Американское ракетостроение

Многие товарищи патриоты, взяв пример со скаклов, успешно наскакавших назло москалям себе проблем, призывают наказать Америку, перестав поставлять им российские реактивные двигатели РД-180 — мол, пусть на батутах летают в космос. Однако эти товарищи ошибаются.

Если вы думаете, что американцы не могут разработать хороший реактивный двигатель, то у меня для вас плохие новости. Они это таки могут. Хуже того — он у них тупо есть, это пресловутый RS-25, он же SSME. Технически он лучше РД-180 — у него лучше импульс, выше надежность, и так далее. Ну в смысле — РД-180 двухкамерный, его аналогом будет сборка из двух RS-25. Удельный импульс в вакууме у RS-25 452,5 секунды против 337,8 секунд у РД-180, допустимое время работы 520 секунд против 270 секунд. Как видите, они кроют наших по ТТХ как бык овцу.

Товарищи мне указывают, что мол RS-25 кислородно-водородный, а наш РД-180 — кислородно-керосиновый. Мол, на водороде-то ясное дело что импульс двигателя выше. На это у меня есть резонный вопрос — а что же помешало советским ракетчикам сделать мотор с такими параметрами на водороде? Неужто нехватка водорода в закромах Родины?

Между прочим, инженеры Рокетдайна решали куда более сложную задачу, чем мотор первой ступени для одноразовой ракеты — их RS-25 работает с уровня моря и до орбиты, при этом он еще и многократно перезапускаемый, причем в невесомости. Создание мотора, эффективного при давлении от атмосферного до вакуума — это вообще очень сложно, работа в вакууме требует большого коэффициента расширения сопла, он у RS-25 составляет 77,5, и это огромное сопло надо охлаждать, и хуже того — такой раскрыв является слишком большим для работы двигателя на уровне моря при давлении в ОКС равном 192,7 ат. Сопло таких размеров должно вызвать срыв потока реактивной струи, который может вызвать проблемы с управлением и даже механические повреждения корабля. Для предотвращения подобного развития событий инженеры Рокетдайна изменили угол расширения сопла, уменьшив его около выхода, что увеличило давление около внешнего кольца до 0,3-0,4 ат и в целом решило проблему.

Для сравнения — сопло РД-180 имеет коэффициент расширения всего 36.87, поэтому этот мотор в вакууме неэффективен. Кроме того, у него проблемы с повторным зажиганием. Но для первой ступени одноразовой ракеты всё это неважно, и свою задачу РД-180 решает прекрасно.

Кстати, температура в камере сгорания RS-25 достигает 3300 °C, что выше температуры кипения железа. Это мотор с рекордно высокими параметрами, и то, что конструкторам удалось добиться высокой надежности его работы и многократного использования — настоящее чудо. Мотор разрабатывался с 1972 по 1977 год, и это была лебединая песня старых инженеров Рокетдайна. Сейчас они уже все умерли, к нашему счастью, и повторение этого конструкторского подвига уже невозможно.


Запуск таинственного спутника NROL-49 20 января 2011 года с авиабазы Ванденберг ракетой Дельта-4 Хеви

Однако моторы эти есть, и проблема у них только одна — ЦЕНА. Пара RS-25 стоит разиков в десять больше, чем один РД-180, который они заменяют. А времена, когда США могли не обращать внимание на ценники, уже прошли. Инженеры Рокетдайн бьются над удешевлением моторов RS-25, но пока получается плохо. Однако если не продавать в США наши РД-180 — им дадут денег, и они таки доведут свои моторы.

Тем не менее молодая шпана Рокетдайна попыталась создать на основе RS-25 более дешевый мотор для одноразовых ракет. Этот мотор называется RS-68. По состоянию на 2009 год он являлся самым мощным однокамерным двигателем, который использует в качестве компонентов топлива жидкий водород (LH2) и кислород (LOX). Во время работы RS-68 производит тягу 300,7 тонн-силы (тс) (2949 кН) на уровне моря, его модификация RS-68A обладает тягой 317,5 тс (3114 кН), что было продемонстрировано на стендовых испытаниях.

Основное назначение RS-68 было сокращение стоимости двигателя по сравнению с RS-25. Давление в камере сгорания и удельный импульс, которыми в некоторой степени пришлось пожертвовать, сказались на эффективности двигателя, однако время разработки, стоимость комплектующих, общая стоимость и количество необходимого рабочего времени были значительно сокращены по сравнению с RS-25, несмотря на существенно больший размер RS-68.

С этим мотором они трахаются с начала 90-х годов — именно на нем летает ракета Delta-4. Номинальное время работы двигателя первой ступени составляет 245 секунд для модификаций Medium и 328 cекунд для модификации Heavy.

Двигатель RS-68 является частью унифицированного разгонного блока (англ. Common Booster Core, CBC), используемого для создания пяти вариантов ракеты-носителя семейства Дельта-4. Самый тяжёлый вариант, использованный на 2009 год, включает в себя три блока CBC, соединённых вместе. Потенциально возможно использование семи таких блоков в одной ракете-носителе.

Ракета летала 38 раз. Первый запуск — 20 ноября 2002 года. Успешно выведен спутник связи Eutelsat W5. Последний запуск — 19 января 2019 года. Успешно выведен военный спутник.

К сведению наших патриотов, американский батут выглядит вот так:

Это запуск 5 декабря 2014 года ракеты Дельта IV Heavy с космическим кораблём Орион. Прекрасно видно систему спасения астронотов, торчащую из головного обтекателя.

Несмотря на удешевление, мотор RS-68A всё еще стоит около 20 миллионов долларов за штуку, против 9 миллионов за российский РД-180. При этом параметры моторов близки — у нашего мотора выше стартовая тяга, но меньше импульс. Для ракеты Дельта IV Heavy нужно 3 мотора RS-68A (и еще мотор RL-10B-2 для второй ступени — кстати, это мотор с древней ракеты Сатурн-1) — сами можете прикинуть, в какую цену встаёт вся система.

Именно в этом и состоит проблема американцев — технически ракеты у них есть, и ракеты хорошие, в том числе ракеты для пилотируемых полетов, но они СЛИШКОМ ДОРОГИЕ. Усилия по удешевлению предпринимаются — но пока справиться с русским демпингом не получается.

При этом для сверхтяжелой ракеты-носителя Space Launch System (SLS) американцам пришлось вернуться к использованию гораздо более дорогих двигателей RS-25 в количестве 4 штук. Соответствующие двигатели называются RS-25 E2063 — они форсированы по тяге и несколько упрощены в целях удешевления, но все равно очень дорогие.

Забавно, что первоначально американцы создавали сверхтяжелую ракету Арес-5 с более дешевыми моторами RS-68 — но не взлетело, и пришлось перейти на запасной вариант SLS, с более низкими параметрами и более высокой ценой самой ракеты, но с некоторой экономией денег на разработке.

Чтобы напугать русских, американцы стараются идти по пути удешевления показухи. Оттуда все эти безумные Falcon-ы Илона Маска, разного рода «частные космические корабли», которые заявлены по цене раз в десять дешевле, чем у НАСА. В них закладывают банальные, пятьдесят лет назад уже отработанные технические решения и покупают общегражданские комплектующие, при этом запуски производятся себе в убыток — в расчете на рост капитализации акций на бирже. За счет этого получается как бы дёшево. Но это именно показуха.

Летать в космос хорошо и надежно американцы ТЕХНИЧЕСКИ могут — но это для них уже слишком дорого. Поэтому приходится покупать моторы и запуски у русских, и заниматься клоунадой с запусками «коммерческих» ракет Ололона из гугна.

Ракета Boeing Delta-IV летает практически безотказно — но из-за высокой стоимости ее запускали всего 38 раз, и используют сейчас только для вывода военных спутников, которые сами по себе стоят миллиарды.

На фото в заголовке показана доставка ступеней ракеты Delta-4 на борту спецального корабля Delta Mariner. Эти ступени имеют столь большой диаметр, что перевозка их по железной дороге невозможна. Их возят на колесных трейлерах по специально проложенным или перестроенным дорогам, ну и вот по морю на специальном транспортном корабле. Финальная сборка происходит прямо на стартовом столе.

Это, кстати, как раз пилотируемая версия ракеты по окончании сборки.

Всё это вам надо знать для того, чтобы трезво понимать — с каким противником мы имеем дело, и в чем его настоящие, а не мнимые, уязвимости.

Настоящая проблема у США — это не отсутствие космических или иных технологий, а деньги. Трампу не дают довольно жалкие 7 миллиардов долларов на постройку стены на границе с Мексикой — а ведь еще относительно недавно разработка F-22 обошлась налогоплательщику в 70 млрд. долларов, и никто по этому поводу особо не переживал даже после того, как выпущенные самолеты гниют в ангарах, оказавшись фактически непригодными к боевому применению.

Понимаете расклад? Экономическое состояние США настолько плохое, что каждый миллиард на счету. А ракетные технологии — это не Фейсбук, это на коленках не наваляешь. Тут нужно много денег. А их нет. Расчет на частный бизнес и биржевые пузыри — не оправдался, полупокеры вроде Маска и Безоса могут создавать только кое-как летающие макеты из гугна и палок на основе технических решений НАСА образца 60-х годов, никакого принципиального рывка они совершить не могут. В результате правительство снова идет к Боингу и его ULA — а там сидят специалисты, и они хотят 1.5 миллиарда баксов только лишь на сравнительно простые работы по некоторому удешевлению уже имеющегося RS-25 и подготовку к возобновлению его производства. А 1.5 миллиарда — это цена 166 штук готовых русских моторов РД-180. То есть экономически эти затраты не отобьются никогда — как никогда не отобьется разработка процессоров Эльбрус шаромыжниками Бабаяна. Вот и сидят американцы, пригорюнившись, снимают свой Голливуд с якобы ездящими по Марсу тележками, и заливают сказки про регулярную связь с улетевшими из Солнечной системы Вояджерами. Ни на что более серьезное уже нет денег.

Вы просто оцените накал пипеца — чтобы построить несчастную стенку на границе из стальных арматурин, президент США вынужден объявлять в стране чрезвычайное положение, и снимать финансирование с кучи госпрограмм. Причем конструкция «стены» предполагается самая простецкая:

Это просто горячекатанный стальной уголок, вмурованный нижним концом в бетонный фундамент. Даже не крашенный, чтобы подешевле вышло.

Вот это тут уровень технологий, который США могут себе позволить экономически. Какие ракеты, какой космос, о чем вы вообще…

Материал: Proper специально для Русского Топа
Настоящий материал самостоятельно опубликован в нашем сообществе пользователем Proper на основании действующей редакции Пользовательского Соглашения. Если вы считаете, что такая публикация нарушает ваши авторские и/или смежные права, вам необходимо сообщить об этом администрации сайта на EMAIL abuse@newru.org с указанием адреса (URL) страницы, содержащей спорный материал. Нарушение будет в кратчайшие сроки устранено, виновные наказаны.

You may also like...

33 Комментарий
старые
новые
Встроенные Обратные Связи
Все комментарии
Базилевс
Базилевс
2 лет назад

Ну, это — проще пареной репы:
платить работникам в 2 раза меньше и заставлять их производить в 2 раза больше, пока не сдохнут. Тогда — можно придумать что-то другое.

Илья Петров
Илья Петров
для  Базилевс
2 лет назад

Правильно, чтобы корова меньше ела и давала больше молока, её нужно меньше кормить и больше доить

Базилевс
Базилевс
для  Илья Петров
2 лет назад

Когда урежут пайку ВСЕЙ Пиндосии — они станут лучше работать и быстрее соображать, экономить ресурсы и быстрей изобретут что-то годное, ящетаю.
Кругом — сплошная польза и экономия…

Kugelblitz !
Kugelblitz !
2 лет назад

РД-170 тащемта изначально двигатель для ускорителей Энергии, отсюда такой вот коэффициент расширения сопла. При желании решается специальным насадком как у твердотопливных ракет с абляционным покрытием. Например был подобный вариант для НК-33. Сравнивать нужно с РД-0120, именно он производил окончательно вывод в космос груза, по аналогии с RS-25 челнока. Именно поэтому стоит на Атласе-5 гигантский разгонный блок Центавр, кладя на лопатки гаражную поделку Ололона.

Kugelblitz !
Kugelblitz !
для  Proper
2 лет назад

Если на то пошло, то RS-25 точно такой же ублюдочный двигатель не могущий оторваться без ускорителей. Логично? Вполне. Просто в лоб ровняем спекки РД vs RS:
тяга — вакуум: 200 тс (1962 кН, эксплуатационный режим 106%)
ур. моря: 155,6 тс (1526 кН) ПРОТИВ 222,6 тс в вакууме (104,5 % тяги)
181,4 тс на уровне моря
удельный импульс — вакуум: 455 с ур.моря: 353,2 с ПРОТИВ 452,5 c в вакууме
363 c на уровне моря
время работы — 500 сек ПРОТИВ 520 сек
массогабаритные характеристики
масса 3 450 кг — 3390 кг
высота 4 550 мм — 4240 мм
диаметр 2 420 мм — 2400 мм
давление в камере сгорания 223 кгс/см² (21,9 МПа) — 18,9 MPa (192,7 ат)
тяговооружённость 58 — 73,12
степень расширения 86 — 77,1

Т.е. имеем два очень похожих двигателя заточенных на переходные режимы, одинакого плохо тянущих около земли и лучше в вакууме. И заметь, RS-68 внезапно имеет степень расширения всего 21,5 единицу и время работы всего в 250 сек. При том что РД-170, что РД-0120 изначально многоразовые движки, так как систему Ураган в будущем планировали сделать спасаемой.

Да и RL-10 движок исключительно для работы в вакууме, его невозможно сравнивать с маршевыми первых ступеней, так как работает исключительно в вакууме, плюс разгонный блок уже имеет определенный импульс. КБХА смогло когда-то запилить хороший криогенный движок, а то что Буран сам по себе ублюдочен, я не спорю. Но не РН Энергия, которая в принципе неплохо подходила для большой космической программы, если бы ПГ находился сверху ракеты, но не сбоку. Что подтверждается эскизным проектом Вулкан с восемью боковушками. Центральный блок в этом случае фактически исполнял роль разгонного блока.

Kugelblitz !
Kugelblitz !
для  Proper
2 лет назад

Мда, тяжёлый случай.

Kugelblitz !
Kugelblitz !
для  Proper
2 лет назад

Вощем загнул ты конечно сильно про RS-25, только он тоже не был фактически многоразовым. Потому что один из трёх движков подвергался замене после полёта. А то и два. И жрал РД-0120 меньше.

SergeyR
SergeyR
2 лет назад

Тов. Первый (перенёс из соседней темы).

… Вы же ранее писали (или не Вы писали — найти эту статью не могу), что у водородного топлива недостатки не в дороговизне двигателя, а вокруг него (по памяти):
1. Низкая плотность топлива = громадные баки.
2. Получение жидкого водорода = керосин дешевле.
3. Сложная конструкция баков из-за низких температур и трудно предотвратить утечки из них.
4. Водород взрывоопасен. При концентрации 1 % об. уже возможен взрыв (как там — за подготовку к старту?).

И — да. Примерно год тому случайно узнал, что в ИХФ РАН занимаются процессами в водородных двигателях. Планируются детонирующие двигатели и под них пилят вакуумные стенды. Разумеется — программа военная…

Henren
Henren
для  SergeyR
2 лет назад

А водород где возьмут? Вот начальник в статье упомянул нехватку водорода в закромах Родины, смеясь — а между тем именно это и послужило причиной разработки кислород-керосиновых движков.

千ㄥㄚ_丂ㄥ丨爪 フ尺.
千ㄥㄚ_丂ㄥ丨爪 フ尺.
для  Proper
2 лет назад

Воды морской как мусора, ставь установку и выделяй, сжижай, чё хош. Помимо водорода и все остальное тоже там есть при наличии технологий и мозгов с бабками

Xenophob
Xenophob
для  Proper
2 лет назад

Дорого, гиморрно, затратно (в т.ч. энерго), с хранением и перевозкой проблемы. Кислород в этом смысле гораздо проще/удобнее.

Henren
Henren
для  Proper
2 лет назад

Видите ли в чем дело… Технологий получения тысяч тонн жидкого водорода хотя бы марки ЧДА в СССР не было, нет их и в РФ. Плюс необходимо превращение ортоводорода в параводород на платиновых катализаторах. Если этого не сделать — то — пух! и нету ракеты. Да и с кислородом, мягко говоря, проблемы по сей день. А грязный водород, с примесями, в движке горит совсем не так, как надо. Завихрения там возникают паразитные и прочие неполезные штуки. Все это сделать можно, но очень дорого. Очень! Дело не в цене самих движков, а в золотой, по сути, стоимости топлива (ибо платина, таки да). Поэтому у пиндосов водородные движки, а у нас — керосин. И именно поэтому водородные ракеты запускаются редко. Самое дешевое и эффективное по параметрам цена-результат топливо — гептил с тетроксидом азота, кто бы чего не говорил. Правда, он ядовит.

Xenophob
Xenophob
для  Henren
2 лет назад

>>Да и с кислородом, мягко говоря, проблемы по сей день.

А какие, стесняюсь спросить, с кислородом проблемы по сей день?)) От чего-чего, а это мы могём, кагбэ.

Henren
Henren
для  Xenophob
2 лет назад

Могем. Жидкий технический, скока угодно. А нужен чистый жидкий переохлажденный до — 210С, шоб не кипел при заправке. Во времена оны проблема получения, транспортировки и хранения переохлажденного жидкого кислорода оказалась столь серьезной, что вышла за чисто ракетные рамки и приобрела с подачи Мишина всесоюзное значение. Для переохлаждения жидкого кислорода применялась передвижная установка, в которой использовался принцип эжекции и уноса паров с поверхности жидкого кислорода в емкости за счёт перепада давления в эжекторе. Позже переохлаждение криожидкостей (кислорода, водорода, азота, гелия) нашло широкое применение в ракетно-космическом комплексе «Энергия-Буран» на тысячах тонн криокомпонентов.
Будучи переохлажденным, жидкий кислород обеспечивает готовность ракет к пуску в течение десяти часов при высоком уровне безопасности работ при заправке.
17Г22С с тех пор, благодаря стараниям людей работала, ага, при бесконечном «продлении ресурса». В общем, состояние нынешней российской космической инфраструктуры оставляет желать лучшего. Хотя да, тендеры всякие проводятся и прочая бухгалтерская фигня. Типа на «Проведение работ по диагностированию, оценке и прогнозированию технического состояния с целью продления назначенных показателей ресурса (срока службы) критичных систем и агрегатов». Но разработчики или померли, или на пенсии, а энтузазистов работать за среднюю з\п более как-то не наблюдается. Ну и все прочее. Череда аварий при запусках, в т.ч. уже и пилотируемых, как раз результат такого вот подхода. Ификтевные манагеры ни в какую не желают людям платить нормальные деньги в России. Поэтому и бьются ракеты, самолеты, тонут доки и выходят из строя лодки и авианосцы. Зато у особо доверенных путинских друзей появляются дворцы и яхты. Диалектика!

Xenophob
Xenophob
для  Henren
2 лет назад

Эмм, мы кагбэ и в жидкий могём и в изотермики)) Проблема получения жидкого кислорода — вообще не проблема, если грить о заводах, а не кацэашки с последующим ожижителем рассматривать. Про транспортировку не знаю, не моя тема.

На Восточном с нуля сделали, я знаю тех, кто оно делал. Разрабы на месте, хотя завод всё же трясет, не без того, но там вопрос по ведомству Л. П., однако.

А при чём тут мебраны, собссно?

bib_l
bib_l
для  SergeyR
2 лет назад

Вообще-то да, на низких ступенях выведения плотность топлива наверное важнее удельного импульса. Там имеет место быть довольно тонкий баланс в соотношении масс ступеней в зависимости от плотности, уд.импульса (степени расширения сопла), доступных технологий. И если делать раздвижное — то доп. обечайка и пантограф тоже что-то весят. Я не уверен что у нас сохранился завод для пр-ва шугообразного водорода, да и он вроде не намного плотнее жидкого. Хотя вон была тут новость о тех задании Макееву на детонационный двигатель на этом самом водороде. Ну и делать сильно дорогим самый крупный кусок одноразового девайса действительно несколько странно.

Henren
Henren
для  Proper
2 лет назад

Метан можно, он значительно проще. Пиндосы вроде с ним и химичат нынче.

Born
Born
для  Henren
2 лет назад

А как насчет космического буксира с ядерным реактором ЯЭДУ? Тут уже совершенно другая экономика космоса. И вроде как принципиальные задачи по созданию подобных систем решены.
Смысл вваливать бабло в системы, которые достигли своего потолка…

bib_l
bib_l
для  Born
2 лет назад

Ну, буксир-то космический.
А для выведения туды пока классика, впрочем появились опытные детонационные двиглЫ, но это тоже бабло ещё то.
Поэтому только космический лифт! Тем более уже лет 10 как хвастаются о наличии материалов для троса. Опять — же иликтричество можно добывать из ЭДС магнитного поля земли. Глядишь и бабло отобьётся. Блин, не подумал, лифт же не движется — какя к чёрту ЭДС, пичалька…

Ванёк26
Ванёк26
для  Proper
2 лет назад

Слышал на нафтиле делают. Что это за штука?

Kokunov
Kokunov
для  Henren
2 лет назад

А еще можно этан. Не сильно хуже метана, много лучше керосина. Жидкий на большом интервале температур (от -170 до 40 если давление в 5 Атм создать в баке). Чистота медицинская, хехе.
А самое главное, возле восточного сейчас строят Амурский ГПЗ, где будут производить гелий, этан, пропан, бутан, ну я думаю что бкдкт высаживать осталтые редкие и интертные газы.

Ванёк26
Ванёк26
2 лет назад

Вот пиндосы молоццы.
А чего они рд-180 не скопировале если им его поставляли и поставляют? М?

Илья Петров
Илья Петров
для  Ванёк26
2 лет назад

Где то читал, что цена только стендового оборудования под лярд бачинских.

Ванёк26
Ванёк26
для  Proper
2 лет назад

Ясно. Спасибо за ликбез.

Ванёк26
Ванёк26
для  Proper
2 лет назад

То есть не такие они и крутые все таки, эти конструкторы

Чтобы добавить комментарий, надо залогиниться.