Научно-исследовательское судно
"Космонавт Георгий Добровольский"

Сайт ветеранов флота космической службы

Почему “Ангара” никогда не победит Falcon 9

Виталий Егоров

2018.05.17

https://zelenyikot.livejournal.com/130118.html

 

В.Прощенко:

Вы спросите: "К чему приводить эту статью здесь, на сайте научно-исследовательского судна?"

Отвечу: накипело

Возмущает безобразие, происходящее в течение десятилетий в российской космонавтике. Особенно - на фоне тех успехов, которые демонстрируют все, кому не лень: Китай, Индия, Япония... Не говоря уж о том, что вытворяет Илон Маск со своими многоразовыми ракетами и кораблями.

В чём безобразие? В отсутствии того, что позволило бы России вернуть утраченные позиции в Космосе и уверенно осваивать его с пониманием того, что на Земле скоро будет тесно, а в недрах Земли - пусто. И человечеству, хочешь-не хочешь, надо выбираться за её пределы. А там - кто первый - "того и тапки".

И тут важно, кто проявит больше воли и инициативы. Пока же наша государственная машина настолько неповоротлива, что только тормозит любую инициативу. В т.ч. - частную.

В тоже время у тех, кто сейчас у руля Роскосмоса, способностей что-либо изменить не наблюдается. Раздутые штаты, чехарда в руководстве, сумбур в планах и программах. Не говоря о том, как и на что расходуется бюджетные средства.

Можно лишь надеяться, что однажды "всё будет хорошо" и сожалеть, что нет с нами С.П.Королёва, у которого были преимущества: собственная целеустремлённость и настойчивость. А также господдержка, вызванная политической обстановкой.

Где теперь "Королёвы" и где внятная гос.политика в освоении космоса? Их нет.

 

Объясняем на пальцах вместе с Forbes.ru, почему  российская "Ангара" не способна составить коммерческую конкуренцию американской ракете  Falcon 9 . И ни слова про многоразовость.

На поверхностный взгляд "Ангара А5" и  Falcon 9 очень похожи. У обоих кислород-керосиновое топливо. Обе ракеты относятся к классу тяжёлых, "Ангара А5" может даже больше поднять на низкую околоземную орбиту: 25,8 т против американских 22,8 т. Зарплаты в Центре Хруничева, где производят "Ангару", раз в пять ниже, и, казалось бы, ничто не мешает российским ракетостроителям забороть американского "шарлатана" и "пиарщика".

Теперь о разнице:

 

Численность рабочих

Центр Хруничева — 40 тыс

SpaceX — 8 тыс

 

Стоимость

“Ангара А5” — около $100 млн

Falcon 9  — около $70 млн (одноразовый вариант)

 

Количество ракетных ступеней

“Ангара А5” — 4 ступени

Falcon 9  — 2 ступени

 

Количество основных элементов конструкции

“Ангара А5” — 8

Falcon 9  — 3


Количество ракетных двигателей

“Ангара А5” — 7 шт

Falcon 9  — 10 шт

 

Суммарная масса ракетных двигателей

“Ангара А5” — 11600 кг

Falcon 9  — 4700 кг

 

Стартовая масса

“Ангара А5” — 759 т

Falcon 9  — 550 т

 

Сухая масса

“Ангара А5” — 43,7 т

Falcon 9  — около 30 т

 

Площадь миделя (влияет на коэффициент лобового сопротивления)

“Ангара А5” — около 35 кв м

Falcon 9  — около 22 кв м

 

Количество типов ракетных двигателей

“Ангара А5” — 3 типа ракетных двигателей от разных производителей: 1-2 ступень РД-191 (Химки), 3-я ступень РД-0124 (Воронеж), разгонный блок С5.98М (Воронеж) или 11Д58М (Королёв).

Falcon 9  — 1 тип двигателей: Merlin: отличия между 1-й и 2-й ступенью только в форме сопла.

 

Расстояние между заводами-изготовителями ракеты и ракетных двигателей

“Ангара А5” — 500 км (при производстве в Москве), 2700 км (при производстве в Омске).

Falcon 9  — менее 1 км (все части производятся в Хоторне).

 

Расстояние между производством ракеты и космодромом

“Ангара А5” — 780 км (Москва-Плесецк), 5500 км (Москва-Восточный), 3500 км (Омск-Восточный), 2000 км (Омск-Плесецк).

Falcon 9  — 3600 км (Хоторн-Канаверал), 210 км (Хоторн-Ванденберг).

 

Вышеприведённые данные показывают, что “Ангара” выигрывает только в мощности ракетных двигателей, но это преимущество нивелируется разницей в начальной массе. Наша ракета мощнее, но в то же время тяжелее в полтора раза и лобовое сопротивление выше. Большое количество элементов конструкции усложняет обслуживание — ракетный пакет надо собрать перед стартом и заправить, а это время и количество занятых рабочих рук. Расходов добавляет сложная, а значит более дорогая конструкция стартовых сооружений. Пакетная схема из нескольких модулей чисто геометрически проигрывает моноблочной схеме, именно поэтому SpaceX сразу взялся за разработку сверхтяжёлого моноблочного BFR, ещё до успешного запуска Falcon Heavy, собранной по пакетной схеме.

Серьёзное влияние на конечную цену ракеты имеет простота её изготовления, и тут “Ангара”, которую производят в четырёх городах, безоговорочно проигрывает Falcon 9, который создают практически в одном цеху. Проблема не только в транспортных издержках. Несколько заводов, занятых в производстве одного изделия повышают риски задержки сроков, т.к. действует морское правило: “скорость эскадры определяется скоростью самого медленного корабля”.

Falcon 9  проще по конструкции, легче по массе, легче в производстве и обслуживании — именно этим определяется его низкая рыночная стоимость. Никакой магии или мифического демпинга тут нет, просто грамотный подход к производственным задачам.

В таком сравнении намного выигрышнее выглядит проектируемый “Союз-5”, который повторяет моноблочную конструкцию “Зенита” и, возможно, позаимствует что-то и от Falcon 9. Хотя и у него останутся сложности с производством различных элементов конструкции в разных городах. Придётся нести транспортные издержки на логистику между Химками, Воронежем и Самарой.

Сообщалось, что при оптимизации производства и высоком спросе на пуски “Ангары” стоимость тяжёлого варианта может быть снижена в полтора-два раза. Но с 2014 года в ней так и не возникла потребность. При высокой цене и отсутствии лётной практики на коммерческом рынке спроса на “Ангару” нет поэтому единственный способ нарастить её производство — внутренний госзаказ, но и тут новая ракета ничего не может предложить пока летают старые. Фактически, на “Ангару” поднимется спрос только в одном случае — если Россия откажется от всех остальных ракет.

Вышеприведённые аргументы поневоле заставляют задаться вопросом: как наши инженеры могли допустить сразу столько грубейших хозяйственных ошибок? Но тут надо учитывать, что они работали фактически ещё в советской парадигме, когда надо задействовать всю существующую кооперацию. То есть "Ангара" выполняла ещё и социальные задачи, предоставляя работу и Химкам, и Королёву, и Воронежу, а теперь ещё и Омску. Илону Маску было проще, он сразу начинал решение задачи со стоимости производства и на “пустом месте”.

Будущее "Ангары" теперь возможно только в роли политической подстраховки на случай угрозы утраты Байконура. Ракета сделала своё дело — сохранила ракетостроительные кадры в сложный переходный период, позволила вырастить новое поколение конструкторов, которым теперь надо ставить актуальные задачи с рыночным потенциалом. Реальные же космические дела сегодняшнего дня, что государственные, что коммерческие, будут решаться более дешёвыми "Союзами" и "Протонами", а потом и "Союзом-5".

Настоящий российской конкурент для Falcon 9  — это “Протон Средний”, облегчённая модификация популярного прежде на мировом рынке “Протона-М”. Роскосмос наметил полный отказ от “Протонов” в 2025 году, до этого времени можно успеть создать и “Союз-5” и довести его характеристики до сравнимых с “Ангарой А5” и конкурентных с  Falcon 9. Тогда можно будет забыть об “Ангаре”, как в своё время забыли о “Буране” — прекрасном инженерном проекте, который не нашёл никакого практического применения.


В.Прощенко: Немного сведений из сети

 

"Ангара-5А"

Вариант Ангара-А5 (Бриз-М) Ангара-А5 (ДМ-3) Ангара-А5 (КВТК) Ангара-А5М Ангара-А5В
Первый запуск 2014 год Н/Д 2024 год 2021 год 2027 год
Первая ступень 4×УРМ-1, РД-191 4×УРМ-1М, РД-191М
Вторая ступень 1хУРМ-1, РД-191 1×УРМ-1М, РД-191М
Третья ступень 1хУРМ-2, РД-0124А 1хУРМ-2, РД-0124АП 1хУРМ-2М, 2xРД-0150
Разгонный блок Бриз-М ДМ-3 КВТК КВТК / ДМ-3 КВТК
Высота (макс.) 55,23 м   57 м   74,066 м
Стартовая масса 780 т     780 т ~815 т
Тяга (на уровне земли) 980 т       980 т
Стартовая тяговооружённость 1,27       1,20
Диаметр головного обтекателя 4,35 м        
Поперечный размер 8,86 м        
Полезная нагрузка, тонн
(орбита 200 км): Плесецк/Восточный
24,0 / 24,5 24,0 / 24,5 24,0 / 24,5 — / 27 — / 37,5
Полезная нагрузка, тонн
(ГПО 5500 км): Плесецк/Восточный
5,4 / — 5,4 / 7,0 7,5 / 8,0   — / 13,3
Полезная нагрузка, тонн
(ГСО 35 786 км): Плесецк/Восточный
2,8 / — 2,6 /3,9 4,5 / 5,0   — / 8
Полезная нагрузка на лунную орбиту/межпланетный перелёт 5,0 т 6,0 т 6,5 т   до 10 т

 

"Falcon-9"

Version Falcon 9 v1.0
(retired)
Falcon 9 v1.1
(retired)
Falcon 9 Full Thrust
(active)
Falcon 9 Block 5
(active)
Stage 1 9 × Merlin 1C 9 × Merlin 1D 9 × Merlin 1D 9 × Merlin 1D
Stage 2 1 × Merlin 1C
Vacuum
1 × Merlin 1D
Vacuum
1 × Merlin 1D
Vacuum FT
1 × Merlin 1D
Vacuum FT
Max. height (m) 53 68.4 70 70
Diameter m) 3.66 3.66 3.66 3.66
Initial thrust (kN) 3,807 5,885 6,804 7,600
Takeoff mass (tonnes) 318 506 549 549
Fairing diameter (m) N/A 5.2 5.2 5.2
Payload to LEO (kg)
(from Cape Canaveral)
8,500–9,000 13,150 22,800 (expendable) 22,800
Payload to GTO (kg) 3,400 4,850 8,300 (expendable)
About 5,300 (reusable)
8,300 (expendable)
5,500 (reusable)
Success ratio 5 / 5 14 / 15 33 / 34 1 / 1