорить с тем фактом, что разработка РД-180 на базе РД-170 потребовала несравнимо меньше ресурсов, чем разработка самого РД-170 практически с нуля (на самом деле — с заимствованием некоторых наработок с недоделанного РД-270, но это не в счет). И с тем, что именно задел по РД-170, на основе которого был в рекордные сроки сделан РД-180, помог Энергомашу выжить в 90-е.

                                                                                                                                    По истории разработки РД-170 можно почитать хотя бы В. Ф. Трофимова, «Осуществление мечты».

                                                                                                                                    Минусы — не мои :)
                                                                                                                                    • –2
                                                                                                                                      Почему Вы считаете, что я ничего не читал по истории разработки РД-170? Откуда такой вывод взялся?

                                                                                                                                      Ну, неужели так сложно перечитать 10 сообщений в этой ветке и узнать, что именно я утверждаю, и против чего возражаю? О чем спор-то?
                                                                                                                                      • 0
                                                                                                                                        А я и не считаю. Вы попросили пруфлинков на то, что я утверждаю — я их привожу. В данном случае речь идет о сроках разработки.

                                                                                                                                        Я не пытаюсь оспаривать то, что Вы утверждаете. Более того, я с Вашими тремя тезисами полностью согласен.

                                                                                                                                        Но Вы, как я понял, оспариваете тот факт, что разработка РД-180 на основе РД-170 оказалась значительно проще, чем разработка самого РД-170. Или я неправильно понимаю?