Форум Новости Космонавтики

Тематические разделы => Средства выведения и другие технические вопросы => Тема начата: Дима. от 28.10.2007 17:40:04

Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Дима. от 28.10.2007 17:40:04
~~~

Недавно мне попался на глаза документ NASA (http://hdl.handle.net/2060/19700018639), где говорится, что в выхлопе двигателя R-4D есть условия для образования негазообразных фракций H2O и CO2.

Цитата:

(http://imgex.com/images/6901970018639_fragment.png)

Возможно ли, что "белые хвосты", образующиеся при работе современных вспомогательных двигателей на производных гидразина - вызваны той же причиной:

RCS Шаттла -

(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/4623.jpg)

OMS Шаттла -

(http://images.jsc.nasa.gov/lores/STS007-18-778.jpg)

Вспомогательные двигатели кораблей "Союз"и "Прогресс" и станции МКС:

(http://imgex.com/images/578Progress_RCS_1.jpg) . (http://imgex.com/images/301Progress_RCS_4.jpg)

(http://imgex.com/images/963E15SR_1.jpg) . (http://imgex.com/images/485E15SR_2.jpg)

(http://imgex.com/images/503E15SR_8.jpg) . (http://imgex.com/images/416E15SR_9.jpg)


Весьма похоже, что наблюдаемые эффекты, как и в случае с R-4D - вызваны присутствием в выхлопе этих ( схожих по конструкции, характеристикам и топливу ) двигателей негазообразных фракций H2O и CO2.  

Но о каких именно фракциях идёт речь..

Что это - "снег" или "туман" ???

...
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Старый от 28.10.2007 19:29:04
На всякий случай сразу объясняю зачем Дима поднял этот вопрос.
 На лунном модуле Аполлона двигатели управления стояли практически под носом у астронавтов. А стало быть выхлоп должен был их слепить и мешать смотреть. А стало быть совершенно очевидно...
 И ещё на киносъёмке где ЛМ крутится перед ОБК не заметно таких выхлопов из сопел ЛМа. (Голливуд не знал что их должно быть видно). Так что объясняя это ему сразу имейте в виду.
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Bell от 28.10.2007 19:00:15
А я думал, что это про вечно зеленый ролик старта взлетной ступени ЛМа  :lol:
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Agent от 29.10.2007 07:07:56
У Шаттла нифига не такой выхлоп. Можно посмотреть видео с ВТБ в момент разделения.
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Зомби. Просто Зомби от 28.10.2007 21:50:27
Ну значит ясно - нет никаких Шаттлов
Маде, типа, ин Голливуд :roll:

Ну мы уже раньше вас догадались:
http://balancer.ru/forum/punbb/viewtopic.php?id=57644
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Bell от 28.10.2007 21:07:46
Цитировать~~~

Недавно мне попался на глаза документ NASA (http://hdl.handle.net/2060/19700018639), где говорится, что в выхлопе двигателя R-4D есть условия для образования негазообразных фракций H2O и CO2.

...
Интересно, как Дима себе представляет "негазообразных фракций H2O и CO2"? В вакууме ессно. И главное - почему они становятся "негазообразными"?

Дима, расскажи нам скорее!
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Alexc от 29.10.2007 09:20:56
Цитировать
Цитировать~~~

Недавно мне попался на глаза документ NASA (http://hdl.handle.net/2060/19700018639), где говорится, что в выхлопе двигателя R-4D есть условия для образования негазообразных фракций H2O и CO2.

...
Интересно, как Дима себе представляет "негазообразных фракций H2O и CO2"? В вакууме ессно. И главное - почему они становятся "негазообразными"?

Дима, расскажи нам скорее!
"негазообразных фракций H2O и CO2" - это скорее всего твердые ... 8)  
почему они становятся "негазообразными"? - ну вообще то газ при резком расширении имеет тенденцию охлаждаться... 8)
Не знаю, может ли иметь место нечто подобное в выхлопе РД, но однажды наблюдал факел на буровой. Лето, жара, из ледяной горы с диким ревом горизонтально бъет струя голубого пламени метров на 10-15
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Дима. от 31.10.2007 18:13:34
ЦитироватьНа лунном модуле Аполлона двигатели управления стояли практически под носом у астронавтов. А стало быть выхлоп должен был их слепить и мешать смотреть.
Какие любопытные фантазии..

Вы уверены, что импульс длительностью 10..50 мс мог серьёзно помешать пилотировать лунный модуль?

Похоже, что Вы в очередной раз ошибаетесь со своими странными догадками.

ЦитироватьУ Шаттла нифига не такой выхлоп. Можно посмотреть видео с ВТБ в момент разделения.
На снимке показан выхлоп системы орбитального маневрирования ( OMS ) Шаттла, работающей на производных гидразина:

(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/59648.jpg)

А что это - снег, туман, или и то и другое вместе, хотелось бы услышать от специалистов.

...
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: RadioactiveRainbow от 31.10.2007 18:19:47
А может все таки газ?  :|
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Bell от 31.10.2007 17:29:04
ЦитироватьА может все таки газ?  :|
А может это даже не R-4D и все эти снимки не имеют никакого отношения к исходному "документу НАСА"?  :lol:
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Agent от 01.11.2007 05:14:06
Цитировать
ЦитироватьУ Шаттла нифига не такой выхлоп. Можно посмотреть видео с ВТБ в момент разделения.
На снимке показан выхлоп системы орбитального маневрирования ( OMS ) Шаттла, работающей на производных гидразина:
...
Вам делать нефиг? Ок. Снимок сделан с УФ фильтром. Опровергайте....
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: kulch от 01.11.2007 09:44:48
Дима, а как же вопрос с осадкой топлива перед запуском J-2? Мы продолжим разговор вот здесь:
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?p=257387#257387
или как?
Или вы считаете для себя унизительным хотя бы написать там после всего кипежа что-то типа "Спасибо! Я все понял!" ?
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Bell от 01.11.2007 15:28:45
ЦитироватьА что это - снег, туман, или и то и другое вместе, хотелось бы услышать от специалистов.
...
Специалистов в чем? В молекулярной физике?
Ну так берем параметры ЖРД, т.е. давление в КС, степень расширения сопла и считаем адиабатное расширение газа. Может и будет такое падение температуры, что продукты сгорания сконденсируются.
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: RadioactiveRainbow от 01.11.2007 18:08:10
ЦитироватьМожет и будет такое падение температуры, что продукты сгорания сконденсируются.
Небольшая поправка - падение температуры и давления, обеспечивающие окнденсацию.
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Дима. от 12.11.2007 16:18:47
RadioactiveRainbow ... А может все таки газ?

У меня есть только документы по испытаниям R-4D:

(http://imgex.com/images/334R_4D_plume_txt_x.png)


(http://imgex.com/images/801R_4D_plume_txt_2_x.png)


Как видите - речь идёт о присутствии в выхлопе гидразиновых двигателей жидких и твёрдых фракций, существенно влияющих на оптические свойства выхлопа.

Сравните две картинки:

(http://imgex.com/images/416E15SR_9.jpg) . (http://imgex.com/images/503E15SR_8.jpg)

Обратили внимание на выхлоп двигателя ориентации МКС..

Такие оптические эффекты вряд ли возможны для чистого газа. Весьма похоже, что "белые хвосты" у двигателей "Союза" и МКС вызваны теми же причинами, что и у R-4D.

...
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Дима. от 06.01.2008 14:34:28
ЦитироватьСнимок сделан с УФ фильтром.
УФ фильтр блокирует соответствующее излучение, не позволяя ему создавать изображение.

Поэтому, при использовании УФ фильтра - оптически прозрачный выхлоп не может превратиться в струю снега H2O и CO2.

(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/4623.jpg)

Правильно?
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: pk13 от 06.01.2008 15:40:54
Дима. А как вы объясните тот факт, что на видео и у шаттла и у Союза выхлопы оптически прозрачны?
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Дима. от 06.01.2008 14:59:36
ЦитироватьА как вы объясните тот факт, что на видео и у шаттла и у Союза выхлопы оптически прозрачны?
Вашей невнимательностью.

Если бы Вы внимательно просмотрели кадры видео-трансляций стыковок Союза и МКС на предыдущей странице ( не говоря уже о самих трансляциях ) - то вряд ли стали бы столь решительно отрицать объективную реальность.

(http://imgex.com/images/416E15SR_9.jpg) . (http://imgex.com/images/503E15SR_8.jpg)

Сравните выхлоп двигателя ориентации МКС на этих кадрах. Вы уверены, что этот выхлоп одинаково "оптически прозрачен" в обоих случаях?
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: pk13 от 06.01.2008 18:43:49
Цитировать
ЦитироватьА как вы объясните тот факт, что на видео и у шаттла и у Союза выхлопы оптически прозрачны?
Вашей невнимательностью.
Ну "объективная реальность" дана нам как известно в ощущениях :). Посмотрел еще раз видео шаттла после отделения ВТБ, выхлоп другой чем на ваших скриншотах, уж извините. Впрочем Agent об этом уже писал, видимо у вас какая-то другая "объективаня реальность" или "ощущения" от нее.
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Дима. от 06.01.2008 18:58:27
ЦитироватьПосмотрел еще раз видео шаттла после отделения ВТБ, выхлоп другой чем на ваших скриншотах
На "моих" скриншотах - выхлоп вспомогательных двигателей Союза и МКС, работающих на производных гидразина. Если Вы умеете читать по-английски, то в самом первом сообщении легко обнаружите то место, где конструкторы двигателей R-4D сообщают о наличии условий образования в выхлопе негазообразных фракций ( снега ? ) H2O и CO2. Кроме того, далее - Вы можете прочитать в отчётах испытаний, что исследованный выхлоп двигателей R-4D содержал также жидкие и кристаллические фракции, опознанные испытателями ( если не ошибаюсь ) как нитрат гидразина.

Возможно, что как раз какие-то из жидких и/или твёрдых компонентов выхлопа и приводят к появлению характерных белых "хвостов" на многих съёмках работы двигателей такого типа.
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Дима. от 24.05.2011 13:41:49
Ещё один пример видимого "хвоста" выхлопа двигателей ориентации:

(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/18283.jpg)
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Штуцер от 24.05.2011 14:20:48
Где то уже обсуждали невозможность конденсации в вакууме продуктов сгорания ЖРД.
ЦитироватьRadioactiveRainbow ... А может все таки газ?
У меня есть только документы по испытаниям R-4D...
Не силен в аглицком. А у Вас есть перевод, или текстовой файл?
В частности, испытания проводились в вакууме?
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Seerndv от 24.05.2011 13:40:33
Цитировать~~~

Недавно мне попался на глаза документ NASA (http://hdl.handle.net/2060/19700018639), где говорится, что в выхлопе двигателя R-4D есть условия для образования негазообразных фракций H2O и CO2.

Но о каких именно фракциях идёт речь..

Что это - "снег" или "туман" ???

...

Двадцать лет назад молодым специалистом переводил текст по поводу налёта на оптику и иллюминаторы шаттла при работе двигателей коррекции, рассматривалось воздействие на покрытие.
как ни странно, там было написано что часть выхлопа именно кристализуется, при чём приводились диаграммы толщины "налёта" от времени работы оных, скорость испарения на солнечной стороне,
график роста плёнки после выключения движка "горбатый".
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Bell от 24.05.2011 15:59:18
Фаза однозначно твердая, поскольку в вакууме жидкости существовать не могут (как вода на Марсе) и вообще вещества, образующие эту фазу скорее всего по природе твердые (те же упоминавшиеся нитраты). Можно посмотреть в ПРОПЕПе, что там подходящее будет в продуктах сгорания. Кроме того, на твердость указывает узкий разлет "выхлопа" - частицы летят по прямой, а газ разлетается широким веером, с углом раствора больше 180 гр.
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Дима. от 24.05.2011 18:38:39
ЦитироватьФаза однозначно твердая, поскольку в вакууме жидкости существовать не могут (как вода на Марсе)
Не могут, только если рассматривать вопрос в принципе (т.е. состояние жидкости в вакууме через бесконечное время). На практике, если скорость испарения конкретной жидкости в конкретных условиях пренебрежимо мала ( например, меньше 1% за период наблюдения ) - вполне можно говорить и о жидкости в вакууме.

Вот, для примера - статья из журнала "НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ" №4, 2004 г.

ЦитироватьКоварная кромка

В ходе проектирования МКС одна из задач заключалась в минимизации воздействия двигателей ориентации на внешние поверхности станции и стыкующихся с ней аппаратов. Актуальность этой проблемы стала очевидна по результатам наблюдения за внешними поверхностями комплекса «Мир», показавшими высокую степень загрязнения последних продуктами неполного сгорания (ПНС) от управляющих двигателей малой тяги.
 
   Для выяснения механизмов образования ПНС, их пространственной динамики распространения, химического состава, токсикологических свойств, а также в целях разработки методов ограничения загрязняющих воздействий, в 1994–2002 гг. был осуществлен комплекс экспериментальных, расчетных и проектных работ. В этих работах активное участие принимали сотрудники Центра Келдыша, РКК «Энергия» и ЦУПа.
 
   Поскольку полностью смоделировать рассматриваемое явление на наземных стендах было невозможно, был проведен космический эксперимент «Двикон» (двигательная контаминация, т.е. загрязнение от двигателей) на ОС «Мир». Во время выхода в открытый космос 10 ноября 1998 г. Г.Падалка и С.Авдеев установили на внешней поверхности станции (На агрегатном отсеке Базового блока, на штанге системы «Игла», примерно в 1 м от зоны размещения двигателей.) планшет с образцами экспонируемых материалов, а 23 июля 1999 г. С.Авдеев и В.Афанасьев сняли и возвратили его на Землю. В ходе эксперимента были получены уникальные данные, которые легли в основу дальнейших исследований по данной проблеме на МКС.
 
   В ходе первого из указанных выходов космонавты сняли образцы сразу после того, как двигателями управления было выдано 20 импульсов. Рамка планшета была оставлена на дальнейшее экспонирование. Кроме того, С.Авдеев специальной салфеткой протер поверхность агрегатного отсека во впадине, в которой находились двигатели. Земля попросила визуально оценить, что он там видит. «Что-то напоминающее лужи», – сообщил космонавт. И это в вакууме, где практически любые жидкости испаряются в течение короткого времени!

      Салфетка со следами ПНС была доставлена на Землю для подробного химического анализа взятых в космосе проб. Хроматограф показал наличие целого букета веществ, содержащего промежуточные продукты распада и сгорания топлива «азотный тетроксид (АТ) – несимметричный диметилгидразин (НДМГ)». Последний, называемый у ракетчиков «гептилом», считается особо ядовитым (Среди испытателей ходят легенды: «Если ты вдохнул пары гептила и почувствовал его весьма характерный запах, значит, ты уже мертвец». Конечно, это не совсем так, но предельно допустимая концентрация (ПДК) этого вещества весьма мала.). Однако на салфетке оказались и вещества, на порядок более ядовитые, чем гептил, например нитрозадиметиламин (Американские специалисты устанавливают ПДК на это вещество, стремящуюся к «0», т.е. присутствие его во вдыхаемом человеком воздухе совершенно не допустимо даже в малейших концентрациях.).

   Проведенные исследования показали, что вся поверхность станции вокруг управляющих двигателей и даже далеко за зоной воздействия их струи покрыта ПНС – и это несмотря на то, что в теории основная масса продуктов сгорания должна быть сконцентрирована в «присевной» зоне факела и не должно оставаться никаких следов воздействия, кроме тепловых и газодинамических.
 
   Основная причина указанного выше явления следующая. Управляющие жидкостные ракетные двигатели малой тяги (ЖРД МТ) работают в импульсном режиме (длительность импульса ~100 мс, количество включений в серии 10–30). При этом они имеют пленочную систему охлаждения: периферийные форсунки подают на стенку мощную завесу компонентов, которые образуют жидкостно-паровую пленку, защищающую камеру сгорания от теплового воздействия. И, хотя в «ядре» пламени температура почти 3000°С, в «пристенке» – гораздо ниже. Пленка доходит до критического сечения сопла, где создаются наилучшие условия для ее срыва. При этом часть пленки, срываясь из зоны критического сечения, уходит в «ядро» потока, часть «высаживается» на стенку сопла и постепенно ползет к срезу. На оконечном участке сопла перед срезом стенка вообще холодная – если ее температура в камере может достигать 1000°С, то на срезе стенка сопла нагреется до температуры 150°С за 100 импульсов, чего в жизни практически никогда не бывают. В этой зоне происходит накопление пленки.

   После следующего (импульсного) включения ЖРД МТ все содержимое этой зоны вытягивается газом из сопла. Капли, обладающие вязкостью и поверхностным натяжением, ведут себя не как твердые частицы, а под действием комплекса сил на кромке сопла отрываются и летят в сторону из зоны газовой струи.

   Основная масса газа в области за срезом сопла в вакууме распространяется под углом 40–50° к оси двигателя. Капли же могут выноситься на значительно большие углы, вплоть до 90° и выше. Опытным путем был получен график распределения капельной фазы ПНС, имеющий две зоны движения капель – центральную (порядка 30°) и периферийную (от 50 до 90°).

   Большой вклад в образование ПНС вносит то, что при длительности одного импульса 100 мс номинальное давление в камере двигателя (а значит, и работа при номинальной тяге с образованием «чистых» продуктов полного сгорания – паров воды, углекислого и других газов) поддерживается в течение ~60 мс. А около 40 мс двигатель лишь выходит на режим, и в течение этого времени формируется основная масса ПНС. На снимках, сделанных на «Мире», даже на большом удалении от ЖРД МТ хорошо видны капли диаметром 2 и 3 мм, а также большая зона воздействия паровой фазы и капель меньшего размера. Все эти ПНС остаются на поверхности, и имеется риск загрязнения скафандров во время выходов экипажа в открытый космос, вследствие чего ПНС могут быть занесены в станцию через шлюзовой отсек. Кроме того, результаты всех экспериментов в области материаловедения, связанные с микрогравитацией и высоким вакуумом, которые проводятся на внешней поверхности станции, тоже могут быть искажены ПНС.

   Следующий вопрос: как долго ПНС остаются на внешних поверхностях? Насколько плотно «сидит» фаза, выпавшая на поверхность? Выпавшие вещества под воздействием внешних условий претерпевают фазовый обмен: сначала – медленно испаряющаяся жидкость, потом – твердое вещество.

   Результаты последних исследований, проведенных уже на МКС в 2002 г., говорят, что капли ПНС размером ~2 мм испаряются... за пять-шесть месяцев! И это при том, что сами чистые компоненты топлива вскипают в вакууме мгновенно в виде т.н. «парообразующего взрыва»!

   Необходимо отметить, что отечественные разработчики уже сталкивались с явлением выпадения ПНС на поверхностях автоматических КА. Это явление было особенно неприятно «наблюдать» на морских боевых ракетах, где даже на коротких участках полета включавшийся датчик вместо звезд видел рассеянный свет от капельной фазы ПНС...

   При обсуждении полученных результатов с американской стороной (что делать на МКС?) российские разработчики наткнулись на стену непонимания: «Такого быть не может! Все продукты должны лететь в струе 15°...» Ни о каком финансировании и совместном углубленном изучении данного явления специалисты NASA не хотели и слышать. Хотя проблема затрагивает всех «обитателей» станции и должна была решаться совместно с американцами как основными интеграторами на МКС. В результате отечественные специалисты стали работать сами.
   Как же защитить станцию от воздействия ПНС?

   Полностью убрать капли и мелкодисперсную фазу, по-видимому, на современном этапе невозможно. Однако можно (исходя из конкретной компоновки станции) ограничить углы разлета. На самом деле в зоне воздействия ЖРД МТ, обычно ничего не ставят: проектанты всегда всесторонне рассматривают конфигурацию и стараются все элементы конструкции убрать «из струи», во избежание теплового, эрозионного и динамического воздействия. Но весь парадокс заключается в том, что загрязняющее воздействие струи оказывается не только по вектору работы двигателя, но и фактически вокруг струи и даже позади сопла!

   В ходе очередного этапа исследований, начатого на МКС в 2001 г., решалась задача не только фиксации загрязняющих воздействий ЖРД МТ, но и апробирования специально разработанных и запатентованных защитных устройств1, предназначенных для существенного ограничения зон воздействия ПНС на прилегающие поверхности и узлы станции. Данные исследования проводятся в рамках космического эксперимента «Кромка», ставшего одним из первых исследований, реализованных на МКС в рамках научной программы. Защитные устройства устанавливаются космонавтами вручную при выходах в открытый космос. В настоящее время рассматривается вопрос об оснащении защитными устройствами практически всех ЖРД МТ, применяемых и планируемых к использованию на МКС для целей ориентации, причаливания и стыковки, в т.ч. на новых модулях.

   Специалисты Центра Келдыша предложили усовершенствовать конструкцию защитных устройств, снабдив ее пористым поглотителем, который впитывает «осадки». Когда ЖРД МТ включается на длительное время, поглотитель прогревается и его содержимое разлагается на более простые составляющие и испаряется. В качестве пористых тел могут использоваться специальные абсорбенты, впитывающие вещества и способные их разлагать на более простые, приводя к регенерации поглотителя.

   Во время выхода в космос экипажа МКС-8 27 февраля космонавты М.Фоул и А.Калери должны были возвратить на станцию третий планшет по эксперименту «Кромка», который стоял в районе ЖРД МТ (каналы рысканья и тангажа), упаковать его и поставить новый планшет вблизи двигателей крена: как работают защитные экраны на двигателях первой группы, специалисты уже знают; для второй группы вопросы остаются. Однако, как мы знаем, выход пришлось прервать, и работа осталась невыполненной. Следующий выход намечен на лето 2004 г.

   Проблема защиты МКС от «выхлопов» двигателей управления актуальна не только для России и США: в ближайшем будущем к станции полетят грузовые корабли, созданные в Европе и Японии. Их двигатели тоже предполагается оснастить защитными устройствами, спроектированными на основе опыта, имеющегося у российских разработчиков.

   По согласованию с американской стороной, на внекорабельную деятельность экипажа МКС наложены определенные ограничения. В частности, выход может состояться не ранее чем через несколько часов после последнего включения ЖРД МТ. Для защиты экипажа и интерьеров станции от загрязнения ПНС после выходов в открытый космос в зону агрегатного отсека введена особая процедура: космонавты носят с собой специальные «полотенца», которыми тщательно вытирают скафандры в случае появления следов загрязнения, а для протирки оптических поверхностей (иллюминаторов, датчиков и т.п.) предлагается даже разработать некое устройство вроде пульверизатора.

   Если защититься полностью от ПНС нельзя, то возникает правомерный вопрос: а нельзя ли перейти, скажем, на другое, более «экологически чистое» топливо, о котором в последнее время очень часто говорят? Конечно, с уже созданной и запущенной в космос техникой это сделать невозможно, но если заглянуть подальше в будущее...

   К сожалению, эксплуатация ЖРД МТ на компонентах, дающих «чистый» выхлоп, в частности жидком кислороде и жидком водороде, сопряжена с излишними трудностями, а новые топлива, например на основе перекиси водорода, не удовлетворяют проектантов в связи с меньшим удельным импульсом или плохими характеристиками выхода двигателя на режим.

   Для того чтобы снизить риск заражения обслуживающего персонала, для верхних ступеней боевых ракет, а также других систем, оснащаемых ЖРД МТ, американцы рассматривают новые нетоксичные и неканцерогенные топлива, основанные на азидах. По энергетике они примерно равны АТ-НДМГ, но по динамике выхода на режим уступают; к тому же пока нет данных о том, какие промежуточные продукты образуются при неполном сгорании этих топлив.

   Кроме того, от начала работ до внедрения топлива в жизнь может пройти очень много времени. И вообще, если речь идет не о десятках килограммов вещества для лабораторных опытов, а о сотнях и тысячах тонн для промышленного использования, вопрос усложняется во много раз...

Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: dan14444 от 25.05.2011 05:53:17
А чего, собсно, обсуждать? Если есть светорассеивание - значит есть частицы. "Жидкое оно или твёрдое" - вопрос возможно не вполне корректный, сначала надо с размером разобраццо (Лоренц-Ми и угловые спектры в помощь), мож там вообще один Релей (но это вряд ли). Потом и степень "кристалличности" частиц можно пытаться поймать через поляризацию, например...
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Monoceros от 25.05.2011 19:47:02
http://www.youtube.com/watch?v=Obd_jTO66-0&feature=related
http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=BMBcLg0DkLA#t=49s

- а тут почему все чисто? :)

ЗЫ у _гидразиновых_ двигателей в выхлопе никаких H2O и CO2 нету
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Monoceros от 25.05.2011 20:05:55
ЦитироватьМожно посмотреть в ПРОПЕПе, что там подходящее будет в продуктах сгорания.
В пропепе точно нитраты нельзя увидеть в продуктах сгорания :) Там больше чистые в-ва, оксиды, нитриды, радикалы, электроны и тд.
Вообще зуб даю что это или тупо горячий газ светится, или несгоревшее топливо (в том числе и выброшенное до момента воспламенения).
Какая там степень расширения сопла? Щас посчитаем что там за 19.0М  :lol:
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Штуцер от 25.05.2011 20:32:08
В продуктах сгорания АТ+НДМГ на установившемся режиме в основном вода, азот, углекислый газ. Но почти 1% углерода! Возможно он и дает видимую картинку.
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Monoceros от 26.05.2011 18:43:28
ЦитироватьВ продуктах сгорания АТ+НДМГ на установившемся режиме в основном вода, азот, углекислый газ. Но почти 1% углерода! Возможно он и дает видимую картинку.
Пока в выхлопе есть вода и тем более углекислый газ никакого углерода там быть не может.
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Suzeren от 26.05.2011 19:38:53
А вот жаль что не проводили исследования на то, как эти самые выхлопы влияют на работу оптических приборов системы ориентации и стабилизации... Все эти газопылевые облака могут отражать солнечные лучи и существенно влиять на шумовые составляющие которым подвергается работа астродатчиков.
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Штуцер от 26.05.2011 20:23:46
Цитировать
ЦитироватьВ продуктах сгорания АТ+НДМГ на установившемся режиме в основном вода, азот, углекислый газ. Но почти 1% углерода! Возможно он и дает видимую картинку.
Пока в выхлопе есть вода и тем более углекислый газ никакого углерода там быть не может.
А это как?

Цитироватьне токсичные   
Н2   1,49   
Н2О   28,01   
N2   34,92   
CO2   32,75   
C   0,93   
NH3   0,02   
CH4   0,1
Прочие   0,1   
Итого   97,32   
токсичные   СО   2,68   
http://www.ineca.ru/?dr=bulletin/arhiv/0105&pg=010
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Bell от 26.05.2011 19:38:30
Цитироватьhttp://www.ineca.ru/?dr=bulletin/arhiv/0105&pg=010
Ух ты! Да там у керосина/ЖК меньше углерода в выхлопе!  :shock:
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Monoceros от 26.05.2011 22:50:20
ЦитироватьА это как?

Цитироватьне токсичные   
Н2   1,49   
Н2О   28,01   
N2   34,92   
CO2   32,75   
C   0,93   
NH3   0,02   
CH4   0,1
Прочие   0,1   
Итого   97,32   
токсичные   СО   2,68   
http://www.ineca.ru/?dr=bulletin/arhiv/0105&pg=010

Я думаю это опечатка. 0.1% еще ладно, недогорает где-то что-то, но целый процент точно сгорел бы в углекислом газе.
Вот данные и пропепа:

 Case  1 of  1     26 May 2011 at 10:39:52.47 pm

  CODE                                   WEIGHT    D-H  DENS      COMPOSITION
   690 NITROGEN TETROXIDE (LIQ.)        700.000      0  0.05170    2N   4O
  1022 UNSYM-DIMETHYLHYDRAZINE (UDMH)   300.000    198  0.02830    2C   8H   2N

THE PROPELLANT DENSITY IS 0.04142 LB/CU-IN OR  1.1466 GM/CC
THE TOTAL PROPELLANT WEIGHT IS 1000.0000 GRAMS

NUMBER OF GRAM ATOMS OF EACH ELEMENT PRESENT IN INGREDIENTS

  39.932117 H     9.983029 C    25.197775 N    30.429491 O

****************************CHAMBER RESULTS FOLLOW    *****************************

 T(K)  T(F)  P(ATM)   P(PSI) ENTHALPY  ENTROPY   CP/CV     GAS   RT/V
3496. 5833.  150.00  2205.10    59.40  2637.17  1.2209 43.866    3.419

SPECIFIC HEAT (MOLAR) OF GAS AND TOTAL=   10.979   10.982
NUMBER MOLS GAS AND CONDENSED=  43.8663   0.0000

 15.23895 H2O       12.44968 N2         6.68735 CO         3.83176 H2      
  3.29436 CO2        1.16463 HO         0.62013 H          0.29561 NO      
  0.16968 O2         0.10879 O          0.00189 HO2        0.00070 CHO    
 5.13E-04 NHO       4.85E-04 NH3       4.14E-04 N         2.82E-04 NH2    
 1.82E-04 NH        1.81E-04 NO2       1.13E-04 N2O       7.07E-05 CNH    
 4.90E-05 CNHO      4.88E-05 CH2O      3.94E-05 NHO2      3.54E-05 NHO2    

THE MOLECULAR WEIGHT OF THE MIXTURE IS   22.797

****************************EXHAUST RESULTS FOLLOW    *****************************

 T(K)  T(F)  P(ATM)   P(PSI) ENTHALPY  ENTROPY   CP/CV     GAS   RT/V
1580. 2384.    1.00    14.70 -1009.59  2637.17  1.2443 42.548    0.024

SPECIFIC HEAT (MOLAR) OF GAS AND TOTAL=   10.120   10.121
NUMBER MOLS GAS AND CONDENSED=  42.5478   0.0000

 15.21678 H2O       12.59864 N2         5.22956 CO2        4.75298 CO      
  4.74863 H2         0.00062 H          0.00008 HO         0.00004 NH3    

THE MOLECULAR WEIGHT OF THE MIXTURE IS   23.503

**********PERFORMANCE:  FROZEN ON FIRST LINE, SHIFTING ON SECOND LINE**********

IMPULSE   IS EX      T*      P*      C*    ISP*  OPT-EX  D-ISP      A*M   EX-T
  293.5  1.2395   3122.   83.54  5613.2           14.75  336.5  0.07914  1328.
  305.0  1.1713   3242.   85.52  5745.6   221.8   16.00  349.7  0.08100  1580.
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Nikola от 27.05.2011 22:50:20
Частицы там есть. Ма-а-аленькие такие кластеры, поймать размер можно только дифракцией электронов (>20000ат/кл) или масс-спектрометрией. Доля конденсата маленькая, пусть 1%, естественно сие надо считать/мерять. Кластеры могут быть жидкие, кристаллические или аморфные, соотношение зависит от параметров истечения, но в любом случае присутствуют все. Часто бывают с безумной кристаллической структурой (пятая ось симметрии). Кстати вообще возможны и слоеные кластеры, вода-СО2-азот, например.
Белый цвет сильно удивляет. После сопла в/на/возле таких кластеров идет релаксация всяких возбужденных молекул, коих в выхлопе предостаточно. Соответственно эти струи при возбуждении всегда светятся очень красивыми многослойными цветами. Тут возможно дефект оптики либо сильная внешняя подсветка или что-то вообще непонятное.
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Штуцер от 27.05.2011 23:43:30
ЦитироватьЧастицы там есть. Ма-а-аленькие такие кластеры, поймать размер можно только дифракцией электронов (>20000ат/кл) или масс-спектрометрией... Кластеры могут быть жидкие, кристаллические или аморфные...пятая ось симметрии... возможны и слоеные кластеры, вода-СО2-азот... или что-то вообще непонятное.
Круто!... Наблюдая в голубом небе Байконура, как, пророкотав, ушел очередной Протон, своим невооруженным глазом, я видел очень очень слабую копоть в небе на траектории, что говорит о том, что углерод чсе таки есть.
Название: Визуальные эффекты в вакууме у гидразиновых двигателей.
Отправлено: Штуцер от 30.05.2011 15:31:00
Нашел, откуда авторы сайта http://www.ineca.ru/?dr=bulletin/arhiv/0105&pg=010 взяли свою табличку.
Первоисточник - Кулага  Е.С.
http://eskulaga.narod.ru/since3.html
Таблица 3.5.1Т
Действительно, углерода - 0,08%  :oops: