От Karev1 Ответить на сообщение
К Дмитрий Кропотов
Дата 30.08.2007 16:02:47 Найти в дереве
Рубрики Крах СССР; Манипуляция; Версия для печати

Комментарии к дискуссии о величине ПН и сравнительных преимуществах ЖРД и РДТТ

Я долго отсутствовал на форуме. Недели 3-4 назад Попов прислал мне отрывок дискуссии на форуме по поводу полезных нагрузок Шаттла и Бурана. Как я понял – это отголосок моей с 7-40 дискуссии на ту же тему. Только 7-40, в моем отсутствии, гляжу совсем разошелся, в смысле расходился :-). Прочитал и рассмеялся. Это ж надо так нахально выдавать очевидный недостаток системы за ее достоинство!
Цитата:
>В том-то и беда "Энергии" как универсального носителя (это уже ответ Игорю), что она вынуждена вытаскивать почти на орбиту мёртвый груз массой 80 тонн - за счёт массы полезного груза, разумеется. В то же время у "Шаттла" масса мёртвого груза (в виде подвесного бака) не превышает 40 тонн - вдвое меньше. "Энергия" из-за этого сильно теряет в потенциальной грузоподъёмности; но тут уж ничего не поделаешь, выбранная схема вынуждает...

Это, примерно, как если б два танкиста обсуждали, чей танк лучше, а один из них взял и заявил: «Мой танк лучше – он горит лучше, чем твой». Конечно, при некоторых обстоятельствах лучшая горючесть может быть и преимуществом, но в данном случае речь о величине ПН. :-)
Принципиально отличие схемы Бурана от схемы Шаттла, при всей их внешней похожести, состоит в том, что РН Энергия-Буран – это чисто 2-х ступенчатая ракета с параллельным расположением ступеней, а Шаттл – 1,5 ступенчатая. Пустынскому, видимо, не объяснили, что значит 1,5 или 2,5 ступенчатая схема, хотя он как-то упомянул, что РН Атлас - 2,5 ступенчатая ракета. Что означает эта «половинка»? Это значит, что часть ракеты принадлежит смежным ступеням или ступени и ПН. Для Атласа общими элементами 1-й и 2-й ступеней являются топливные баки. При отделении первой ступени сбрасываются только юбки с боковыми двигателями, а все остальное остается. Поэтому и считают первую ступень за «половинку». У Шаттла – наоборот – баки сбрасываются, а двигатель остается на ПН, поэтому вторую ступень надо считать за «половинку». У Энергии двигатели 2-ступени установлены на баке этой же ступени, поэтому она и тяжелее в два раза бака Шаттла. За то она не выводит на орбиту не нужные там маршевые двигатели. В этом и состоит универсальность РН Энергия – ей для запуска не нужен Буран. Вместо него можно установить любой другой полезный груз, соответствующих габаритов и массы.
«А американцы, что – дураки»? - спросите вы. Нет, конечно, просто у них при проектировании были заданы другие приоритеты. Они считали наиважнейшим – уменьшить количество одноразовых элементов системы. По большому счету, теоретически, у них это - только подвесной бак. Они надеялись за счет много разовости резко снизить стоимость выведения килограмма ПН. Однако жизнь показала, что их мечты не удалось реализовать – стоимость выведения ПН только возросла. Но схема-то уже выбрана, а ее переделка вылилась бы практически в новую разработку, да и пришлось бы публично признать ошибочность (или, по меньшей мере, преждевременность) выбранного пути. Вот и таскает Шаттл туда-сюда тяжеленные двигатели, стоимость послеполетного обслуживания которых приближается к стоимости нового двигателя (не помню точно – то ли 30 то ли 60% в 80-х годах).
Почему наши не пошли по пути слепого копирования схемы Шаттла? Кто знает. Может, побоялись, что не удастся обеспечить нужный ресурс двигателей, может, трезво оценили стоимость послеполетного обслуживания, может, оценили то, что при свой схеме практически задаром получается еще и РН на 100 т. Немалую роль тут, думаю, сыграл политический фактор: «Мы не копируем американцев».
Правда, по моему (и многих других товарищей, в том числе и нашего Генерального Конструктора) мнению, само начало разработки Бурана в 70-х годах по схеме подобной Шаттлу было ошибкой. Тем не менее, если б не насильственная кончина СССР в 1991 г. «Э-Б» сейчас бы с успехом эксплуатировалась.
Что касается "…Энергия" из-за этого сильно теряет в потенциальной грузоподъёмности; но тут уж ничего не поделаешь, выбранная схема вынуждает...», то тут все обстоит с точностью до наоборот. Никакой «потенциальной» грузоподъемности Шаттл не имеет, чтоб она появилась нужно переставить двигатель на бак, а это как вы понимаете, «совсем другая песня» да и весить он будет тогда, вряд ли, меньше тех же 80 т. (Такое предложение, кстати, звучало в НАСА).
Еще несколько слов о «полезной нагрузке»: 7-40 тут навел тень на плетень. Английский термин тут даже более категоричен, чем русский: «payload - платная нагрузка». Какой дурак будет платить за то, что вместе с его грузом на орбите оказалась железяка под 100 тонн весом? Если же рассматривать полезную нагрузку чисто формально (как в БСЭ), то из массы Шаттла на орбите надо исключить ту часть, которая необходима для его выведения на орбиту. Это в первую очередь двигатели. Остальное учесть очень трудно, т.к. элементы конструкции несут нагрузку и при выведении и при посадке. Да это и никому не нужно. Потребителя интересует, каких массы и габаритов спутник РН может вывести на орбиту. В случае с Шаттлом это даже меньше, чем платная нагрузка. В платную нагрузку Шаттла включена масса экипажа, манипулятора, системы жизнеобеспечения, стыковочного узла, шлюза и тоннеля. Точно не помню, но, возможно, и часть массы кабины экипажа. Проектная ПН на низкой орбите с наклонением 28 гр. была 29,5 т. Судя по цитированным источникам, реально она где-то порядка 25 т. Самый тяжелый спутник он может запустить порядка 20 - 21 т. А при наклонении 57 гр., как у Бурана, и того меньше – 41000фунтов (18,6 т). Это, как я понял, «платная нагрузка», спутник будет тонн 15 от силы. А так как низкая орбита мало кому интересна, то и получается, что реальные спутники массой 10-15 т – это и есть полная загрузка Шаттла. Так что статистика запусков, приведенная в рассуждениях 7-40 о том, что нет потребности в тяжелых спутниках (это там, где он обосновывает отказ НАСА от Сатурна-5), мягко говоря, притянута за уши.

По поводу того, что лучше ЖРД или РДТТ. Для космической техники ответ однозначен – ЖРД. Его главное преимущество – высокий удельный импульс, а, следовательно, и бОльшая ПН при одинаковом стартовом весе. Преимущества РДТТ: простота конструкции, обслуживания, высокая готовность к пуску и др., существенны для боевых ракет, но не для РН. Тем более с развитием ЖРД и РДТТ эти преимущества в значительной степени нивелировались. (Жидкостные ракеты теперь, с 1968 года, имеют такую же готовность к пуску, как и твердотопливные, а конструкция РДТТ с ростом размеров сильно усложнилась, да и сложности хранения тоже.) Почему же на Шаттле использовали РДТТ? Ответ напрашивается сам: « Не смогли создать (и не имели) мощного ЖРД»! А в области РДТТ у американцев был хороший опыт и задел. В советской космической технике РДТТ используются, в основном, как вспомогательные.