Warum war der kürzlich im Iran getestete Motor der Trägerrakete "kein sehr guter Raketenantrieb"?

The NPR News item Was hat der Iran mit dem jüngsten Raketenstartversuch vor? von Geoff Brumfiel von NPR über einen kürzlich durchgeführten Starttest im Iran umfasst Folgendes:

Anfang dieser Woche versuchte der Iran, eine Rakete mit einem Satelliten ins All zu starten. Die Trump-Administration sagt, ihr Ziel sei wirklich die Entwicklung von Langstreckenwaffen. Geoff Brumfiel von NPR untersucht, was der Iran vorhat.

[...]

Markus Schiller ist Gründer von ST Analytics, einem unabhängigen Beratungsunternehmen in Deutschland. Er hat viel Zeit damit verbracht, sich das Weltraumprogramm des Iran anzusehen, und er sagt, dass es Verbindungen zum Militär gibt. So sind beispielsweise die Triebwerke, die der Iran für seine Weltraumraketen verwendet, militärischen Ursprungs.

MARKUS SCHILLER: Es ist eigentlich ein Raketentriebwerk.

BRUMFIEL/NPR: Aber Schiller sagt, es sei kein sehr guter Raketenantrieb . Es ist ein altes Design aus der Sowjetunion, das von den Nordkoreanern aufgegriffen und später in den Iran transferiert wurde. Es ist klobig und ineffizient. Um auch nur eine kleine Nutzlast in den Weltraum zu bringen, muss die Rakete riesig sein. Der Aufbau dauert Wochen.

Auch sagt Schiller anhand von Fotos, Irans Weltraumrakete könne nicht als Rakete funktionieren. Die zweite Stufe ist einfach zu klein. Für ihn sieht der Start nicht bedrohlich aus.

Frage: Von welchem ​​eigentlichen Motor sprechen sie und inwiefern ist es "kein sehr guter Raketenmotor"? Warum sollte dieser Motor "eine riesige Rakete" erfordern?

Der Aufbau würde Wochen dauern, was es zu einem sehr schlechten Raketentriebwerk machen würde – die Thor-Raketen, die das Vereinigte Königreich von den USA gekauft hat, wurden wegen ihrer 15-minütigen Startzeit kritisiert.
Ein ineffizienter Motor benötigt mehr Kraftstoff und erfordert aufgrund der Raketengleichung exponentiell größere Kraftstofftanks.
@JCRM weniger wahrscheinlich, aber es könnte auch einigermaßen effizient sein, aber nicht genügend Schub haben, daher langsamer beschleunigen und zu viel Zeit damit verbringen, gegen die Schwerkraft zu kämpfen. Lassen Sie uns den Motor identifizieren, sehen, was daran unangemessen war, und herausfinden, warum dies letztendlich der Motor war, der im Starttest verwendet wurde.
Ihre Quelle sagte, es sei ineffizient, nicht unterdimensioniert. Unzureichender Schub kann durch die Verwendung mehrerer Motoren oder einer Kickstufe umgangen werden
@JCRM Es ist ein Interview für ein nicht-technisches Publikum, es könnte ein Handwinken oder eine falsche Wortwahl sein. Du hast wahrscheinlich Recht, aber lass uns nicht die Arbeit der iranischen Weltraumbehörde für sie erledigen ;-)
Ich muss mich allerdings fragen, ob Effizienz wirklich ein Hauptkriterium für einen Raketenantrieb ist – solange es natürlich für den Job ausreicht.
@jamesqf es geht in den Handelsraum, weil ein Motor mit schlechtem Isp dazu führt, dass das Fahrzeug für eine bestimmte Mission größer wird. Die Raketenwerfer, Betankungssysteme usw. werden also alle größer. Aber was ist billiger, einen großen Launch-Trailer zu bauen oder einen besseren Motor zu entwickeln?
Wäre es nicht bedrohlicher , wenn Sie ein "orbitales" Raketendesign mit einem Motor testen, der nur sehr geringe Hoffnung hat, etwas Nützliches in den Weltraum zu bringen? Das klingt dann nach einem passablen IRBM.
@Organic Marble: Mein Punkt ist, dass Sie im Gegensatz zu Satellitenstarts (insbesondere wenn Sie ein Regime wie Iran, Nordkorea usw. sind) höchstens einmal eine erhebliche Anzahl der Raketen starten können. Danach werden Sie wahrscheinlich nicht mehr in der Lage sein, mehr zu starten.
@JCRM: Nicht, wenn es für eine Erstschlagswaffe gedacht wäre - Sie können so lange brauchen, wie Sie möchten, um es einzurichten, wenn Sie sich keine Sorgen machen müssen, dass bereits Raketen ankommen.
@JCRM Spricht das "Einrichten" hier vom Starten? Ich hätte vermutet, dass sich "Einrichten" auf die Installation der Rakete in ihrem Silo (oder was auch immer sie startet) und die Vorbereitung auf den Start bezieht, nicht auf die eigentliche Startsequenz in letzter Minute, sobald die Rakete in Position und startbereit ist.

Antworten (3)

Von was für einem Motor reden die denn eigentlich?

Organic Marble hat es als S5.2/9D21 identifiziert.

Inwiefern ist es "kein sehr guter Raketenmotor"?

Der alte sowjetische Motor des Scud-B verwendet eine Treibstoffkombination, Kerosin/ IRFNA , die in den 1950er und 1960er Jahren für Militärraketen üblich war, aber jetzt als veraltet gilt, was einen schlechten spezifischen Impuls ergibt (233 Sekunden auf Meereshöhe oder effektive Abgasgeschwindigkeit). von 2285 m/s). Irgendwann in der Entwicklung von der nordkoreanischen Nodong-Serie zur iranischen Rakete scheint die Kombination in TM-185 (20 % Benzin, 80 % Kerosin) Kraftstoff mit AK-27I (27 % N2O4, 70 % HNO3) Oxidationsmittel geändert worden zu sein ähnlichen spezifischen Impuls.

Warum würde dieser Motor erfordern, dass "die Rakete riesig ist"?

Umstellen der Raketengleichung :

Δ v = v e ln ⁡ M 0 M F

Zu

e Δ v v e = M 0 M F

zeigt, dass die Masse einer Rakete proportional zum Exponential von (Delta-v dividiert durch die effektive Abgasgeschwindigkeit) ist. Kleine Änderungen der Abgasgeschwindigkeit können zu großen Massenänderungen führen.

Unter der Annahme, dass etwa 9400 m / s Delta-V erforderlich sind, um die Umlaufbahn zu erreichen, erfordert ein 233-Sekunden-Triebwerk ein Verhältnis von Anfangsmasse zu Endmasse von etwa 60; Ein guter moderner Kerosin/LOX-Motor wie der RD-180 von Atlas V hat einen spezifischen Impuls von 311 Sekunden auf Meereshöhe, was ein Massenverhältnis von etwa 20 erfordert - eine 3x leichtere Rakete von einem 33% effizienteren Motor.

Die Aussage „kein sehr guter Raketenantrieb“ muss relativiert werden; Aufgrund des geringen spezifischen Impulses ist es kein sehr gutes Langstreckenraketentriebwerk (was, um fair zu sein, eine wichtige Frage zu iranischen Triebwerken ist, wenn Sie ein deutscher Analyst sind). Die Scud-Serie, von der der Motor abgeleitet ist, ist eine taktische Rakete mit einer Reichweite von ~300 km; für einen so kurzen Flug ist das erforderliche ∆v viel niedriger; es liegt somit in einem flacheren Teil der Exponentialkurve und die Strafe für einen schlechten spezifischen Impuls ist viel geringer.

Tag-Teams? Bewegt sich die Gamifizierung von SE auf eine neue Ebene? ;-)
@uhoh jetzt kannst du alle drei zusammen bearbeiten und die perfekte Antwort posten, die du suchst!
Sie wissen, dass ich die Gelegenheit nicht verpassen kann, die Raketengleichung und bestimmte Impuls-WP-Seiten zu verlinken.
Dein letzter Satz gibt viel Aufschluss.
Scuds sind veraltet?
Ich sagte, die Treibladungskombination sei veraltet, aber ich meine, ja? Russland setzt heutzutage Feststoffraketen für die ballistische Kurzstreckenrolle ein. SS-21, SS-23, SS-26 zum Beispiel. Feststoffe sind viel sicherer zu bedienen.
In Wirklichkeit ist der Unterschied sogar größer als das Dreifache, weil Sie diesen Kraftstoff auch in etwas enthalten müssen.

Ergänzende Antwort: Scud-Raketen wurden vom S5.2/9D21-Motor angetrieben und verbrannten gehemmte rot rauchende Salpetersäure und Kerosin.

Schub ist 132 kN, Isp ist "2285 Nskg" oder ~233 Sekunden.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Quellen: 1 , 2 , 3

Ns/kg ist Newtonsekunde pro Kilogramm, die „richtige“ SI-Einheit für einen bestimmten Impuls, entspricht Meter pro Sekunde. Teilen Sie durch 9,806, um den ISP in Sekunden zu erhalten.
Danke. Ich habe mir gerade den Wikipedia-Artikel angesehen und das dort auch gefunden.
Kerosin/IRFNA bei 233 Sekunden ist in der Tat ein schlechter spezifischer Impuls.
Und ein verdammt gutes Oxidationsmittel, das man im Feld handhaben muss! Wow.
Das Hinzufügen, dass ISP selbst unter idealen Bedingungen nur etwa 1,5% der Startmasse in die Umlaufbahn bringen könnte (und dies ist keine ideale Rakete), würde dies zu einer vollständigen Antwort machen.
Ich habe die Bearbeitung rückgängig gemacht, weil die Einheiten auf Isp genau das sind, was im Quelldokument stand, daher die Anführungszeichen.

Laut Gunters Website stammt dieser Launcher aus dem Shahab-5 IRBM, das eine Fortsetzung der Scud-D / No-dong-A, No-dong-B und Shahab-5 / 6 / Taep'o-dong- ist. 2B / Unha-2

Und Scud-D hat seinen Ursprung in der sowjetischen R-17-Militärrakete

Ist es möglich, den Motor selbst zu benennen oder zumindest etwas über seine Fähigkeit in Bezug auf orbitale Anwendungen zu sagen?
Warum war der kürzlich im Iran getestete Motor der Trägerrakete "kein sehr guter Raketenantrieb"?
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