Есть ли спрос на большие жидкостные двигатели (> 5 МН)?

Другими словами, почему была остановлена ​​программа создания ракетных двигателей F1? Есть ли ощущение, что твердотельные двигатели могут лучше справиться с корпусами с высокой тягой? Или это неудачные последствия окончания космической гонки?

Ответы (3)

Вероятно, это сочетание обоих факторов.

Во-первых, в настоящее время существует небольшой спрос на ракеты-носители грузоподъемностью 100 и более тонн, такие как «Сатурн-5». Роботизированное исследование Солнечной системы дешевле и безопаснее, чем миссии с экипажем, и требует полезной нагрузки в десять раз меньше. New Horizons, например, весил всего полтонны. Для подавляющего большинства космических запусков полезная нагрузка составляет менее 20 тонн. Для ракет такого размера не нужны очень большие двигатели, такие как F-1.

Во-вторых, твердотопливные ракеты обеспечивают гораздо большую тягу на доллар в одноразовых системах, чем жидкостные, поэтому стратегия первой ступени большой твердотопливный ускоритель + средний жидкостный маршевый предпочтительнее для больших неуправляемых пусковых установок и даже некоторых управляемых (шаттлов и SLS), хотя многие люди бросьте вызов мудрости использования непреодолимых твердых частиц для полета с экипажем.

SpaceX считает, что повторное использование может снизить стоимость больших жидкостных пусковых установок до такой степени, что проявится скрытый спрос, но они не доказали этого.

Кроме того, SpaceX идет по пути использования множества небольших двигателей вместо нескольких больших. У F1 были проблемы со стабильностью горения, G9H/BFR/IPS должны будут доказать, что могут справиться с колебаниями от такого количества двигателей. Кроме того, F1-B был частью конструкции жидкостного бустера, который рассматривался для SLS.

Большинство производителей и потребителей ракетных двигателей, по-видимому, разделили идею о том, что чем больше двигателей, тем больше шансов на отказ, не принимая во внимание многие другие факторы, влияющие на надежность, такие как хорошая инженерия, обеспечивающая адекватные испытания и учитывающая все факторы, влияющие на надежность и надежность. обширные испытания и оценка летавших двигателей, чтобы исключить неизвестные факторы, влияющие на надежность.

Одним из главных новаторов в ракетостроении является компания SpaceX, и их решение использовать множество небольших двигателей было мудрым. В отличие от НАСА, они увидели, что снижение затрат очень важно, и приняли два важных решения по снижению затрат, которые также повысили надежность.

Первым выбором были многоразовые ракеты. Это возвращает ракетные двигатели на завод для проверки. Гораздо легче проанализировать неповрежденный двигатель на наличие дефектов (начавшиеся трещины, но еще не являющиеся неисправностью), чем взорвавшийся и сгоревший двигатель.

Вторым вариантом была максимально автоматизированная производственная линия. Помимо значительного снижения трудозатрат, это также означает более стабильное качество, особенно при машинной сварке, а не при ручной сварке.

Наконец, наличие нескольких ракетных двигателей означает потенциальную избыточность, но контроллер двигателя должен уметь их правильно использовать. Во времена российского N30 контроллеры были очень ограничены в своих возможностях реагировать на отказы двигателей. SpaceX показала, что современные компьютерные системы могут делать замечательные вещи.

Другие ответы здесь неверны. Они дают хорошее объяснение тому, почему нет больше спроса на большие жидкостные двигатели, но спрос есть, поскольку есть один, который все еще активно используется. У РД-171 тяга на уровне моря на 7% больше , чем у Ф-1. Используется на ракете Зенит. Который был запущен совсем недавно, в декабре 2017 года.

Хотя я предпочитаю более нейтральные формулировки вроде "не согласен" вместо "неправильно" - да, большие двигатели не так уж и востребованы. Российский РД-171 также планируется для ракеты "Союз-5" (=модернизированный "Зенит" российского производства). Китай рассматривает проект двигателя YF-660 для сверхтяжелой ракеты CZ-9, хотя, возможно, окончательно не решил, что лучше, чем несколько малых двигателей или твердотопливные ускорители.
Отличие РД-170 от Ф1 в том, что у первого четыре камеры сгорания, у второго одна. Я думаю, что большинство ответов здесь предполагают, что под ОП подразумевались однокамерные двигатели. Кроме того, хотя он недавно использовался, это старый дизайн, и я думаю, что большинство людей поняли, что вопрос означает, почему нет спроса на новый двигатель в этом диапазоне мощности. Вы правы, спрос есть. Например, F1-A / F1-B серьезно рассматривались для SLS еще в 2015 году.