Если рассматривать сопло Лаваля для 1-х ступеней, а особенно для 2-х ступеней РН собранных в пакет, то его степень расширения не может быть оптимальна как для высот на уровне Земли, так и высот на выходе из атмосферы. Так для сопла с большой степенью расширения на высоте поверхности, давление атмосферы будет больше чем давление истекающих газов на срезе сопла, что может привести к обратным ударным волнам и возникновению автоколебаний. На высоте же у сопла с не большой степенью расширения, УИ меньше. Есть решения, где на сопло устанавливается надвигающийся сопловый насадок, это сразу решает оптимальность его работы, как на низких так и на больших высотах. Но это механизм с движущими частями и механическими приводами. У самолетов иногда сопло набрано из пластинок, которые так же с помощью приводов могут изменять его степень расширения.
Может конечно это давно известно. Но я подумал, почему бы не изменять степень расширения сопла, преднамеренной установкой заужения сопла на начальных этапах работы, пока полет идет в низких слоях атмосферы. И степень расширения нужна не большая.
Так в первом варианте: можно в высотное сопло вставлять топливную шашку в виде конусообразной втулки. Только с гладкой внутренней поверхностью, а не со звездочкообразной, как у ТТРД. Она в течении нескольких десятков секунд выгорает, постепенно изменяя степень расширения. Кроме того его внутренняя поверхность сможет иметь более высокую температуру, чем просто стенки сопла. Продукты его сгорания, вдоль поверхности будут увеличивать давление. Конечно энергетический вклад от сгорания шашки будет не на столько эффективен как сгорание жидкого топлива, но учитывая вклад в изменение геометрии и возможность использования высотного сопла начиная с поверхности Земли, должны перекрыть затраты.
Во втором варианте: внутрь высотного сопла вставляется веретенообразная сердцевина вдоль оси сопла. Она так же снижает степень расширения, пока движение идет в нижних слоях атмосферы, а за тем просто отстреливается или отгорает.
.jpg
Одноступы тупик, а для многоступенчатых это не имеет смыла
Цитата: Сергей Георгиевич Петропавловский от 16.04.2022 10:22:55Похоже на эрозионные сопла РДТТ, один клик и выбирайте (я про то что это все уже проходили):
https://yandex.ru/search/?lr=101764&msid=1650093409608747-6845419693764779884-sas3-0789-748-sas-l7-balancer-8080-BAL-975&text=%D0%AD%D1%80%D0%BE%D0%B7%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5+%D1%81%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B0+%D0%A0%D0%94%D0%A2%D0%A2&suggest_reqid=113187176164914349434120709730231 (https://yandex.ru/search/?lr=101764&msid=1650093409608747-6845419693764779884-sas3-0789-748-sas-l7-balancer-8080-BAL-975&text=%D0%AD%D1%80%D0%BE%D0%B7%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5+%D1%81%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B0+%D0%A0%D0%94%D0%A2%D0%A2&suggest_reqid=113187176164914349434120709730231)
Г. А. Назаров,
В. И. Прищепа
КОСМИЧЕСКИЕ ТВЕРДОТОПЛИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ЗНАНИЕ»
Москва 1980
63 с, ил. – (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Космонавтика, астрономия»; № 7). 11 к.
Брошюра посвящена созданию и использованию космических твердотопливных двигателей. Рассматриваются некоторые типы таких двигателей, а также возможные перспективы их использования в космонавтике.
Брошюра рассчитана на всех тех, кто интересуется современными проблемами космической техники.
903ББК39.62
6П2.24
Благодарю.
В соплах ТТРД действительно происходит увеличение сечения концевой части сопла, а точнее уменьшение толщины стенок сопла под абразивным воздействием частиц оксида алюминия. Но это не соизмеримо с разницей между высотным соплом и наземным. И как я понял больше добиваются наоборот меньшего износа, чтоб делать стенки тоньше и легче.
Я именно имею в виду преднамеренное изменение степени расширения сопла. Если даже с некоторым утяжелением, но этот слой так же должен внести энергетический вклад и еще обеспечить больший УИ на всем протяжении работы.
Цитата: strat от 16.04.2022 08:27:27Одноступы тупик, а для многоступенчатых это не имеет смыла
Про одноступы речи нет, а вот центральный блок (2-я ступень) пакета часто снабжается не очень высотным соплом. Ведь максимальная тяга необходима именно при отрыве от Земли. Кроме того за чем то ведутся работы над созданием сопловых насадков.
Цитата: Гусев_А от 16.04.2022 07:52:40Так в первом варианте: можно в высотное сопло вставлять топливную шашку в виде конусообразной втулки. Только с гладкой внутренней поверхностью, а не со звездочкообразной, как у ТТРД. Она в течении нескольких десятков секунд выгорает, постепенно изменяя степень расширения. Кроме того его внутренняя поверхность сможет иметь более высокую температуру, чем просто стенки сопла. Продукты его сгорания, вдоль поверхности будут увеличивать давление. Конечно энергетический вклад от сгорания шашки будет не на столько эффективен как сгорание жидкого топлива, но учитывая вклад в изменение геометрии и возможность использования высотного сопла начиная с поверхности Земли, должны перекрыть затраты.
Во втором варианте: внутрь высотного сопла вставляется веретенообразная сердцевина вдоль оси сопла. Она так же снижает степень расширения, пока движение идет в нижних слоях атмосферы, а за тем просто отстреливается или отгорает.
Цитата: Гусев_А от 16.04.2022 11:29:29В соплах ТТРД действительно происходит увеличение сечения концевой части сопла, а точнее уменьшение толщины стенок сопла под абразивным воздействием частиц оксида алюминия. Но это не соизмеримо с разницей между высотным соплом и наземным. И как я понял больше добиваются наоборот меньшего износа, чтоб делать стенки тоньше и легче.
Я именно имею в виду преднамеренное изменение степени расширения сопла. Если даже с некоторым утяжелением, но этот слой так же должен внести энергетический вклад и еще обеспечить больший УИ на всем протяжении работы.
К сожалению 1 вариант не пройдет. По уравнению обращения воздействия получается, что для ускорения сверхзвукового потока в геометрическом сопле (есть и другие) от него нужно отводить энергию. При горении твердого топлива в сопловом покрытии тепло будет подводиться и соответственно, поток тормозится. Конечно тормозится будет только часть потока, но по любому это приведет к уменьшению УИ. Второй вариант уже частично реализован, хотя только в опытных образцах.
Цитата: AlexNB от 16.04.2022 18:35:45К сожалению 1 вариант не пройдет. По уравнению обращения воздействия получается, что для ускорения сверхзвукового потока в геометрическом сопле (есть и другие) от него нужно отводить энергию. При горении твердого топлива в сопловом покрытии тепло будет подводиться и соответственно, поток тормозится. Конечно тормозится будет только часть потока, но по любому это приведет к уменьшению УИ. Второй вариант уже частично реализован, хотя только в опытных образцах.
Из Википедии:
Перемещаясь по соплу, газ расширяется, его температура и давление падают, а скорость возрастает. Внутренняя энергия (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8F%D1%8F_%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F)
газа преобразуется в кинетическую энергию (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F)
его направленного движения. КПД (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%8D%D1%84%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B4%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D1%8F)
этого преобразования в некоторых случаях (например, в соплах современных ракетных двигателей) может превышать 70 %, что значительно превосходит КПД (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%8D%D1%84%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B4%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D1%8F)
реальных тепловых двигателей (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C)
всех других типов. Это объясняется тем, что рабочее тело не передаёт механическую энергию никакому посреднику (поршню (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D1%80%D1%88%D0%B5%D0%BD%D1%8C)
или лопастям турбины (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%83%D1%80%D0%B1%D0%B8%D0%BD%D0%B0)
). В других тепловых двигателях на этой передаче имеют место значительные потери. Кроме того, газ, проходя через сопло на значительной скорости, не успевает передать (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D1%87%D0%B0)
его стенкам заметное количество своей тепловой энергии, что позволяет считать процесс адиабатическим (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%B1%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81)
.Внутренняя энергия преобразуется в кинетическую его направленного движения. Если даже внутреннюю энергию (путем нагрева) подавать в расширяющемся участке сопла, она при возрастании сечения будет преобразовываться в кинетическую.
Дайте ссылку, если я что то не правильно понял.
Повышение давления (особенно в условиях нижних слоев атмосферы) так же способствует увеличению УИ.
Цитата: Гусев_А от 16.04.2022 19:26:04Цитата: AlexNB от 16.04.2022 18:35:45К сожалению 1 вариант не пройдет. По уравнению обращения воздействия получается, что для ускорения сверхзвукового потока в геометрическом сопле (есть и другие) от него нужно отводить энергию. При горении твердого топлива в сопловом покрытии тепло будет подводиться и соответственно, поток тормозится. Конечно тормозится будет только часть потока, но по любому это приведет к уменьшению УИ. Второй вариант уже частично реализован, хотя только в опытных образцах.
Из Википедии:
Перемещаясь по соплу, газ расширяется, его температура и давление падают, а скорость возрастает. Внутренняя энергия (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8F%D1%8F_%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F) газа преобразуется в кинетическую энергию (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F) его направленного движения. КПД (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%8D%D1%84%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B4%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D1%8F) этого преобразования в некоторых случаях (например, в соплах современных ракетных двигателей) может превышать 70 %, что значительно превосходит КПД (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%8D%D1%84%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B4%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D1%8F) реальных тепловых двигателей (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C) всех других типов. Это объясняется тем, что рабочее тело не передаёт механическую энергию никакому посреднику (поршню (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D1%80%D1%88%D0%B5%D0%BD%D1%8C) или лопастям турбины (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%83%D1%80%D0%B1%D0%B8%D0%BD%D0%B0)). В других тепловых двигателях на этой передаче имеют место значительные потери. Кроме того, газ, проходя через сопло на значительной скорости, не успевает передать (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D1%87%D0%B0) его стенкам заметное количество своей тепловой энергии, что позволяет считать процесс адиабатическим (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%B1%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81).
Внутренняя энергия преобразуется в кинетическую его направленного движения. Если даже внутреннюю энергию (путем нагрева) подавать в расширяющемся участке сопла, она при возрастании сечения будет преобразовываться в кинетическую.
Дайте ссылку, если я что то не правильно понял.
Повышение давления (особенно в условиях нижних слоев атмосферы) так же способствует увеличению УИ.
Не читайте после обеда википедию, Вы выдернули ссылку описывающую общее течение и не связанную с особенностями газодинамических воздействий на поток при свехзвуковом течении, а нужных ссылок много, наберите: уравнение обращения воздействия
Почти оттуда же:
.......................................................
Из формулы (7.20) следует, что в дозвуковом потоке (
М<1) подвод тепла (
dQe>0) вызывает рост скорости
(dw>0), а в сверхзвуковом
(М>1) — ее падение
(dw<0). Отвод тепла
(dQe<0) в дозвуковом потоке (
М<1) приводит к уменьшению скорости
(dw<0), а в сверхзвуковом
(М>1) — к ее увеличению
(dw>0).
........................................................
Массоподвод в сопловой части (выделение газов при горении) будет действовать также, т.е. уменьшать скорость и УИ.
Цитата: AlexNB от 16.04.2022 22:46:50Не читайте после обеда википедию, Вы выдернули ссылку описывающую общее течение и не связанную с особенностями газодинамических воздействий на поток при свехзвуковом течении, а нужных ссылок много, наберите: уравнение обращения воздействия
Почти оттуда же:
.......................................................
Из формулы (7.20) следует, что в дозвуковом потоке (М<1) подвод тепла (dQe>0) вызывает рост скорости (dw>0), а в сверхзвуковом (М>1) — ее падение (dw<0). Отвод тепла (dQe<0) в дозвуковом потоке (М<1) приводит к уменьшению скорости (dw<0), а в сверхзвуковом (М>1) — к ее увеличению (dw>0).
........................................................
Массоподвод в сопловой части (выделение газов при горении) будет действовать также, т.е. уменьшать скорость и УИ.
Спасибо, нашел, формулы вижу, но физически не очень пока себе представил всю динамику.Если не сложно прокоментируйте еще такой вариант:Эжектор за высотным соплом на уровне земли.
Цитата: Гусев_А от 17.04.2022 10:27:44Если не сложно прокоментируйте еще такой вариант:
Эжектор за высотным соплом на уровне земли.
Навесные турбореактивные двигатели вместо твердотопливных ускорителей. Удельный импульс бешеный! ЖРД обзавидуется. 8)
Но самый убойный вариант - механическое тыкало которым ракета отталкивается от земли. Удельный импульс равен бесконечности! 8)
ЦитироватьЕсли не сложно прокоментируйте еще такой вариант:
Эжектор за высотным соплом на уровне земли
За любым соплом Лаваля поток - сверхзвуковой.
И, попав в эжектор, он будет тормозиться. Оно Вам надо?
Цитата: Гусев_А от 16.04.2022 07:52:40Так в первом варианте: можно в высотное сопло вставлять топливную шашку в виде конусообразной втулки. Только с гладкой внутренней поверхностью, а не со звездочкообразной, как у ТТРД. Она в течении нескольких десятков секунд выгорает, постепенно изменяя степень расширения. Кроме того его внутренняя поверхность сможет иметь более высокую температуру, чем просто стенки сопла. Продукты его сгорания, вдоль поверхности будут увеличивать давление. Конечно энергетический вклад от сгорания шашки будет не на столько эффективен как сгорание жидкого топлива, но учитывая вклад в изменение геометрии и возможность использования высотного сопла начиная с поверхности Земли, должны перекрыть затраты.
Во втором варианте: внутрь высотного сопла вставляется веретенообразная сердцевина вдоль оси сопла. Она так же снижает степень расширения, пока движение идет в нижних слоях атмосферы, а за тем просто отстреливается или отгорает.
Чтобы шашка оказывала сильное влияние она должна быть толстой. ОЧЕНЬ толстой. У SpaceX Merlin степени расширения 16 и 117 соответственно.
Быть толстой - значит быть тяжёлой. Сложно обеспечить равномерное и быстрое выгорание такого вкладыша. Толщина вкладыша и банальное равномерное высушивание такого вкладыша - тоже проблема.
Не факт, что от вкладыша вообще польза будет, а не вред. Вы хоть видели, какие они вакуумные сопла?
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/46726.png)
Резерфорд для уровня моря и вакуума. Если в чёрную часть сопла вставить вкладыш, то это будет тупо огромная труба, создающая излишнее сопротивление.
Также вакуумные движки обладают тупо огромным габаритом, и не поместятся на первую ступень РН в достаточных габаритах.
Falcon 9, первая ступень, вид сзади:
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/46727.jpg)
И вид спереди, вид на операцию стыковки ступеней:
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/46728.jpg)
А теперь представьте, КАКОЙ должен быть диаметр у Falcon 9, чтобы на её первой ступени вмещалось несколько вакуумных ЖРД?
Но самый главный момент - это то, что такая проблема существенна только для ЖРД с малым давлением в КС. При большом давлении можно иметь высокий УИ и высокую же тягу в одном флаконе, и тот же РД-170 в вакууме очень близок по УИ к вакуумному же Раптору.
Но самый крутой пример, ИМХО, RS-25, который в вакууме по УИ не уступал RL10, имеющим степень расширения в 250 (!) единиц!
Надо ли говорить, что и тяга одного РД-170 выше одного вакуумного Merlin при тех же габаритах, как тяга одного RS-25 гораздо выше тяги одного RL10.
Цитата: Гусев_А от 16.04.2022 11:34:38Цитата: strat от 16.04.2022 08:27:27Одноступы тупик, а для многоступенчатых это не имеет смыла
Про одноступы речи нет, а вот центральный блок (2-я ступень) пакета часто снабжается не очень высотным соплом. Ведь максимальная тяга необходима именно при отрыве от Земли. Кроме того за чем то ведутся работы над созданием сопловых насадков.
Так центральному блоку высокая тяга обеспечивается за счёт навесных ускорителей.
А работы ведутся ради уменьшения цены и массы.
Цитата: Бертикъ от 17.04.2022 13:53:59За любым соплом Лаваля поток - сверхзвуковой.
И, попав в эжектор, он будет тормозиться. Оно Вам надо?
Так за счёт массы забортного воздуха тяга будет падать непропорционально падению УИ.
Но в любом случае, овца выделки не стоит.
Благодарю. Пусть не на самых удачных примерах, но кое в чем вроде немного разобрался. (не во всем)
:) При следующем посещении Японии, постараюсь доехать до Окинавы. :) Прошлый раз самой южной точкой был действующий вулкан Асо Сан. :)
Цитата: Гусев_А от 17.04.2022 10:27:44Спасибо, нашел, формулы вижу, но физически не очень пока себе представил всю динамику.
Если не сложно прокоментируйте еще такой вариант:
Эжектор за высотным соплом на уровне земли.
Такой вариант давно рассматривался многими исследователями, но проблема в том, что для этого случая скорость истечения из ЖРД слишком большая, по сравнению с возможной скоростью воздуха при смешении струй, поэтому кпд смешения получается маленький, а длина большая - что приводит к большой длине и массе насадка на сопло и съедает весь выигрыш в УИ. В 80-х годах наиболее перспективным считался МГД насадок, по нему подошли даже к экспериментальным работам, но случились 90-е... Сейчас из-за развития техники и технологии это не имеет смысла - Старый прав - оптимальной схемой является возвращаемый бустер на ТПВРД и водородная ступень на ЖРД, возможно метановая, но этот вариант сильно не прорабатывался. Теоретический мюпг такой схемы может достигать 12-15%.
Цитата: AlexNB от 16.04.2022 18:35:45По уравнению обращения воздействия получается, что для ускорения сверхзвукового потока в геометрическом сопле (есть и другие) от него нужно отводить энергию.
Это в тепловом сопле нужно отводить тепло. А в геометрическом с теплом ничего делать не надо, на то оно и геометрическое.
Другое дело, что если в геометрическом сопле всё-таки начать подводить тепло (да ещё и массу), то оно перестанет нормально работать.
Цитата: AlexNB от 18.04.2022 08:04:09Старый прав - оптимальной схемой является возвращаемый бустер на ТПВРД
Чево??? :o
Цитата: SONY от 18.04.2022 08:16:03Цитата: AlexNB от 16.04.2022 18:35:45По уравнению обращения воздействия получается, что для ускорения сверхзвукового потока в геометрическом сопле (есть и другие) от него нужно отводить энергию.
Это в тепловом сопле нужно отводить тепло. А в геометрическом с теплом ничего делать не надо, на то оно и геометрическое.
Другое дело, что если в геометрическом сопле всё-таки начать подводить тепло (да ещё и массу), то оно перестанет нормально работать.
Мне то это не нужно объяснять, это непонятно было автору топика ;) .
В своё время Аэроджет разработал технологию ТАН-сопла с изменяемой степенью расширения за счёт вдува газа в закритическую часть сопла.
Цитата: Гусев_А от 18.04.2022 06:07:20Благодарю. Пусть не на самых удачных примерах, но кое в чем вроде немного разобрался. (не во всем)
Хорошие примеры, чё.
Цитата: Старый от 18.04.2022 08:17:16Цитата: AlexNB от 18.04.2022 08:04:09Старый прав - оптимальной схемой является возвращаемый бустер на ТПВРД
Чево??? :o
А чему тут удивляться? Подтвердится очередной прогноз Старого :) .
Цитата: AlexNB от 18.04.2022 19:30:11Цитата: Старый от 18.04.2022 08:17:16Цитата: AlexNB от 18.04.2022 08:04:09Старый прав - оптимальной схемой является возвращаемый бустер на ТПВРД
Чево??? :o
А чему тут удивляться? Подтвердится очередной прогноз Старого :) .
А механическое тыкало? ??? ::) :-[ :-\
Кстати, я помню, кто-то делает проект аля Falcon 9, но с посадкой на ТРД.
Цитата: Старый от 18.04.2022 19:32:37Цитата: AlexNB от 18.04.2022 19:30:11Цитата: Старый от 18.04.2022 08:17:16Цитата: AlexNB от 18.04.2022 08:04:09Старый прав - оптимальной схемой является возвращаемый бустер на ТПВРД
Чево??? :o
А чему тут удивляться? Подтвердится очередной прогноз Старого :) .
А механическое тыкало? ??? ::) :-[ :-\
Оооо, это прогноз отдаленного будущего - квантово-МЕХАНИЧЕСКИЕ гравицапы и еже с ними. Тут уж как у Нострадамуса - чем мутней написано - тем точней прогноз!
Цитата: Гусев_А от 16.04.2022 07:52:40Если рассматривать сопло Лаваля для 1-х ступеней, а особенно для 2-х ступеней РН собранных в пакет, то его степень расширения не может быть оптимальна как для высот на уровне Земли, так и высот на выходе из атмосферы. Так для сопла с большой степенью расширения на высоте поверхности, давление атмосферы будет больше чем давление истекающих газов на срезе сопла, что может привести к обратным ударным волнам и возникновению автоколебаний. На высоте же у сопла с не большой степенью расширения, УИ меньше. Есть решения, где на сопло устанавливается надвигающийся сопловый насадок, это сразу решает оптимальность его работы, как на низких так и на больших высотах. Но это механизм с движущими частями и механическими приводами. У самолетов иногда сопло набрано из пластинок, которые так же с помощью приводов могут изменять его степень расширения.
Может конечно это давно известно. Но я подумал, почему бы не изменять степень расширения сопла, преднамеренной установкой заужения сопла на начальных этапах работы, пока полет идет в низких слоях атмосферы. И степень расширения нужна не большая.
Так в первом варианте: можно в высотное сопло вставлять топливную шашку в виде конусообразной втулки. Только с гладкой внутренней поверхностью, а не со звездочкообразной, как у ТТРД. Она в течении нескольких десятков секунд выгорает, постепенно изменяя степень расширения. Кроме того его внутренняя поверхность сможет иметь более высокую температуру, чем просто стенки сопла. Продукты его сгорания, вдоль поверхности будут увеличивать давление. Конечно энергетический вклад от сгорания шашки будет не на столько эффективен как сгорание жидкого топлива, но учитывая вклад в изменение геометрии и возможность использования высотного сопла начиная с поверхности Земли, должны перекрыть затраты.
Во втором варианте: внутрь высотного сопла вставляется веретенообразная сердцевина вдоль оси сопла. Она так же снижает степень расширения, пока движение идет в нижних слоях атмосферы, а за тем просто отстреливается или отгорает.
.jpg
Кхм... А этот патент, случаем, не описывает Вашу идею?.. https://patentimages.storage.googleapis.com/d3/9e/74/b3645178bc5526/US7815146.pdf
"A fixed sized bell rocket nozzle is lined with a layer of combustible material that is ignited during launch ignition and burns to outgas into the rocket exhaust for spatially variably confining the exhaust and perfecting an effective variably sized altitude compensating exhaust nozzle that maximizes lift during the launch of a spacecraft into orbit. "
Цитата: C-300-2 от 19.04.2022 16:51:22Цитата: Гусев_А от 16.04.2022 07:52:40Если рассматривать сопло Лаваля для 1-х ступеней, а особенно для 2-х ступеней РН собранных в пакет, то его степень расширения не может быть оптимальна как для высот на уровне Земли, так и высот на выходе из атмосферы. Так для сопла с большой степенью расширения на высоте поверхности, давление атмосферы будет больше чем давление истекающих газов на срезе сопла, что может привести к обратным ударным волнам и возникновению автоколебаний. На высоте же у сопла с не большой степенью расширения, УИ меньше. Есть решения, где на сопло устанавливается надвигающийся сопловый насадок, это сразу решает оптимальность его работы, как на низких так и на больших высотах. Но это механизм с движущими частями и механическими приводами. У самолетов иногда сопло набрано из пластинок, которые так же с помощью приводов могут изменять его степень расширения.
Может конечно это давно известно. Но я подумал, почему бы не изменять степень расширения сопла, преднамеренной установкой заужения сопла на начальных этапах работы, пока полет идет в низких слоях атмосферы. И степень расширения нужна не большая.
Так в первом варианте: можно в высотное сопло вставлять топливную шашку в виде конусообразной втулки. Только с гладкой внутренней поверхностью, а не со звездочкообразной, как у ТТРД. Она в течении нескольких десятков секунд выгорает, постепенно изменяя степень расширения. Кроме того его внутренняя поверхность сможет иметь более высокую температуру, чем просто стенки сопла. Продукты его сгорания, вдоль поверхности будут увеличивать давление. Конечно энергетический вклад от сгорания шашки будет не на столько эффективен как сгорание жидкого топлива, но учитывая вклад в изменение геометрии и возможность использования высотного сопла начиная с поверхности Земли, должны перекрыть затраты.
Во втором варианте: внутрь высотного сопла вставляется веретенообразная сердцевина вдоль оси сопла. Она так же снижает степень расширения, пока движение идет в нижних слоях атмосферы, а за тем просто отстреливается или отгорает.
.jpg
Кхм... А этот патент, случаем, не описывает Вашу идею?.. https://patentimages.storage.googleapis.com/d3/9e/74/b3645178bc5526/US7815146.pdf
"A fixed sized bell rocket nozzle is lined with a layer of combustible material that is ignited during launch ignition and burns to outgas into the rocket exhaust for spatially variably confining the exhaust and perfecting an effective variably sized altitude compensating exhaust nozzle that maximizes lift during the launch of a spacecraft into orbit. "
Масштабы не те:
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/46754.png)
Цитата: Верный Союзник с Окинавы от 19.04.2022 17:14:15Масштабы не те:
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/46754.png)
А в патенте же говорится не о масштабе, а об общем принципе.
.jpg
Цитата: C-300-2 от 19.04.2022 16:51:22Кхм... А этот патент, случаем, не описывает Вашу идею?.. https://patentimages.storage.googleapis.com/d3/9e/74/b3645178bc5526/US7815146.pdf
"A fixed sized bell rocket nozzle is lined with a layer of combustible material that is ignited during launch ignition and burns to outgas into the rocket exhaust for spatially variably confining the exhaust and perfecting an effective variably sized altitude compensating exhaust nozzle that maximizes lift during the launch of a spacecraft into orbit. "
Я так и знал. "Все украдено до нас"
Ни чего страшного. "Мы пойдем другим путем"
Как то видел статью про чашкообразные сопла. Сам оценивать правдивость не возьмусь, но было заявлено, что возможно достичь тех же параметров, что и классические. В них как видно сверхзвуковая струя газа движется вдоль вогнутой поверхности.
Так вот если рассмотреть возможности изогнутых сопел. В них плотность потока по радиусам в канале обязана быть разная. (центробежные силы) Так у внешней стенки плотность газа максимальная, а у внутренней минимальная. Чисто интуитивно так же и с давлением.
Если обратиться к посту несколько выше.
Цитата: C-300-2 от 18.04.2022 13:18:05В своё время Аэроджет разработал технологию ТАН-сопла с изменяемой степенью расширения за счёт вдува газа в закритическую часть сопла.
То можно допустить, что подача забортного воздуха в качестве рабочего тела, в условиях плотной атмосферы сможет увеличить тягу.
Если из камеры сгорания, после критического сечения, сопло не только расширяется, но и изгибается, то предположительно вдоль внутренней стенки возникает разряжение, туда и в том же направлении подается воздух. Не готов сказать есть ли смысл перед этим в нем для нагрева сжечь немного топлива. Или топливо распылить, чтоб оно сгорело в сопле...
Цитата: Гусев_А от 20.04.2022 10:30:08Я так и знал. "Все украдено до нас"
Нос выше! Вы теперь можете и должны считать, что ваша мысль работает на уровне ракетных инженеров. :)
Цитата: Гусев_А от 20.04.2022 10:30:08Как то видел статью про чашкообразные сопла. Сам оценивать правдивость не возьмусь, но было заявлено, что возможно достичь тех же параметров, что и классические.
Мой совет - обратить к Виктору Дмитриевичу Горохову, Главному конструктору КБХА. Подробно изложите свою идею, сделайте и приложите к письму схемы.
У меня сложилось впечатление, что Виктор Дмитриевич стремится создать нечто новое и любит порой экзотичные схемы.
Цитата: C-300-2 от 20.04.2022 11:05:51Цитата: Гусев_А от 20.04.2022 10:30:08Как то видел статью про чашкообразные сопла. Сам оценивать правдивость не возьмусь, но было заявлено, что возможно достичь тех же параметров, что и классические.
Мой совет - обратить к Виктору Дмитриевичу Горохову, Главному конструктору КБХА. Подробно изложите свою идею, сделайте и приложите к письму схемы.
У меня сложилось впечатление, что Виктор Дмитриевич стремится создать нечто новое и любит порой экзотичные схемы.
Очень благодарю за "высокое доверие".
Что бы предлагать что то серьезно нужно даже не только что то придумать, еще и изучить тему, сделать расчет и все это оформить красиво. Потому что, я уже знаю ни кто за тебя ни чего считать не будет.
А я наверно последнее свое дифференциальное уравнение решил еще в 88 году прошлого века. Да научных и технических статей я читаю не так мало, но формулы пропускаю мимо, лишь когда что то возбудит интерес посмотрю типа как относится одна величина относительно другой, линейно или пропорционально квадрату... Наверно на каждую третью интересную статью у меня находится альтернативное решение. Все вот эти "изобретения" образовались "по ходу пьесы". Есть конечно несколько тем над которыми я чесал затылок, но на данный момент там больше вопросов чем ответов. А более простые идеи, некоторые из них даже были воплощены в изделия, что бы вывести в свет нужны еще и организаторские способности. Есть изделия которым уже лет 20, а аналогичного не видел до сих пор, даже у китайцев.
Естественно очень хотелось бы пообщаться с технически грамотным человеком, который смог бы выслушать, пускай даже натыкать носом в ошибки, но хоть сказать в чем они заключаются.
Про обращение к Виктору Дмитриевичу я подумаю. Что я смогу предложить и в каком виде.
Fig6.jpg
Есть идея несколько нового ПВРД с детонационным горением. Ближайшим аналогом является спиновой ПВРД, где детонационная волна двигаясь по кругу в цилиндрическом зазоре поджигает топливо, подающееся непрерывно.
В моем двигателе, этот зазор может быть развернут в плоскость и совмещен с плоскостью крыла. Спереди в щель-воздухозаборник поступает воздух, смешивается с топливом, которое подается короткими порциями непосредственно перед моментом прохождения ДВ (детонационной волны). При этом нет необходимости принимать меры, чтоб ДВ не вырвалась далеко вперед, которые увеличивают общее сопротивление воздухозаборника. ДВ и порции жидкого (распыленного) и газообразного топлива подаются в ПВРД специальным задающим двигателем с частотой более чем 500-1000 раз в секунду, независимо от сиюсекундной обстановки в ПВРД. Так что при срывах потока, связанных с маневрами, новая порция топлива и ДВ подается все равно, что обеспечит восстановление работы ПВРД сразу, как поток снова станет приемлемый. Если есть необходимость иметь большую частоту, то можно установить несколько задающих двигателей с синхронной работой, но со смещением по фазе.
Специальный задающий двигатель, это так же моя новая идея. Это роторный двигатель внутреннего сгорания. Придумано уже целый ряд модификаций различного назначения, с обычным и детонационным горением. Он удивительно простой и компактный. В нем ВСЕ движущиеся детали жестко посажены на валы и вращаются вокруг своих центров масс. Поэтому он может быть раскручен до рекордных оборотов. Уплотнения значительно проще чем у двигателя Ванкеля, смазываемые поверхности защищены от воздействия ДВ. Базовые модификации работают по классическому циклу (всасывание, сжатие, рабочий ход, выхлоп), но цикл задающего двигателя несколько изменен.
У двигателя есть прототип, известный с начала прошлого века, и даже несколько разных коллективов создавали его в металле. Но он имеет большой, тяжелый и очень неудобный недостаток, сводящий на нет целый ряд удивительных достоинств. В моем двигателе на этот недостаток воздействует в сотни или даже в тысячи раз меньшие механические усилия, особенно ударные, даже несмотря на возможное применение детонации, и его габариты и сложность значительно меньше. В двигателе нет клапанов ни газораспределения, ни топливных или масляных насосов. ДВ в рабочей камере создается после такта сжатия, и как в PDE, проходит и выходит свободно по прямой, не встречая ни клапанов, ни других препятствий. Температура выхлопа отработанных газов (но не ДВ) очень низкая, несмотря на огромные обороты и детонационное сгорание. Максимум энергии переходит в механическую работу + выпущенная ДВ почти без газов. В отличии от поршневых двигателей, здесь газ давит на нагрузку всегда под прямым углом, как будь то нагрузка находится по обратную сторону поршня, а не под разными углами, как у кривошипа-шатунного механизма. В моем двигателе вообще никакой механизм не препятствует движению роторов, все его ускорения уравновешивают только давление газа в камерах и давление перекачиваемых жидкостей, что должно значительно повышать КПД. Двигатель очень прост, количество деталей в несколько раз меньше чем у поршневых ДВС. И еще одна его удивительная особенность, то что сумма объемов рабочих камер и камер насосов, не на много меньше, чем габаритный объем самого двигателя (вместе со стартером). Если использовать эксклюзивно прочные и особо термостойкие конструкционные материалы, то объемы могут быть даже почти равны. Другого на столько компактного двигателя я не знаю.
Ищу товарища для доведения данной идеи до возможности реализации.
ц.jpg
Тут еще небольшая мысль.
В случае, когда 1-я и 2-я ступень со старта работают параллельно, то на 2-й ступени для изменения степени расширения можно использовать выдвигающийся "карандаш". В плотной атмосфере он максимально задвинут и не сужает критического сечения. В разряженной, он выдвигается (это единственное его выдвижение за полет) и заужает критическое сечение. Возможно даже в несколько раз. От этого степень расширения кратно увеличивается и сопло становится уже высотным. Да такой двигатель с высотным соплом уже имеет меньшую тягу (и расход) при том же давлении, но УИ возрастает. На том отрезке полета можно обойтись и меньшей тягой. А то что поверхность скольжения цилиндра будет уничтожена, то это не важно, возвращать карандаш обратно уже не нужно.
Еще этот карандаш можно использовать для руления, при небольшом отклонении его от центра. Возможно этот способ окажется даже более простым и легковесным, чем качать весь двигатель, или ставить дополнительные рулевые ЖРД.
Это уже запатентовано сто раз. В Келдыше вроде даже ОСИ были.
А на ракете комплекса С-75 была груша для изменения площади критики для разной начальной температуры заряда.
.jpg
Это уже не ново, но если представить данную конструкцию, как двигатель средней тяги.
Энергию для вращения лопастей используем электрическую от ядерного реактора. Недавно проводились эксперименты по использования вращения для начального разгона РН, и они предполагают придать начальную скорость более 2-х км/с, и это для увесистого изделия в закрытом корпусе, который потом должен открыться. Для данного двигателя если использовать например ртуть, то можно разогнать рабочее тело в вакууме до 10 и даже чуть более км/с. Это в 2-3 раза больше чем у ЖРД, но в несколько раз меньше чем ЯРД на водороде. Ту же ртуть доставить на орбиту и хранить там и в полете некоторое время во много сот раз проще чем водород, а размер, массу и технологичность баков вообще даже сравнивать не корректно. Применить ЯРД на водороде для активного гравитационного маневра например у Юпитера не возможно. Очень проблемно привести водород. Данный двигатель в качестве источника энергии использует ядерный реактор, который вырабатывает эл.энергию. Так например, если его использовать для набора 2-й космической скорости, нескольких активных маневров, а потом отбросить и пользоваться ЭРД от того же реактора. ЯРД на водороде в основном имеет другую конструкцию и для выработки эл.энергии не подходит.
Устройство двигателя очень простое. Эл.двигатель раскручивает лопасти, внутри которых расположен канал, по профилю схож с соплом Лаваля, но с учетом влияния центробежной силы. Короткая порция жидкой перегретой ртути под давлением подается в сопло, там превращается в газ, в критическом сечении набирает скорость звука, а в расширении набирает сверхзвук. Но для ртути это очень маленькие скорости, поэтому основной вклад в разгон, это скорость по касательной. А высокая скорость по каналу нужна для того чтоб порция получилась более компактной и вышла вся за минимальный угол.
Очень неприятно то, что небольшая часть ртути все таки сможет попасть на аппарат, что было бы плачевно для чувствительной аппаратуры. По этому возможно, что на время работы двигателя аппарат придется одеть в накидку. Вроде уже были подобные проблемы у ЭРД работающие на йоде и цезии.
Цитата: Гусев_А от 26.07.2022 11:56:52Для данного двигателя если использовать например ртуть, то можно разогнать рабочее тело в вакууме до 10 и даже чуть более км/с. Это в 2-3 раза больше чем у ЖРД, но в несколько раз меньше чем ЯРД на водороде.
ЯРД на водороде - это 9 км/с.
Цитата: Гусев_А от 18.04.2022 06:07:20Благодарю. Пусть не на самых удачных примерах, но кое в чем вроде немного разобрался. (не во всем)
:) При следующем посещении Японии, постараюсь доехать до Окинавы. :) Прошлый раз самой южной точкой был действующий вулкан Асо Сан. :)
А для чего сей спитч? Извиняюсь?
Цитата: Гусев_А от 20.04.2022 10:30:08Я так и знал. "Все украдено до нас"
Ни чего страшного. "Мы пойдем другим путем"
Как то видел статью про чашкообразные сопла.
А разве это не было для того чтобы уменьшить габарит ду второй или третьей ступени, относительно классического сопла?
Ну что бы влезло в подводную лодку?
Цитата: SONY от 26.07.2022 21:11:55Цитата: Гусев_А от 26.07.2022 11:56:52Для данного двигателя если использовать например ртуть, то можно разогнать рабочее тело в вакууме до 10 и даже чуть более км/с. Это в 2-3 раза больше чем у ЖРД, но в несколько раз меньше чем ЯРД на водороде.
ЯРД на водороде - это 9 км/с.
Конечно. Извиняюсь. Не поискал цифры, а прикинул исходя из молярной массы рабочего тела.
Тогда тем более выгоднее механически разогнать ртуть, чем мучатся с водородом.
Цитата: Leonar от 26.07.2022 22:03:45Цитата: Гусев_А от 20.04.2022 10:30:08Я так и знал. "Все украдено до нас"
Ни чего страшного. "Мы пойдем другим путем"
Как то видел статью про чашкообразные сопла.
А разве это не было для того чтобы уменьшить габарит ду второй или третьей ступени, относительно классического сопла?
Ну что бы влезло в подводную лодку?
Именно маленький вертикальный габарит и есть основной плюс чашкообразного сопла, с этим я полностью согласен.
Меня интересовал сам факт, что это сопло работает. А в нем газ не просто расширяется, а еще и изгибает траекторию своего движения в сопле после критического сечения.
.jpg
Еще один вариант соплового насадка.
Если представить вариант ракеты носителя, где 1-я ступень --например 6 блоков Ангары (на ее примере), (или три блока с РД-170) А вторая центральная ступень имеет 3 с боков установленных ЖРД, с такими же соплами. К этим 3-м соплам прикреплены насадки в виде 3-х створок. Одна из них внутренняя неподвижна, а две крайние вначале раскрыты так, чтоб находились под соплами ЖРД 1-й ступени.
При совместной работе все ЖРД расположены по кругу, вокруг конического хвоста, образованного створками насадка и в продолжение корпусом сбрасываемого бака 2-й ступени. По окончании работы 1-й ступени, они отстыковываются, подвесной бак отбрасывается, а створки сворачиваются в насадок, для продолжение работы 2-й ступени.
К приемуществам можно отнести то, что все ЖРД и 1-й и 2-й ступеней могут иметь ЖРД без качания. Руление можно осуществлять разнотягом. Хвост образует как бы наружное сопло, способное работать даже в плотной атмосфере. При сбросе 1-й ступени, сбрасывается и хвост, что позволит иметь то же место падения. В хвосте можно будет разместить бак для 2-й ступени, который будет израсходован за время работы 1-й ступени. ЖРД 2-й ступени на старте смогут вместе с ЖРД 1-й ступени на полную участвовать в начальном разгоне. А после разделения иметь сопло с гораздо большим расширением. В итоге 1-я ступень только облегчится и упростится. Вторая ступень, имеющая 3 бака, на пол пути один из них отбрасывает, и остается даже облегченной, с высотным ЖРД, имеющим гораздо более высоким УИ. Створки насадка имеют очень простую конструкцию (просто шарниры и замки, без всяких направляющих...)
Нарисовал еще один вариант ракетного двигателя.
Известно, что при использовании высотного сопла в плотных слоях атмосферы, давление у среза сопла внутри будет ниже, чем снаружи. От этого может возникнуть переток атмосферного воздуха, что может привести к очень не желательным колебательным процессам. По этому применять его и при старте с земли и на высоте не возможно. Приходится применять сопло по короче, или очень редко применять сопловый насадок, чтоб на высоте поднять УИ.
podsos.jpg
Известно, что при тангенцальной подаче топлива, в газах возникает вращательное движение струи, и давление у стенок сопла возрастает, что позволит при том же давлении и расходе сделать сопло с большим расширением.
volchek.jpg
Если камеру сгорания поместить уже в корпус по форме совпадающим с соплом Лаваля, и которое будет его продолжением. А критическое сечение, отделяющее камеру сгорания от сопла организовать формой сердцевины. В сердцевину через один входят трубопроводы с топливом и окислителем, расположившись по кругу. От которых многочисленные форсунки подают компоненты топлива направляя их почти по касательной. Наружная же сторона камеры сгорания и сопла гладкая и ровная, без заужений. Вдоль нее и будет двигаться максимальная часть потока. В центре как в камере сгорания, так и в сопле давление будет гораздо меньше.
Возможен вариант подвода в центр сопла воздуха от набегающего потока.
Ни какие нюансы и подробности пока описывать и прорисовывать не стану, но кое что с моей точки зрения интересное есть.
Энергия, сообщенная частицам истекающего рабочего тела зависит от их скорости, даже если эта скорость в конкретном двигателе будет направлена не то, что под углом к оси двигателя, а даже и строго поперёк. Даже и вообще в обратную сторону. А что мы можем сказать о суммарном импульсе таких частиц рассмотрев тангенциальную составляющую скорости?
Если предположим, что тангенциальная скорость потока в камере сгорания у наружной поверхности достигнет 70-80 м/с, то это значит, что на поток будет действовать центробежная сила около 1000 g и более. Даже для газа эта сила создаст заметную разность давления в центре и вдоль сопла. Давление действующее на сопло из внутри создает тягу.
Скорость истечения газа через критическое сечение во много раз больше данной тангенциальной скорости, а в сопле она еще увеличивается. А если считать именно энергию, то она зависит от скорости в квадрате, а значит доля энергии затраченной на раскрутку не так велика.
С увеличением скорости в сопле, там падает давление газа, но благодаря вращательной составляющей давление вдоль стенок будет больше, что позволит сделать сопло с большим коэффициентом расширения, и получить более высокий УИ, как у земли так и на высоте.
давление на стенку сопла и импульс истекающего потока связаны фундаментально и однозначно, это невозможно обмануть; если выходящий поток приобретает составляющую вектора скорости, отличную от осевой - то это неизбежно создает дефицит импульса и тяги. термины давление (и температура) в термодинамическом смысле применимы только к тепловому хаотическому движению молекул, но не к макроупорядоченному направленному. если вы кидаете мячики-молекулы в стенку сопла тангенциально, так что они не приобретают при столкновении осевую составляющую скорости - то "давление" они создают - но никакой тяги не создают (а если приобретают - то создают ровно в меру того, насколько приобретают, в этом и смысл-механизм работы сопла - превращение любого движения в потоке в осевое, оно эффективно ровно настолько, насколько ему вышеуказанное удается делать). но тангенциальный поток будет еще из-за градиентов скорости работать на диссипацию, трение-перемешивание и создание вихрей, превращая упорядоченное движение в тепловое, увеличивая термодинамическую температуру газа на выходе и снижая кпд
Спасибо за обстоятельный комментарий.
Интересно на сколько в реальном ЖРД поток в сопле ламинарный? Чтоб не создавались вихри. На фото часто видно некий вид сфокусированного от сопла потока, иногда даже повторяющиеся. То есть и там есть некоторый градиент скоростей, да и углов движения.
конечно есть, от этого никуда не денешься, энтропия непобедима; кажется ракетчики неламинарности называют "жгутование" - и хорошо осознают, что в т.ч. это крадет кпд и соответственно импульс. но и не так ужасно, как кажется должно бы быть при таких скоростях истечения; в теме про второй полет старшипа появилось видео с акцентом на факел; течение в нем выглядит удивительно упорядоченным. но то о чем вы говорите - диски маха - это насколько я понимаю эффекты взаимодействия истекающей струи с атмосферой в случае если термодинамический параметр давления на срезе сопла оказывается выше или ниже атмосферного; тогда сверхзвуковой поток вот так вот периодически расширяется-сжимается атмосферным давлением; но вследствие сверхзвукового характера истечения это не может оказывать обратное влияние на процессы в самом сопле. хотя само по себе недо - и перерасширение да, тоже крадет импульс
Равномерность потока, конечно не может быть полной. У краёв есть влияние стенок. Конечно геометрия сопла полностью просчитана и большие "перекосы' устранены.
Вернёмся к моему варианту. Если сравнить тангенцальную скорость 70 м/с , которая в сопле частично перенаправить и осевую 3000 м/с, то потери в УИ будут секунды 2. А при применении сопла с большим расширением можно поиметь и +10 и даже больше. Лишь бы позволило давление на срезе. Про эти градиенты, то они будут с учётом дополнительной центробежной силы. Нужно будет подгонять геометрию.
вы не оттуда начинаете, начинать надо, как велит термодинамика, с конца: чтобы получить максимум работы - вам надо иметь на срезе сопла как можно меньшие и однородные давление и температуру и как можно более однородный по скорости и плотности ламинарный поток. проигрывая в любом параметре - вы проигрываете в целом. думам об увеличении давления одно место - камера сгорания, нельзя думать о том как получить в сопле большее давление, нужно - о том как получить меньшее. если вы исхитрились увеличить давление у стенок сопла - значит у вас недорасширение, вы недополучили работу. если при этом вы исхитрились и температуру не увеличить - значит в соответствии с уравнением состояния газа увеличилась его плотность в этой области, и вы недополучили много работы. а если плотность не увеличилась - значит выросла температура и вы опять недополучили много работы. плюс любые градиенты создают разности термодинамических потенциалов и направленные на их выравнивание потоки, в свою очередь создающие возмущения и диссипацию механической энергии в тепловую. конструктор может только молиться, чтобы все всегда в потоке было однородно, без градиентов, и двигалось ламинарно по осевой. если для чего-то приходится делать иначе - то только для того, чтобы ценой потери кпд и импульса решить иные задачи (пристенное охлаждение, подавление вч). все прочее - попытка бороться со вторым законом термодинамики, что есть грех ровно такой же, что борьба с первым
И все таки должен быть путь использовать атмосферный воздух для повышения эффективности ракетного двигателя.
3в1.jpg
Смысл такой, что ВРД небольшого самолетика со второго контура весь воздух загоняют в зазор между основным соплом и сопловым насадком. Скорость течения воздуха в зазоре до звуковая, но благодаря плавному сжатию потока и закону Бернулли давление на срезе сопла должно стать ниже атмосферного.
Основная идея в том, чтоб в РД использовать как бы двухконтурность. Так в турбореактивном двигателе не очень эффективно просто выбрасывать газ из сопла с максимальной скоростью, гораздо выгодней забрать у него часть энергии и пусть с гораздо меньшими скоростями, но пропихивать больший объем газа.
Кроме того к воздуху можно подмешать топливо. и постараться получить нечто подобное форсажной камере.
Здесь задача получить максимальную тягу (с запасом больше массы самолета) на начальном отрезке полета.
После выхода из слоев атмосферы с достаточной плотностью, самолет отделяется. А сопловый насадок выдвигается дальше. Получается высотное сопло с высоким УИ.
После окончания работы РД, уже в невесомости и при отсутствии заметного скоростного напора, сопловый насадок с помощью двух штанг еще немного отодвигается и разворачивается. Затем надвигается, закрывая собой зазор между соплом и корпусом. Тем самым надежно защищает все агрегаты двигателя, от скоростного напора при входе в атмосферу.
Цитата: Гусев_А от 29.04.2025 09:36:45После выхода из слоев атмосферы с достаточной плотностью, самолет отделяется.
А до отделения самолета его вес не уменьшит грузоподъемность ракеты? Ведь двигатели самолета никак не скомпенсируют его вес.
Собственные двигатели самолета, конечно нет, тем более более второй контур ТРД будет работать на нагнетание воздуха во внешнюю часть ЖРД. Основную добавочную тягу предполагаю получить от эжектора, где к струе из сопла ЖРД будет добавлен воздух и эффекта форсажной камеры. В самолете может находиться бак например с этаном. Холодный, но уже не криогенный при приемлемом давлении наддува и способный быстро испариться.
Цитата: Гусев_А от 29.04.2025 09:36:45Основная идея в том, чтоб в РД использовать как бы двухконтурность. Так в турбореактивном двигателе не очень эффективно просто выбрасывать газ из сопла с максимальной скоростью, гораздо выгодней забрать у него часть энергии и пусть с гораздо меньшими скоростями, но пропихивать больший объем газа.
Доведем идею до логического конца. Ступень из одного или нескольких ТРД поднимает ракету до высоты 15 км, далее работают ракетные ступени. Что не так. Очень большая цена ТРД на единицу тяги, эта начальная ступень будет стоить больше, чем целая ракета такой же ПН. Начальная ступень работает только 15 км. То есть, идея не проходит по критерию отношения эффективности на стоимость.
Цитата: blik от 29.04.2025 12:13:57Цитата: Гусев_А от 29.04.2025 09:36:45Основная идея в том, чтоб в РД использовать как бы двухконтурность. Так в турбореактивном двигателе не очень эффективно просто выбрасывать газ из сопла с максимальной скоростью, гораздо выгодней забрать у него часть энергии и пусть с гораздо меньшими скоростями, но пропихивать больший объем газа.
Доведем идею до логического конца. Ступень из одного или нескольких ТРД поднимает ракету до высоты 15 км, далее работают ракетные ступени. Что не так. Очень большая цена ТРД на единицу тяги, эта начальная ступень будет стоить больше, чем целая ракета такой же ПН. Начальная ступень работает только 15 км. То есть, идея не проходит по критерию отношения эффективности на стоимость.
Очень логично, не спорю. Цена ТРД кратно выше чем ЖРД. И даже их "почти вечная" многоразовость не очень оправдает (при такой то частоте пусков) затрат на создание такого монстра-самолета, который сможет запустить хоть мало мальскую ракету потяжелее. Про одноразовую болванку с ТРД, речи нет вообще.
Я основываясь на предположениях (нужен совет знатоков), что загнанный под сопловый насодок воздух, в купе с добавлением топлива в такой форсажной камере даст прибавку в тяге в несколько раз больше, чем он бы дал, просто выталкиваясь взад в ТРД. Если тяга ЖРД возрастет более чем в 1,5 раза, то тогда есть смысл думать.
Про самолетик, это максимально простой планер, задача которого только и состоит, чтоб обладая такими мощными ТРД управляемо вернуться и совершить посадку, при отсутствии нагрузки и почти пустыми баками. Внутри самолета есть баки с топливом для ТРД,баки с топливом для форсажных камер (ТРД и ЖРД), автоматика, которая явно легче чем кабина с пилотом и толстенный воздуховод. Два таких самолета обеспечат пожизненное существование программы.
Конечно хочется спросить у специалистов, возможна ли вообще такая форсажная камера за соплом ЖРД.
Цитата: Гусев_А от 29.04.2025 16:12:26Про самолетик, это максимально простой планер, задача которого только и состоит, чтоб обладая такими мощными ТРД управляемо вернуться и совершить посадку, при отсутствии нагрузки и почти пустыми баками. Внутри самолета есть баки с топливом для ТРД,баки с топливом для форсажных камер (ТРД и ЖРД), автоматика, которая явно легче чем кабина с пилотом и толстенный воздуховод. Два таких самолета обеспечат пожизненное существование программы.
Такие самолетики подойдут?
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/381430.jpg)
Цитата: Гусев_А от 07.04.2024 05:22:28Вернёмся к моему варианту. Если сравнить тангенцальную скорость 70 м/с , которая в сопле частично перенаправить и осевую 3000 м/с, то потери в УИ будут секунды 2. А при применении сопла с большим расширением можно поиметь и +10 и даже больше. Лишь бы позволило давление на срезе. Про эти градиенты, то они будут с учётом дополнительной центробежной силы. Нужно будет подгонять геометрию.
В 60-х американцы исследовали нечто подобное, правда без вращения - потери УИ - несколько десятков секунд. Думаю со вращением будут еще больше. Правда 70 м/с - это ни о чем, поток их даже не заметит (слишком маленький скоростной напор) - поток будет такой же, как при радиальном вдуве.
Цитата: Гусев_А от 29.04.2025 16:12:26Цитата: blik от 29.04.2025 12:13:57Цитата: Гусев_А от 29.04.2025 09:36:45Основная идея в том, чтоб в РД использовать как бы двухконтурность. Так в турбореактивном двигателе не очень эффективно просто выбрасывать газ из сопла с максимальной скоростью, гораздо выгодней забрать у него часть энергии и пусть с гораздо меньшими скоростями, но пропихивать больший объем газа.
Доведем идею до логического конца. Ступень из одного или нескольких ТРД поднимает ракету до высоты 15 км, далее работают ракетные ступени. Что не так. Очень большая цена ТРД на единицу тяги, эта начальная ступень будет стоить больше, чем целая ракета такой же ПН. Начальная ступень работает только 15 км. То есть, идея не проходит по критерию отношения эффективности на стоимость.
Очень логично, не спорю. Цена ТРД кратно выше чем ЖРД. И даже их "почти вечная" многоразовость не очень оправдает (при такой то частоте пусков) затрат на создание такого монстра-самолета, который сможет запустить хоть мало мальскую ракету потяжелее. Про одноразовую болванку с ТРД, речи нет вообще.
Я основываясь на предположениях (нужен совет знатоков), что загнанный под сопловый насодок воздух, в купе с добавлением топлива в такой форсажной камере даст прибавку в тяге в несколько раз больше, чем он бы дал, просто выталкиваясь взад в ТРД. Если тяга ЖРД возрастет более чем в 1,5 раза, то тогда есть смысл думать.
Про самолетик, это максимально простой планер, задача которого только и состоит, чтоб обладая такими мощными ТРД управляемо вернуться и совершить посадку, при отсутствии нагрузки и почти пустыми баками. Внутри самолета есть баки с топливом для ТРД,баки с топливом для форсажных камер (ТРД и ЖРД), автоматика, которая явно легче чем кабина с пилотом и толстенный воздуховод. Два таких самолета обеспечат пожизненное существование программы.
Конечно хочется спросить у специалистов, возможна ли вообще такая форсажная камера за соплом ЖРД.
Схема с эжекцией внешнего воздуха в сопловой насадок ЖРД исследовалась многократно, в тч и экспериментально.
Проблема в смешении высокоскоростного потока ЖРД с низкоскоростным потоком воздуха. Для смешения без больших потерь нужны большие длины, а значит и масса насадка получается больше выигрыша по тяге. Более или менее получалось в безэлектродном МГД насадке, но это особая песня. Вы же хотите еще сжигать и горючее в скоростном потоке, а это еще большие длины. Посмотрите как выглядит ГПВРД внешнего горения на ЛА, примерно так будет выглядеть и Ваш насадок.
На счет ТРД, Вы делаете распространенную ошибку пытаясь анализировать применение двигателя с ресурсом в десятки тысяч часов в технике с временем работы, ну, максимум час. ВРД для ракетной техники будет сильно отличатся от авиационного.
Цитата: AlexNB от 07.05.2025 07:14:46Схема с эжекцией внешнего воздуха в сопловой насадок ЖРД исследовалась многократно, в тч и экспериментально.
Проблема в смешении высокоскоростного потока ЖРД с низкоскоростным потоком воздуха. Для смешения без больших потерь нужны большие длины, а значит и масса насадка получается больше выигрыша по тяге.
А если сделать по схеме аэроспайка, но с широким зазором между кольцом движков и центральным телом, в который будет проходить воздух?
Цитата: Дем от 07.05.2025 11:07:16Цитата: AlexNB от 07.05.2025 07:14:46Схема с эжекцией внешнего воздуха в сопловой насадок ЖРД исследовалась многократно, в тч и экспериментально.
Проблема в смешении высокоскоростного потока ЖРД с низкоскоростным потоком воздуха. Для смешения без больших потерь нужны большие длины, а значит и масса насадка получается больше выигрыша по тяге.
А если сделать по схеме аэроспайка, но с широким зазором между кольцом движков и центральным телом, в который будет проходить воздух?
Никого не хочу обидеть, но поймите, применение эжекторов для увеличения тяги и УИ лежит на поверхности и, естественно, многократно изучалось.
Возьмем двигатель 90 т тяги, УИ - 300с, соответственно расход - 300 кг/с. Добавим столько же воздуха. Идеальный УИ вырастет до 420 с, реальный мог бы вырасти сек. до 360, тяга тоже процентов на 40. Но, при расходе 150 к/с воздуха через центральное тело (остальные 150 проходят вокруг кольца ЖРД снаружи) его диаметр будет порядка 1 м. и зона смешения, соответственно и длина соплового насадка будет 10-15м, не менее.
Как предельный случай рассмотрим вариант ЖРД из сотни камер с соплом диаметром 100 мм. расположенных в шахматном порядке. Воздух подается в промежутках между камерами. В этом случае длина насадка будет 1-2м... Но представьте, сколько будет весить такой ЖРД и система подачи воздуха. Плюс это работает до высоту км 10, а далее тянем с собой лишнюю массу. В общем применение эжектора, в принципе, может быть рассмотрено для одноступенчатых ВКС с линейными ЖРД, более вряд ли где реально. Проще разработать легкий ВРД, специально для ракетной техники, который будет тянуть до 5-6М, т.е. практически во всем диапазоне работы первой ступени РН. В 80-х В.М.Чепкин прорабатывал водородный двухконтурный ТРДФ работающий до 6М, в перспективе до 7-8М. для применения на одноступенчатых ВКС.
Цитата: AlexNB от 10.05.2025 22:05:05Проще разработать легкий ВРД, специально для ракетной техники, который будет тянуть до 5-6М, т.е. практически во всем диапазоне работы первой ступени РН.
"Лёгкий ВРД на 5-6М" - это же гениально! Сам додумался или прочитал где? Надо патентовать!
Проще лететь на РД и не морочить себе и людям голову. Что все и делают.
Цитата: AlexNB от 10.05.2025 22:05:05Никого не хочу обидеть, но поймите, применение эжекторов для увеличения тяги и УИ лежит на поверхности и, естественно, многократно изучалось.
Надо просто понять что ракете воздух только помеха. Ни созданию тяги ни созданию подъёмной силы он ничем не поможет, только помешает. Надо это понять и тогда таких дурных мыслей не возникнет.
Цитата: AlexNB от 10.05.2025 22:05:05Идеальный УИ вырастет до 420 с, реальный мог бы вырасти сек. до 360,
Надо отталкиваться от земли механическим тыкалом. Тогда тяга будет создаваться без расхода рабочего тела и УИ достигнет бесконечности.
Цитата: Старый от 10.05.2025 23:55:47Цитата: AlexNB от 10.05.2025 22:05:05Проще разработать легкий ВРД, специально для ракетной техники, который будет тянуть до 5-6М, т.е. практически во всем диапазоне работы первой ступени РН.
"Лёгкий ВРД на 5-6М" - это же гениально! Сам додумался или прочитал где? Надо патентовать!
Проще лететь на РД и не морочить себе и людям голову. Что все и делают.
Посмотри хотя бы, кто такой В.М.Чепкин. И в 89г он целому ГК НТ СССР морочил голову + КБ Туполева и Мясищева.
Если ты чего то не понимаешь, то не значит, что этого не существует. Экспериментальные работы в этом направлении уже давно идут. Хладоресурс водорода позволяет и не такое. Для тяжелых РН скорее всего сейчас и не будет использоваться, а для легких - вполне реально в качестве бустера.
Цитата: Старый от 11.05.2025 00:07:28Цитата: AlexNB от 10.05.2025 22:05:05Идеальный УИ вырастет до 420 с, реальный мог бы вырасти сек. до 360,
Надо отталкиваться от земли механическим тыкалом. Тогда тяга будет создаваться без расхода рабочего тела и УИ достигнет бесконечности.
Старый, чтобы не позориться, почитай, хотя бы что ни будь по газодинамике для чайников.
Цитата: Старый от 11.05.2025 00:06:08Цитата: AlexNB от 10.05.2025 22:05:05Никого не хочу обидеть, но поймите, применение эжекторов для увеличения тяги и УИ лежит на поверхности и, естественно, многократно изучалось.
Надо просто понять что ракете воздух только помеха. Ни созданию тяги ни созданию подъёмной силы он ничем не поможет, только помешает. Надо это понять и тогда таких дурных мыслей не возникнет.
Ну да, расскажи это дурням из СССР, которые разрабатывали ядерный челнок между атмосферными планетами, с забором рабочего тела в верхних слоях атмосферы.
Цитата: AlexNB от 11.05.2025 08:47:49Цитата: Старый от 11.05.2025 00:06:08Цитата: AlexNB от 10.05.2025 22:05:05Никого не хочу обидеть, но поймите, применение эжекторов для увеличения тяги и УИ лежит на поверхности и, естественно, многократно изучалось.
Надо просто понять что ракете воздух только помеха. Ни созданию тяги ни созданию подъёмной силы он ничем не поможет, только помешает. Надо это понять и тогда таких дурных мыслей не возникнет.
Ну да, расскажи это дурням из СССР, которые разрабатывали ядерный челнок между атмосферными планетами, с забором рабочего тела в верхних слоях атмосферы.
Где это описано?
Цитата: Антикосмит от 11.05.2025 08:59:20Цитата: AlexNB от 11.05.2025 08:47:49Цитата: Старый от 11.05.2025 00:06:08Цитата: AlexNB от 10.05.2025 22:05:05Никого не хочу обидеть, но поймите, применение эжекторов для увеличения тяги и УИ лежит на поверхности и, естественно, многократно изучалось.
Надо просто понять что ракете воздух только помеха. Ни созданию тяги ни созданию подъёмной силы он ничем не поможет, только помешает. Надо это понять и тогда таких дурных мыслей не возникнет.
Ну да, расскажи это дурням из СССР, которые разрабатывали ядерный челнок между атмосферными планетами, с забором рабочего тела в верхних слоях атмосферы.
Где это описано?
В одном из проектов на конкурс ГК НТ 1989г "Технология, машины и производства будущего".
Цитата: AlexNB от 11.05.2025 08:40:35Посмотри хотя бы, кто такой В.М.Чепкин. И в 89г он целому ГК НТ СССР морочил голову
Я не интересуюсь людьми которые морочат другим голову. Так только если иногда поржать.
Цитата: AlexNB от 11.05.2025 08:47:49Цитата: Старый от 11.05.2025 00:06:08Цитата: AlexNB от 10.05.2025 22:05:05Никого не хочу обидеть, но поймите, применение эжекторов для увеличения тяги и УИ лежит на поверхности и, естественно, многократно изучалось.
Надо просто понять что ракете воздух только помеха. Ни созданию тяги ни созданию подъёмной силы он ничем не поможет, только помешает. Надо это понять и тогда таких дурных мыслей не возникнет.
Ну да, расскажи это дурням из СССР, которые разрабатывали ядерный челнок между атмосферными планетами, с забором рабочего тела в верхних слоях атмосферы.
Я уверен что этим дурням всё рассказали и без меня. И они всё поняли.
Цитата: Старый от 11.05.2025 00:06:08Цитата: AlexNB от 10.05.2025 22:05:05Никого не хочу обидеть, но поймите, применение эжекторов для увеличения тяги и УИ лежит на поверхности и, естественно, многократно изучалось.
Надо просто понять что ракете воздух только помеха. Ни созданию тяги ни созданию подъёмной силы он ничем не поможет, только помешает. Надо это понять и тогда таких дурных мыслей не возникнет.
Цитата: AlexNB от 11.05.2025 08:42:18Старый, чтобы не позориться, почитай, хотя бы что ни будь по газодинамике для чайников.
Ясно. Понять ты не способен и будешь продолжать позориться.
Цитата: AlexNB от 11.05.2025 08:42:18Старый, чтобы не позориться, почитай, хотя бы что ни будь по газодинамике для чайников.
А все люди которые делали и делают ЖРД без эжекторов - они тоже не читали газодинамику для чайников?
Цитата: AlexNB от 11.05.2025 08:47:49Цитата: Старый от 11.05.2025 00:06:08Цитата: AlexNB от 10.05.2025 22:05:05Никого не хочу обидеть, но поймите, применение эжекторов для увеличения тяги и УИ лежит на поверхности и, естественно, многократно изучалось.
Надо просто понять что ракете воздух только помеха. Ни созданию тяги ни созданию подъёмной силы он ничем не поможет, только помешает. Надо это понять и тогда таких дурных мыслей не возникнет.
Ну да, расскажи это дурням из СССР, которые разрабатывали ядерный челнок между атмосферными планетами, с забором рабочего тела в верхних слоях атмосферы.
Люди добросовестно превращали деньги в мусор, по заданию ЦК, обанкротить страну для частного распила - задача сложная, но выполнимая. Все именно так - воздух для ракеты - только помеха.
А то что вы пытаетесь выдумать - это воздушный старт на ТРД с режимом ПВРД.
Цитата: Prokrust от 11.05.2025 10:27:20ЦитироватьНу да, расскажи это дурням из СССР, которые разрабатывали ядерный челнок между атмосферными планетами, с забором рабочего тела в верхних слоях атмосферы.
Люди добросовестно превращали деньги в мусор, по заданию ЦК, обанкротить страну для частного распила - задача сложная, но выполнимая.
Возможно просто полная интеллектуальная деградация. На весёлых картинках межпланетных ядерных челноков денег то много не распилишь.
Цитата: Prokrust от 11.05.2025 10:27:20Все именно так - воздух для ракеты - только помеха.
Но не все способны это понять.
Предлагаю больше на эту тему не спорить ибо бессмысленно, каждый останется при своем мнении.
А будущее, возможно ближайшее, нас рассудит.
Цитата: AlexNB от 11.05.2025 10:58:10А будущее, возможно ближайшее, нас рассудит.
А что случится то? Изменятся законы физики?
Цитата: AlexNB от 10.05.2025 22:05:05легкий ВРД, который будет тянуть до 5-6М,
Цитата: AlexNB от 11.05.2025 08:47:49ядерный челнок между атмосферными планетами, с забором рабочего тела в верхних слоях атмосферы.
Надо патентовать! Надо срочно патентовать! Пока недотёпы Маски и Безосы не додумались до этого сами. Или пока наши великие изобретатели не продали им это. :P 8) ;D ;D
Цитата: Дем от 07.05.2025 11:07:16Цитата: AlexNB от 07.05.2025 07:14:46Схема с эжекцией внешнего воздуха в сопловой насадок ЖРД исследовалась многократно, в тч и экспериментально.
Проблема в смешении высокоскоростного потока ЖРД с низкоскоростным потоком воздуха. Для смешения без больших потерь нужны большие длины, а значит и масса насадка получается больше выигрыша по тяге.
В моем варианте увеличение длины насадка, даже выгодно, так как при дальнейшем использовании он увеличит коэффициент расширения при высотном варианте. Если как то позволит геометрия. Если величины : масса насадка и прирост тяги сопоставимы то смысла конечно нет.