1. Этот сайт использует файлы cookie. Продолжая пользоваться данным сайтом, Вы соглашаетесь на использование нами Ваших файлов cookie. Узнать больше.

Ракеты вертикального взлета и посадки

Тема в разделе "Наука и техника", создана пользователем Adam Sniper, 7 июл 2013.

  1. первая ступень села:)
     
  2. дракон выпустил крылья !!!!!
     
  3.  
    Keллep нравится это.
  4. Capture confirmed! SpaceX supply ship completes second journey to the International Space Station.

    [​IMG]
     
  5. Забрал у Atlas-5 запуски пентагоновского шатла.
    SpaceX wins launch of US Air Force X-37B space plane
    • Elon Musk's Space Exploration Technologies Corp will fly its first mission for the U.S. Air Force in August when it launches the military's X-37B miniature spaceplane.
    Reuters

    [​IMG]
    Joe Skipper | Reuters

    A SpaceX Falcon 9 rocket lifts off on a supply mission to the International Space Station from historic launch pad 39A at the Kennedy Space Center in Cape Canaveral, Florida, February 19, 2017.
    Elon Musk's Space Exploration Technologies will fly its first mission for the U.S. Air Force in August when it launches the military's X-37B miniature spaceplane, Air Force Secretary Heather Wilson said on Tuesday.

    Four previous X-37B missions were launched by United Launch Alliance Atlas 5 rockets.

    "SpaceX will be sending the next Air Force payload up into space in August," Wilson said during webcast testimony before the U.S. Senate Armed Services Committee. She later specified that the payload would be one of the Air Force's two X-37B spaceplanes.
     
  6. 500

    500  

    АФАИК у Н1 основная проблема была в контроле двигателей, так что ракету болтало туда сюда. А у Спейс Х проблемы с контролем нет, раз они на платфомы сажают. Даже есть плюс в том, что если пара движков выпубится, он все равно улетит.

    Скоро посмотрим на Фалкон Хеви, там тоже связка не слабая из 27 движков.
     
  7. merab

    merab  

    Первый пуск советской ракеты Н-1 назначили на 20 февраля 1969 г. Затем перенесли на сутки из-за плохой погоды. Команду на зажигание подали 21 февраля в 12 ч 17 мин 55 с по московскому времени. Вдруг по ложной команде система КОРД выключила исправные ЖРД № 12 и 24 блока "А". Ракета сошла со стартового стола в 12 ч 18 мин 07 с при 28 работающих двигателях из 30.
    На 6-й секунде полета из-за повышенной вибрации газогенератора ЖРД № 12 оборвалась трубка датчика замера давления газа после турбины, на 28-й, после начала дросселирования тяги для уменьшения нагрузок при прохождении максимального скоростного напора, оборвалась трубка замера давления горючего перед газогенератором того же ЖРД. "Кислый" газ с температурой 340°С смешался с горючим, образовав пожароопасную смесь. Ее облако все увеличивалось. На 55-й секунде в хвостовом отсеке блока "А" вспыхнул пожар. Об этом свидетельствовало резкое возрастание температуры в районе ЖРД №№ 3, 21, 24, 23, 22. На 69-й секунде бушевавшее пламя пережгло изоляцию кабелей, вызвав срабатывание системы КОРД из-за замыкания цепей телеметрии и системы управления двигателей. Все ЖРД блока "А" были отключены.
    Горящая ракета летела под небольшим углом к горизонту. Она не взорвалась, не рассыпалась в воздухе на обломки. Плавно снижаясь, упала в 50 км от старта.
    Предположительно, причиной возгорания мог быть прорыв внутри отсека горячих газов, истекающих из сопел ЖРД, через отверстия шпилечного хода в донной теплозащите блока "А", по которым ракета сходит со стартового стола. Отверстия следовало изнутри заглушивать колпачками, но некоторых на месте не оказалось.
    Однако принципиальная работоспособность связки из 30 ЖРД блока "А", системы их управления и отключения в полете была успешно подтверждена. Вину за аварию возложили на двигателистов, посчитав основной ее причиной недостаточную отработку ЖРД из-за отсутствия вибростенда для испытаний. Датчик замера давления после турбины вместе с трубкой на всякий случай удалили. Предполагалось ужесточить контроль хвостового отсека блока "А" перед стартом. Ракету 4л, аналогичную экземпляру 3л, отправили на повышение надежности и грузоподъемности. Пуск мог состояния в конце программы летных испытаний Н-1.
    Второй старт Н-1 (экземпляр 5л) состоялся 3 июля 1969г. в 23 ч 18 мин 32 с по московскому времени. За четверть секунды до отрыва от стартового стола из-за попадания в насос окислителя металлического предмета (предположительно - стальной диафрагмы датчика пульсаций давления) взорвался ЖРД № 8 блока "А". Перебило бортовую кабельную сеть, повредило соседние двигатели и телеметрическое оборудование. Начала разрушаться нижняя часть ступени. Через 0,5 с после команды "контакт подъема" система КОРД начала выключать ЖРД №№ 7,8, 19 и 20; на девятой секунде - двигатель № 21 (противоположный ЖРД № 9). Еще через пару секунд были отключены все двигатели, кроме ЖРД № 18, который продолжал работать. Не успев из-за разрушения силовой кабельной сети отработать команду разворота на курс, ракета, поднимавшаяся практически вертикально, достигла высоты около 200 м, затем также вертикально стала падать на стартовый стол. На 15-й секунде полета сработала система аварийного спасения спускаемого аппарата беспилотного корабля 7К-Л 1С, входившего в состав головного блока ракеты. Единственный работающий ЖРД постепенно разворачивал носитель вокруг оси, и после 23-секундного "полета" ракета почти плашмя упала на старт и взорвалась. Она разрушила стартовое сооружение № 1, полностью уничтожила поворотную башню обслуживания, серьезно повредила подземные помещения стартового комплекса. Обломки носителя разбросало в радиусе 1 км...

    Теперь вернемся к авариям, с которых начат рассказ. Комиссия выяснила следующее: еще при стендовой отработке зарегистрирована восприимчивость НК -15 к попаданию крупных (десятки мм) металлических предметов в насос окислителя, которые приводили к повреждению крыльчатки, возгоранию и взрыву насоса; мелкие металлические предметы (стружка, опилки и т.п.), сгорающие в газогенераторе, приводили к разрушению лопаток турбины. Неметаллические предметы (резина, ветошь и пр.), попавшие на вход ТНА, остановки двигателя не вызывали. Экземпляр 5л относился к первой партии летных изделий, в которой не предусматривалась установка фильтров на входе в насосы. Их должны были поставить на двигатели всех ракет, начиная с носителя 8л, который предполагалось использовать при пятом пуске.

    воскресенье 27 июня 1971 г. ракета 6л стартовала в 2 ч 15 мин 7 с по московскому времени со второго, недавно построенного, стартового сооружения площадки 110 космодрома Байконур. Все двигатели работали устойчиво. С момента отрыва телеметрия зафиксировала ненормальную работу системы управления по крену: уже к 8-й секунде полета на высоте около 250 м рулевые сопла встали на упоры, так и не сумев парировать возмущение по крену, которое все время увеличивалось и к 15-й секунде достигло 14 град. Скорость и угол поворота постоянно возрастали.
    Начиная с 39-й секунды система управления была не в состоянии стабилизировать носитель по осям. На 48-й секунде из-за выхода на закритические углы атаки началось разрушение РН в области стыка блока "В" и головного обтекателя. Головной блок отделился от ракеты и, разрушаясь, упал невдалеке от старта. "Обезглавленный" носитель продолжал неуправляемый полет. На 51-й секунде, когда угол поворота по крену достиг 200 град., по команде от концевых контактов гироплатформы выключились все двигатели блока "А". Продолжая разрушаться в воздухе, ракета летела еще некоторое время и упала в 20 км от старта, оставив на земле воронку диаметром 30 м и глубиной 15 м. Обломки носителя 6л рассеялись по территории в несколько квадратных километров.

    23 ноября 1972 г., через 17 месяцев после неудачной третьей попытки состоялась очередная. Экземпляр 7л стартовал с позиции №2 в 9 ч 11 мин 52 с по московскому времени. Для сторонних наблюдателей вплоть до 107-й секунды полет проходил успешно. Двигатели работали устойчиво, все параметры ракеты были в пределах нормы. Но некоторые причины для беспокойства появились на 104-й секунде. Им даже не успели придать значение: через 3 с в хвостовом отсеке блока "А" сильный взрыв разметал всю периферийную двигательную установку и уничтожил нижнюю часть сферического бака окислителя. Ракета взорвалась и рассыпалась в воздухе на куски.
    О причинах катастрофы ракеты 7л до сих пор однозначного ответа нет. По официальной версии ОКБ-1, зафиксированной в заключении аварийной комиссии, все произошло в результате повреждений в хвостовом отсеке блока "А", вызванных разрушением двигателя №4 из-за разгара насоса окислителя (как во втором пуске). ОКБ Кузнецова не согласилось с этими заключениями. По утверждению главного конструктора Куйбышевского (Самарского) научно-производственного предприятия (НПП) " Труд" В.Орлова, авария произошла из-за разрушения трубопровода диаметром 250 мм, подающего кислород к ЖРД №4, вследствие гидравлического удара, вызванного "пушечным" отключением ЦДУ: 6 центральных двигателей Н-1, согласно циклограмме запуска, через 80 - 90 с после старта отключаются для уменьшения перегрузок при выведении и экономии топлива.
     
  8. Посмотрим насколько связка оптимальна?

    Мы уже обсуждали, что нельзя оптимизацию делать по одному критерию. Что например рекордно эффективный (по импульсу) водород - не есть оптимальное решение для всех ступеней. Когда добавляешь экономику.

    У Маска есть неплохой движок, создание которого съело его деньги. По закону капитализма теперь этот Мерлин будет делать деньги ему. Никаких других двигателей, кроме Мерлина, у Маска нет, поэтому мы не ждем ни твердотопливных бустеров, ни водородных верхних ступеней. Связка Мерлинов - это оптимально экономически. Но см. выше, нельзя оптимизацию делать по одному критерию.

    Почему фон Браун для ракеты в 100 тонн ПН делал двигатель тягой в 700 тонн? Если можно было сделать, как русские, впятеро менее мощный, и компенсировать недостаток мощности вязанкой в 30 шт?
     
  9. 500

    500  

    В то время не было нормальных компьютеров что бы контролировать вязанки из 30 шт.
     
  10. Легенду о некоем сумрачном "кривошипно-шатунном" механизме, что контролировал тягу в пачке двигателей Н-1 - все мы слышали. И что именно он был причиной провала. Насколько это правда, обсуждать не станем.

    Да, надежность - один из важных критериев хорошего дизайна, на уровне импульса и экономики. Да, надежность связки конечно не 1-n/N, конечно есть еще и согласование, и резервирование, они также влияют на общую надежность. И да, мы верим в программистов SpaceX.

    Мне, как инженеру, эстетическое удовольствие доставляет например thrust-to-weight ratio. Парни из SpaceX неслабо здесь поработали, прикидываем 180 у Мерлина FT, это рекорд, это много выше и русского чемпиона РД-170 (82), и F-1 (94). А какое бы было число, если бы эта команда спроектировала не 80-, а 800-тонник?
     
  11. Может не особенно про именно многоразовые ракеты, но все же хотел рассказать о еще одном крайне интересном способе ускорить освоение космоса. А именно, о так называемой пусковой петле. Придумал оную американец Кейт Лофстром, еще в 1985 году. Суть пусковой петли - запуск грузов на околоземную геосинхронную орбиту по электромагнитным "рельсам". Такой подход позволит достичь намного большей эффективности чем традиционными ракетами, и намного более дешевым пускам.

    Недавно Лофстром обновил свою статью с учетом новых технологий что еще больше уменьшило цену постройки и эксплуатации. Очень рекомендую почитать (но она на английском), она достаточно короткая, простая в понимании и четко рассматривает все аспекты постройки вплоть до цены на краску которой будут покрашены несущие элементы. Я здесь лишь кратко опишу принцип и структуру петли.

    [​IMG]
    Петля Лофстрома являет собой по истине циклопическую структуру - 2000 км в длину, 80 км в высоту на основном участке траектории. При этом сама петля намного меньше в размерах - она представляет собой железный кабель в всего лишь 5 сантиметров (!) в диаметре, обращенный в защитную оболочку, которая также поддерживает магниты. Этот кабель, так же называемый ротором - это и есть основной "движущийся" элемент конструкции. Собственно грузовой апарат левитирует на кабеле и использует момент его движения для разгона. Ротор же по сути имеет длину в 4000 км, и образует петлю, которая двигается туда-сюда со скоростю в 12-14 км/с. Чем более продвинуты ваши магниты, тем более эффективно ускоряется ротор, и тем меньше энергии теряется при движении. Конструкция в целом - практически самонесущая - центробежная сила ротора будет поддерживать её в воздухе, и кабели поддержки по сути чисто стабилизируют его.

    [​IMG]

    Грузовой апарат по плану конструкции весит около 5 тонн, 10 м в длину. Он разгоняется до 11 км/с, с перегрузками не превышающими 3G - соответственно именно поэтому длина петли - 2000 км. Если есть возможность разгонятся с большими перегрузками - длина будет уменьшаться. На высоте 80 км орбиты все еще нестабильны, а поэтому в апарате есть небольшой реактивный движок, который призван компенсировать воздушное сопротивление. Высота в 80 км объясняется несколькими параметрами - с одной стороны, с неё можно относительно легко запрыгнуть на более стабильные орбиты, с другой стороны - на этой высоте минимум влияния атмосферы, но при этом космический мусор и небольшие метеоры будут сгорать недолетая до петли.

    Идеальное местоположение петли - на экваторе, c запада на восток, однако её можно (с некоторыми модификациями) впринципе соорудить где угодно, чтобы места в стране хватило. Теперь к самому интересному - к цене. Для того чтобы поддерживать скорость петли при средних (~35 пусков/сутки) нужно всего лишь около 500МВт. Несмотря на кажущуюся сложность с инженерной точки зрения, вся структура, вместе с грузовыми апаратами, наземными станциями, энергетической и технической инфраструктурой не будет превышать $3 миллиардов!!! Эта цена также включает и теоретические затраты на дополнительные исследования, разработку и проектирование. Цена самих материалов и оборудования же лишь немного больше $500 миллионов.

    При средней загрузке пусковая петля позволяет достигнуть $85 за килограмм!! Но и это еще не все. При большой нагрузке (около 70 пусков в день, 5ГВт расчетная мощность для поддержки и охлаждения ротора) - за 5 лет с учетом амортизации цена пуска достигает $3 (три, Карл, три доллара) за килограмм! Просто прикиньте себе это в голове. Теоретически, с более детальными расчетами и оптимизацией это можно удешевить и упростить еще больше! При этом, сейчас при использовании обычных ракет цена за килограм равна приблизительно от $4000 до $6000 за килограм.

    Даже если мы увеличим цену в два раза - это будет около $6 миллиардов. Для сравнения, РФ сейчас тратит на поддержку Сирии и сопутствующие расходы около $5 миллиардов.


    Еще вот неплохой обзор этого способа от Исаака Артура.
     
    Ыешм7.62 и Dima is Bostona нравится это.
  12. barsuk

    barsuk  

    Чтото я себе не представляю как с инженерной точки зрения можно соорудить конструкцию высотой 80 км и длиной 2000 км. Замечательно что она самоподдерживающаяся, но все равно ее надо каким то образом поднять и держать так до пуска тока, стабилизировать при неблагоприятных погодных условиях, предусмотреть возможность профилактического обслуживания и ремонта (при обрывах например). Я уже не говорю про всю инфраструктуру, такую как подьездные пути, устройство запуска... да даже, например, электростанцию обслуживающую все это дело.
    Да и обеспечит ли на сегодняшний день космическая индустрия 70 пусков в день?
     
    russo и abb нравится это.
  13. De la Terre à la Lune, Trajet direct en 97 heures 20 minutes, 1865
     
  14. В том то и фишка, что она сама поднимется под действием тока. Её можно опускать и поднимать просто снижая мощность подающегося электричества. Тем более что нужно помнить что эта конструкция являет собой кабель в 5-7 см в толщину. Погодные условия могут составить проблему, но поэтому её и более выгодно ставить в экваториальных районах, в которых тайфуны и ураганы практически не проходят.

    При падении цен пуска за килограм на два порядка? Чтобы мало не было. Одно из преимуществ петли - разгон не превышает 3G - а значит, на ней с легкостю можно посылать людей в космос, включая Луну. Чисто потоком туристов можно будет отбить цену за годик, я думаю.
     
  15. barsuk

    barsuk  

    Во первых, достаточно даже слабого ветра чтобы отклониь конструкцию и результат пуска будет отличаться от расчетной орбиты.
    Во вторых, не нужно много ураганов чтобы разметать всю конструкцию, достаточно одного. Как с этим можно бороться?
    В третьих, на рисунке показаны стабилизационные кабели длиной не менее 80 километров. Из какого материала они будут сделаны? Сколько будет весить такой кабель и не порвется ли он под собственным весом? Насколько реально стабилизировать кабелями конструкцию на таком удалении?
    В четвертых, как добиться опускания главого кабеля в заданном месте, а не, например, на 100 километров в сторону?
    Да и по поводу цены прогноз мне кажется оптимистичным. Это хорошо что посчитали стоимость краски для опор, а вот посчитали ли стоимость постройки электростанции, питающей все это сооружение?
     
  16. Progressor

    Progressor Модератор Команда форума

    Господа, давайте не валить все в один тред. Создавайте новые или пользуйтесь существующими.
     
  17. russo

    russo  

    Keллep нравится это.
  18. KOZLYARA, russo, Олег7700 и ещё 1-му нравится это.

Поделиться этой страницей