Почему Falcon 9FT является шедевром

    Несмотря на оглушительный успех F9 на коммерческом рынке, находятся альтернативно одаренные граждане, которые заявляют, что он создан на технологиях 60-х годов. Я попытаюсь показать, с помощью открытых данных и простой математики, что это совершенно гигантское заблуждение.

    С одной стороны трудно возразить, что штыревой инжектор (pintle), обеспечивающий стабильную работу мерлинов в широком диапазоне, был разработан известной компанией TRW (из которой сбежал Томас Мюллер, прихватит все технологии в чемодане) в рамках лунной программы. С другой стороны можно заметить, что принципы большинства остальных инжекторов были разработаны на 10 лет раньше. Проблема в том, что ракета является сложной системой, эффективность которой нужно оценить целиком. И глядя на эту оценку, можно оценить технологический уровень, который дал тот или иной результат. Сформулируем строже -только анализ результата позволяет оценить технологический уровень.

    Falcon 9 представляет собой двухступенчатую ракету (про Falcon Heavy пока не будем). В первую очередь нам нужно разобраться, какую роль играют эти ступени. Тут нам поможет трансляция запуска спутника Intelsat 35e, где не было посадки первой ступени и она отработала в максимальном режиме. Первая ступень отключила двигатель при скорости 2.3 км/с. Вторая ступень вывела спутник на ГПО. Скорость выхода на ГПО приблизительно 10,33 км/с ( 7.8 — 1ая космическая + 2,53 перехода). Здесь не учитываются аэродинамические и гравитационные потери, поскольку почти все они достались первой ступени. И так — первая ступень разогнала на 2.3, вторая на 7,73. Очевидно, вторая ступень значительно более важна, а первую принято презрительно называть «booster», ведь ее цель — поднять вторую степень повыше, где включится вакуумный двигатель и проделает всю работу. Потому далее мы вообще не будем рассматривать первую ступень, а сосредоточим все наше внимание на второй ступени.

    Чем еще интересная вторая ступень? Каждый бездарно сожранный килограмм второй ступени является потерянным килограммом нагрузки. Потому вторые ступени являются подлинными шедеврами весового проектирования и прекрасно показывают технологический уровень.

    Пойдем на очень полезный сайт и выпишем весовые характеристики в табличку. Соотношение массы конструкции к массе топлива называют коэффициентом конструктивного совершенства.
    Масса топлива Масса конструкции Полная масса ступени Конструктивное совершенство Отношение пустой к полной
    107,5 4 111,5 26,88 27.88

    Коэффициент конструктивного совершенства в 26 является подлинной фантастикой! Но чтобы оценить эту фантастичность, нам придется проделать некоторые вычисления. Для удобства дальнейших расчетов запомним коэффициент соотношения полной массы ступени к пустой.

    Попробуем понять, не дурят ли нас с этой фантастикой. Возьмем с сайта производителя максимальный вес нагрузки в 8 тонн и посмотрим насколько вторая ступень сможет его разогнать. Воспользуемся формулой Циолковского с удельным импульсом 345с:

    $V=9,8*I_{sp}*ln(\frac{М_{начальная}}{М_{конечная}})=3381*ln(\frac{8+111,5}{8+4})=7.77 км/с$


    Очень хорошо согласуется с приведенными ранее данными. Попробуем их с чем нибудь сравнить. Проблема в том, что керосиновых РН в одном классе с фалконом не много и все они представлены семейством Зенит, шедевром технологий 80х.

    Идем на тот же полезный сайт за данными Зенита 3SL и выписываем табличку:
    Масса топлива Масса конструкции Полная масса ступени Конструктивное совершенство Отношение пустой к полной
    81,74 8,31 90,04 9,84 10,84

    Как видим, коэффициент конструктивного совершенства значительно ниже. Но ведь мы все помним, что у Зенита УИ 350с, а нам говорили что 5 секунд это много! Забудем про рулевые двигатели Зенита и попробуем подсчитать по той же формуле скорость для 8 тонн нагрузки. У меня получилось 6.15 км/с. Конечно, сравнение не совсем честное, ведь ступень фалкона больше и требует больших затрат на вывод первой ступень. Ну потому, встречайте новую ракету Фалконит, вторая ступень которой имеет ту же полную массу 111.5 тонн и коэффициент от Зенита 9.84, УИ 350 с. Поделив полную массу на 10.84 найдем массу пустой РН.

    Масса топлива Масса конструкции Полная масса ступени Конструктивное совершенство Отношение пустой к полной
    101,21 10,29 111,5 9,84 10,84

    Данная ступень разгоняет 8 тонн на:

    $V=9,8*I_{sp}*ln(\frac{М_{начальная}}{М_{конечная}})=3430*ln(\frac{8+111,5}{8+10,29})=6,4387 км/с$



    ...6,4387 км/с. Увы, до ГПО не долетит. Постараемся поставить вопрос по другому — а какую массу она сможет доставить на ГПО? Несколько муторные вычисления показывают, что скорость, равная фалконовой 7,77 км/с достигается при нагрузке… 1.43 тонны. Эту величину можно проверить:

    $V=9,8*I_{sp}*ln(\frac{М_{начальная}}{М_{конечная}})=3430*ln(\frac{1,433+111,5}{1,433+10,29})=7,7709 км/с$



    Сравнение цифр 8 и 1.43 ставит жирную точку в вопросах «технологий из 60-х». Конечно, Зенит может выводить достойные нагрузки, но для этого ему приходится использовать третью ступень, которая по советской традиции называется разгонным блоком (американцы всегда называют это upper stage и учитывают как ступень ракеты. это наглядно видно в семействе минотавр). Именно поэтому вторая ступень Зенита меньше, ведь ей приходится на горбу тащить еще и массу разгонного блока, который является дорогой и сложной конструкцией, сбои в его работе являются неиссякаемым источником лулзов последние 10 лет. Не зря в флайтмануале фалкона написано, что меньшее число ступеней значительно повышает надежность.

    Именно высочайшая весовая культура дала возможность создать двухступенчатый керосиновый носитель (т.е. отказаться от водорода, привет Атлас-5), который перекрывает все имеющиеся ниши среднего и тяжелого носителя. И для этого вовсе не нужен двигатель замкнутого цикла и выжимание последних секунд удельного импульса.

    Upd. Исправил ряд опечаток и неудачных оборотов, всем спасибо.
    Поделиться публикацией
    Ой, у вас баннер убежал!

    Ну. И что?
    Реклама
    Комментарии 125
    • –33
      «делает значительно более важна»… наткнулся на это и перестал читать. ЧЗХ, автор? (даже ценой минусования меня...)
      • +11
        переписывал предложение, оставил одно старое слово, не заметил при вычитавании. у вас такого не бывает?
        • +6
          Вычитку делайте в другой день, чем написание статьи, если возможно.
          Если нет — сбрасывайте кому-то на перепроверку. Иногда даже обычный друг без специального образования может заметить подобные мелочи, которые находятся прямо перед глазами.
          • 0
            А есть возможность показывать неопубликованные статьи?
          • +3
            Добавьте ещё в теги Space X, хотя бы.
          • –17
            Не пробовали проверять на ошибки перед тем, как нажать кнопочку? Зачем мучать читателей?
            • +8
              Вообще-то есть негласное правило, да и не в правиле дело.
              Напишите автору в личку, вам благодарны будут.
              фу таким быть.
              Автору спасибо, интересно.
          • +5
            Минусование не требуется — вы и так достаточно ясно показали свой уровень.
            • –25
              Уровень чего, если не секрет? Уровень раздражения от неграмотной речи? Ну если это мой порок — ну так тому и быть. Я понимаю, что надо бы было в личку отписать, но это не опечатка, это халатность при подготовке материала к публикации.
              • +15
                Статьи приходится вычитывать три-четыре разы. И даже тогда всё равно такие вещи пролезают.
                Если бы весь текст был плохо построен — я бы с вами согласился. Но одна две ошибки — это ерунда. В конце-концов рядовые авторы тратят ресурсов на статью гораздо больше чем могут получить даже с ППА. И не могут позволить себе личных редакторов контролирующих все процессы.
                • +5
                  Простите, но у Вас в комментарии из 6-ти предложений уже кучи запятых не хватает и есть опечатки. Такое снисхождение к ошибкам в статьях расслабляет авторов.
                  • 0
                    Три раза прочитал и не смог понять — вы серьезно или сарказм?
                    Если серьезно — авторы и так напряжены значительно, так что расслабление не помешает.
                    • +6
                      Нашёл у Вас три ошибки.
                  • +6
                    уровень вычитки.
                    Если уж решили публично указывать автору на «уровень его грамотности», то потрудитесь тогда продемонстрировать свой уровень корректора — сначала дочитать текст до конца и собрать все примечания и правки, а потом уже их перечислить.
                    • +14
                      Уровень вашего самолюбования, разумеется.
                      Смешно читать претензии от персонажа, который не написал на ресурсе ни одной статьи.
                      Или может вы вносите свой вклад в сообщество работая тайным редактором и просто в этот раз (по причине выходного) не смогли сдержать себя и послать автору правки в личку?
                      • +2
                        Это к неграмотной речи отношения не имеет. Это опечатки.
                    • +2
                      ИМХО все эти придирки к очепяткам начинаются тогда, когда по делу сказать нечего, но очень хочется сказать хоть что-нибудь.
                    • +7

                      Если говорить о Зените, то в свое время это тоже был в общем пример шедевра, причем как в части ракеты, так и в части наземной подготовки. Только надо учесть, что заправка всех ступеней зенита идёт снизу, это существенно упростило старт и подготовку к пуску, но утяжелило ступени. На сколько тяжелее стала ступень я не знаю, но если есть знающие, интересно было б узнать.
                      Плюс к этому ограничения длины первой ступени по габаритам, для ЖД перевозки, и самое главное, что первая ступень изначально шла как ускоритель для Энергии.
                      Это я к тому, что сама по себе ракета может быть спроектирована очень удачно, как единица. Но как только она становится частью другой ракеты, универсальной к примеру, тут ее эффективность трудно оценивать ( наглядный пример такого проектирования — блоки ангары ).
                      В этом плане Ф9 пример правильного проектирования .

                      • 0
                        с первой ступенью зенита все ок. вот его вторая ступень ставит втупик. не ясно, зачем они стремились ее укоротить — системы управления уже были более-менее современными и должны были справится.
                        • 0
                          Так советский Зенит вообще был двухступенчатым и разрабатывался под КА «Целина» для низких орбит, ну и плюс под пилотируемый корабль «Заря». То есть не ставилась цель выводить на геопереходные орбиты. А все что выводилось, было не таким уж тяжелым.
                          • 0
                            несомненно, вывод целины в тз был. но неужели разработчики не думали потеснить протоны на гсо? как в 70ые там начало появляться много аппаратов
                            • 0
                              Зачем теснить, если экономика строилась на госзаказах, и тут надо было распределить мощности. Для Южмаша работы было выше крыше в плане будущей штамповки блоков под «Энергию» и «Вулкан». В принципе Зенит мог иметь продолжение в виде существенной модернизации и мог заменить протоны, но к тому времени СССР уже не было, да и летные испытания Зенита мягко говоря были так себе(правда из двигателя).
                              Под Зенитовскую ступень много чего могло бы быть, например 11К37, но к сожалению не получилось.
                              • +1
                                госзаказы распределяли люди. и на этих людей вполне себе можно было влиять. а теперь прикиньте, что будет, если на 1 ступень зенита поставить вторую по типу фалкона — протон уйдет сам собой.
                              • 0
                                Потеснить Протоны должна была Энергия-М
                                • 0
                                  совершенно другой класс. и другие деньги
                            • +1
                              С первой ступенью всё тоже не очень хорошо — оптимальней было бы сделать её где-то на сотню тонн тяжелее.
                              Вообще, «Зенит» по стартовой тяге мощнее Ф9 на 8%, и УИ у него лучше — так что будучи правильно сконструирован, мог бы выводить где-то 24 тонны на НОО
                              • 0
                                Что-то уже близкое вполне может быть в Союз-5, хотя там большие проблемы с двигателем второй ступени.
                                • 0
                                  с самой главной ступенью
                                  • 0
                                    с первой проблем нет, она почти такая же, только диаметр 4 и длина чуть больше. Но топлива больше конечно.
                                    • 0
                                      первая ступень не главная! это всего лишь бустер
                                      • 0
                                        Я предпочитаю отечественную терминологию. Если в смысле энерго/массо-эффективности, наверно, 2-ая действительно главная в данном случае.
                                • 0
                                  ну это да, но если жд габарит мешает, что поделать
                                  • 0
                                    Ступень «Союза» на два куска делят. Маск вообще по шоссе возит.
                            • +6
                              А еще автор не указал, что Фалкон9 — это не одна ракета, а очень большое семейство ракет, которое продемонстрировало значительные возможности по модернизации своей конструкции (сравните диаметры+высоты, расположение двигателей, посадочных ног с рулями, а также температур топлива у разных поколений)
                              • +10

                                Agile Rocket Development же.

                                • +1
                                  эти факты изложены в википедии
                                • +11
                                  Общее впечатление от прочтения:
                                  Как будто попал на 123 страницу форума обсуждения чего-то. Где на предыдущих ста страницах было введение в вопрос, объяснения позиций сторон и много страниц фееричного срача. А теперь некто доказывает нечто утверждаемое ранее с помощью неких формул.
                                  Так и задумывалось?
                                  • +1
                                    не совсем, задумывалось лучше, полнее и с большей связностью. «не шмогла»
                                  • 0
                                    только анализ результата позволяет оценить технологический уровень
                                    Нет. Технологический уровень так НЕ оценивается.
                                    • +1
                                      Несмотря на оглушительный успех F9 на коммерческом рынке, находятся альтернативно одаренные граждане, которые заявляют, что он создан на технологиях 60-х годов.

                                      Боюсь, что сделать сейчас что-то сложное по технологиям 60-ых 1-в-1 будет сильно дороже, чем использовать современную базу разработок и материалов)
                                      • 0
                                        это несомненно так.
                                        • +1
                                          Тут скорей наоборот — технологии современные, а вот характеристики (движки открытой схемы с давлением в сотню атмосфер и т.д.) — действительно напоминают 60е.
                                          Но в 60е это было верхом доступного, а сейчас это оптимум для дешёвой ракеты.
                                          • 0
                                            посмотрите на реальные двигатели 60х и сравните их с мерлином. потом попытайтесь объяснить, на кой черт нужны замкнутые двигатели на керосине. как показала практика, на второй ступени нафиг не нужны, а и первой от них толку немного, в отличии от геморроя
                                      • +3

                                        Массовое совершенство тем выше, чем больше абсолютные массы топлива и конструкции. Приведите пример водородной ступени РН Энергия или даже РН Сатурн 5. Какое там совершенство на уровне "технологий 60 годов"? И где сравнение с Ариан-5? Или Дельта-4 и Атлас-5? Или с Электроном, в котором куча композитов и он самый современный на сегодняшний день.
                                        А вообще большая ракета всегда будет выгоднее маленькой по удельным характеристикам.

                                        • 0
                                          у какого из перечисленных вами носителей была вторая керосиновая ступень? Только у электрона, но он столь странен и необычен, что его не с кем сравнивать. При этом мала размерность и не ясно что с масштабируемостью. Можно конечно было взять Союз 2.1б (третью ступень), но он все же мелковат и результаты были бы совсем разгромные
                                        • +5
                                          Проблема в том, что ракета является сложной системой, эффективность которой нужно оценить целиком.

                                          Потому далее мы вообще не будем рассматривать первую ступень, а сосредоточим все наше внимание на второй ступени.

                                          Вы бы ещё сравнили ступень Falcon 9 с блоком Д, у которого сухая масса те же 4 тонны.
                                          Именно что нужно сопоставлять всю компоновку.
                                          Именно: если «отмасштабировать» и первую ступень «Зенита» до размеров Falcon 9 с сохранением массового совершенства, и вторую, и нагрузить 8 тонн сверху, то выходит у первой ступени «Фальконита» 4155 м/с, у F9 4026 м/с (в вакууме).
                                          Вывод: плохой удельный импульс «Мерлинов» на первой ступени в значительной степени компенсируется массовым совершенством. Это первое.
                                          Второе: не вполне верно, что при масштабировании ступени до большей массы её массовое совершенство будет сохраняться. Скорее всего, оно улучшится, т.к. двигатель, блок авионики, днища баков массу не увеличивают. В предельном случае, можно переохладить компоненты и влить больше топлива в (почти) такую же ступень, как на F9 и сделали.
                                          Третье: по ступеням F9 данные оценочные, а по «Зениту» — по-видимому, точные от производителей. Неясно, например, почему массовое совершенство короткой второй ступени у F9 пишется выше, чем у длинной первой.

                                          Вот высокий уровень унификации ступеней — это более явный вин, как по мне.
                                          • 0
                                            Масса конструкции ступени зависит от нагрузок на ступень. Очевидно, нагрузки на первую ступень выше. В том числе потому что она на себе тащит вторую ступень :) Ну длина скорее мешает, чем помогает, наилучшее совершенство будет у шара
                                            • +1
                                              Я думаю, что совершенно бессмысленно сравнить весовые характеристики разных ступеней, хотя бы потому что к ним совершенно разные требования. На первой ступени можно не напрягаться, там лишний килограмм съест 50 грамм нагрузки
                                              • +1
                                                То есть какими способами SpaceX добились массового совершенства второй ступени выше, чем у первой, хотя у всех остальных ракет наоборот, — вам неинтересно?
                                                Также вы вряд ли задумывались, почему при массе первой ступени в 22 тонны и тяге Merlin 1D+ на уровне моря 845 кН (86 тонн) максимальная перегрузка при посадке на одном двигателе не превышала 2,5g.
                                                Инфографика (лучше открыть в отдельном окне)
                                                image

                                                И уж совсем вам не приходило в голову, что оценки сухой массы, компанией официально не подтверждённые, могут быть просто неверными.
                                                • 0
                                                  то что у второй ступени совершенство выше — это скорее норма. во первых у второй ступени меньшая тяговооруженность (по памяти 0.9 против 1.5). Значит двигательная установка более слабая, а значит легкая (а он за счет вакуумного сопла тяговооруженне сам по себе). во вторых форма ближе к шару, значит оптимальнее. в третьих — динамические нагрузки на нее меньше. четвертое, самое главное — ее массовое совершенство значительно важнее. потому на его достижение тратят значительно больше сил и средств.

                                                  про посадку — штырьевые инжекторы знамениты большим диапазоном тяги, реальная степень дросселируемости может быть выше, чем данные из флайтмануала. ну и точный остаток топлива не известен
                                                  • +1
                                                    то что у второй ступени совершенство выше — это скорее норма

                                                    Назовите ракеты, у которых эта норма выполняется. Обычная закономерность: больше ступень — выше массовое совершенство. Вот взять Сатурн-5 и его две похожие ступени S-II и S-IVB. У первой сухая масса 7,2% от общей, у второй примерно 10%. У Союзов та же закономерность. У Delta IV примерно одинаковое массовое совершенство у CCB и DCSS (у второй на 2% лучше). Выбивается Н-1, у которой блок В был лучше блока Б. Ступени на разных топливных парах не сравниваю, тут согласен с вами — это будет натягивание совы на глобус.
                                                    форма ближе к шару, значит оптимальнее

                                                    Хоть поверьте, хоть проверьте — у шара отношение площади к объёму такое же, как и у описанного вокруг этого шара цилиндра. У бесконечно длинного цилиндра S/V → 2πRL / (πR2L) = 2/R. У шара того же радиуса это отношение равно 3/R.
                                                    штырьевые инжекторы знамениты большим диапазоном тяги, реальная степень дросселируемости может быть выше, чем данные из флайтмануала. ну и точный остаток топлива не известен

                                                    Ну да, всё ради эффективности — сажать будем на малой тяге, оставим гарантийный запас топлива тонн 20. А посадка на трёх двигателях зачем тогда, если можно просто один на 100% включить?
                                                    Головой-то подумайте. Видео с посадок с гашением скорости примерно за 30 секунд на 1 двигателе и за 15 секунд на 1-3-1 вполне соответствуют сухой массе первой ступени тонн в 30 и дросселированию в 90% от номинала при посадке.
                                                    • 0
                                                      у сатурна 5 обе верхние ступени вакуумные, обе ступени работают на этапе вывода на орбиту, требования к тяговооруженности одинаковые. потому работает правило размера. тем более там вторая ступень имеет меньшее отношение высоты к ширине — а значит для достижения той же прочности будет легче.

                                                      «хоть поверьте, хоть проверьте — у шара отношение площади к объёму такое же, как и у описанного вокруг этого шара цилиндра.» проверил — действительно :( но потом я попытался понять у какого цилиндра при фиксированном объеме достигается минимум отношения площади к объему — и получился указанный вами цилиндр высотой в 2 радиуса (исписал страницу блокнота, приводить формулы не буду). вторая ступень сатурна ближе к нему чем третья :)

                                                      ну и опять прочностные соображения — длинная консольная балка менее прочна, чем короткая.

                                                      тут эффект оберта работает — выгоднее гасить скорость как можно быстрее, на трех двигателях выгоднее, чем на одном (но нужна точность конечно).

                                                      фразу про голову и кучу разных параметров измеренных плюс-минус лапоть я комментировать не буду
                                                      • 0
                                                        Посмотрел трансляции Intelsat 35e и SES-11. Если следить за вторым запуском второй ступени, первые секунд 30 согласуются с работой Merlin 1D+Vac с УИ 3400 м/с и потреблением топлива 274 кг/с. Дальше идёт дросселирование для ограничения перегрузок. По Intelsat выходит, что по окончании вывода на ГПО вторая ступень вместе с адаптером ПН и остатками топлива весит 6,5 тонн. По SES-11 — 7,2 тонн.
                                                        В принципе, две тонны топлива там может оставаться — из соображений центровки, к примеру. Но это как-то странно — для ракет советской разработки на верхних ступенях указывается гарантийный запас меньше тонны.
                                                        По поводу монококового бака горючего — в мануале от SpaceX пишут про стрингеры и шпангоуты. Не знаю, с чего spaceflight101 взяли монокок.
                                                        • 0
                                                          давно не читал мануал, посмотрю. про резервы топлива — а в чем проблема, почему бы не заливать бак полностью? останутся — сгорят в атмосфере. а так всегда есть подстраховка от проблем с первой ступенью (центавр так спас день и бриз недавно постарался)
                                                          • 0
                                                            на выходных проверю разгон второй ступени по вашим данным. точность найденных величин вы как оцениваете?
                                                            • 0
                                                              Масса перед включением по оценке приращения скорости за первые 15 секунд и за 30 секунд, кажется, в пределах полутонны сходилась при величине около 25 тонн. Для приращения скорости нужно немного поправку на изменение высоты делать, там около 30 м/с получалось при полном приращении под 2,5 км/с. Т.е. оценка финальной массы должна быть тоже в пределах полутонны правильной при самой массе 12-13 тонн в связке со спутником.
                                                              По поводу того, сколько там топлива заливать — да могут и сверх гарантийного запаса заливать, кто ж их знает. Просто зачем? Хоть копеечку, а можно на этом сэкономить. На «спасение» лишней тонны как раз должно хватать, ведь это дополнительных 250 м/с, весьма внушительно (у КК Союз на орбите запас 350-400 м/с).
                                                              Сухая масса ступени в 5 тонн, конечно, не делает соотношение ХС второй ступени в пользу «Зенита», но как-то переводит массовое совершенство ступени из области заоблачной фантастики в область «молодцы ребята, взялись и оптимизировали». Плюс, как-то я не слышал, чтобы SpaceX говорили об улучшении массового совершенства чуть не вдвое по сравнению со лучшими из предыдущих ракет. А за недостатком честолюбия они вроде замечены не были.
                                                              • 0
                                                                я вообще никогда не видел, чтобы в публичном пространстве обсуждалось массовое совершенство. мюллер хвалился тяговооруженностью двигателя, но без энтузиазма. хвалится имеет смысл только очень простыми и понятными вещами, например тягой. хвалится фигней, которую никто не понимает — глупо.
                                                                • 0
                                                                  Сильно подозреваю что массовое совершенство у как-ее-там которая под собственным весом сложилась бы если бы не наддували — выше.
                                                                  • 0
                                                                    Да, она единственная, у которой выше. Но да, складывалась под собственным весом, не то что 20 тонн сверху нагрузить.
                                                                    • 0
                                                                      если про атлас LV-3B то там полторы ступени.
                                                                      когда с тремя двигателями — отношение масс = 21.
                                                          • 0
                                                            еще момент — у второй ступени бак керосина монокок, а у первой стрингеры и шпангоуты. ну и изгибающие нагрузки на первую ступень выше.
                                                    • 0
                                                      Неясно, например, почему массовое совершенство короткой второй ступени у F9 пишется выше, чем у длинной первой.

                                                      За счёт ног и рулей, возможно.
                                                      Плюс вторая ступень тащит на себе максимум 22 тонны (ПН на НОО) на 112 тонн собственной массы (сухой вес и топливо) — (19,6%), а первая — 112+22 на 433 тонны собственной массы (30,9%).
                                                    • 0
                                                      Спасибо вам за статью! Очень интересно)
                                                      • 0
                                                        пожалуйста. мне нужно было как-то обобщить выводы с форумов и дискуссий, пока получилось так.
                                                      • 0
                                                        Очень любопытный подход оценки уровня технологий. Спасибо. Ведь реально часто стало всречаться, что «все это разработано еще в союзе». И если подумать, то тот же двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель — тоже прошлый век. Но технологический уровень разительно отличается «тогда» и «сегодня».
                                                        • 0
                                                          Технологический уровень да, разительно отличается, но жаль что идеи обсасывают все те же. Впрочем «та же фигня» и в других отраслях, может только лишь кроме связи и биохимии.
                                                          • 0
                                                            Ну возврат ступени — это вполне новая «идея». Я понимаю, что как идея она была и раньше, но то, что ее можно реально воплотить — стало понятно лишь в последние десять лет с появлением Маска
                                                            • +1
                                                              Раньше воплощали на парашютах. Появилось возможность возвращать «на двигателе» благодаря прорыву в электронике, а «идею» еще в мульфильмах по произведениям Кира Булычева показывали детям в 70 годах)
                                                              • 0
                                                                Ну "Путешествие на Луну" на ракете французы еще в 1902-ом сняли, значит ли, что идеи в середине прошлого века обсасывались все те же?

                                                                Значит, надо смотреть не то, что реально летает, а то, что в мультиках показывают, чтобы вас удивить.
                                                                • 0
                                                                  Идея путешествия на Луну возникла задолго до 1902 года. Но это идея как таковая, и на луны в этих идеях летали не только в пушечных снарядах, но даже на ладьях.

                                                                  Мы же вроде говорим о технических идеях, ведь так? Согласен талантливые фантасты предвосхитили многое — это так. Но техника посадки на двигателе имеет давнюю историю применения не только в мультфильмах. Погулите «двигатели мягкой посадки спускаем аппаратов». Была бы быстрая электроника, были бы и другие применения. Ну и погуглите обратив внимание на год «РН Корона».
                                                                • 0
                                                                  В мультфильмах/фантастике были SSTO, а чтобы и ступени были, и назад они сами возвращались — такого не помню.
                                                                  • 0
                                                                    Ну в мультикох даже дюзы на ракетах не всегда прорисовывали)
                                                          • 0
                                                            А ведь до версии FT я вообще SpaceX недооценивал, быстро они доработали и полезную нагрузку увеличили, а возврат ступеней казался больше маркетингом, чем полезной технологией.
                                                            • 0
                                                              про возврат ступени слово «оказался» пока не применимо. повторные полеты только-только начались
                                                              • +1
                                                                Я думаю, что Болгария с вами радикально не согласна. Ее спутник не сидит на складе, а полетел вне очереди только потому, что они согласились на «проверенную полетом» первую ступень.
                                                                • 0
                                                                  мы не знаем потерял на этом маск или заработал. через пару лет узнаем, может раньше
                                                                  • +1
                                                                    как минимум — оборот увеличил
                                                                    • 0
                                                                      Тут вопрос очень сложный, потому как людям которые занимались восстановлением — всё равно платить зарплату, даже если они простаивают.
                                                                      А вот материалов на изготовление закупать не надо.
                                                                      • 0
                                                                        скорее всего универсалы, которых он перекидывает с разных задач. просто сначала инженеры, потом будут техники делать
                                                                  • +1
                                                                    Повторные полеты только начались, а уже 6 штук случилось. А до 16 марта 2018 (первый полет повторной ступени был 16 марта 2017 года) могут ещё 3 случится
                                                                    • 0
                                                                      быстро летит время! к если к середине года не откажутся, можно считать что идея работает
                                                                • 0

                                                                  Зенит 3SL по паспорту выводит на гпо 6160 кг. А никакие не полторы тонны.
                                                                  Очевидно что сравнивать только вторые ступени смысла нет никакого.
                                                                  Можете сравнить двухступенчатый зенит образца середины восьмедисятых прошлого века с фальконом 1.0 или 1.1 но там уже не так радужно будет.

                                                                  • 0
                                                                    читайте ниже почему берутся 6160кг.
                                                                  • 0
                                                                    Ваши критерии оценки «шедевральности» слишком примитивны. Отношение сухой массы ракеты к её полной массе, несомненно важный показатель, но не единственный. Наверняка его значение можно поднять и до сорока, но сколько это всё будет стоить и насколько это решение будет надёжным — большой вопрос, на который формула Циолковского не даёт ответа.
                                                                    Был такой «шедевральный» самолёт SR-71 — отличный пример того, как одна выдающаяся характеристика погоды не строит. Самолёт не смогли применить по назначению, не по назначению впрочем тоже, ведь стоил он немыслимых денег, и при этом не мог даже взлететь с полным баком. Так что, конструктивное совершенство ракеты — это далеко не всё, что определяет её совершенство в целом.
                                                                    • 0
                                                                      само по себе конструктивное качество не дает ничего. конкретно в данном случае наглядно показано какой радикальный скачек дает достигнутое кк.

                                                                      что до SR-71 — я знаю человека, который видел, что было когда SR-71 применил одновременно 2 хитрости — изменил скорость и поставил помеху (была еще третья — менять курс). обычно он делал что-то одно и пво худо-бедно реагировало. а тут случилось то, что военный человек характеризовал кратко «мы обосрались».
                                                                      • 0
                                                                        Не думаю, что SR-71 может перехитрить МиГ-25 виражом.
                                                                        • 0
                                                                          смог. не успели в район перехвата
                                                                    • 0

                                                                      Уважаемый автор приведите пожалуйста сравнение по более важному показателю эффективности ракеты как транспортного средства — по относительной массе полезного груза выводимого на низкую орбиту (200 км). Для Фалькона, его хэви версии, Протона, Зенита, Дельты, Ариана-5, Электрона, Атласа -5 и тяжёлого Великого похода.
                                                                      Тогда все точки над и будут расставлены.

                                                                      • 0
                                                                        Берем вики…
                                                                        Falcon9 FT — стартовая масса 549 тонн, выводит на НО 22,8 тонны, соотношение 0,0415
                                                                        Зенит3М — стартовая масса 473 тонны, выводит 15 тонн, соотношение 0,0317
                                                                        Протон — масса 705 тонн, выводит 23 тонны, соотношение 0,0326
                                                                        Дельта 4 — маса 733,4 тонны, выводит 28,8, соотношение 0,0392
                                                                        Falcon Heavy — масса 1420 тонн, выводит 63,8, соотношение 0,0449
                                                                      • 0

                                                                        Для справки под относительной массой полезного груза я имею в виду отношение массы выводимого на орбиту полезного груза к массе ракеты на старте

                                                                        • 0

                                                                          Ха, если мы говорим о ракете как о транспортом средстве, то самое главное отношение — отношение к стоимости. Грузоперевозчики не дадут сорвать.

                                                                          • 0
                                                                            правда? то есть курьеры грузы не доставляют, потому есть товарняк???
                                                                            • 0

                                                                              Правда. Можете назвать компании, которые выбирают курьеров исходя из каких-то других соображений, кроме стоимости?

                                                                              • 0
                                                                                курьеры дороже за кг чем товарный поезд. ваш вывод — курьеры не сушествуют
                                                                                • 0
                                                                                  Ну, при доставке до двери поездом дороговато выходит.
                                                                                  • –1
                                                                                    Пожалуйста, начните читать, что написано, а не то, что вам хочется. Как только товарный поезд сможет доставить в течении дня по городу дешевле курьера — дни курьера сочтены.
                                                                                    Когда компания будет выбирать курьера — она будет искать самого дешевого способного выполнить необходимую работу.
                                                                                    • 0
                                                                                      Кроме цены есть еще качество и сроки.

                                                                                      Станет ли компания пользоваться гипотетической доставкой, которая доставляет в течении дня, очень дешево, но с вероятностью в 20% потерять посылку? Думаю, иногда это вариант, когда посылка дешевая и ее можно продублировать.

                                                                                      Станет ли компания пользоваться доставкой, которая дает 100% гарантии, очень дешевая, но доставляет месяцами. Тоже иногда да, когда срок вообще не важен. Но как часто это бывает?

                                                                                      Иногда важнее всего цена, но очень часто — не только она.
                                                                              • 0
                                                                                ок, неплохой критерий, но только в одном классе («9 баб за месяц не родят»). вот только стоимость сегодня одна, а завтра оказалось что вы с ней банкрот. бывает.
                                                                              • +1
                                                                                совершенно нелепый показатель. большинство коммерческих нагрузок на ГПО, на НОО даже близко никто на полный вес не летает, там сейчас можно вывались 12 спутников на на орбиту — проблема в объеме под обтекателем.

                                                                                совершенно гениальное открытие маска состоит в том, килограмм топлива стоит в тысячу раз дешевле обработанного килограмма алюминия или инконеля. а в вашем критерии это одно и тоже.
                                                                                • +1
                                                                                  Можно посчитать соотношение выводимой полезной нагрузки на ГПО по данным вики
                                                                                  Зенит 3М, масса 473, выводит на ГПО 6,1 тоны, соотношение 0,0129
                                                                                  Falcon9 FT, масса 549, выводит 8,3, соотношение 0,0151
                                                                                  Falcon Heavy, масса 1420, выводит 26,7, соотношение 0,0188
                                                                                  Дельта 4, масса 733,4, выводит 14,2, соотношение 0,0194 (водород дает ей выгрыш тут)
                                                                                  • 0
                                                                                    спасибо огромное. самая эффективная ракета по этому показателю оказалась самой неэффективной ракетой в реальности. критерий отправляется фтопку
                                                                                    • 0
                                                                                      Водородный РБ — круто. Но дорого.
                                                                                      • +1
                                                                                        «маленькие, но по три. большие, но по пять»
                                                                                • 0

                                                                                  У американцев НОО это 180-200 км и 28 градусов, у нас 200 км и 51 градус.
                                                                                  Это связано с положением космодрома. Никто не хочет, чтобы ступени падали на головы людей поэтому трасса полета проходит над территорией РФ воизбежание международных скандалов. У американцев и остальных есть океан в который можно сбрасывать все что угодно без скандалов.
                                                                                  Для выведения на гпо нашим ракетам надо ещё поворачивать орбиту на 20 градусов, а это гораздо более энергозатратный маневр, чем увеличение высоты. Поэтому корректно сравнивать только по выводу на гпо зенит с морского старта и Ариан-5, т.к. они стартуют с одной широты.
                                                                                  Также вы не учитываете, что реальные цифры в СМИ никто не выдаст. Маркетинг никто не отменял. Для справки погуглите сколько весили первые модули МКС, выводимые Протоном и сколько он по mpg официально выводит.
                                                                                  Ракеты делаются индивидуально под каждую нагрузку и их масса на старте от этого может сильно отличаться. А следовательно и массовое совершенство. Поэтому только в Хруничева знают сколько на самом деле может вывести Ангара или Протон на низкую орбиту.
                                                                                  Может так случится, что по Фальконам выдают предельные значения ибо это ракета для завоевания рынка. А по нашим ракетам дают средние значения, чтоб в случае чего был сюрприз для партнёров.
                                                                                  Есть такая программа ORT orbital rocket toolkit. В ней можно смоделировать выведение на различных ракетах с разных космодромов на различные орбиты. Если конечно корректно ввести массы топлива и конструкции.
                                                                                  Или понять кто немножко приукрасил свои цифры.

                                                                                  • 0
                                                                                    это все общеизвестные вещи. но сначала надо понять зачем именно придумали мюпн и для чего его использовать. подсказка: не для оценки эффективности ракеты целиком. совсем для другого
                                                                                    • 0
                                                                                      а какой тогда показатель эффективности использовать для ракет по вашему мнению?
                                                                                      • +1
                                                                                        в пределах одного класса — цена. но на нее влияет много факторов в виде демпинга, ссуд, трансферов, процента по кредиту и т.д.

                                                                                        можно руководствоваться следующим соображением: масса пустой ракеты связана с трудозатратами на ее создание. но еще лучше взять массу пустой ракеты «с весами», например для бака взять вес 1, для двигателя вес 5. Что намекает, что килограмм бака раз в 5 дешевле килограмма двигателя (это близко к истине. хотя мерлин проще и дешевле РД-180 в пересчете на кг, но на первом этапе можно пренебречь).

                                                                                        и рассчитать соотношение веса, доставленного на нужную орбиту (сейчас это ГПО, через 5 лет это может быть снова НОО) к такому «взвешенному весу» пустой конструкции.

                                                                                        контраргумент тут один. ракеты делают из фрезерованных панелей, чем дольше панель фрезеровали, тем она легче и тем дороже она стоит :) некоторые панели ориона (хотя он кк, а не ракета) стачивают раз так в 10
                                                                                      • 0
                                                                                        МюПН и масса ПН — это проектный показатель, к чему собственно ракету и делают. Собственно МюПН, масса и совершенство РКН взаимосвязаны, и тут идет сложный процесс оптимизации. Конечный результат будет зависеть от множества факторов, включая и технологические.
                                                                                        Сам лично ракеты не оптимизировал, хотя по массе ПН одну проектировал/считал, поэтому сразу оговорюсь, что не спец.
                                                                                        • 0
                                                                                          оптимизация ракеты по мюпн может проводиться только для того чтобы влезть в граничные условия стартового оборудования. иначе это настоящее вредительство.
                                                                                      • 0
                                                                                        Модули орбитальных станций довыводились собственными движками, так что вес в момент старта не критерий.
                                                                                        • 0
                                                                                          еще интересно, какой у них был гарантированный запас
                                                                                        • 0
                                                                                          Может так случится, что по Фальконам выдают предельные значения

                                                                                          Совершенно точно известно, что Falcon 9FT не может вывести на НОО (или куда-либо ещё) более 10 886 кг, т.к. самый прочный вариант «payload attach fitting» может выдержать лишь такую нагрузку. Но пишут об этом только в мануалах, а в СМИ называют число в два с лишним раза больше…
                                                                                          • 0
                                                                                            payload attach fitting

                                                                                            Это лишь стандартный вариант, который разработан с учётом того, что большая часть грузов всё равно не окажется тяжелее. По запросу вполне могут сделать вариант попрочнее, конструкция ступени всё равно испытывает нагрузки гораздо больше при прохождении MaxQ.

                                                                                            • 0
                                                                                              Во-первых, более прочный будет тяжелее, а значит полезная нагрузка снизится.
                                                                                              Во-вторых, разумеется, что вторая ступень выдерживает нагрузку куда более 11 тс из-за того, что есть ещё аэродинамическая нагрузка и перегрузка 5-6 g. Только вот увеличение массы груза на 10+ тонн означает дополнительное увеличение нагрузки сверх этого. Причём в моменты максимального ускорения это уже будет + 50-60 тс…
                                                                                            • 0
                                                                                              На НОО Ф9 выводит только корабли к МКС, а у них свой адаптер.
                                                                                              • 0
                                                                                                Только сейчас заметил этот комментарий.
                                                                                                Может быть адаптер и свой, а вот максимальная масса реально выводимого на НОО груза подозрительно похожа на предельные возможности именно того адаптера…
                                                                                                Почему так? Полагаю, что прочность адаптера выбиралась исходя из прочности самой второй ступени, а потому эта ракета (а с ней и Falcon Heavy, ведь у них одинаковые верхние ступени) никогда не сможет выводить на орбиту более 11 т. Но, конечно, достоверно это знают только инженеры SpaceX.
                                                                                                • 0
                                                                                                  а ничего что при пуске на ГПО там в этой самой ступени еще десять тонн топлива плещется? такая вот прочность
                                                                                                  • 0
                                                                                                    А ничего, что чтобы вывести заявленные 22 т груза на НОО нужно заправить баки точно так же полностью?..
                                                                                                    • 0
                                                                                                      ничего. при полностью заправленном баке перегрузка чуть меньше 1g
                                                                                                      • 0
                                                                                                        Меньше 1g она не может быть в принципе, т.к. 1g — это когда ракета просто стоит на стартовом столе. Как только она отрывается от него, у нас уже более 1g. Когда топливо в баках первой ступени подходит к концу, перегрузки достигают примерно 5g.
                                                                                                • 0
                                                                                                  ну вообще-то еще иридиумы возят на НОО, но там скорее объем ограничивает, чем вес
                                                                                              • +1
                                                                                                Ракеты делаются индивидуально под каждую нагрузку и их …

                                                                                                … цена и вероятность сбоя от этого только возрастают. Фальконы же, за исключением различных мелких оптимизаций, которых станет гораздо меньше после выхода B5, производятся серийно, и та же самая ступень, которая первым рейсом выводила, например, Dragon, спокойно после ремонта и покраски полетела выводить спутник на GTO. А теперь их даже и красить перестали.

                                                                                              • 0
                                                                                                Eklykti
                                                                                                Вы наверно в Space X работаете?
                                                                                                Все что вы написали наверно в пресс релизе было. Можете привести ссылку на него?

                                                                                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                                                Самое читаемое