Ракета,запитываемая лазером: способ вырваться из гравитационного колодца Земли?

[vsevolodson]

А КПД ЖРД уже процентов 80.

Это что за КПД такой? Я обычно считаю за КПД ракеты отношение конечной кинетической энергии ПН к потенциальной энергии всего топлива в начале. И там никак не 80%, хорошо если 8 хотя бы.

[ВадимZero]

А КПД ЖРД уже процентов 80.

Это что за КПД такой? Я обычно считаю за КПД ракеты отношение конечной кинетической энергии ПН к потенциальной энергии всего топлива в начале. И там никак не 80%, хорошо если 8 хотя бы.

Это КПД, преобразования тепловой энергии, в кинетическую (ракеты и газов) Так как нам энергия газов не к чему, то и получиться те самые 8%

[Грехов Михаил]

Это КПД, преобразования тепловой энергии, в кинетическую (ракеты и газов) Так как нам энергия газов не к чему, то и получиться те самые 8%

Вот блин умники.

Во-первых я имел ввиду КПД ЖРД как его термодинамический КПД (расширение газов с высоким давлением и температурой в сопле Лаваля). То есть насколько химическая энергия топлива преобразуется в кинетическую энергию газов на выходе из сопла. Именно высокая скорость истечения и является полезной величиной. Именно благодаря ей возникает тяга. Может быть надо ещё учесть КПД Брутто (часть энергии отводится на работу довольно мощного турбонасосного агрегата). Но это буквально ещё 3....5%

Во-вторых именно этот КПД нам даёт тягу двигателя (произведение удельного импульса, которое в свою очередь зависит от типа топлива и скорости газов на срезе сопла) на секундный расход. Далее уже у ракеты можно ввести аэродинамические потери и гравитационные потери без которых ну никак в любом случае при любом способе старта. Они тоже существенны. Но поскольку они всегда будут, то это можно не учитывать.

[vsevolodson]

SSME имеет УИ 4400 м/с в вакууме. Для простоты прикидываем - для достижения скорости 8 км/с требуется массовое число 6,16 (по Циолковскому). Кинетическая энергия тонны груза на скорости 8 км/с составляет 32 ГДж. Но для этого потребуется сжечь 5,16 тонн водорода и кислорода, из которых водород будет составлять чуть более 11% по массе - 575 кг. А это 81 ГДж. Получаем тотальный КПД SSME примерно 40% - не так уж и мало.

[Polnoch Ксю]

Нет. Всё-таки основа стоимости запуска-это труд людей и содержание цехов и всякие "накладные расходы". Вот я работал в РКК "Энергия" в отделе. в нём порядка 60... 70 человек. (а есть ещё отделы). Ну допустим средняя зарплата около 20 тыс. Итого для одной только з.п. народу нужно 1.4 ляма в месяц. А во всей РКК в 100 раз больше народу. Получается, что работа завода + КБ сжирает 140 млн руб только на зарплату каждый месяц. А ещё народ работает за компом/станками. То есть прибавьте содержание рабочего места (свет, отопление) надо прибавить стоимость материалов. Оплату людей в командировках и компенсацию их проживания. Социалка есть (якобы бесплатное медобслуживания в местной МСЧ, путёвки в санаторий). Обслуживающему персоналу надо платить (столовая там, безопасность, охрана... то-сё)

как уже сказали, почему-то в SpaceX на порядки более компактный коллектив, а результаты гораздо лучше, чем у того же Хруничева, который уже сколько? лет 30? или больше? пилит бюджет под Ангару?

Ну вот тут вот на самом деле нарыл, что КПД лазера ниже. максимум 50%. Значит уже КПД снижается до 13-17 процентов. И ещё не учли КПД передачи лазерного луча и КПД нагрева. Вот и скатимся в "паровозный" КПД. А КПД ЖРД уже процентов 80.

Но основное вы опять не поняли. Это мы должны гигаватт-полтора сообщать рабочему телу в сопле. При КПД в 10% придётся построить станции тепловой мощностью в 10-15 Гигаватт. То есть любое снижение КПД-это повышение энергогенерирующих мощностей. Придётся строить намного бОльше энергоблоков-а это существенное удорожание проекта.

Вот как раз при КПД даже в 2-3% запуски будут очень дешевыми, так как один энергоблок за сутки генерирует энергии почти на четыре порядка больше, чем нужно было бы для запуска при 100% КПД.
И при стопроцентном же КПД и более простой траектории у нас килограмм на 35 километрах, разоганный до 10 махов стоит 15 центов!

Сколько будет стоить с учетом эксплуатации? Первая наша ступень фактически гиперзвуковой самолет. Я тут погулила насчет Конкорда, который летать начал в 70-х, был нерентабелен, а в 80-х и 90-х вышел на хорошую рентабельность, и что сейчас тоже есть несколько новых проектов пассажирских самолетов, летающих на скоростях до пяти махов, эксплуатация которых будет дешевле конкорда. Билет на конкорд стоил ~ $3000 на рейс Париж - Нью-Йорк(временами бывало и $1500). Билет на обычный рейс же стоит ~$1000

Погуглила по данным лайнеров, для Boeng 787 Макс. вес без топлива  161 тонна, Макс. взлетный вес 228 тонн, итого вес топлива 67 килограмм. Если 242 пассажира, то на пассажира у нас 0,27 тонны топлива.

Для Конкорда же Масса топлива: 95 680 кг, пассажировместимость 92 человека для рейса париж - нью-йорк, на одного пассажира приходится более тонны топлива.

Судя по Гуглу, тонна топлива для самолета стоит где-то тысячу долларов.

Для обычного лайнера получается $270 из тысячи долларов на топливо, $730 стоимость билета без топлива.
Для конкорда же от $3000-$1000=$2000 до $1500-$1000=$500. Ясно, что разница 500 или 2000 больше маркетинговая, так как конкорд был элитным лайнером для всяких бизнесменов, и более адекватная цена билета БЕЗ топлива где-то тысяча долларов.
Новое поколение сверхзвуковых(гиперзвуковых?) лайнеров будет более технологично, и будет дешевле конкорда.

Стоимость билета без учета электроэнергии на гипервузковую первую ступень должна быть та же ~ тысяча долларов, ну хорошо, допустим, две(мне кажется, это завышено очень! конкорд был первый и древний, от того неэффективный!).
А электроэнергия, при стопроцентном КПД, у нас получается 60кг * $0.15 = $9 на человека. Если КПД даже один процент, а есть надежда на более высокий! То получается $900. Итого, при завышенной стоимости эксплуатации и заниженном КПД, для первой ступени выходит себестоимость на пассажира $3000. Мне кажется, есть надежда уложится в стоимость билета уже на орбиту, с учетом второй ступени, в $5000 И уж точно, с запасом, и большой прибылью для перевозчика, в $10000
Предлагаю так же не забывать о том, что 15 центов за кг это рыночная цена! А у нас будут энергоблоки построены специально под проект, так что тут большой запас прочности по цене!

[Polnoch Ксю]

В боинге пассажиры

242*70=16900
17/228=0.07456*100=7.456% веса самолета

В Конкорде же

128*70=8960
8960/187700=0.0477357=4.77357% от веса самолета.

Понятно, что в качестве полезной нагрузки у нашего гиперзвукового самолета не непосредственно люди, а водородный ракетоплан, так что нужна еще одна поправка.

[Polnoch Ксю]

Вот проект водородного гиперзвукового пассажирского самолета (до пяти махов), предполагается, что его рентабельность будет выше, чем у конкорда:

http://en.wikipedia.org/wiki/LAPCAT

Стоимость полета нашего криогенного ракетоплана(второй ступени), который будет запитываться лазером, и разгоняться водородом из баков, будет, вероятно, дороже LAPCAT но дешевле Space Ship Two.

Тут тоже нужно считать поправки по топливу. Не забывайте так же, что процент веса пассажиров (полезной нагрузки) у нас будет гораздо выше, чем у ракет на ЖРД, по тому, что УИ с водородным выхлопом больше.

[Polnoch Ксю]

Почему стоимость эксплуатации нашей второй ступени будет меньше, чем у Space Ship Two? По тому, что это уже космолет, который входит в плотные слои атмосферы, и летит в вакууме, хоть и не по орбите. У Space Ship Two просто не хватает динамики для выхода на орбиту. За счет того, что не нужны тормозящие импульсы для схода с орбиты, и нужна меньшая автономность, чем орбитальному космолету, конечно, его эксплуатация дешевле. Но намного ли? ИМХО, совсем не на много!

А за счет большего УИ мы сможем перевезти больше пассажиров.

[FlyingKot]

Вот как раз при КПД даже в 2-3% запуски будут очень дешевыми, так как один энергоблок за сутки генерирует энергии почти на четыре порядка больше, чем нужно было бы для запуска при 100% КПД.
И при стопроцентном же КПД и более простой траектории у нас килограмм на 35 километрах, разоганный до 10 махов стоит 15 центов!

Прошу прощения - это уже с учетом амортизационных расходов (электростанция, лазер(ы), коммуникации, утилизация отработанных ТВЭЛов и т.д.)? Раз уж решили экономить на персонале и не учитывать еще и расходы на ЗП, организацию рабочих мест (и их амортизацию) и т.д. и т.п.

В идеале, конечно, подобный проект может иметь право на существование. Но вот в рентабельности его уж очень огромные на самом деле сомнения. Если бы все было так просто, как Вы тут пытаетесь показать - уже летали бы лазерники пачками. Да только проблема в том, что одна лишь к примеру атомная электростанция (а другие там будут попросту черной дырой в плане расходов топлива) уже сама по себе нерентабельный объект, несмотря на кажущуюся дешевизну вырабатываемой энергии. Ведь при проектировании АЭС стоимость утилизации ТВЭЛов не включается в смету. А расходы на это составляют по разным источникам наподобие любимой Вами Википедии и прочих - от 40 до 100% строительной стоимости, удорожая стоимость энергии на 16-20%. Для одного блока. И эти энергостанции являются дотируемыми объектами. А не самоокупаемыми. Погуглите на предмет расчета стоимости атомного киловатт-часа, много интересного обнаружится. И окажется, что Грехов прав - наземный (и тем более орбитальный) разгонный комплекс выльется в такую сумму, на фоне которой сам запускаемый аппарат будет детским лепетом. И ни одно государство в здравом уме не пойдет на выделение гигантских сумм сомнительной окупаемости при наличии уже работающих схем. Меценаты-миллиардеры тоже не стоят в очереди тряся кошельками и споря за право первыми спонсировать подобные проекты. Причина все та же - огромные начальные расходы и большой вопрос относительно получения прибыли. Что касается - продавать не израсходованную на запуски энергию городам и селам... как бы так помягче - число потребителей конечно. При условии, что у нас в работе имеются и другие электростанции по стране - риск возникновения дефицита спроса реален. Придется искусственно занижать стоимость продаваемой энергии для обеспечения конкуренции, а это опять же - снижение окупаемости (если не выход в минус).

Как-то так.

Хотя сам проект, повторюсь, интересен.

[Грехов Михаил]

как уже сказали, почему-то в SpaceX на порядки более компактный коллектив, а результаты гораздо лучше, чем у того же Хруничева, который уже сколько? лет 30? или больше? пилит бюджет под Ангару?

Шутите?    Пока что у SpaceX реальных достижений совсем немного. Несколько раз Dragon запустили. Хрун же на сегодня наделал РН "Протон" в количестве 387 штук. Делал модули космических станций начиная с "Салютов" А уж история предприятия началась ещё в первой половине 20-ого века. Чем только не занималось. От бронетанковой техники, до авиационной и космической.

Конечно... Такова специфика космической отрасли да и вообще в стране. Увеличивается кол-во полицейских, чиновников... пилятся деньги в Минобороны, Сочи, ГЛОНАСЕ и т.п. И в космической сфере тоже увы... в том же РКК созданы десятки "теплых местечек" чтобы нужный человек почти ничем не занимался, а получал в 3-4 раза больше чем рядовой конструктор. и т.п. Но это всё уже больше политика, а не техника. Да, можно инные отделы там тупо уволить всем составом. Но давайте об этом не будем.

Вот как раз при КПД даже в 2-3% запуски будут очень дешевыми, так как один энергоблок за сутки генерирует энергии почти на четыре порядка больше, чем нужно было бы для запуска при 100% КПД. И при стопроцентном же КПД и более простой траектории у нас килограмм на 35 километрах, разоганный до 10 махов стоит 15 центов!

Давайте не будем путать инвестиционный проект со строительством электростанции, которую надо строить не у космодрома, а у источника топлива или в мощном промышленном районе. В первом случае-это уменьшение затрат на подвоз топлива, во втором - сокращение затрат на возведение ЛЭП. Как-нибудь про КАТЭК почитайте для интереса. Жалко, что с развалом СССР это так и не удалось осуществить.

А тут будет станция, которая построена в нафиг никому не нужном месте. И эксплуатация её будет не ахти. И не путайте мух и котлет (что якобы запустим с низким кпд -зато выйграем на общей поставке) Скажем так... станция вообще отдельно. Вы потребили такое-то кол-во энергии.

Расчёты про 15 центов-в студию!

Для обычного лайнера получается $270 из тысячи долларов на топливо, $730 стоимость билета без топлива.
Для конкорда же от $3000-$1000=$2000 до $1500-$1000=$500. Ясно, что разница 500 или 2000 больше маркетинговая, так как конкорд был элитным лайнером для всяких бизнесменов

Это что за расчёты такие хитрые?  При стоимости тонны керосина 1000 баксов пассажиру конкорда придётся заплатить 1000 баксов за топливо (его там тонна на пассажира), а у Боинга -270 баксов. Прибавьте ещё издержки в эксплуатации. Массовый самолёт более дёшев в обслуживании и ремонте. 

Потом ещё напишу....

 

[Грехов Михаил]

Вот проект водородного гиперзвукового пассажирского самолета (до пяти махов), предполагается, что его рентабельность будет выше, чем у конкорда:

Рентабельность складывается из затрат. Если самолёт водородный, то водород надо добыть. Потом сжижить. как-то хранить (кстати это целая отрасль) Он очень взрывоопасен. И в любом случае водорода надо будет много. Те же тонны на пассажиров. + разработка и полный комплекс испытаний. Опять выльется всё в существенные капвложения и в целом дорогой полёт.  Опять для бизнессменов, готовых выложить большие деньги. Как вы не понимаете - движетесь в 3 раза с большей скоростью - так прилагайте мощность в 9 раз выше. ибо сопротивление растёт прямопропорционально квадрату скорости. Из законов физики вытекают все последующие.

И я больше чем уверен, что такой прожект вполне возможно не будет реализован. Все будут летать тихо мирно на A-380 и Boeing 787.

У Space Ship Two просто не хватает динамики для выхода на орбиту.

Динамики... хы.... не динамики, а кинетики. Ибо Этот корабль не для того, чтобы разогнаться до 8 км/с а просто выпрыгнуть  чуть повыше 100 км на совершенно детской скорости.

За счет того, что не нужны тормозящие импульсы для схода с орбиты, и нужна меньшая автономность, чем орбитальному космолету, конечно, его эксплуатация дешевле. Но намного ли? ИМХО, совсем не на много!

Для схода с орбиты нужны тормозящие импульсы и кроме этого корабль должен быть оснащён системой ориентации, стабилизации и приличным теплозащитным покрытием. SpaceShip-2 - "детская ракетка" по сравнению с тем же самым Шаттлом или "Союзом". Ни для какой орбиты он не предназначен. У него для этого ничего нет совсем.

Тут тоже нужно считать поправки по топливу. Не забывайте так же, что процент веса пассажиров (полезной нагрузки) у нас будет гораздо выше, чем у ракет на ЖРД, по тому, что УИ с водородным выхлопом больше.

Зато прибавится огромный вес приёмника излучения (радиатора). и опять таки пассажиров надо возвращать. А для возвращения нужно всё то, что я перечислил выше.

[ВадимZero]

Во-вторых именно этот КПД нам даёт тягу двигателя

те самые 8%....Кстати КПД..это Коофицент Полезного Действия.  Полезное действие в нашем случае..Тяга двигателя.

[ВадимZero]

Вот как раз при КПД даже в 2-3% запуски будут очень дешевыми, так как один энергоблок за сутки генерирует энергии почти на четыре порядка больше, чем нужно было бы для запуска при 100% КПД.И при стопроцентном же КПД и более простой траектории у нас килограмм на 35 километрах, разоганный до 10 махов стоит 15 центов!

Условных центов! На которые условные туристы, полетят в условный космос. Полноч вы продолжаете упрямо отрицать, прочие расходы в космических запусках, которые составляют львинную долю. Вам уже десять раз если не меньше, сказали что стоимость топлива копейки в себестоимости запуска полезной нагрузки. Основная стоимость приходиться на создание и обслуживание космической техники. Вы вообще адекватный человек, или и дальше будете твердить про условно бесконечный импульс?

[Грехов Михаил]

те самые 8%....Кстати КПД..это Коофицент Полезного Действия.  Полезное действие в нашем случае..Тяга двигателя.

Откуда цифра то в 8%? С потолка?  Ещё раз говорю - 70-80% тепла топлива преобразуются именно в тягу! 

[ВадимZero]

те самые 8%....Кстати КПД..это Коофицент Полезного Действия.  Полезное действие в нашем случае..Тяга двигателя.

Откуда цифра то в 8%? С потолка?  Ещё раз говорю - 70-80% тепла топлива преобразуются именно в тягу! 

С потолка... Тяга это что, как ее в киловат часах выразить? Посчитайте сколько энергии содержит топливо, и сколько получает корабль на первой космической. Уверен что и 8% не наберете.

[Грехов Михаил]

Посчитайте сколько энергии содержит топливо, и сколько получает корабль на первой космической. Уверен что и 8% не наберете.

Это совсем другое. Просто помимо корабля на части траектории вывода поднимаются ступени и само топливо.

Так можно и ноль процентов посчитать. Топливо сожглось, а корабль и часть обломков возвратились на Землю (полёт космонавтов закончен). Кинетическая энергия-ноль (всё лежит) и ничего нет....    И смысла в жизни нет... один фиг в конце достаётся деревянный ящик и некоторое количество декора и гвоздей.

[ВадимZero]

Это совсем другое.

Это не другое, это КПД. То есть, Коофицент Полезного Действия...В нашем случае полезное действие, это сухая масса ступени разогннаная до первой космической. А не полезное действие, это все остальное на что ушла основная масса топлива.

[Грехов Михаил]

Тогда не надо относить это к КПД двигателя ЖРД. Тогда уж КПД старта или КПД РН в целом, ибо учитывает уже и конструкцию и груз и массу топлива.

[Polnoch Ксю]

Условных центов! На которые условные туристы, полетят в условный космос. Полноч вы продолжаете упрямо отрицать, прочие расходы в космических запусках, которые составляют львинную долю.

а Вы, Вадим, и особенно Михаил, упорно не замечаете ту мысль, что топливо стоит почти ничего в космических пусках только сейчас, когда пуски эпизодические, и под обтекателем ЖРД ракеты находится груз, который дороже, чем золото этого же веса.
Если стоимость билета опустить на порядки, то и доля стоимости топлива возрастет.

О том, что нам может опустить стоимость пуска, я писала в самом первом сообщении в этой теме, Вы же читали Вадим, забыли? В числе прочего многоразовость, а так же избавление от формулы циолковского, когда несколько цистерн везут одну шкатулку. При таком подходе пуск ну никак не может быть дешевым!

рошу прощения - это уже с учетом амортизационных расходов (электростанция, лазер(ы), коммуникации, утилизация отработанных ТВЭЛов и т.д.)? Раз уж решили экономить на персонале и не учитывать еще и расходы на ЗП, организацию рабочих мест (и их амортизацию) и т.д. и т.п.

Рабочие места учитываются, так как в стоимости билетов конкорда и боинга уже включены рабочие места пилотов, стюардесс, и всего персонала обоих аэропортов (отправления и прибытия). Мы считали на основе их.
Что касается критики АЭС, ну давайте вместо АЭС использовать, например, солнечные электростанции или вообще угольные )) Я считала на основе АЭС, они были взяты в качестве примера. Совсем не важно, какая именно электростанция будет.
Что касается амортизации лазеров, а почему Вы думаете, что амортизация аэропорта и всего оборудования в нем во много порядков больше?

Да и вместо лазеров может быть СВЧ какое-то Главное, сама концепция внешней энергетической подпитки и внешнего рабочего тела.

Расчёты про 15 центов-в студию!

Страница шесть же (просила Вас ее прочитать еще пару недель назад....).... Это рассчеты, кстати, Вашего предшественника, как главного оппонента в теме

Давайте не будем путать инвестиционный проект со строительством электростанции, которую надо строить не у космодрома,

При таком энергопотреблении скорее всего выгодно будет строить именно рядом с космодромом. Когда Вы жгете одну лампочку в подъезде, Вам не нужна ГРЭС, а когда запускаете завод по литью чугуния или алюминия из анекдота, то электростанция рядом уже нужна.

[ВадимZero]

Если стоимость билета опустить на порядки, то и доля стоимости топлива возрастет.

Ну уж если так...