Космонавтика КНР

Т.о. еще недавно сидевшие исключительно на гептиле китайцы забацали полностью новую линейку:

Легкий керосиновый ВП-6 (сентябрь 2015) - 103,000 кг
Средний керосиновый ВП-7 (июнь 2016) - 594,000 кг
Тяжелый водородно-керосиновый ВП-5 (ноябрь 2016) - 879,000 кг
Еще легкий твердотопливный ВП-11, первый пуск год назад.

Широко шагают, что скажешь.
 
PS А чего бустеры жидкостные, а не ТТУ?
А зачем ТТУ? С жидкостными ракета легче... Ну и может у китайцев большие ТТУ так же не получаются как у нас... А керосинки большой тяги (ну относительно) китайцы у нас таки содрали (РД-120 в украинской модернизации купили)...
 
Ну да, пока есть, что копипейстить...
Я бы не был так снисходителен. Мощные водородные двигатели на первую ступень - считай элита космической техники. Лишь США, Япония и Франция смогли сделать такой серийный двигатель, плюс СССР пару раз применял их во время испытаний своей Энергии (Бурана).

Конечно китайский YF-77 (тяга 0.7 MN) заметно уступает по мощности рекордному американскому RS-25 (2.3 MN). Уступает и русскому РД-0120 (1.8 MN), и французскому Вулкан-2 (1.4 MN). Но все равно это реальное достижение, и это не копипейст.

Китайцы кстати сами сомневались, что смогут в своей программе перевода космонавтики с гептила на современное топливо сразу освоить водородник. И подложили соломки, схитрили, ввели внутрь серии "Великий Поход 5" оба варианта - и керосиновый, и водородный. Более простой керосиновый вариант похож на русскую Ангару, где керосинка YF-100 использована и в бустерах, и в первой ступени. Второй китайский вариант - смешанный, керосиновые бустера плюс водородная первая ступень.
 
А нужны ли свехмощные водородники вообще? Для первой ступени керосин выгодней.

У китайцев в первой ступени тягу дают 8 керосинок по 1.2 МН и 2 водорода по 1 МН. Т.о. первая ступень на 83% керосиновая. Бустеры отцепляются через 180 сек, а первая водородная ступень горит 480 сек. Так что можно сказать, что ракета трехступенчатая: первая ступень керосин, 2-я и 3-я водород.
 
Извиняюсь.

У китайцев в первой ступени тягу дают 8 керосинок по 1.2 МН и 2 водорода по 0.5 МН. Т.о. первая ступень на 91% керосиновая. Бустеры отцепляются через 180 сек, а первая водородная ступень горит 480 сек. Так что можно сказать, что ракета трехступенчатая: первая ступень керосин, 2-я и 3-я водород.

У европейцев 2 твердотопливных бустера по 7 МН + 1 водород 0.96. Т.о. первая ступень у них на 94% твердотопливная.

В обоих случаях водород на взлете лишь немного помогает. Американцы единственные, кто взлетают на водороде. И в результате американская ракета вышла слишком дорогой.
 
А нужны ли свехмощные водородники вообще? Для первой ступени керосин выгодней.
Водород - топливо с наименьшей молекулярной массой, и соответственно с наилучшим КПД (расходом топлива на 1 км пробега). Или, как говорят в реактивной механике - наивысшим удельным импульсом.

С другой стороны - водород очень легкий, в т.ч. и жидкий, поэтому баки его огромны, что конечно снижает его эффективность на первых ступенях. Но на старте в первую очередь важна тяга, которая у бустеров сверхтяжелых ракет должна быть огромна. Поэтому здесь популярны именно твердотопливные бустеры, которые несмотря на низкий удельный импульс дают нужную тягу. У просто тяжелых ракет (весом менее 1000 т) требования по тяге уже разумные, здесь конечно и керосин годится.
У китайцев в первой ступени тягу дают 8 керосинок по 1.2 МН и 2 водорода по 0.5 МН. Т.о. первая ступень на 91% керосиновая. Бустеры отцепляются через 180 сек, а первая водородная ступень горит 480 сек.
Корректнее сравнивать количество движения. Например Space Shuttle твердым топливом производил 2х500=1000 т x 269 c импульса, а водородом 103+616=719 т x 420 с, т.е. водородом произведено 53% импульса.
 
Корректнее сравнивать количество движения. Например Space Shuttle твердым топливом производил 2х500=1000 т x 269 c импульса, а водородом 103+616=719 т x 420 с, т.е. водородом произведено 53% импульса.
Вопрос где этот импульс. У китайца бустеры отделяются через 3 минуты. К тому времени ракета забирается на высоту 120 км и скорости полтора км/с. А до этого практически всю работу делают керосинки. Твердотопливные бустеры европейцев и Шатла отключаются через 2 мин. Это где то 40 км с хвостиком, скорость чуть больше 1 км/с.
 
Сравнил лучшие керосиновые и водородные движки.

RS-25:
Импульс вакуум: 452.3 сек
Импульс уровень моря: 366 сек

РД-191:
Импульс вакуум: 337 сек
Импульс уровень моря: 310.7 сек

Т.о. На уровне моря приемущество водорода 17.8% а в вакууме 34.3%. Еще одна причина почему водород плох для первой ступени и идеален для 2-3-й.
 
Вопрос где этот импульс. У китайца бустеры отделяются через 3 минуты. К тому времени ракета забирается на высоту 120 км и скорости полтора км/с. А до этого практически всю работу делают керосинки. Твердотопливные бустеры европейцев и Шатла отключаются через 2 мин. Это где то 40 км с хвостиком, скорость чуть больше 1 км/с.
Можно конечно поспорить в стиле, кто сильнее, кит или слон. Но если мы обсуждаем движение, то разумнее обсуждать его количество.

Кроме того учитывайте, что китайская ракета может взлетать и вовсе без (керосиновых) бустеров, на одном водороде. Бустера там (в отличие от японцев или французов) для увеличения выводимого груза.
Т.о. На уровне моря приемущество водорода 17.8% а в вакууме 34.3%. Еще одна причина почему водород плох для первой ступени и идеален для 2-3-й.
Отбрасывать реактивную массу в вакууме безусловно выгоднее, там любое топливо имеет импульс выше. Атмосфера снижает эффективность реактивного двигателя, и стартуя с поверхности Венеры, мы бы вообще с трудом видели разницу между керосином и водородом например.

Скорость (молекул), с которой мы отбрасываем реактивное топливо, ограничена температурой, которую выдерживают дюзы. Если решить эту проблему, например магнитным полем, можно значительно поднять импульс, например у ионного двигателя скорость истечения реактивной массы много выше лучшего водородника (скорость истечения ионов 20—50 км/с по сравнению с 4 км/с у водорода). Но мы не ставим ионный двигатель на первую, ни на вторую ступень - причина очень низкая тяга.

Двигаясь в атмосфере, можно сэкономить, не брать с собой окислитель, это также поднимет эффективность. Но мы не ставим какие ПВРД в бустера (хотя разговоры ходят).

Это я к тому, что здесь нет простой логики, нет однозначно лучшего топлива. Нельзя сказать - ставим в бустер ТТД, потому что он дешевле всего. Или ставим в аппарат водородник, потому что он эффективнее всего.
 
Можно конечно поспорить в стиле, кто сильнее, кит или слон. Но если мы обсуждаем движение, то разумнее обсуждать его количество.
Работа - это сила помноженная на расстояние. Таким образом первые три минуты у китайца 91% работы делают керосиновые бустеры.

Кроме того учитывайте, что китайская ракета может взлетать и вовсе без (керосиновых) бустеров, на одном водороде. Бустера там (в отличие от японцев или французов) для увеличения выводимого груза.
А в чем принципиальная разница?

Масса китайца без бустеров 256.2 т.

Масса Дельты 4 Медиум - 225 т.

При этом тяга у Дельты 3.1 МН, а у китайца 1 МН. Так что вряд ли китайский козлик далеко улетит.


Это я к тому, что здесь нет простой логики, нет однозначно лучшего топлива. Нельзя сказать - ставим в бустер ТТД, потому что он дешевле всего. Или ставим в аппарат водородник, потому что он эффективнее всего.
На уровне моря выигрыш от водородника по сравнению с керосином небольшой, а проигрыш из-за гиганских баков большой. Так что не выгодно. На второй ступени ситуация уже обратная.

Поэтому Дельта 4 так и останется первой и последней чисто водородной ракетой.
 
Работа - это сила помноженная на расстояние. Таким образом первые три минуты у китайца 91% работы делают керосиновые бустеры.
Ох упрямый )
Мне привычнее оценивать в твердых валютах физики, в тех, которые законам сохранения подчиняются. А с работой я могу и подхимичить, например показав, что в жизни КА больше всего работы выполняет система пространственной стабилизации через силы магнитного поля Земли. Слабенькая конечно сила, но за пяток лет она столько работы сделает, что любой реактивный двигатель ей проиграет.

При этом тяга у Дельты 3.1 МН, а у китайца 1 МН. Так что вряд ли китайский козлик далеко улетит.
А здесь у меня самого вопросы к китайским бумажным планам. Что-то в чисто водородный вариант (безбустерный) Long March 5 не верится, больно слабенький он выходит. Или astronautix.com напутал, или китайцы дезу напускали.
На уровне моря выигрыш от водородника по сравнению с керосином небольшой, а проигрыш из-за гиганских баков большой. Так что не выгодно. На второй ступени ситуация уже обратная.

Поэтому Дельта 4 так и останется первой и последней чисто водородной ракетой.
С выводом согласен. Но причину таки вижу не (с)только в огромных баках водорода. А в гравитации. На старте нужна наивысшая тяга, это главный приоритет, он важнее импульса. Чем энергичнее старт, тем он дешевле. Почему?

Попробую без формул. Две крайности. Аппарату, набравшему первую космическую, особая тяга не нужна, опасность упасть обратно ему не грозит. А вот ракете на стартовой тяга нужна. Только после того, как тяга превысит вес (силу тяготения), ракета начнет движение. Но если сила превышает вес незначительно, мы будем долгое время расходовать реактивную массу, практически не набирая скорость. Поэтому на старте стремятся создавать высокую тягу.

Этой задаче мешает стоимость. Мощный водородник - недешевое удовольствие, жалко его в бустере за 100 сек тратить. Плюс учитываем уже упомянутые снижение импульса из-за атмосферы. Поэтому в бустерах тяжелых РН считаю самым разумным твердотопливные, дешево, сердито, тяга отличная. Ну и конечно идея, чтобы и первая ступень на старте параллельно с бустерами работала, еще 100-300 тонн тяги добавляя. Идея вполне себе отлично зарекомендовала еще в знаменитой королёвской "семерке".
 
А здесь у меня самого вопросы к китайским бумажным планам. Что-то в чисто водородный вариант (безбустерный) Long March 5 не верится, больно слабенький он выходит. Или astronautix.com напутал, или китайцы дезу напускали.
Скорее напутали. У китайцев не слишком мощные водородные движки, тонн по 50 кажется... Их там на центр по 2 штуки ставят...
 
Масса керосина и кислорода в бустерах ВП-5 - 144 т х 4 = 576 т х 310 сек = 178.6 тыс
Масса водорода с кислородом в первой ступени ВП-5 - 158.3 т х 420 сек = 66.5 тыс
Масса водорода с кислородом во второй ступени ВП-5 - 17.1 т х 442 сек = 7.6 тыс

Свыше 70% импульса ВП-5 создает керосин.
 
Запуск первой пары аппаратов ДЗЗ GaoJing-1 (аппараты небольшие, 560кг, разрешение коммерческое, 0.5 м) 28 декабря 2016 года с помощью ракеты-носителя «Чанчжэн-2D» со стартового комплекса LC-9 космодрома Тайюань прошел частично удачно. Из-за технических проблем с ракетой-носителем спутники выведены на орбиту ниже запланированной, должны были на ССО (высота 500 км), получилось лишь 214х524 км. Это весьма низко, неясно, смогут ли они вообще выбраться, на таких низких орбитах торможение об атмосферу за пару месяцев замедлит аппарат до падения.
 
Хотя китайцы и выглядят на первый взгляд разумнее советов, но коммунисты остаются коммунистами, гигантомания мозга у комми непреодолима. Long March 934 coming in 2021: 66,000kg to GTO, 140,000kg LEO.

 
China to co-develop air-launched space system with Ukraine
Defence Blog at Flipboard.com Mar 7, 2017

Y-20 heavy transport aircraft

Проглядывается объяснение. зачем китайцы трутся около украинской "Мрії" и конструкторского бюро "Антонов".
China Academy of Launch Vehicle Technology will partner with Ukrainian companies to co-develop an air-launched rocket system.

China has planned to develop a new generation of rockets that can be released into space from airplanes to replace dysfunctional satellites.

The rockets will be designed so that they could carry 200 kg and can rapidly replace dysfunctional satellites, China Daily reported today.

Ukrainian companies will help to develop air-launched rocket to put a satellite into orbit and special transport aircraft bases on Y-20 transport plane.

Engineers at the academy that is the main developer of Chinese carrier rockets, have designed a model capable of sending a payload of about 100 kilograms into low Earth orbit, Tongyu said.

“The Y-20 strategic transport plane will be the carrier of these rockets. The jet will hold a rocket within its fuselage and release it at a certain altitude. The rocket will be ignited after it leaves the plane,” Li was quoted as saying by China Daily.

However, large satellites will still have to be put into orbit with conventional rockets, experts said.

Delivery of the Y-20 to the Chinese Air Force began in July. It is China’s first domestically developed heavy-lift transport plane and has a maximum take-off weight of more than 200 metric tons and a maximum payload of about 66 tons, the Daily quoted aviation experts as saying.

The air-launched rockets can replace dysfunctional satellites or in cases of disaster relief, quickly send up Earth observation satellites to assist in the effort.

Currently working on a similar project and actively conducted in the United States. In America have already held several successful tests on dumping of bulky cargo aircraft using a parachute.

Also on August 30 2016, members of the Aviation Industry Corporation of China (AICC) and the Antonov Corporation, the leading Ukrainian aviation company, signed an agreement to restart production of the AN-225, the world’s largest cargo aircraft.

The 640 ton, six engine An-225 is the world’s largest aircraft. Measuring at 84 meters in length and a wingspan of over 88 meters, it carries a world record payload of 250 tons (to put this into comparison, it can carry around 300,000 lbs more than the US military’s Boeing made C-17).
 
China to co-develop air-launched space system with Ukraine
Defence Blog at Flipboard.com Mar 7, 2017

Y-20 heavy transport aircraft

Проглядывается объяснение. зачем китайцы трутся около украинской "Мрії" и конструкторского бюро "Антонов".
В оригинале Сhinadaily про Украину ни слова. Пишут что работают над твердотопливной ракетой которая будет десантироваться с Y-20 и выводить 200 кг на ССО. Достаточно посмотреть на число новых китайских ракет, летающих, в том числе твердотопливных, чтобы понять что Украина им нужна как в бане пассатижи. Каким боком тут Ан-225 вообще непонятно.
 
Первый китайский грузовик (корабль снабжения).

КА Tianzhou 1, запускаемый РН Long March 7, несет несколько тонн топлива и имеет новое автоматическое стыковочное оборудование. Его задачей протестировать задачи снабжения на китайской мини-станции Тяньгун-2. В перспективе он будет использоваться для снабжения полноценной многомодульной национальной космической станции, ее сборку на орбите планируют начать уже в следующем году.

 
Мне нравится практичность китайцев. Зачем изобретать велосипед, если можно выкупить у русских их лунный проект-неудачник, и довести его до ума.
How a Soviet Lander Could Help Chinese Astronauts Reach the Moon
Shelved more than 40 years ago, the Soviet LK lander could help build the space boat that ferries China's astronauts to the Moon.



The Chinese space industry is buying the Soviet propulsion system designs originally intended to put humans on the Moon, well-informed sources told Popular Mechanics. As part of this new deal, a Ukrainian firm will recreate the historic engine module developed to land the first Soviet cosmonaut on the Moon ahead of the U.S.

The unique engine system designed in the former Ukrainian Soviet Socialist Republic could be crucial for accelerating China's own fledgling effort to land a man on the Moon. As the most complex and challenging part of the lunar lander design, the purchase could save Chinese engineers years of development work.

The Soviet manned lunar lander, known by its Russian abbreviation as LK for "Lunny Korabl" or Lunar Ship, was a smaller, lighter, leaner equivalent of the American "Eagle" lander, which put Neil Armstrong and Buzz Aldrin on the Moon in July 1969. America's triumphant Apollo 11 mission effectively concluded the unofficial Moon Race between the two superpowers.


Digital recreation of the 'Lunny Korabl.'

By 1974, the USSR's own lunar landing effort ultimately faltered in the disastrous launches of a N1 rocket. However the Soviet LK lander, which would descend from the lunar orbit to its surface with a single cosmonaut onboard, was fully developed and ready to go.

Unlike the American lander, relying on two separate single engines for descent and takeoff, the LK used the same cluster of two engines for both the landing and the ascent. The main engine could be throttled up and down to vary its thrust as the cosmonaut maneuvered over treacherous lunar terrain. The system's main advantage over the American counterpart was its backup capability. If the main engine failed, the backup motor could always take over at any point of the flight. In contrast, on the Apollo any failure of the ascent engine meant certain death.

The development of the Soviet lunar landing propulsion system started in 1965 and the engine actually made it into space during test flights of the lunar lander prototype in Earth's orbit.

In the decades after the Space Race, the Ukrainian firm, known today as KB Yuzhnoe in the city of Dnipro, adapted the lander's unique engine for use on highly maneuverable ballistic missiles and, later, relied on the same technology to win a highly competitive contract for a small European space booster called Vega. A total of six subsequent Ukrainian engines have relied on the lunar lander technology.


The LK propulsion module.

Now our sources, who wished to remain anonymous, say that Chinese officials asked the Ukrainians to rebuild the very original lunar landing propulsion module using modern materials like new computer technology replacing obsolete electronics in the module's flight control system. According to the agreement, Ukrainians will transfer China the newly produced set of design documentation for the propulsion module, but the hardware itself will remain in Ukraine. In the future, Ukrainians might assist the Chinese in organizing the production of the technology in China, sources said.

Although the Chinese won't say how they plan to use the technology, sources familiar with the matter believe that China would rely on the Soviet propulsion design to build a larger lunar lander, which could carry two or even three astronauts to the Moon. Chinese could also use the system as a case study for their own lander.