Macht mehr aus der Angara

Seit einer gefühlten Ewigkeit entwickelt Russland die Raketenfamilie Angara, um vom Ausland unabhängig zu werden und eine Standardisierung zu erreichen. Ich finde, dass das Konzept nicht so ganz gelungen ist. Obwohl für ihre Klasse hocheffiziente Triebwerke verwendet werden, ist die Nutzlast geringer als bei anderen, gleich großen Raketen. So wiegt die Angara A5 mit ähnlicher Nutzlast gut 70t mehr als die Proton, welche darüber hinaus weniger gute Triebwerke einsetzt. Um diesen Missstand zu beheben, könnte die F23 (siehe gestriger Artikel: http://www.bernd-leitenberger.de/blog/2013/08/13/eine-russische-standardoberstufe/) auch auf der Angara anstelle der Briz M eingesetzt werden. Bei der Angara 1.2 kann auch der Block 1 ersetzt werden. Zur Berechnung habe ich die gleiche Methode wie bei der Sojus/Proton/Zenith angewandt. Für die Angara 1.1 und 1.2 gibt es viele verschiedene Angaben zur Befüllung der Tanks. Ich habe mich grundsätzlich an den Angaben aus Bernds Buch orientiert, wobei es auch hier Widersprüche gab.

Angara 1.1:

Hier macht der Einsatz der Oberstufe keinen Sinn und es wird weiterhin die kleine Breeze KM eingesetzt. Laut Bernds Buch wird hier die Erststufe nicht voll betankt. Warum, verstehe ich in Anbetracht der niedrigen Masse der Oberstufe nicht, habe aber trotzdem damit gerechnet.

Masse

141,80

LEO

2

SSO

1,45

Fairing Maße 6,4*2,62
Masse ?
delta V LEO

9865

delta V SSO

10355,00

voll in t leer in t Isp. In m/s Schub kN
Stufe 1

135,50

10,5

3304

2080

Stufe 2

6,3

1,1

3192

19,6

 

Angara 1.2:

Hier wird der Block 1 durch die F23-2 ersetzt. Durch deren geringeres Gewicht kann die Erststufe an sich voll betankt werden. Durch die höhere Nutzlast muss vielleicht doch wieder Treibstoff weggelassen werden. Für die GTO-Nutzlast habe mich an dem delta-V Wert der Proton mit Aufschlag orientiert. Seltsam ist, dass laut meiner Rechnung mit den angegebenen Nutzlasten trotz der höheren Startmasse die Aufstiegsverluste geringer als bei der 1.1 sind, erkennbar am geringeren  delta V LEO.

alt neu
Masse

164,50

166,58

LEO

3,7

7,3

GTO

 0,9

Fairing Maße 9,83*3,7 9,83*3,7
Masse ? ?
delta V LEO

9723

delta V GTO 13500
voll in t leer in t Isp. in m /s Schub in kN voll in t leer in t Isp. in m /s Schub in kN
Stufe 1

135,5

10,5

3304

2080

143,1

10,5

3304

2080

Stufe 2

29

3,7

3521

294

23,48

2,98

4542

196,2

 

Angara A3: 

Hier wird der Block 1 verwendet, dafür jedoch die Breeze M ersetzt. Die Nutzlaststeigerung ist beträchtlich und stößt in den Bereich der alten Angara A5 vor. Für LEO-Missionen wird F23-2 eingesetzt, sie kann bei geringeren Nutzlastbedarf jedoch weggelassen werden. Die beiden äußeren URMs habe ich in meiner Berechnungstabelle wie Booster behandelt, da sie im Endeffekt deren Funktion erfüllen.

alt neu
Masse ohne Nutzlast

490,07

492,34

LEO

14,6

21,1

GTO

2,4

Baikonur

5,2

Baikonur
Fairing Maße 13,2*4,35 13,2*4,35
Fairing Masse ? ?
delta v LEO

9863

delta v GTO

13989

voll leer Isp. Schub voll leer Isp. Schub
Booster

286,20

21

3304

4160

286,20

21

3304

4160

Stufe 1

143,1

10,5

3304

2080

143,1

10,5

3304

2080

Stufe 2

39,8

3,7

3521

294

39,8

3,7

3521

294

Stufe 3

15,25

0,65

3192

19,62

23,24

2,74

4542

98,1

Stufe 4

5,72

1,72

3192

19,62

 

Angara A5:

Hier wird ebenfalls die Breeze M ersetzt, für LEO-Missionen wird aus strukturellen Gründen aber auf die F23-2 verzichtet, da man diese sonst sehr massiv bauen müsste. Bei der Nutzlast sollten Doppelstarts leichter Satelliten in den GTO möglich sein.

alt neu
Masse ohne Nutzlast

776,27

778,54

LEO

24,7

24,7

GTO

5,4

Baikonur

9,2

Baikonur
Fairing Maße 16,371*5,1 16,371*5,1
Fairing Masse ? ?
delta v LEO
delta v GTO

13471

voll leer Isp. Schub voll leer Isp. Schub
Booster

572,40

42

3304

8320

572,40

42

3304

8320

Stufe 1

143,1

10,5

3304

2080

143,1

10,5

3304

2080

Stufe 2

39,8

3,7

3521

294

39,8

3,7

3521

294

Stufe 3

15,25

0,65

3192

19,62

23,24

2,74

4542

98,1

Stufe 4

5,72

1,72

3192

19,62

 

Alles in allem  ergibt sich eine gute bis sehr gute Nutzlaststeigerung. Nachteilig ist, dass sich die Anzahl der nötigen Stufenfamilien (URM, Block 1 und Breeze) um die F23 erhöht. Das dürfte sich aber nur bei der Angara 1.1 wirklich bemerkbar machen, denn nur hier wird die kleine Version der alten Oberstufe weiterhin eingesetzt. Auf der anderen Seite kann nun bei fast gleicher Nutzlast anstatt der A5 die A3 eingesetzt werden, was 2 URMs einspart.

Weiter zum Folgeartikel: http://www.bernd-leitenberger.de/blog/2013/08/15/macht-noch-mehr-aus-der-angara/

 

27 thoughts on “Macht mehr aus der Angara

  1. Bernd, noch eine Ergänzung.

    Für die Angara Oberstufen, die Brennversuchen laufen schon seit Jahren, sind folgende Triebwerke vorgesehen.

    RD-0146 mit 10 Tonnen Schub und 463s, aber nur eine Zündung, Wasserstoff.
    RD-0146D mit 7,5 Tonnen Schub und 470s, bis 5 fache Zündung, Wasserstoff.
    RD-0146DM mit 6,6 Tonnen Schub und 362s, nur eine Zündung, Methantriebwerk

    Acetam Triebwerk mit 395s und 4 Zündungen, die Stufe wird um 1100 kg leichter als KVTK sein, 4,6 Tonnen Nutzlast auf GEO.

    Trotz der berechtigten Kritik hat aber Angara deutliches Potenzial, darunter Senkung der Startmasse (siehe Magistral Ausschreibung) und der Startkosten (z.B. automatische Fertigung der Booster, hohe Stückzahl). Obwohl in der Angara 20% mehr Verbundwerkstoffe als bei Proton eingebaut wurden, ist sie schwerer. Weitere Einführung ist aber vorgesehen, darunter auch Treibstofftanks aus Verbundwerkstoffen.

    Ja, und eine Acetam Angara könnte bis 30 Tonnen Nutzlast befördern.

  2. Angara Methantriebwerk RD-0146DM mit 6,6 Tonnen Schub und 362s (mässig) entspricht aber nicht dem aktuellsten Stand der Methantechnologie.

    Auf Basis des RD-0146U, ein experimentelles Triebwerk, wurde ein Demonstrationtriebwerk LM10-MIRA für Oberstufen entwickelt und erfolgreich getestet. Das Methantriebwerk mit einen Schub von 10 Tonnen hat beachtlichen Impuls von 385s, also deutlich über den RD-0146DM. Nach Beendigung der Testarbeiten wird ein flugfähiges Triebwerk fertiggestellt.

  3. Noch ein Wort zu der grösseren Startmasse der Angara gegenüber Proton.

    Fakt, Proton schaft 23 Tonnen vom Kosmodrom Baikonur, vom Plessezk deutlich weniger. Aus einer Fachpublikation von 2014 haben wir folgende Werte für Plessezk:

    Angara-A5 mit Briz-M, Startmasse 759 Tonnen, Nutzlast 25,8 Tonnen auf eine 200 km Bahn, GEO 2,8 Tonnen

    Angara-5A/KVTK hat Startmasse von 790 Tonnen, Nutzlast 25,8 Tonnen, GEO von 4,0 Tonnen

    Der Startkomplex hat 211 unterirdische und und begraben Gebäude und Strukturen, miteinnander verbunden durch spezielle Dichtungstüren. Die Gänge haben eine Länge von mehr als 5 km.

  4. Für den Wostotschny Kosmodrom bekommt Sojus-2 hochmoderne Steuerungssysteme von NPO Avtomatiki, die müssen bis 30 September 2015 fertig sein. Auch die Angara bekommt solche Technologien. Es handelt sich um ein RKC Progress Auftrag. Ja, private machen auch ohne Roskosmos. Aus einer Umfangreicher Publikation, nur einige Punkte, ansonsten wären über 10 A4 Seiten.

    Energetisch optimale Flugbahnen mit der Anwendung der Grundsätze der terminal Steuerung.

    Korrektur der Flugbahn von Nutzlasten mit Hilfe der Satellitennavigation.

    Volle Nutzung der Energiequelle der Trägerrakete durch den synchronen Verbrauch des Treibstoffes.

    Prognose des Brennschluses mit volständigen Verbrennug des Treibstoffes.

    Die Verwendung von effizienteren Algorithmen für verbesserte Erhöhung der Störunempfindlichkeit und Fehlertoleranz des Systems.

    Sicherung einer hoher Transportgenauigkeit von Raumfahrzeugen durch inertial Navigation und Korrektur der Flugbahn nach GLONASS und Navstar.

    Ein erhöhtes Maß an ökologischer Sicherheit durch vollen Verbrauch an Brennstoff und eine hochpräzise Führung der getrennten Elemente (Booster) in den angegebenen Bereichen des Niedergangs.

    Die Unterbringung einer ganzen Reihe von Geräten in den Unterstufen, hat zu Folge eine Minimalisierung von Geräten in Oberstufen, erhöht die Effektivität des Trägers.

  5. Bei Betrachtung der Umweltbelastung die Trägeraketen angerichtet haben, sprechen heutige Veröffentlichungen schon Bände. Vor der Perestrojka hat darüber kaum einer gesprochen. Die Sammlung von gebrauchten Stufen der Trägerraketen begann erst 1991. Arbeiten um die Umwelt vor Freisetzungen von Tribstoffresten zu schützen begann 1992. Ab 1998 wurden die Treibstoffreste in den Stufen um 30% reduziert. Ja, und heute mit der Angara ist mann bestrebt die Treibstoffreste praktisch auf null zu reduzieren.

    Seit beginn der Raumfahrt haben wir folgende Mengen von Resten der Raketenbrennstoffkomponenten die in Russland mit den Stufen niedergingen:

    Heptyl – 5,4 Tonnen
    Stickstofftetroxid – 19 Tonnen
    Kohlenwasserstoff – 32 Tonnen

    Der durchschnittliche Gehalt an Bestandteilen von Raketentreibstoffen in kontaminierten Bereichen:

    Heptyl – 0,52 mg / kg
    Tetrametiltetrazin – 0,06 mg / kg
    Dimethylamin – 0,27 mg/kg
    Heptyl – 0,09 mg / kg (in Pflanzen)

    Beim Start einer Trägerrakete haben wir eine Abnahme des stratosphärischen Ozons, hängt von der Trägerrakete ab, von 0,00002 bis 0,003% bezogen auf den Gesamtgehalt an seiner Zerstörung. Der Anteil emittierten Stickoxide ist sehr klein und weniger als 0,01% der ähnlichen Emissionen aus Industrieanlagen, Energietechnik und Transport.

    Ja, und immer wieder Heptyl und Proton und das noch bis 2025. Nach Information der Izvestija unter Berufung auf informierte Quellen, die Todesursache von Popovkin war die Vergiftung durch Heptyl. V. Popovkin hat als erster den Bunker verlassen, hat den Fahrer zu Seite geschoben und fuhr alleine ohne Schutzanzug mit dem Auto zur der Absturzstelle der Proton. Nach Information des kasachischen Ministeriums für Umwelt und Wasserressourcen, hat der Sturz der Proton-M am 2 Juli 2013 einen geschätzten wirtschaftlichen Schaden von 13 690 747 305 Tenge oder 2,904 Milliarden Rubel hervorgebracht. Der Stellvertretender Minister für Umwelt und Wasserressourcen von Kasachstan, Bektas Mukhamedjanov, weigerte sich aber den Betrag (Rechnung an Russland) bekannt zu geben, um die Öffentlichkeit nicht zu erregen.

  6. „Obwohl für ihre Klasse hocheffiziente Triebwerke verwendet werden, ist die Nutzlast geringer als bei anderen, gleich großen Raketen“

    Nutzlast und Nutzlastverhältniss

    Die technischen Angaben von Trägerraketen beziehen sich immer auf die Startorte, somit ist ein Vergleich untereinander nicht korrekt. Interessant wäre ein Vergleich von einem fiktiven Kosmodrom bei 0 Grad oder z.B. von Kourou für alle Trägerraketen. Hier noch der Vergleich zu Angara-5 bei 758 Tonnen Startmasse, Ariane-5 ES bei 775 Tonnen.

    PLESSEZK
    Angara-5, Nutzlast, (ohne Nutzlastverkleidung) – 24,5 Tonnen, 3,23%

    BAIKONUR
    Angara-5, Nutzlast – 25,4 Tonnen, 3,35%
    Proton-M, Nutzlast – 23 Tonnen, 3,26%

    KOUROU
    Angara-5, Nutzlast – 27,5 Tonnen, 3,62%
    Ariane-5 ES, Nutzlast – 20 Tonnen, 2,58%,

    Wir sehen das die Angara-5 Spitzenwerte aufweisen kann. Ein anderer Wert bei russischen Ingenieuren ist das Verhältnis der Trockenmasse zu Nutzlast einer Trägerrakete. Auch hier hat die Angara Spitzenwerte.

  7. Wenn ich richtig liege, so hat das verwendete Kerosin RD-0124A Triebwerk in der Angara die besten Eigenschaften bezogen auf den Impuls von allen Kerosin Triebwerken weltweit.

    Schub 30 Tonnen oder 294,3 KN
    Impuls 359s = 3521,8 m/s
    Masse 548kg
    Brenndauer bis 424s
    160 Bar

    Bei der Entwicklung und Zertifizierung des RD-0124 Triebwerks ab 2006, wurden 225 Brennversuche mit einer Brenndauer von über 55000 Sekunden durchgeführt. Bei einen Triebwerk wurden bis 5 Brennversuche unternommen, entspricht 12 Flüge mit einer Sojus-2.1b und 8 Flüge mit Angara. Mit Hilfe des Triebwerks wurde die Nutzlast bei Sojus-2 um 18% gesteigert.

  8. Angara Nachtrag, RD-0125A

    Seit 2012 entsteht ein Nachfolgetriebwerk des RD-0124A, er hat nur eine Brennkammer, ist somit auch billiger. Mit einer Trockenmasse von 480kg hat er einen Impuls von 353s und einen Schub von 29,5 Tonnen.

  9. Russland macht ernst mit der neuen Angara-A5W, da wahrscheinlich die Schwerlastträgerrakete später als gedacht kommt, wird somit mit relativ wenig Aufwand (etwa 40 Milliarden Rubel) die Nutzlast gleich um 10 Tonnen angehoben. Wäre somit Grundlage für bemannte Flüge zum Mond mit zwei Starts ohne Landung möglich. Folgende Veränderungen bei der Angara-A5 sind aber notwendig:

    1) Neue RD-0150 Triebwerke (Schub 40 Tonen, Isp 470s), Wasserstoff
    2) Neue dritte Stufe

    Für die erforderliche Nutzlast von 35-37 Tonnen haben wir folgendes technisches (muss) Szenario, damit die Gleichnung aufgeht:

    1) Beim Start müssen die RD-191 Triebwerke der ersten und zweiten Stufe für 42 Sekunden 10% mehr Schub liefern.
    2) Schuberhöhung des RD-0150 von 40 auf 77 Tonnen.

    3) Alternative, die RD-195 auf URM-1 und RD-0150 mit 40 Tonnen.

    Die erforderliche Mehrleistung (bei 1 und 2) ist aber absolut kein Hinderniss.

  10. Eine andere Möglichkeit zur Leistungssteigerung wäre eine URM-Version mit dem RD-180 Triebwerk. Zwei Module damit wären schubstark genug, daß die zentrale Stufe nicht beim Start arbeiten muß.
    Bei der Angara 5 wäre eine gemischte Bestückung mit 2 x RD-191 und 2 x RD-180 möglich. Auch da reicht der Schub aus, daß die zentrale Stufe nicht schon beim Start arbeiten muß. Da das RD-180 einen höheren Treibstoffverbrauch hat als das RD-191, wäre bei diesen Modulen der Treibstoff schon eher verbraucht. Sie werden zuerst abgeworfen, und die beiden Module mit RD-191 arbeiten weiter. Wenn die ihren Treibstoff verbraucht haben, startet das zentrale Modul mit vollem Tank. Möglich wäre auch eine „heiße“ Zündung, da hinter der Düse keine andere Stufe steckt.

  11. Zu Angara gab es in den letzten Tagen und Wochen einige wichtige Infos, hier nur einige Punkte:

    1) Die gesamte Herstellung der Angara (ausser der Triebwerke und RB) wird in Omsk auf hochmodernen Linien erfolgen, die gesamte Projektierung und Fertigung des Trägers wird auf digitale Technologien umgestellt. In RKZ Progress benutzen die Ingenieure Pro Engineer Systeme.

    2) In Omsk läuft gegenwärtig die zweite Etappe der Modernisierung auf etwa 50000 m2, nach Vollendung der Arbeiten wird es möglich sein bis 100 URM pro Jahr zu bauen, also 4 Tage für 1 URM.

    3) Die Raketenbauer in Omsk erhalten hochmoderne und sehr teure westliche Ausrüstung:

    – Maschinen der Firma Lyalfild für die Fertigung der Raketentanks mit einen Durchmesser bis 4 Meter.
    – Fräsmaschinen der Firma Dyufe die mit der Spiegelschneid Technologie arbeiten.

    Mit der sehr teueren Investition für die einzigartige Ausrüstung, erhalten die Raketenbauer technologisches Niveau des internationalen Standards. Im Gebäude Nr. 12 werden schon dafür die Fundamente vorbereitet, auch die Schulung des Personals für die Maschinen wird vorbereitet.

    4) Durch die komplexe Massnahmen werden die Produktionskosten bei der Herstellung der Trägerraketen deutlich gesenkt, der Arbeitsaufwand bei Fertigung der URM reduziert sich um den Faktor dreimal. Bei Serienfertigung die ab 2021 beginnt, werden die Kosten unter der Proton liegen.

    5) Für die Montage der Angara werden weitere 400 Fachkräfte eingestellt, insgesamt sind dafür 2000-2200 notwendig. Das Unternehmen beschäftigt 900 Konstrukteure, die gleiche Anzahl noch im Verwaltungspersonal.

    6) Ab 2016 werden zwei Startkomplexe auf dem Wostotschny gebaut, für Angara-A5 und für Angara-A5W mit einer Nutzlast um die 37,5 Tonnen.

  12. Hier noch Inofs der letzten Tage :

    1) Russland führt Verhandlungen mit Brasilien über die Errichtung eines Startkomplexes für Angara-A5 in Alcantara. Durch die optimale geografische Lage erhalten die Träger zusätzliche Beschleunigung von 465 m/s, etwa 55 m/s mehr als von US-Weltraumbahnhof Canaveral. Somit kann die Angara etwa 35% mehr Nutzlast als vom Wostotschny befördern.

    2) Noch ist Sea Launch nicht gestorben. Laut einer Aussage des Generalkonstruktors Alexander Medwedew, wird die Möglichkeit der Verwendung von Angara-A3 für das Projekt untersucht.

    3) Auf der anderen Seite hat die russische Militärführung sämtliche Konstruktionsdokumente von Sojus-5 bei RKZ Progress angefordert. Es geht um den technischen Vergleich als auch um Effizienzanalyse des Trägers. Laut Baranow, stellvertretender Chefkonstrukteur, werden die Startkosten der Sojus-5.1 mit Fregat Oberstufe bei etwa 45 Millionen $ liegen. Das sind weniger als bei F9.

    4) Russland hat aus ökonomischen Gründen auf eine Schwerlastträgerrakete im FKP Programm bis 2025 verzichtet, dafür wären 1000 Milliarden Rubel notwendig. Bis 2025 sollen nur 25-30% der Technologien eines solchen Trägers entwickelt werden. Die Fertigstellung ist aber weit nach 2035 vorgesehen. Einige Verantwortliche sprechen sich für RD-175 Triebwerke und Energija-3 und Energija-6 aus, ist aber fraglich, da aus ökonomischen Gründen wäre das ein dessaster.

  13. Die Triebwerke für die neue Angara-A5W werden schon bei NPO Energomasch entwickelt, darunter der RD-191M und für MOB-2 (Wasserstoff). Mit Verziecht auf eine Schwerlastträgerrakete ergeben sich auch andere Herausforderungen für Mondflüge. Aus technischen Gründen müssen die Starts innerhalb von wenigen Tagen erfolgen, in der Regel von 24 Stunden. Für eine Mondlandung sind somit 4 Starts der Angara-A5W notwending, dazu sind auch 4 Startkomplexe erforderlich als auch eine sehr hohe Anzahl von Triebwerken für die Trägerraketen was die Kosten nach oben treibt. Der Mondlander LPVK ist nur 18,2 Tonnen schwer, etwas mehr als der LM, ein Aufenthalt von 14 Tagen mit 4 Kosmonauten auf dem Mond ist somit kaum möglich. Im Vergleich zu Saturn-5 erhalten wir mit 4 Starts etwa 20 Tonnen mehr Nutzlast auf eine LEO, recht bescheiden.
    Ja, und der Kostenvergleich ?

  14. Ergänzug:

    Das neue RD-191M Triebwerk für die Angara-A5W und Angara-A5P bringt etwa 15% mehr Leistung als der heutiger RD-191.

    Weitere Triebwerke für die Sojus-5, der RD-0164 und RD-0169, befinden sich auch in der technischen Projektierung. Bei Wiederverwendung des RD-0164 wären bis 45-50 Starts möglich, ein Vorteil von Methan. Die Landung erfolgt mit dem Fallschirm. Insgesamt ist die Sojus-5.1 technologisch sehr einfach aufgebaut, hat um die Hälfte weniger Teile als die komplizierte Sojus-2, was auch deutlich die Kosten senkt.

  15. Mit der Serienproduktion der Angara die ab 2020-22 beginnt, kommen neben westlichen Maschinen (habe berichtet) auch eine vollständige digitale Plannung und Produktion zum Einsatz. So wird GK Rosatom, einer der weniger Top- Unternehmen, und das All-Russische Forschungsinstitut für Experimentelle Physik (РФЯЦ-ВНИИЭФ,Саров) seine innovativen Entwicklungen im Bereich der digitalen Technologie in der Raketen- und Raumfahrtindustrie Russlands umzusetzen. Als Pilotprojekt wird der Einsatz dieser Technologien in der Herstellung von Trägerraketen der neuen Generation der Angara sein. Darüber hinaus ist geplant, ein System von Replikationlösungen in Unternehmen der ORKK Raumfahrtindustrie zu entwickeln. Der vollständige Übergang der CAD/CAM Arbeitplatzgestalltung nach dem Rosatom Vorbild ist aber erst nach 2020 zu erwarten. Die Vertreter von Roskosmos haben erst kürzlich in Kovrow bei einen Rosatom Unternehmen über die Umsetzung des Produktionssystem PSR Erfahrung gesammelt,als Pilotprojekt wird hier Chrunitschew fungieren.

  16. Die gegenwärtigen Angaben zu Angara-A5W :

    Startmasse: 821 Tonnen
    Nutzlast: 37,5 Tonnen
    Triebwerke: 5xRD191M = 1080 Tonnen Treibstoff für die 1 und 2 Stufe,
    Triebwerke: 2xRD-0150 = 70 Tonnen Treibstoff für die 3 Stufe
    Höhe mit PTK Raumschiff: etwa 75 Meter

    Verhältnis Startmasse zu Schub = 1,315
    Nutzlastverhältnis = 4,56 %, das wäre ein Weltrekord (oder habe ich etwas übersehen?)

    Die Leistung hängt auch von den RD-191M Triebwerken, die müssen für 45 Sekunden 10% mehr Leistung bringen. Etwas mehr Nutzlast wäre bei 15% aber möglich. Laut der technischen Dokumentation muss die Mehrleistung zwischen 10 und 15 Prozent liegen.

  17. Ausgehend von einigen offiziellen Daten, ergeben sich folgende private Berechnungen für Angara-A5W:

    Startmasse : 824489,94 kg
    Nutzlast : 37753,87 kg

    Nutzlast mit modernisierten KVTK-W auf Transferban = 11900 kg,
    auf GEO = 7200 kg.

    Die letzten Angaben sind von NTS Chef Jurij Koptew, er machte auch nähere Angaben zu Methan und Sojus-5. Die Verwendung von diesen Treibstoff macht die Triebwerke weniger anfällig für die explosive Entwicklung beim Start, wir erreichen eine Zuverlässigkeit von mehr als 0,999. Durch die radikale Senkung des Brennkammerdrucks von 250-260 auf 160-170 Bar senken wir auch die Kosten der Triebwerksanlagen der Trägerraketen um etwa 1,5 -fache zu bestehenden Hochdruck Kerosin Raketentriebwerken.

  18. Nach den Starts der Angara werden jetzt auch weitere Veränderungen vorgenommen, darunter die Angara 1.2 erhält eine Gerätesektion, das ist aber ein ganz normaler Vorgang, es gibt keine identische Raketen. Ab Mai 2015 gehen auch Arbeiten an der RB KVTK Stufe, der Auftrag hat einen Wert von etwa 116 Millionen Rubel, zu sehen in der Ausschreibung mit Details. Interessant ist aber der Vergleich der Kosten russischer Trägerraketen. Wir haben folgendes Bild:

    N-1, die Gesamtkosten mit den zwei Startrampen betragen 4 Milliarden Rubel.

    ENERGIJA, die Gesamtkosten von 1976 bis 1987 betragen rund 13 Milliarden Rubel, dabei:

    – Produktionskosten in der ersten Etappe (1987-1988) sind bei 145- 155 Millionen Rubel.
    – Kosten der Zentralstufe bei 59,2 Millionen, reine Warenproduktion bei 6,7 Millionen.
    – Kosten der Booster bei 74,4 Millionen, Warenproduktion des einzellnen Booster bei 6,7 Millionen.
    – Stufe Я bei 10 Millionen.

    ANGARA, die Gesamtkosten mit dem Startkomplex in Plessezk betragen mehr als 100 Milliarden Rubel. Weitere Kosten in kürze, es entsteht ein weiterer Startkomplex in Plessezk, auf dem Wostotschny zwei Startkomplexe ab 2016. Für die neue Angara mit Wasserstoff Oberstufe und neuen Triebwerken sind weitere 60-100 Milliarden Rubel notwendig.

    Seit 2014 werden neue Triebwerke mit einen Schub von 44 bis 90 Tonnen untersucht, es geht um den RD-0150. Noch keine Entscheidung über Schub und Variante. Optimal wären schon ein Schub von 90 Tonnen. Der RD-0146D hat schon mehr als 70 Brennversuche erlebt, darunter 6 Brennversuche mit Methan als auch im Vakuum. Die Brennzeit des Triebwerks liegt schon mit über 3600 Sekunden, ausserdem an einen Triebwerk wurden 41 Brennversuche mit über 1900 Sekunden durchgeführt.

    SCHWERLASTTRÄGERRAKETE, das fortschrittlichste Konzept präsentierte RKZ Progress mit einer Methanträgerrakete von 85 bis etwa 190 Tonnen Nutzlast in der zweiten Phase. Bis zum ersten Start wären 700 Milliarden Rubel gewesen, insgesamt bis 1000 Milliarden Rubel, so die Info von NTS Chef Koptew. RKK Energija präsentierte Energija-3 und Energija-8.

    Video zeigt eine sehenswerte 3D Angara Simulation, von der Produktion bis zum Start, das zweite Video auch innere Detalis (ab der 2 Minute) in der Produktion:

    https://www.youtube.com/watch?v=VNk8s-5iJFA
    https://www.youtube.com/watch?v=hYwq4MJ2WvI

  19. Die Weiterentwicklung der Angara

    Durch den Einastz von RD-191W Triebwerke mit ausfahrbarem zusätzlichen Schubdüsen erhalten wir eine Nutzlaststeigerung der Angara-A5 von 2,3 Tonen. Ausgehend von technischen Dokumenten die auf der MAKS zu sehen waren als auch in einer Fachzeitschrift von NPO Energomasch, haben wir folgende Parameter der Entwicklung:

    – Max. Länge des Düse, 600 mm
    – Durchmesser, 1705 mm
    – Masse, 105kg
    – Material aus MAKS Verbundwerkstoff
    – Isp Steigerung bei nominalen Schub von 6,2s
    – Isp im Vakuum 343,7s
    – Schub nominal im Vakuum 212,7 Tonnen
    – Schubspekrum von 30 bis 105%
    – Nutzlaststeigerung, seitliche Booster (BB) = 1300 kg, Zentralstufe = 1000kg, somit max. 2300kg

    Bei der ersten Stufe (BB) werden die Düse auf einer Höhen von 4,75 km, bei der Zentralstufe ab 13,2 km ausgefahren. Die Enwicklung ist eine Arbeit von NPO Energomasch mit NPO Iskra, Keldysch Zentrum und Chrunischew. Schon bei einer Nutzlasterhöhung von 1,5 Tonnen haben wir einen ökonomischen Effekt von 57 Millionen Rubel. Damit kann die Angara-A5 mit RD-191W 26,8 Tonnen (ausgehend von 24,5 Tonnen) in LEO befördern. Die Herstellungskosten der Düse werden 4,7 Millionen Rubel nicht überschreiten. Die Entwicklung hat aber mit dem RD-191M nichts zu tun.

    Die Entwicklung der Angara-A5W mit URM-2W, Länge von 20 Meter, Durchmesser von 4,1 Meter und mit zwei RD-0150 Triebwerken wurde vorerst abgesagt. Der Träger beinhaltet seitliche URM-1 der ersten und URM-1 der zweiten Etappe der um 3,1 Meter kürzer ist.

  20. Angara-A5W und der Mondflug

    Zunächst, die Angara Trägerrakete hat auch einen absoluten Weltrekord der Ineffizienz, von der Beschlussfassung bis zu Serienproduktion vergehen etwa 27 Jahre. Dazwischen war Russland 1998 Bankrot und auch 2008 in der Finazkrise war der zweiter Stillstand der Entwicklungen. Heute haben die westliche Sanktionen und der Ölpreisverfall eine Rekord-Kapitalflucht ausgelöst. Im letzten Jahr haben Investoren 151 Milliarden Dollar aus Russland abgezogen, 2013 waren nur 61 Milliarden Dollar, in der Finanzkrise 2008 waren 133 Milliarden Dollar die abgezogen waren. GK Roskosmos muss drastisch seine Ausgaben kürzen und insgesamt für ein Schwellenland ist das schon eine extreme Belastung. Nun zu technischen Aspekt des Mondfluges.

    Für eine bemannte Mondlandung sind 4 Starts, für längeren Aufenthalt aber 6 Starts notwendig. Ausgehend von einer kurzen Mondexpedition, der Mondlander hat nur eine Masse von 19 Tonnen, also etwas mehr als der LM, folgende Systeme und Triebwerke sind dafür notwendig:

    1) 4 x Beschleunigungsstufen, 2x MOB-1 und 2x MOB-2

    2) 20 x RD-191M Triebwerke für URM-1
    3) 8 x RD-0150 Triebwerke für URM-2W,

    4) 4 x RD-0146 Triebwerke für MOB-1 Beschleunigungsstufe
    5) 2 x 11D58MF Triebwerke für MOB-2 Beschleunigungsstufe (Block DM-03)

    Zusammengefasst, für eine Mondlandung sind 4 Angara-A5W notwendig, das heißt wir brauchen 4 Beschleunigungsstufen und 34 Triebwerke, ein gewaltiger logistischer und materieller Aufwand, kein Vergleich zu Saturn-5 und Apollo-LM. Die Starts efolgen von Plessezk (Mondlander=LPVK) und vom Wostotschny mit Federazija, das neue Raumschiff. Ja, der Name ist etwas zu lang.

    In der Variante mit 85 Tonnen Nutzlast hat der Mondlander eine Masse von etwa 35 Tonnen, ist sehr komfortabel und für langen Aufenthalt auf dem Mond für 4 Kosmonauten gedacht.

  21. Angara Startkomplex

    Der vorgesehene Bau des Startkomplexes auf dem Wostotschny wurde verschoben. Die Verschiebung der Arbeiten am Angara Startkomplex um ein Jahr hat damit zu tun, das Roskosmos, die Agentur wird bis zum 1 Juli 2016 vollständig abgewickelt sein, möchte einen universellen Startkomplex für alle Angara Trägerraketen. Was bei Energija schon möglich war, kommt nun auch bei Angara zum Einsatz mit enormen Kosteneinsparungen. Es geht um alle Typen der Angara die vom Wostotschny starten werden:

    –Angara-A5
    –Angara-A5P
    –Angara-A5W

    Folgende Angara wird es nicht geben:

    – Angara-A7-2 mit 35 Tonnen Nutzlast
    – Angara-A7-2W mit 50 Tonnen Nutzlast

    Die Arbeit erfordert die ganze technische Dokumentation zu überarbeiten als auch Änderungen in der Montage- und Testanlage für Satelliten und der Raumfahrzeuge vorzunehmen, also den MIK. Für Mondflüge muss aber recht später ein zweiter Startkomplex entstehen.

    Ein vollständiger Verzicht auf westliche Ausrüstung beim Bau des Kosmodroms der vorwiegend aus Deutscher und Französischer Produktion vorgesehen war, wurde beim Wostotschny nicht erreicht, da russische Unternehmen nicht in der Lage waren identische Analoge zu erstellen. Der Einkauf war wegen der westlicher Sanktionen nicht möglich, so waren die Lüftungsanlagen ursprünglich aus Deutschland vorgesehen.

    Laut dem stellvertretenden Direktor von Spezstroj, A. Mordovets, technischen Ausrüstungen die aus Deutschland und Frankreich vorgesehen waren, wurden in China eingekauft.

    Das Kommunikationssystem des Wostotschny kommt aber aus den Niederlanden, hier gab es keine Einschränkung wegen der Sanktionen.

  22. Po Polet und Angara Zahlen

    – Erstmalls 2015 Montage der Angara bei Polet, die Umstellung ist aber noch schleppend.
    – Im Januar 2016 Fertigstellung der 725 Maschine (Angara-A5 Werksbezeichnung), Start im Dezember.
    – Für 2016 Fertigstellung der 753 Maschine, ein Teil der 754 und Beginn der Arbeiten an der 755-er.
    – Beginn der Montage an der 602 Maschine (Angara.-1.2).
    – Ab der 756 oder 757 Maschine kommen neue Technologien darunter westliche Ausrüstungen zum Einsatz.
    – Bau neuer Häuser für Mitarbeiter und Montagehallen für die Trägerrakete.

  23. OKR Dvina-KVTK

    Ab 2016 beginnen die Arbeiten an der KVTK Beschleunigungsstufe (Angara-A5.2/Angara-A5P), dazu sind 12 354 400 000 Rubel bis 2025 vorgesehen. Nutzlast GEO von Plessezk bei 4,5 Tonnen, Wostotschny bis 5 Tonnen, erster Start 2024, (FKP-Dokumente).

    Auftraggeber ist das Verteidigungsministerium der Russischen Föderation.

  24. Noch einige Fakten über die schwere Startmasse der Angara zu Proton die hier mehrfach geschrieben wurde. Nun, das ist eine subjektiwe Meinung ohne expliziten technischen Bezug.

    Bei der Proton-K hatten wir einen nominalen Schub von 150 Tonnen, Forcierung umfasste 4%, Drosselung 3%. Mit Einführung der Proton-M wurde die Forcierung auf 7% danach nach weiteren Modernisierung auf 12% erhöht. Auch die Strukturmasse wurde verringert, durch Anwendung einer Siemens-Software wurde bei der Fertigung der Tanks der zweiten Stufe deutlich Material eingespart, die Druckbehälter wurden verkleinert, damit auch mehr Treibstoff. Eine weitere Massnahme war die Unterkühlung des Treibstoffes bei der Proton-M. Auf einer Seite wurde die Startmasse verringert auf der anderen auch erhöht, also ein Nullsummenspiel.

    Die Angara befindet sich gegenwärtig in der LKI Etappe mit 25,8 Tonnen mit Nutzlastverkleidung, in der zweiten Etappe, die Arbeiten gehen schon seit Jahren, wird die Nutzlast bei gleicher Startmasse auf etwa 28,5 Tonnen erhöht. Auf technische Details möcht ich aber vorerst nicht eingehen. Ab 2016 beginnen auch technische Entwicklungen der Marschtriebwerke der 1 und 2 Stufe der Angara-A5P und Angara-A5W als auch der Triebwerke der 3 Stufe der Angara-A5P, neue Materialien für MOB und KVTK, alles nachzulesen in der Ausschreibung die kürzlich veröffentlicht wurde. Die Forcierung der RD-191W soll bis 15% betragen.

    Mit andern Worten, die Ariane-5EC kann etwa 20,5 Tonnen auf LEO befördern, die modernisierte Angara-A5 mit Briz-M schaft mit RD-191 dagegen etwa 30 Tonnen von Kourou.

  25. Bis 2025 erfolgt in Russland eine Reduzierung der Trägerraketen-Typen von gegenwärtig 8 auf 2 Typen, es bleiben nur Sojus-2 und Angara übrig, drei Varianten der Sojus-2 und drei Angara Varianten, so Komarow am 17 März.

    Danach kommt die Angara-A5W und eine weitere Trägerrakete hinzu, eine Schwerlastträgerrakete aber erst nach 2035.

    Zu Angara Starts bis 2025 gibt es folgende Daten:

    1) Angara-1.2,…… 14 Starts mit Gonec-M
    2) Angara-1.2……… 4 Starts mit Gonec-M1
    3) Angara-A5P DM.. 3 Starts mit Lutsch-5M
    4) Angara-A5………. mit Elektro-M
    5) Angara-A5 DM….. mit Ekspedizija-M
    6) Angara-A5 KVTK…mit Luna-Grunt
    7) Angara-A5P…….. 3 Starts mit Federazija um 2021 und 2023

    Noch zu Startmasse der Angara-A5P mit Federazija, die ist um etwa 40 Tonnen leichter, ist somit nur die reine Angara ohne die schwere Briz-M Stufe.

  26. Neue Angara Varianten

    OKR Amur:

    Auftraggeber ist MO, hier handelt sich um die Angara-A5P und Angara-A5W mit 25 in der ersten Etappe und 38 Tonnen Nutzlast in der zweiten Etappe. Die Finanzierung erfolgt ab 2016 mit 1,4 Milliarden, danach deutliche Steigerung auf über 5 bis 17 Milliarden Rubel jährlich. Bis 2025 sind dafür 77,461 Milliarden Rubel vorgesehen, die Beendigung der NEM Arbeiten der zweiten Etappe um 2025.

    OKR Feniks:

    Auftraggeber ist auch das MO, hier handelt sich um die Energija-1K Trägerrakete bis 17 Tonnen Nutzlast, auch für Federazija Raumschiff. Finanzierung und Arbeiten erfolgen ab 2018 mit über 280 Millionen Rubel, danach Steigerung auf über 5 Milliarden Rubel jährlich. Bis 2025 sind dafür 30 Milliarden Rubel vorgesehen.

    Bei genauer Analyse und Optimierung der Energija-1K Trägerrakete haben wir aber andere Daten als in Roskosmos Dokumenten mit RD-171M und RD-65, als Alternative wäre hier der RD-120 möglich.

    Startmasse = 516 000,00 kg
    Nutzlast LEO = 18 782,23 kg
    Fairing = 2000,00 kg

    Erste Stufe = 429 781,40 kg
    Zweite Stufe = 65 436,36878 kg

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