andrews_answer (andrews_answer) wrote,
andrews_answer
andrews_answer

Categories:

Космическое

Сейчас цыган славить буду. Они недавно ракету запустили в «космос». Реально на 40 км по баллистической траектории, при этом парашют спускаемого аппарата не раскрылся и его в итоге найти не смогли, благо ничего в нем ценного не было. При запуске ни одно жывтоне не пострадало.

Однако не спешите смеяться. Дело не в конкретной реализации, а в принципе.
helen_37

Запускали ракету не просто так с земли, а подвешенной к аэростату. Высота запуска составила 14 км, достигнутая ракетой высота порядка 40 км. Да, на 37 км ее мог бы перехватить Миг-31, но вы посмотрите на ту ракету!
helen_56

Предельно дешевая конструкция. Колхоз полнейший, если быть честным, все эти веревочки, шарики... Но ведь летит! Не знаю, реально ли они планируют до Луны долететь и взять X-Prize или только пиарятся, но на сегодня для такой реализации это достижение. И показатель работоспособности такого запуска.

Открою военную тайну. В школьном возрасте, вдохновившись турбонасосными агрегатами(ТНА), рисовал тороидальные дирижабли для высотных запусков. Понятно, что в то время ни СССР, ни США такие проекты никуда не вперлись, денег хватало и так, а ракета должна была стартовать быстро. Потом пошли проекты запусков космических аппаратов с самолетов и меня отпустила эта трава идея. А сегодня, в век тотальной коммерциализации... Почему бы нет?

Немного теории, зачем это надо и почему. Как только человеки сделали первые жидкостные ракетные двигатели более-менее серьезных размеров, сразу же возникла проблема подачи достаточного количества топлива и окислителя в камеры сгорания. Единственное внятное решение — установка турбонасосов для подачи горючки.

Однако на заре ЖРД с турбинами были серьезные проблемы, работоспособные конструкции для тех же авиационных моторов появились только во вторую мировую. Ничего удивительного, температура и обороты зашкаливают, материаловедение прихрамывало, смазки особые нужны... Для ракет задача была еще сложная, нагрузки выше, а к ним добавляются более жесткие требования к массе и габариту узла.

В итоге это стало одной из важнейших проблем, которые решали буквально все двигателисты, от Вальтера Гельмута в Пенемюнде до разработчиков РД-180. Но почему такие требования к турбонасосному агрегату, ведь ЖРД решительно плевать на атомсферный воздух, он питается специальным окислителем? А вот не плевать, оказывается. Одна из основных задач, которую решают топливные насосы на первой ступени ракеты — преодоление атмосферного давления. Потому такие колоссальные мощности, обороты и давления.
Ниже ТНА немецкой выделки, от Фау-2.
a4-turbopumpe

И не будем забывать, что на привод турбонасоса тратится топливо (в случае с Р-7 это вообще отдельный бак с перекисью), т.е. влияние агрегата на весовую отдачу ракеты кумулятивно и довольно сложно оценить простыми арифметическими действиями. Убери атмосферное давление и узел становится радикально проще, меньше, экономичнее. Как следствие возрастают грузоподъемность ракеты и КПД в целом. Если оценивать затраты на атмосферное давление, то встречал такую оценку — на первые 7 км полета тратится от 40 до 70% всего топлива ракеты. Да, она разгоняется и к указанной высоте имеет известную скорость. Но львиную долю скушивают аэродинамическое сопротивление и атмосферное давление, препятствующее работе ЖРД.

Косвенно же оценить затраты на привод ТНА можно по тому же РД-180, не только просто хорошему двигателю, но и надежде американской космической программы чрезвычайно коммерчески успешному продукту. Это один из двигателей так называемого закрытого цикла, когда продукты сгорания топлива из ТНА поступают не в атмосферу, а в камеру сгорания самого ЖРД, где дожигаются и создают дополнительную тягу. Весь секрет которого нет РД-180 именно в наилучшей организации закрытого цикла сгорания топлива на сегодняшний день. Хоть сколько-нибудь улучшить двигатели такого типа можно только на значительно более высоком уровне развития материалов, что требует колоссальных средств.
220px-staged_combustion_rocket_cycle

В то же время надо понимать, что эти двигатели оптимизированы для первой ступени. Двигатели, запускающиеся на высоте имеют заметное отличие не только по ТНА, но и по камере сгорания, а также прочим техническим решениям.

Таким образом, подняв любым способом ракету на высоты более 7 км можно получить совершенно иной продукт даже при сегодняшних ракетах-носителях. Резко вырастает грузоподъемность, теоретически может отпасть необходимость в разгонных блоках, снижаются требования к габариту полезной нагрузки и многие-многие другие кунштюки поджидают организаторов высотных запусков.

Оптимизировав двигатели ракеты для указанных высот можно получить еще более продвинутый продукт. Еще один очевидный шаг — место запуска. Отсутствие привязки к конкретному космодрому позволяет запускать ракеты с дирижабля в районе экватора, т.е. в наивыгоднейшем с точки зрения энергозатрат месте. Суммируя эти решения можно выйти на качественно новый уровень без гигантских затрат средств на вылизывание новых сплавов и оптимизацию камер сгорания «атмосферных» ЖРД.

Грубо говоря, из «Союза» вырисовывается вполне себе «Протон», а из «Протона» такая необходимая(раньше больше, сейчас меньше, но все же!) пилотируемой космонавтике ракета тяжелого класса с грузоподъемностью порядка 40 тонн. Американцы, к слову, вполне могли бы отказаться от своих любимых твердотопливных разгонных блоков. А китайцы уже были бы на Луне, с их-то маниакальной настырностью.

Никакой новости во всем вышеописанном нет. Равно как и нет на сегодня никаких нерешаемых проблем. Просто... Видимо, так «у вас принято», как в том анекдоте. Да, военные научились пулять ракетами с самолета. Да, рассчитывали ту же «Стрелу» на запуск с большой высоты с помощью разгонного сверхзвукового самолета. Но такого рода проекты не вышли со стадии макетирования и космонавтика шла проторенным фон Брауном путем — космодром, стадион из бетона, стартовая позиция ценой в несколько Эйфелевых башен, монстровидные первые ступени... Жутко дорого и опасно.

Потому румынам искренне говорю спасибо. Нам еще не просто оценить, что именно они сделали. Это решение из серии «голь на выдумки хитра» и на сегодня выглядит студенческой поделкой, но оно показывает один из перспективнейших путей развития. Строго говоря, я не знаю другого решения, способного столь серьезно изменить космонавтику.

PS: Немного сумбурно, но если что непонятно — спрашивайте.

Запись опубликована Large Hadron Collider (LHC).Вы можете оставить комментарии здесь или тут

Tags: Техническое, наблюдательное, рассуждалки
Subscribe

  • Праздничное

    Всех с Праздником.

  • Саночное

    Просто такЪ. При внешней схожести - никакого отношения ни к буханке, ни к РАФ не имеет. Клепали из дюраля, идентичного натуральному.…

  • Историческое

    (спохватившись) Чуть не забыл про дату напомнить. Моторчик сей зело и паки интересен сам по себе, вспоминаю его регулярно и с удовольствием. Но…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 4 comments