Обсуждение космических программ
8,794,688
39,581
|
Evg_ ( Слушатель ) |
| 22 дек 2015 18:04:56 |
Тред №1037359
новая дискуссия Дискуссия 2.194По возвращемой ступени на Википедии такой текст:
--------
Отделившись на высоте приблизительно 80 км при скорости около 10 Махов (3400 м/с) первая ступень версии v1.1(R) осуществляет лёгкий манёвр ухода от пламени второй ступени с помощью системы RCS, затем по инерции продолжает движение приблизительно до высоты 140 км. При достижении пиковой высоты, используя RCS осуществляется разворот на 180°, и производится короткое включение двигателя для задания направления к месту приземления. Длительность работы двигателя зависит от места приземления (минимальна для посадки на плавающую платформу, но существенна при возврате к земле на посадочную площадку). В процессе подготовки к вхождению в атмосферу, первая ступень снова совершает разворот на 180°, и на высоте около 70 км при скорости около 1 300 м/с, осуществляет торможение путем включения трёх двигателей с целью обеспечить вход в плотные слои атмосферы на приемлемой скорости. На этом же этапе раскрываются и начинают свою работу решетчатые рули для контроля рыскания, крена и тангажа. Нижняя часть первой ступени и посадочные стойки выполнены с использованием термостойких материалов, позволяющих выдержать высокую температуру, создаваемую при входе в атмосферу и движении в ней. На высоте около 40 км двигатели выключаются, скорость сброшена до около 250 м/с, решетчатые рули продолжают работать до самой посадки. Уже возле поверхности земли (воды) включается центральный двигатель и ступень замедляется до 2 м/с, обеспечивая мягкую посадку по схеме, отрабатываемой в рамках проекта Grasshopper. Посадочные стойки раскладываются за несколько секунд до касания посадочной площадки[5]. Примечателен факт, что масса пустой первой ступени не более 25 тонн, в то время, как один из 9 двигателей Merlin на минимальной тяге (60 %) дает тягу в 40 тонн, поэтому для мягкого касания очень важен контроль скорости, если скорость окажется выше допустимой, то ракета полетит обратно вверх ещё до достижения земли.
Использование элементов многоразового использования (посадочные стойки и запас топлива) может уменьшить полезную нагрузку от 15 до 30 %.
--------
В общем, учитывая, что масса только посадочных стоек под 2 тонны, экономический эффект под вопросом. Но техническая задача интересная решена. Какое у этой технологии может быть "двойное" назначение, если отбросить экономический эффект?
Отредактировано: Evg_ - 22 дек 2015 18:10:47
ОТВЕТЫ (339)
|
|
Evg_ ( Слушатель ) |
| 22 дек 2015 18:49:00 |
Цитата: Evg_ от 22.12.2015 15:04:56
После небольших раздумий сам отвечаю. По сути это открывает дорогу к технологиям возврата с орбиты чего-то большого, длинного, неаэродинамического и достаточно хрупкого.
Чего-то типа телескопа Хаббл, отсека МКС или лазерной пушки.
То есть можно предположить, что возвращаемые объекты будут иметь типовой стыковочный узел под посадочный модуль. Этот модуль будет состоять из двигателя, баков с топливом, рулей, стоек - в общем готовый типовой набор для возврата.
Посадочный модуль будет запускаться с Земли, когда (и если) надо вернуть такой объект, пристыковываться к нему и возвращать его на Землю.
|
Игорь_ ( Слушатель ) |
| 22 дек 2015 19:51:40 |
Цитата: Evg_ от 22.12.2015 15:49:00
Позвольте усомнится. Все таки гашение вертикальной скорости 1300 м/с не идет ни в какое сравнение с торможением с первой космической до нуля. Да еще с учетом возвращаемой массы объекта. Задачка то на порядок сложнее будет. Разница как между геофизической ракетой и Союзом.
|
|
Evg_ ( Слушатель ) |
| 22 дек 2015 20:54:58 |
Цитата: Игорь_ от 22.12.2015 16:51:40
Вы правы. Помимо других скоростей тут еще масса вопросов - например, разная масса, габариты и развесовка спускаемого объекта, которую посадочному модулю придется пересчитывать налету, возможно еще до входа в плотные слои атмосферы, да и многое другое.
Но, как мне кажется, новое направление все-таки открыто.
Поскольку экономии от многоразовости не просматривается, то должна быть другая причина этого проекта. Как всегда, надо искать по принципу "чего здесь может быть военного", иначе денег бы столько у него на проект не было. Не свои же этот Маск тратит. Да и "Маск" может быть просто медийным образом - для прикрытия вполне себе военных перспективных исследований.
Например, недавно увидел такую фотку:
То есть сверхсекретный военный X-37 разрешили как минимум прицепить к "частному" самолету-носителю (может это массо-габаритный макет, но тем не менее). Так что кураторы и спонсоры всех подобных частных проектов, скорее всего, вполне себе компетентные структуры, не смотря на раскручиваемые "частность, окупаемость и туризм".
P.S. Посмотрел еще раз - все-таки система возврата начинает работать при скорости 3400 м/с, а не 1300 м/c. А это всего в два раза примерно меньше первой космической.
|
|
Фёдор144 ( Слушатель ) |
| 22 дек 2015 22:21:06 |
Цитата: Evg_ от 22.12.2015 17:54:58
ну если уж совсем позанудствовать, то система возврата начинает работать когда ракета еще на стартовом столе стоит.
на 3400 м/с отделяется первая ступень. а система возврата продолжает работать.
и ступень летит дальше по инерции. кинетическая энергия переходит в потенциальную и в верхней точке параболы (140км) скорость грубо говоря "ноль". а система возврата все еще продолжает работать.
сосиска начинает падать и разгоняться и в этот момент ее ориентируют и дают пинка в сторону места посадки. потенциальная энергия снова переходит в кинетическую, а гадская система возврата продолжает работать.
сосиска опускается до 70 км, а скорость возрастает до 1300 м/с и в этот момент, вы сами написали, начинается торможение (секунд 30) дабы сосиска не подгорела, а лишь слегка обжарилась. а система продолжает тикать.
ну и так далее по списку. все как в вашем посте.
т.е. рально доп. масса это топливо на поворот, топливо на первое торможение, масса стоек и топливо на окончательное торможение.
в сумме на возврат им нужно примерно 23 тонны топлива плюс 2 тонны стойки.
на фоне общей массы первой ступени на старте в 400+ тонн эти 25 тонн теряются (1/16).
а учитывая очень высокий коэффициент массового совершенства ступени (15) и существенно возросший уи двигателя (311 с), они могут себе позволить эти 25 тонн.
ну да, вместо 13 тонн выведут 10-11 на НОО, но оно того стоит. имхо
|
|
krizis2003 ( Слушатель ) |
| 22 дек 2015 22:26:37 |
Цитата: Фёдор144 от 22.12.2015 19:21:06
Как ни повышай уи, а вес , отнятый у полезной нагрузки, - только увеличивается.
В любом случае, парашютная система вряд ли на 25 тонн потянет
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 22 дек 2015 22:43:01 |
1. "Парашют" требует системы поиска
2. Приземление на "парашюте" сильно подвержено случайным факторам => нужны бОльшие запасы прочности =>затраты веса на усиление конструкции => потеря энергетики
3. 25 тонн - это суммарные потери, с учетом того, что то топливо, которое используется для маневров после отделения тоже надо разогнать вместе со ступенью до момента того самого отделения. Так что Ваш "парашют" конечно же будет легче, чем 25 тонн, но вот сколько нужно для него топлива затратить дополнительно?
|
|
amauter ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 00:51:55 |
Цитата: НАлЕ от 22.12.2015 19:43:01
Один специалист из космической отрасли озвучивал идею захватывать ещё летящую на парашюте ступень с помощью вертолета. Как Вам такая идея?
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 00:58:38 |
Цитата: amauter от 22.12.2015 21:51:55
1. Это где ж такой вертолет-то взять? Ми-26 маловат будет. Боюсь, даже если реанимировать В-12 (Ми-12), он тоже будет маловат. Это, если учитывать "динамичность" процесса захвата.
2. Надо сильно постараться угадать ту реальную траекторию, по которой будет
|
|
amauter ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 01:18:56 |
Цитата: НАлЕ от 22.12.2015 21:58:38
1. С массой ступени, можно поиграться. Динамику уменьшить демпфером в зацепе и маневром захвата со снижением. Да и скорость падения, размерами парашюта уменьшить.
2. Гпс маяк, не панацея?
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 02:28:03 |
Цитата: amauter от 22.12.2015 22:18:56
Каким образом? будете менять соотношение ступеней ракеты? Тогда уж точно нафиг-нафиг такое ...
Цитата Динамику уменьшить демпфером в зацепе и маневром захвата со снижением.
Сколько такой демпфер будет весить?
Как Вы будете отрабатывать такие маневры?
Цитата
Да и скорость падения, размерами парашюта уменьшить.
И еще больше увеличить затраты веса на парашютную систему и увеличить разброс точности приземления.
Цитата
2. Гпс маяк, не панацея?
А Что, ЖПС может давать прогнозы?
|
|
amauter ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 02:47:01 |
Цитата: НАлЕ от 22.12.2015 23:28:03
1 количеством блоков в ступени можно играться. А если только двигатель спасать? На сколько понимаю он само ценное?
2 полагаю, что на основе специальных растяжимых тросов можно сделать, думаю, в несколько сотен кг можно уложиться
3 можно, скажем, с Руслана сбрасывать, для обучения
4 по моему несколько сотен кг должно быть достаточно
5 фильтр Кальмана может, скорость движения на парашюте довольно низкая, ветер вполне можно учесть, полагаю, вполне можно иметь прогноз минут на 10 с точностью несколько сотен метров, по ощущениям, должно быть достаточно для захвата
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 03:04:10 |
Цитата: amauter от 22.12.2015 23:47:01
1. И каждый блок спасать отдельно?
2. Блочность - это всегда лишние затраты веса, то есть ещё дополнительная потеря энергетики ракеты.
Цитата А если только двигатель спасать? На сколько понимаю он само ценное?
Это очень интересная идея. И ей даже занимались. Но там тоже не так просто:
- потери веса на устройства стыковки/расстыковки всех магистралей (гидро-, пневмо-, элеткро-), между Движками и корпусом ступени ( а это ещё и существеное усложнение конструкции,как следствие: потребностью отработки и снижение надежности). Нужно организовать защитную оболочку для движка для прохода плотных слоев атмосферы ...
Цитата2 полагаю, что на основе специальных растяжимых тросов можно сделать, думаю, в несколько сотен кг можно уложиться
Не знаю, не знаю...
Цитата3 можно, скажем, с Руслана сбрасывать, для обучения
С какой высоты? Как вероятностную картину разбросов траектории падения будем имитировать?
4 по моему несколько сотен кг должно быть достаточно
Цитата5 фильтр Кальмана может, скорость движения на парашюте довольно низкая, ветер вполне можно учесть, полагаю, вполне можно иметь прогноз минут на 10 с точностью несколько сотен метров, по ощущениям, должно быть достаточно для захвата
А разброс параметров движения РН на АУТ 1-й ступени? Это как раз и дает нам расчетный эллипс, скажем так, в 20 на 10 км.
А разброс АДХ? Параметров атмосферы (не только ветер)?
А случайный характер неуправляемого падения ступени после отделения до раскрытия парашютов?
А в какой точке должен дежурить самолет/вертолет, чтобы успеть "подхватить" ступень?
|
|
Alexxey ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 02:06:14 |
Цитата: amauter от 22.12.2015 21:51:55
Одно время американцы ловили таким макаром спускающиеся на парашюте капсулы с плёнками своих разведспутников. Чтобы в океане потом не ловить их наперегонки с нами. Не вертолётом правда, а самолётом, да и капсула с плёнкой - не ступень.
|
|
TAU ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 02:53:48 |
Цитата: Alexxey от 22.12.2015 23:06:14
Опередили меня )
В общем, вариант с подхватом с помощью большегрузного вертолета ступени на парашюте - вполне жизненный...
|
|
mich ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 03:12:36 |
Цитата: НАлЕ от 23.12.2015 00:06:30
Секунду. А сколько там активной массы село назад вчерась?
(мне интереса ради...)
серъёзно 20-30 тонн посадили вертикально!? тогда респект .
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 03:29:32 |
Цитата: mich от 23.12.2015 00:12:36
А сколько по-Вашему должна весить "бочка", вмещающая в себя 400 тонн топлива? Да еще с двигателями?
Как пример: 1-я ступень Зенита вмещает порядка 330 тонн топлива и ее сухой вес составляет больше 27 тонн.
|
|
krizis2003 ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 15:37:03 |
Цитата: НАлЕ от 22.12.2015 19:43:01
Парашют просто повыгоднее в деле гашения скорости. Он тоже управляем.
Цитата
2. Приземление на "парашюте" сильно подвержено случайным факторам => нужны бОльшие запасы прочности =>затраты веса на усиление конструкции => потеря энергетикиРКНРН.
Тут возможны варианты, в конце концов он хорош не приземлением, а гашением скорости. Т.е. перед приземлением его можно выборосить.
Цитата
3. 25 тонн - это суммарные потери, с учетом того, что то топливо, которое используется для маневров после отделения тоже надо разогнать вместе со ступенью до момента того самого отделения. Так что Ваш "парашют" конечно же будет легче, чем 25 тонн, но вот сколько нужно для него топлива затратить дополнительно?
Сколько там тонн, будет видно после отработки результатов возврата ступени.
|
|
Фёдор144 ( Слушатель ) |
| 22 дек 2015 22:52:59 |
нет разумеется. она будет существенно легче, но ведь никто не хочет в океан ронять.
т.е. нужно все равно разворачивать и давать пинка в направлении точки старта. это тонны 1,5-2 топлива.
да парашютная система на 25 тонн будет весить тонн 6-8.
разница 15-17 тонн
есть правда одна фишка ...
если довести до ума систему питания и регулирования, то можно легко еще тонн 10 топлива наскрести по сусекам.
|
|
Фёдор144 ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 16:04:58 |
Цитата: НАлЕ от 22.12.2015 19:58:37
разве что очень приблизительно. формат не предполагает детализации
из собственного опыта работы по системам управления авиадвигателей и работы с поставщиками комплектующих могу сказать, что точность измерительной и управляющей аппаратуры задается с очень большим запасом.
ну поскольку здесь уже играют роль не только и не столько технические вопросы, сколько коммерческие - гарантировать мы можем то-то и то-то и не более того, а в реале можно добиться практически лабораторной точности. и стоить это будет всего на 10% дороже. причем, что интересно, в качестве бесплатного бонуса это приведет еще и к существенному повышению надежности.
например только при переходе от гидромеханической системы управления к FADEC, расход топлива снизился на 5%. и это при сохранении старой периферии.
или например, старый гидро-механический топливный регулятор имел гарантированную точность +/- 6%, а новый уже имеет гарантийную точность +/- 4%.
а в реале даже просто более жесткой отбраковкой даже без селективной сборки можно добиться +/- 2%.
и 90% изделий будут укладываться в эти более жесткие требования.
применение же селективной сборки позволяет добиться +/- 1%.
далее, применение более точной и надежной измерительной и контрольной аппаратуры ведет к более точному управлению - разброс параметров заметно сужается, что в свою очередь ведет к упрощению системы поскольку многие ошибки управления просто не проявляются и не требуют системных решений по их парированию.
двигатель просто больше времени работате на рассчетном режиме, что дает серьезную экономию топлива и снижает потребные резервные запасы.
а в ракетном двигателе этих регуляторов - как собак нерезанных. оптимируй нехочу. а если еще учесть, что двигателей там аж 9 ... или 3*9 у тяжелого ...
фактически фалькон 9 1.2 концептуально повторяет нашу Н1. только КОРД нам на той базе не удалось/не успели довести, а маску на новой базе походу удалось.
имхо, 2-3% по любому можно наскрести.
|
|
krizis2003 ( Слушатель ) |
| 22 дек 2015 23:11:18 |
Цитата: Фёдор144 от 22.12.2015 19:52:59
Если ещё чего наскрести, то стоимость кг на орбите снизится без доп затрат на разработку возвращаемой ступени.
|
|
Фёдор144 ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 16:15:45 |
ширше смотреть надо.
система посадки под тягой в заданную точку универсальна для всех планет.
могут меняться значения тяги, потребное топливо, масса модулей, но система очень адаптивна и универсальна.
в отличие от парашютов, шаров, самолетов.
imho
|
|
Osq ( Слушатель ) |
| 22 дек 2015 22:45:20 |
Цитата: Фёдор144 от 22.12.2015 19:21:06
Простите за дилетантство. А скока топлива нуно дополнительно, что бы разогнать эту дополнительную массу в 25 тонн до скорости 3400 м/с? Или всё учтено?
|
|
Фёдор144 ( Слушатель ) |
| 22 дек 2015 22:57:48 |
Цитата: Osq от 22.12.2015 19:45:20
прикидки на коленке не подразумевают "все учтено", хотя я обычно прикидываю сильно в плюс дабы не мелочиться.
|
|
mich ( Слушатель ) |
| 22 дек 2015 22:00:18 |
Цитата: Evg_ от 22.12.2015 15:49:00
Ну и чем тут плох паращют ?
Ну то есть ... зонтик ведь, имхо, куда надёжнее, чем двигатели. Даже если и будет чуть тяжелее.
Плюс для динамической посадки РАЗНЫХ изделий нужно каждый раз прикидывть тонкости управления двигателем.
т.е. дополнив, будет так: По сути это открывает дорогу к технологиям возврата с орбиты чего-то большого, длинного, неаэродинамического и достаточно хрупкого. и дорогого и одинакового.
|
|
mse ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 00:31:31 |
Цитата: Evg_ от 22.12.2015 15:49:00
Ну, каг-бы, закон сохранения энергии говорит нам, что если для вывода груза в космос понадобилось (условно) 300т горючки, то для возвращения, понадобится ненамного меньше. Цымес в том, что эти 200т(условно) горючки надо поиметь на орбите.
Откуда она там возьмётся?
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 00:41:55 |
Цитата: mse от 22.12.2015 21:31:31
Ну Вы даете.
РН Союз выводя на орбиту своего тезку - КК Союз тратит как раз около 300 тонн топлива (а не горючки
) Сколько потом тратит КК Союз на спуск с орбиты? Килограммы, может десятки килограмм, но никак не количество, соизмеримое с затраченным ракетой.
|
|
mse ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 01:18:58 |
Цитата: НАлЕ от 22.12.2015 21:41:55
Ну мы-ж говорим о подстыковке условного Хаббла к кузнечику и плавном спуске, безо всяких 100500тысяч градусов и перегрузок в мегаG. Берём картинко время-скорость-высота и зеркалим взад.
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 02:31:27 |
Цитата: mse от 22.12.2015 22:18:58
1. Таки, аэродинамика не только вредна, но и полезна.
2. Вы двигателями не преодолеваете поле тяготения Земли, а только "притормаживаете".
3. Хотя, разумеется, капсула для спуска на землю, в которую можно запихнуть что-то типа Хаббла, - это для меня фантастика.
|
|
Михаил Бack ( Слушатель ) |
| 22 дек 2015 20:24:49 |
Цитата: Evg_ от 22.12.2015 15:04:56
Вот-вот, и я об том же… Затевать всё это ради удовольствия вернуть кусок улетевшего на место старта? Ценой снижения полезной нагрузки? Да ведь ракета именно заради ПН и запуляется… непонятно мне это. Нет, конечно, если у движка ресурс на сотню запусков, в этом случае терять его жалко. В этом случае стоит купить у РФ пару МИ26, они слетают, зацепят и припрут сокровище. Оно и дешевле, и надёжнее, и ресурс движка на посадку не тратится, и ПН снижается только на вес парашюта, разве нет? Выгоревшие ускорители шатлов ведь зачем-то спасали таким образом (без МИ26, конечно).
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 22 дек 2015 22:34:36 |
1. Шаттловские ТТУ приземлялись в воду. Тоже не подарок, но все же.
2. Прочность корпусов РДТТ, даже таких, как в ТТУ шаттлов, в разы больше, чем корпуса отсеков жидкостной ступени.
3. Стоимость первой ступени с движками составляет существенную долю от стоимости всей ракеты. Отсюда и желание ее спасать.
|
|
Михаил Бack ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 01:03:36 |
Цитата: НАлЕ от 22.12.2015 19:34:36
Всё равно логика затейников от меня ускользает (мне, правда, непонятно и желание спасать корпуса шатловских ТТУ). Есть что-то излишне пижонское в идее мягкой ракетной посадки. Показуха. Опять же, уж до чего великолепны были «космические самолёты», а Челленджер гробанулся на десятом старте – соответственно аварийность парка составила 25%, Колумбия – на двадцать восьмом полёте, аварийность парка возросла до 40%. И это при ресурсе 100 полётов. Как-то не верится, что «многоразовость по новому» будет надёжнее.
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 01:09:55 |
Да об этом уже говорили тут не один раз. С одной стороны, экономия за счет повторного использования первой ступени, с другой сторны, потери энергетики РН, повышенные риски и повышенные затраты на эксплуатацию. Что перевесит? А хрен его знает. Американцы на лопухнулись с шаттлами,
|
|
dmitriк62 ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 13:10:04 |
Вот представьте, некий бизнесмен пропихивает инвесторам идею многоразовой туалетной бумаги (МТБ).
Технически реализуемо? Вполне!
Выгодно? Грамотный экономист легко докажет, что очень выгодно (и даже не спорьте, докажет!)
Сохраняются леса - зелёные лёгкие планеты!
Получает толчок промышленность туалетнобумагоотмывающих устройств!
Сплошные плюсы!
Однако же, несмотря на то, что любому вменяемому человеку ясна нелепость затеи, спорить с апологетами МТБ совершенно бесполезно, логика тут бессильна.
|
|
Rime ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 00:44:54 |
Цитата: Evg_ от 22.12.2015 15:04:56
Получается с высоты 140км в автоматическом режиме осуществляется посадка "трубы" на крестик. Лично меня впечатлила точность операции. Или в этом нет чего-то сверхсложного?
Интересно, у нас есть такие технологии? Ну не в плане многоразовости, а чтобы вот так ювелирно осуществлять доставку по виду не поворотливой трубы фактически из космоса?
|
|
Rime ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 00:50:59 |
Цитата: НАлЕ от 22.12.2015 21:45:47
Буран - это другое. Для него больше подходит аналогия с посадкой самолета на ВВП. Изначально закладывалась возможность маневрирования.
|
|
НАлЕ ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 00:53:26 |
Цитата: Rime от 22.12.2015 21:50:59
Эта штука тоже
|
|
amauter ( Слушатель ) |
| 23 дек 2015 00:56:52 |
Цитата: Rime от 22.12.2015 21:44:54
У Искандера похожая технология должна быть, с корректировкой по спутниковой навигации.