Тред №595353

Я пролистал очень интересную дискуссию по поводу возвращаемой ступени, которую к сожалению пропустил. Позвольте свои две копейки. Скорей всего получится много букв...
1. Идея о приземлении на маршевые движки для возвращаемой ступени нисколько не нова, и Маску тут первенство отнюдь не принадлежит. Вопрос в том, как его (это возвращение) реализовать. Отраслевой коллективный разум опыт сразу отмел идею о парашютах на блоках с несущими баками. Типа - выключались, падаем, падаем, падаем, потом один скоростной парашют, второй, третий, потом многокупольная система, вертикализуемся, отстреливаем парашюты, одновременно осаживаем топливо (путем создания положительной перегрузки), в 650 метрах от земли включаем маршевые, на расстоянии десяти (пятидесяти) метров растопыриваем пять (семь) посадочных опор и красиво на маршевых приземляемся... Вторая, если считать от плоскости стабилизации, опора попадает в норку от суслика и вся конструкция медленно и торжественно валится на бок. Хорошо, если не в прямом эфире  
Такие мелочи как воздействие на конструкцию двигателя скоростного напора, статические перегрузки, тепловое воздействие на сопло в процессе падения я просто не рассматриваю - предполагается, что у нас там неубиваемый Мерлин со всех сторон надежно защищённый кевларом (на всякий случай)
Если серьезно, проект возвращаемой подобным образом ступени был разработан в ГРЦ лет 13-ть назад. Но концепция его была совершенно иной. Там предполагалась, что вторая ступень будет выполнена полностью возвращаемой. Ускорители (бокавушки (привет НАлЕ) постоянно забываю как правильно писать Ваш ник)) от Энергии или ТТУ так или иначе возвращаются, а вот вместо самолета и одноразового бака в проекте предусматривалось использование силовой аэродинамической конструкции с ненесущими баками, которая совершит в атмосфере аэродинамический маневр торможения и на заключительном этапе сядет вертикально на маршевых. Типа, в километре от земли круто пойдет в зенит, а дальше по вышеописанному сценарию - осадили топливо, включили маршевые, приземлились. Правда, риск попадания в норку от суслика никуда не делся...
На картинках такая концепция смотрелась вполне убедительно. Только для её практической реализации нужно отработать хренову тучу совершенно новых задач. Например, крупногабаритная конструкция возвращаемой части (баки, двигатели, аэродинамический силовой корпус). Получится ли?
2. Относительно многоразовых ЖРД. Единственный по настоящему многоразовый ЖРД хорошо известен - это SSME. Движок выдающийся, спору нет. Но вот требований по многоразовости он так и не выполнил. Изначально ТЗ предусматривался ресурс каждого двигателя в 50 полетов. Первые годы эксплуатации системы показали, что больше трех-пяти полетов конструкция не выдерживает. По нашим оценкам это связано с тем, что при проектировании двигателя широко применялись методы математического моделирования которые оказались неадекватными относительно реальных условий функционирования узлов и агрегатов движка. К проблеме увеличения ресурса двигателя были привлечены специалисты P&W, по рекомендациям которых  в конструкцию двигателя  были внесены очень существенные изменения. По памяти - был полностью перепроектирован газовый тракт - из более чем 150 сварных швов осталось 6 (емнип). Меняли конструкцию турбин, уплотнительных узлов на ТНА. При этом так и не удалось обеспечить требуемое форсирование движка - в итоге тупо увеличили на 10% диаметр критики. И это при очень совершенной системе оперативной диагностики двигателя .В конечном счете, удалось увеличить межполетный ресурс до 12-15 полетов, на отдельных экземплярах до 20. Все... При этом стоимость одного межполетного ремонта мы оцениваем в 10% от стоимости двигателя, не считая стоимости поддержания инфраструктуры для ремонта (снасть, персонал, мощности для производства заменяемых деталей). Дорогое, короче получается удовольствие. Хотя, движок, повторюсь, выдающийся.
Применительно к ресурсу ЖРД вообще ситуация выглядит так - конкретная величина ресурса ЖРД будет зависеть от величин внутридвигательных и эксплуатационных параметров (давление (температура) в КС, в ГГ, обороты и давления в ТНА, эксплуатационные нагружения - вибрационные и статические и т.д.). Чем эти величины будут меньше, тем ресурс будет больше. Но это качественная оценка. Строгий расчет ресурса многоразового ЖРД - крайне нетривиальная задача. По озвученным цифрам (450+150) да еще четыре раза подряд с точки зрения прочности и циклов (продолжительности) работы агрегатов такой ресурс реализуем вполне. При умеренных параметрах рабочего процесса (скажем 150 - 170 килограмм в КС, 30 - 40 тыс оборотов ротора ТНА) Но без обеспечения обязательных по действующей НТД гарантийных запасов - 2 - 3 времени работы сверх полетного ресурса на каждом экземпляре, 2 - 3 включения сверх полетных на каждом экземпляре, регулировании по соотношение компонентов и давлению в КС на 10-12% выше эксплуатационного диапазона. Двигатель отвечающим таким требованиям создать крайне сложно. С другой стороны, по мнению двигателистов старой советской школы, такие требования являются избыточными. Не можно конечно за десять лет испытать штук сто экземпляров с суммарной наработкой на всех режимах секунд тысяч 80, но законный вопрос - а столько денег у нас есть?
Попробую коротко подытожить свое имхо:
1. Система посадки на маршевых ЖРД возвращаемой первой (второй) ступени на нынешнем этапе развития техники нереализуема. Речь не идет о рекламных проектах типа Кузнечика.
2. ЖРД с ресурсом каждого экземпляра в четыре-пять полетных без ремонта сделать можно. Больше того их в России уже создали. Тот же высотный 14Д23 без ГДТ легко работает пять полетных ресурсов. Средняя наработка по итогам наземной отработки 7-8 ресурсов. Другой вопрос, что для многоразового ЖРД такой запас по действующей НТД недостаточен. Так может стоит пересмотреть требования НТД по подтверждению заданных требований?