Форум Новости Космонавтики

Тематические разделы => Средства выведения и другие технические вопросы => Тема начата: НИИзнайка от 14.05.2012 15:25:41

Название: Двигатели разгонщика "Спирали"
Отправлено: НИИзнайка от 14.05.2012 15:25:41
Приношу извинения что не прицепил к другой теме про "Спираль", поиск по сайту не работает.
.
"Перейти на "двигатель комбинированного цикла" (т.е. до определенной скорости он работает как ТРД, а затем газотурбинный тракт закрывается и двигатель переходит на режим "прямоточки") тогда не решились. На первый взгляд такая двигательная установка казалась сложнее, а на тех технологиях была еще и значительно тяжелее. Фактически разработчики планировали создать "обычный" турбокомпрессорный "движок", но только разогнать его до предельных характеристик. "Вылизыванием" идеальных характеристик в данном случае не занимались: экономичность у ТРДФ столь велика по сравнению с ЖРД, что даже если газотурбинный двигатель будет хуже идеала в 2 раза, то он все равно будет все еще впятеро экономичнее ракетного.
 При "тогдашних" конструкционных материалах в ТРДФ могли обеспечить нормальное сгорание в камере и разницу температур между воздухозаборником и турбиной в диапазоне скоростей до М=4. В принципе даже сейчас эта граница поднялась не сильно: при использовании самых совершенных технологий - керамики, композитов, охлаждаемых лопаток турбины - ее можно приподнять еще, скажем, до М=5, не больше. Для керосина это предел. Водород же хорош тем, что у него гигантский охлаждающий потенциал, который можно использовать для охлаждения воздуха в воздухозаборнике (во-первых) и лопаток турбины (во-вторых).
 В проекте РТДп даже этого не нужно было делать: двигатель отличался от классического турбореактивного тем, что турбина убрана из газовоздушного тракта, ее вращает горячий водород, а она, в свою очередь, приводит во вращение компрессор, который подает воздух в камеру сгорания. При разделенных трактах можно значительно поднять давление в сопле, а следовательно, и экономичность (удельный импульс) двигателя.
 Поскольку горячий водород берется из теплообменника (который либо выставлен в воздухозаборник, в горячий поток набегающего воздуха, либо вписан в камеру сгорания), основная проблема РТДп, как представляется, была не в каких-то экзотических конструкционных материалах, а в эффективном теплообменнике. Он должен быть спроектирован так, чтобы не очень загромождать тракт и не создавать больших аэродинамических потерь, но в то же время обеспечивать прогрев водорода. Собственно, исследования в этой области велись и ведутся в ЦИАМе все эти годы, но манящий конструкторов "идеальный" теплообменник пока так и не разработан."
http://www.buran.ru/htm/gsr.htm
.
В ракетных двигателях подобное использование водорода нашло применение - начиная с RL-10.  однако в сторону увеличения без потери эффективности такая схема масштабируется трудно или с ухудшением характеристик. В двигателях большой мощности ставился таки газогенератор сжигающий компоненты топлива.
.
А возможно ли и в двигателе разгонщика для привода турбины использовать тоже газогенератор, хоть со сжиганием , хоть на одном компоненте как перекись волорода?
Название: Двигатели разгонщика "Спирали"
Отправлено: Salo от 14.05.2012 17:35:47
Три темы на выбор:

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=10762&postdays=0&postorder=asc&start=0

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=1192&start=0&postdays=0&postorder=asc&highlight=

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=11845&start=0&postdays=0&postorder=asc&highlight=
Название: Двигатели разгонщика "Спирали"
Отправлено: Lamort от 14.05.2012 18:40:36
Ещё один смежный вопрос, - в двигателе с соплом внешнего расширения "часть возле критического сечения сопла больше", следовательно она и греется больше.
 Это может позволить сделать аэроспайк с большой тягой по принципу RL-10?
Название: Двигатели разгонщика "Спирали"
Отправлено: Bell от 14.05.2012 23:13:19
ЦитироватьЕщё один смежный вопрос, - в двигателе с соплом внешнего расширения "часть возле критического сечения сопла больше", следовательно она и греется больше.
 Это может позволить сделать аэроспайк с большой тягой по принципу RL-10?
Удельный нагрев выше, а в абсолютном выражении - меньше. Только потому, что площадь сопла намного меньше.
Суммарный тепловой поток с "отражающей поверхности" аэроспайка меньше, чем с колоколообразного сопла. Поэтому со спайка можно получить относительно меньше тепла и для безгенераторного двигателя не будет хватать энергии на нагрев рабочего тела.
Название: Двигатели разгонщика "Спирали"
Отправлено: Dmitri от 15.05.2012 02:40:36
Но вы поняли, почему Спираль оказалась никому не нужная и технически невозможно ее спроектировать и изготовить?
Изготовить такой двигатель многоразовый ТРДФ и прямоточку на 5 махов исключительно дорого, практически не возможно, как и фюзеляж такого аппарата. Поэтому используют ЖРД,РДТТ и гидрореагирущие и одноразовые ракеты.
Выше 30 км воздуха уже практически нет.ТРДФ не работает.А на орбите ниже 130-150 км летать трудновато.
Название: Двигатели разгонщика "Спирали"
Отправлено: НИИзнайка от 15.05.2012 05:29:02
Барага 44, разгонщик и не собирался лететь выше 40км.
Корпус на 5М - ничего невозможного, собственно например х-15 и Шатл с бураном но уже без плиток.
.
"Ненужность" именно такого аппарата - отдельный вопрос.
Однако технически в популярной статье основной трудностью назван теплообменник.
Потому вопрос чисто технический - а почему упёрлись в эту, условно, по аналогии с ракетами "безгенераторную схему"?
Газогенераторный привод вряд ли получался сильно массивным по сранению с предполагаемым теплообменником.
Название: Двигатели разгонщика "Спирали"
Отправлено: Lamort от 15.05.2012 13:32:12
Цитировать
ЦитироватьЕщё один смежный вопрос, - в двигателе с соплом внешнего расширения "часть возле критического сечения сопла больше", следовательно она и греется больше.
 Это может позволить сделать аэроспайк с большой тягой по принципу RL-10?
Удельный нагрев выше, а в абсолютном выражении - меньше. Только потому, что площадь сопла намного меньше.
Суммарный тепловой поток с "отражающей поверхности" аэроспайка меньше, чем с колоколообразного сопла. Поэтому со спайка можно получить относительно меньше тепла и для безгенераторного двигателя не будет хватать энергии на нагрев рабочего тела.
Мысль ваша верная, однако есть такое соображение, - теплоотдача зависит от градиента температуры, следовательно стенка должна быть достаточно горячей.
 Возле широкой части обычного сопла газ уже настолько неплотный, что теплоты газа в прилегающих к соплу областях не хватает на существенный нагрев сопла.
 А у аэроспайка велика площадь той части где газ ещё достаточно плотный.
Название: Двигатели разгонщика "Спирали"
Отправлено: октоген от 15.05.2012 16:14:55
ЦитироватьУдельный нагрев выше, а в абсолютном выражении - меньше. Только потому, что площадь сопла намного меньше.
Суммарный тепловой поток с "отражающей поверхности" аэроспайка меньше, чем с колоколообразного сопла. Поэтому со спайка можно получить относительно меньше тепла и для безгенераторного двигателя не будет хватать энергии на нагрев рабочего тела.


А движок с тарельчатым соплом как на этот счет? Ведь он, по идее, имеет большую площадь омываемую горячими газами и просто просится на расширительный цикл.
Название: Двигатели разгонщика "Спирали"
Отправлено: НИИзнайка от 16.05.2012 09:59:23
ЦитироватьА движок с тарельчатым соплом как на этот счет? Ведь он, по идее, имеет большую площадь омываемую горячими газами и просто просится на расширительный цикл.
Вопрос конечно достойный....
Однако тарельчатое сопло - и воздушный двигатель разгонщика - вещи наверное трудосовместимые?
Название: Двигатели разгонщика "Спирали"
Отправлено: Bell от 16.05.2012 11:11:21
Цитировать
ЦитироватьУдельный нагрев выше, а в абсолютном выражении - меньше. Только потому, что площадь сопла намного меньше.
Суммарный тепловой поток с "отражающей поверхности" аэроспайка меньше, чем с колоколообразного сопла. Поэтому со спайка можно получить относительно меньше тепла и для безгенераторного двигателя не будет хватать энергии на нагрев рабочего тела.


А движок с тарельчатым соплом как на этот счет? Ведь он, по идее, имеет большую площадь омываемую горячими газами и просто просится на расширительный цикл.
С тарельчатым - нормально. Версия безгенераторного РД-0126 с тарелкой есть.
Название: Двигатели разгонщика "Спирали"
Отправлено: октоген от 16.05.2012 15:26:44
ЦитироватьС тарельчатым - нормально. Версия безгенераторного РД-0126 с тарелкой есть.


Переформатирую вопрос: Движок с тарельчаитым соплом выгоднее ли будет в плане возможности создания безгазогенераторника большой тяги. Пока летающие образцы безгазогенераторников имеют тягу 10 т, разрабатываемы что-то около 20 т и не более. ( вариант японский со сбросом части мятого газа в сопло-отдельная тема, там 65-70 т) Может  движок с тарельчатым соплом позволит хоть 25-30 т тяги дать при безгазогенераторной схеме и без сброса мятого газа в закритику.
Название: Двигатели разгонщика "Спирали"
Отправлено: Lamort от 17.05.2012 00:50:52
Я ещё раз сформулирую своё соображение, - у двигателя с обычным соплом, вроде RL-10, большая та часть сопла, где газ уже крайне неплотный и теплоотдача от него мала.
 У аэроспайка наоборот, - большая часть прилегающая к критическому сечению, где газ плотный.

 По-моему это обстоятельство перевесит то, что площадь аэроспайка меньше.
Название: Двигатели разгонщика "Спирали"
Отправлено: Dmitri от 17.05.2012 02:41:15
НИИзнайка
машины нужны не для того, чтобы их изготовить, а чтобы они приносили прибыль, пользу. Поэтому Спирать,Буран,Буря,Шаттл и т.д. оказались не нужны обществу.