4610 подписчиков
Дополнение к предыдущему посту про дуализм.
Подняли разговор (обе стороны) про двигатели первой ступени - "керосинка" против РДТТ, удельный импульс против тяговооруженности, многоразовость - одноразовость.
Немного прокомментирую со "своей колокольни".
Удельный импульс - высокий, или выше сравниваемого - это, разумеется, всегда хорошо. Поскольку позволяет иметь на том же запасе топлива большую характеристическую скорость.
Высокая тяговооруженность - тоже хорошо. Это позволяет быстрее набрать скорость и высоту - и иметь меньшие гравпотери. Но хорошо только до определенного предела - ибо полезная нагрузка, да и сама конструкция ракеты зачастую очень нежные, и чрезмерную перегрузку просто не выдержат.
А так как масса ракеты по мере выработки топлива уменьшается, то перегрузка возрастает. И параметры должны быть такие, что бы к окончанию работы первой ступени перегрузки не превысили предельные.
Теперь посмотрим вместе - удельный импульс и тяговооруженность.
Атмосферный РД имеет на старте, при 1 атм, определенную тягу и удельный импульс.
По мере подъема на высоту снижается противодавление и оба этих параметра - и удельный импульс и тяга - возрастают.
Чем ниже давление в КС - тем более заметно влияние снижения атмосферного давления на увеличение этих параметров.
То есть получается - чем ниже удельный импульс тем больше приращение тяги при подъеме на высоту - а значит увеличение перегрузки. И эта перегрузка плюсуется к перегрузке на ПН за счет снижения массы при выработки топлива.
ТРДД, из за того, что он весь - КС - просто не может иметь, при разумной сухой массе, высокое давление в КС. А значит - он в двойном проигрыше -
1. из за низкого давления в КС у него низкий удельный импульс, и
2. из за низкого удельного давления, если оставить такие параметры, как на старте, у него будет чрезмерное приращение перегрузки. Поэтому нужно как то ограничивать перегрузку - снижением давления (за счет площади горения шашек), то есть удельным импульсом.
"Керосинка" - даже такая, как Ф-1 - в явном выигрыше, по сравнению РДТТ.
Есть и третий проигрыш РДТТ по сравнении с "керосинкой" - это вибрации.
Вибрации характеризуются частотой и амплитудой. Частота - это понятно, а амплитуда - это ... те самые перегрузки, то есть их приращения. Направления действий могут быть различные, и везде плохо, но наиболее явно это выражается на направление тяги - по оси ракеты. Эта перегрузка (от вибраций) складывается и вычитается с основной перегрузкой. Вычитание - это, разумеется, хорошо, но это лишь одна сторона медали, вторая - суммирование вибрационной перегрузки к перегрузке от тяги двигателя. И из за вибраций тягу (перегрузку) надо уменьшать, что бы ПН не пострадала - а значит увеличивать гравпотери.
Теперь для всех интересующихся темой - предложение:
Посчитать, в первом приближении, Шаттл, каким он мог быть, если бы с Сатурн-5 все было взаправду.
И затем оформить это все в виде статьи.
Итак - 70-е годы прошлого века. Сатурн-5, его компоненты - никто не выбрасывает в пропасть. Поскольку они - замечательные по параметрам. Как бы выглядел Шаттл?
Напомню - главное требование было снижение стоимости вывода ПН на НОО (и обратно), а вовсе не "многоразовость". Многоразовость - только один из инструментов.
Поехали:
Выбрасываем ТТУ.
Выбрасываем RS-25.
Топливный бак перекомпоновываем - уменьшаем водородный объем, добавляем кислородный объем, и добавляем третий компонент - керосин.
Внизу топливного бака ставим блок двигателей Ф-1. Это 4-5- или 6 двигателей - нужно считать.
На космический самолет ставим Джи-2, соответственно, 3, или 4 или 5 - тоже нужно считать.
Старт. На двигателях первой ступени. На Ф-1.
По мере набора скорости и высоты первая ступень дросселируется отключением части двигателей.
Запуск Джи-2 второй ступени - при работающей первой - ничто не мешает им работать вместе - поочередно.
После отключения всех двигателей первой ступени их блок сбрасывается, и опускается на парашюте.
Это - абрис.
Надеюсь - мы вместе с вами, мои читатели, сможем выдать подробности, которые покажут очень интересные результаты.
3 минуты
24 ноября
200 читали