Ну и куда теперь девать эти двигатели?

Попалось, понравилось. Ну и как ответ на это вот "творчество": "Скайлеб, очередной блеф от НАСА и прочие их фейки"

Недавняя публикация о возрождении и развитии двигателя SSME (RS-25) вызвала в ЖЖ наплыв лунных конспирологов в комментариях — судьбу двигателя шаттла они сравнивали с F-1 от Saturn V. Так что сегодня мы сыграем в игру «почувствуй себя руководителем Rocketdyne» и поговорим об извилистом жизненном пути технологий.
Двигатели F-1 и J-2 ракеты Saturn V в музее

Один из «аргументов» конспирологов звучит примерно так: «Двигатели Saturn V (F-1 и/или J-2) были плохими, нужных характеристик не достигали, и после фальсификации лунной программы от них быстро избавились». К сожалению, очень часто сторонникам конспирологических теорий банально не хватает знаний — несмотря на то, что двигатели лунной программы после ее прекращения не летали, они предлагались для множества проектов и до сих пор полностью не умерли. А для того, чтобы наиболее наглядно увидеть, почему их не получилось пристроить на другие ракеты, давайте сыграем в мысленную игру. Итак, мы — лицо, принимающее решения в компании Rocketdyne, которая производит двигатели F-1 и J-2 для Saturn V.

Представим себе, что на дворе 1970 год. В январе отменили Apollo 20, но вскоре сокращения бюджета достигли таких величин, что в сентябре пришлось отменять 18 и 19. Контракт на 15 штук Saturn V близок к выполнению, и становится очевидно, что продолжения не будет. Возникает закономерный вопрос — что делать?



Первый вариант очевиден «А давайте сделаем Saturn V еще лучше и попытаемся использовать двигатели там». Еще в середине 60-х были предложены варианты компоновки на базе Saturn V под общим названием Saturn MLV («Modified Launch Vehicle», модифицированная ракета-носитель). С форсированием двигателей, увеличением запаса топлива, добавлением твердотопливных ускорителей или заменой двигателей на HG-3 (из него потом вырастет RS-25) разные варианты MLV могли бы вывести на низкую орбиту от 118 до 160 тонн.
Разные варианты компоновки Saturn MLV, есть даже с ядерной верхней ступенью

Однако вся эта красота не вызвала никакого энтузиазма. Тем более, что в апреле 1972 Палата представителей Конгресса США окончательно принимает решение (и выделяет деньги) на разработку Спейс Шаттла. Крылатый космоплан никак не сочетается с MLV, а огромная стоимость обоих проектов означает, что деньги дадут только на один.



Хорошо, следующая идея практически очевидна — «А давайте попробуем пролезть в проект шаттла». В качестве первой ступени можно использовать первую ступень Saturn V, а второй ступенью поставить внешний топливный бак шаттла и сам шаттл сбоку. Первую ступень можно оснастить крыльями и сажать обратно на землю, чтобы система получалась полностью многоразовой. У такого варианта есть даже один очень серьезный плюс, которого не было у шаттла в его итоговом варианте — можно запускать модули орбитальной станции или другие очень тяжелые полезные нагрузки в одноразовом варианте второй ступени (грузоподъемность ~100 тонн), а обслуживать орбитальную станцию или спутники уже многоразовым шаттлом (грузоподъемность ~30 тонн). Так появился проект Saturn-Shuttle.
Старт Saturn-Shuttle, рисунок NASA

Увы, и здесь нас ждет неудача. Двигатели F-1 не разрабатывались для многоразового использования, поэтому даже в случае мягкой посадки первой ступени их придется менять. А твердотопливные ускорители кажутся и проще и дешевле, к тому же, их можно будет использовать повторно. Так что наша первая ступень конкурс эскизных проектов проиграла.



Итак, у нас нет «своей» ракеты и нет возможности встроиться в большой проект шаттла. А «Можно ли поставить наши двигатели на уже летающие ракеты»? Для ответа на этот вопрос давайте посмотрим, что стартует с американских космодромов в районе 1972 года
РН «Тор» в варианте Торад-Аджена

На базе баллистической ракеты «Тор» есть семейство «Тор-Бёрнер», «Тор-Аджена», «Торад-Аджена», «Тор-Дельта». Из него уже появляется семейство ракет «Дельта». Варианты различаются верхними ступенями и боковыми твердотопливными ускорителями. И, увы, для ракет с начальной массой в районе ста тонн F-1 с тягой 700 тонн не подойдет никак — даже если бы он поместился в ступень «Тора» меньшего диаметра, то уже на старте обеспечил бы перегрузку в 7 «же», сломав ракету на первых секундах полета.
«Атлас-Центавр» с межпланетной станцией «Пионер-10», 1972 год

Семейство РН «Атлас» немного потяжелее. Здесь тоже все еще сохраняется разнообразие верхних ступеней — «Атлас-Аджена», «Атлас-Центавр», но даже в самом тяжелом варианте ракета имеет массу в районе 150 тонн, и наш F-1 никак на нее не влезет.
Старт Titan-IIIC

Ну и, наконец, самая тяжелая ракета — Titan-III. Начальная масса в районе 600 тонн, может вывести на низкую орбиту целых 13 тонн. Однако и тут нам ловить нечего. Базовый двигатель RL-87 имеет тягу в районе 200 тонн, и заменить на 700 тонн F-1 не получится не только по причинам прочности. На центральном блоке «Титана» используется другое топливо — гидразин и тетраоксид диазота. И если RL-87 отличался всеядностью — были версии для кислорода/керосина, гидразина/АТ, даже кислорода/водорода, то про варианты F-1 под другие виды топлива ничего не известно. А на перекомпоновку ракеты под другое топливо с увеличением баков и снятием боковых твердотопливных ускорителей (иначе опять слишком большая перегрузка) нам никто средств не даст.
Разгонный блок «Центавр»

J-2 в качестве двигателя верхней ступени тоже не везет. Уже создан кислородно-водородный разгонный блок Centaur, но там стоят двигатели RL-10 с тягой в десять раз меньше, при этом
более эффективные, так что менять их на J-2 нет никакого смысла. А первых водородных ступеней нет.

Что любопытно, по другую сторону океана произошла похожая история, которая, однако, имела позитивный исход — двигатель РД-170, который разрабатывали для боковых ускорителей РН «Энергия» был четырехкамерный, поэтому его сначала порезали пополам, и получившийся двухкамерный РД-180 стали продавать американцам на первую ступень подросшего и ставшего более тяжелым «Атласа». А затем еще раз пополам, поставив однокамерный РД-191 на «Ангару» и предложив почти такой же РД-193 для «Союза-2.1в».
Схема развития семейства РД-170

Увы, F-1 с J-2 однокамерные, и снижать размеры и тягу простыми и дешевыми действиями мы не можем. Так что нам остается один вариант — положить чертежи с двигателями на склад, по возможности проводить модернизации в инициативном порядке и предлагать их в любом конкурсе на сверхтяжелые ракеты. Как показала практика, схема оказалась вполне рабочей, подарив несколько шансов (пусть и не реализовавшихся в итоге) на возвращение «скакунов Аполлона».

J-2 получил шанс первым, но в результате от него осталось только название. Двигатель J-2X, который сначала хотели сделать на базе J-2, предлагался для разгонного блока Earth Departure Stage ракеты Ares программы Constellation. Но из-за возросших требований получился фактически новый двигатель, с тягой на 30% больше, на новых материалах и заметно более тяжелый.


Это сообщение отредактировал ecnifr - 21.08.2018 - 06:03

В 2009 программу Constellation закрыли, и с J-2X пока что повторяется история J-2. Для разгонного блока ракеты SLS он был сочтен слишком мощным, и один J-2X тягой 130 тонн решили заменить на 4 RL-10 общей тягой 44 тонны. Но если SLS потребуется двигатель с большей тягой, J-2X получит новый шанс.

F-1 пришлось ждать дольше. В Constellation он не попал, но, когда объявили конкурс на двигатели для SLS, забрезжила надежда и для него. Дошло даже до очень поучительной истории — инженеры достали со склада двигатель номер F-6049, снятый с «Сатурна-5» для «Аполлона-11» из-за глюка на испытаниях, и стали разбираться, как он работает, и как его можно улучшить. В 2013 году, спустя десятилетия хранения, испытали газогенератор (приводит в действие турбонасос, качающий топливо в двигатель).

Двигателестроение, материаловедение и способы производства ракетных двигателей не стояли на месте. Новая модификация под названием F-1B должна иметь в 50 раз меньше деталей и заметно упрощенную конструкцию. Например, выхлоп газогенератора больше не направлялся в сопло для дополнительной теплоизоляции его завесой избытка топлива, а банально сбрасывался параллельно соплу, возвращая красивые картины зари космонавтики, когда рядом с основным выхлопом хлестало пламя газогенератора.

Но пока что шанс не реализовался — конкурс на двигатели для SLS F-1B проиграл и снова отправился на склад.

В истории космонавтики есть случай, когда двигатели десятилетиями лежат на складе а потом начинают использоваться с минимальными доработками. Сохранившийся запас советских двигателей НК-33 стали ставить на американскую РН Antares и российский «Союз-2.1в». Но производство их возобновлять не будут — доверие к двигателю подорвано аварией Antares 2014 года, похожей на аварии советской лунной ракеты Н-1, для которой изначально и делался НК-33. Antares уже перешел на РД-181, а «Союзу-2.1в» переход на родственный РД-193 предстоит после исчерпания складского запаса НК-33. Несмотря на то, что теоретически возможно возобновить производство точных копий двигателей американской лунной программы, практического смысла в этом уже нет. Технологии не стоят на месте — 3D печать заменяет множество деталей одной, а современная электроника проще и надежней «гидравлической логической машины», открывавшей и закрывавшей клапаны при запуске двигателя F-1. Но прямые потомки легендарных лунных двигателей вполне могут вернуться к активной жизни, если окажутся подходящими для будущих задач.

Хабр Филипп Терехов

За уши притянуто.
Первая версия НАСА о том, почему ракета не используется, была в том, что все чертежи и технологии потеряли.

Это сообщение отредактировал Wallery - 21.08.2018 - 06:39

Впечатляют эти достижения - ведь сколько энергии потрачено на эти движки ( что в СССР что СШП ). Я точно не знаю что из этого наследия разработано и сделано в России - копии наработок СССР или есть и новые? Всё же моему разумению не постижимы мыслительные процессы разработчиков и технологов ракетостроительной отрасли. Это как фантастика - но оно работает!

Подобные версии можно применять к методикам постройки египетских пирамид., которым несколько тысяч лет. Но к двигателям, которым меньше полувека - бред.
Вы реально считаете, для запуска ракеты нужны двигатель, бак и всё, можно за какую то хрень сверху "рубить капусту"? А наземную систему, заводы по производству самой ракеты, топлива, доставку всей этой хрени, стартовый комплекс и комплекс предстартовой подготовки это всё мелочь?
Вся эта мелочь стоит весьма немалых денег. По сравнению с которыми разработка двигателя капля в море. И потянуть несколько полноценных и не связанных между собой космических проектов не может ни одна страна мира. Естественно, если космические проекты не являются приоритетными в экономике страны.
К тому же, законы механики не отменяются с увольнением пары инженеров. Что было сделано (недавно), может быто достаточно просто теми же коллективами повторено. Или сделано подобное.
Не делают. Не могут или не нужно?

Это сообщение отредактировал ecnifr - 21.08.2018 - 06:59

Я давно не лезу в споры могликов и немогликов, хотя отношу себя к немогликам...
В общем, считаю, что если двигатели и сохранились - то их невозможно использовать, потому что они почти бутафория. Я учился очень давно, и специализация была - системы управления ракет, а не двигатели, но что-то по двигателям всё же давали и что-то помню.
Почему в советских жидкостных ракетных двигателях делали четыре камеры сгорания и четыре сопла, а не одну большую, как на Сатурновских двигателях?
В общем, нельзя бесконечно увеличивать размер РЖД. С увеличением объема камеры сгорания возникают трудности с равномерностью смешивания и сгорания топлива. Возникают очаги самовоспламенения турбулентных объемов горючей смеси, и как результат - возникают ударные волны.
Но это достаточно современные теории и наработки. В 60-е и 70-е годы этого еще не знали и при проектировке двигателей не учитывали. В результате большие двигатели взрывались и стали ставить меньшего размера, но несколько.
А американцы заявили, что их гигантский двигатель работает. Х.З., как они обошли турбулентность при смешивании и горении рабочего тела в камере сгорания, скорей всего никак. Поэтому, думаю, и была резко потеряна документация по всем разработкам лунной программы. А готовые двигатели, если они и остались - никогда не будут использованы. А если и будут, то взорвутся - и заявят типа, а что же вы хотели, двигателям по 50 лет, срок хранения вышел...

....

Да хрен с ними, с двигателями! Как американцы преодолели пояса Ван Аллена?
При этом сами американцы доказали их существование и грозящую опасность.
В начале двухтысячных годов один из их шаттлов поднялся на орбиту более 500 км и попал в зону жёсткой радиации от которой не защищала оболочка гораздо более совершенного корабля чем те, которые строились во времена "полётов" на Луну.

Вот откуда все эти мифы? Хоть какой то источник на подобные заявления НАСА?
Из темы в тему перекидывают этот "звон". Еще и грунт ВЕСЬ похерили!

Wallery
Не дразни лунатиков, шпалы некуда складывать будет.

Не так страшен черт как его малюют.
Во первых пояса Ван Аллена - не монолитная стена, там есть участки с высокой и с низкой интенсивностью радиации. Вот через участок с низкой интенсивностью американцы и проскочили.
Во-вторых - скорость. Можете сами проверить. Зажгите свечку, и быстро проведите рукой над пламенем. Легкое тепло только почувствуете. А если задержать руку над пламенем? Нууу, ожог второй-третьей степени точно будет.
Так и с радиацией. Аполлон несется со скоростью около 11 км/с, и пронзает пояс Ван Аллена весьма быстро. Неприятно, но не смертельно (учитывая, что мы летим через участок с относительно низкой радиацией). А вот орбитальный объект если поднимется на опасную высоту, будет там постоянно находиться под излучением.
При флюорографии человек получает безвредную дозу радиации, но если он будет жить в постоянно работающем аппартае для флюорографии, то долго не протянет. Так понятнее?

Господа немоголики, не нужно плодить сущности. Раз не используются - значит не востребованы. В 60-е была космическая гонка кто первый доскачет до луны-венеры-марса. На данное время целесообразнее запускать на другие космические тела автоматические станции . Они и легче и эффективнее. Да и возвращать их нп нужно

Ну, насчет того, что документация "потеряна" официальной ссылки не искал, но склонен верить, потому, что американцы яростно опровергают любые сомнения в лунной программе. Кто-то написал, что тень не такая - тут же прямо на сайте НАСА куча объяснений (иногда довольно сомнительных), почему именно так получилось. А насчет документации -ни слова, хотя в сети десятки тысяч репостов об "утере" документации.
А насчет "лунного" грунта - вот ссылка на сайт Роскосмоса:
https://www.roscosmos.ru/7025/
Достаточно компетентный источник?