Форум Новости Космонавтики

В теме http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=4226&postdays=0&postorder=asc&start=60
я показал картинку с "Дейтроном",для иллюстрации идеи водородной ракеты на основе бака "Шаттла" и 6-7 SSME (безумно дорого). Такая ракета, на первый взгляд, могла бы иметь ПН около 30 тонн (в случае сброса двигателей как на "Атласе"). А вот, оказывается, подобные идеи возникали в СССР в 89-90 году. Правда "Дейтрон" двух ступенчатый.
Картинка из новых НК.Статья "О Дейтроне и других". Д. Воронцов.
Так что, вариант прорабатывался... и вроде неплохо получалось..
Мст-513т , а Мпн - 40т.

P.S. Ждем Shin`а с картинками :)

Для начала всем читать PDF'ы.

Вот три части, вышедшие в НК:

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/nk/forum-pic/Deitron/Deitron-1.pdf

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/nk/forum-pic/Deitron/Deitron-2.pdf

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/nk/forum-pic/Deitron/Deitron-3.pdf

Потом по мере надобности положу картинки.
А автор наверняка ответит на все ваши вопросы :)

(http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/nk/forum-pic/Deitron/Deitron.gif)

Цитировать(http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/nk/forum-pic/Deitron/Deitron.gif)

на пдф-шек написано що ета ракета выводила бы 7-8 тонн на ГСО - прям в один "союз"  :)
А разве не маловато 8 тонн на ГСО при 40 тонн на низкоЙ орбите
ведь масса уменьшаетса в 5 раз ?

А может ли Автор дать весовые данные  по ступеням?

ЦитироватьА может ли Автор дать весовые данные  по ступеням?

Массовые параметры РКН «Дейтрон».
Масса ПН:
- на переходной орбите (0*180 км, i=57,6 град) ... 40 т
- на опорной орбите (180*180 км, i=57,6 град) ... 39,3 т (при довыведении с использованием собственной ДУ КА).
- на ГСО ... 7-8 т (в зависимости от типа ЖРД КРБ).
Стартовая масса... 513,51 т.
Масса топлива (рабочий запас):
- 1-й ступени... 294,1 т;
- 2-й ступени...119,7 т.
Конечная масса бока (с газами наддува, невырабатываемыми и гарантийными остатками компонентов топлива):
-  1-й ступени... 40,0 т (включая переходник между 1-й и 2-й ступенями);
- 2-й ступени...14,21 т.
Масса ГО (композитная 3-хслойная оболочка) ... 5,5 т.
Стартовая тяга 780 тс.
Начальная тяга 2-й ступени (в пустоте) 180-200 тс (в зависимости от типа ЖРД).
С уважением, Дмитрий В.

(http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/nk/forum-pic/Deitron/Deitron-inside.jpg)

А вот рисунок внутренностей от Александра Шлядинского

"Советская Дельта-4", однако. Дмитрий, а не великовата вторая ступень?

Цитировать"Советская Дельта-4", однако. Дмитрий, а не великовата вторая ступень?

Самое то! :)

Цитировать

Цитировать"Советская Дельта-4", однако. Дмитрий, а не великовата вторая ступень?

Самое то! :)

А почему супостаты такую не делают?

2 Старый.
Тут вот в чем дело. Оптимизация проектных параметром «Дейтрона», равно как и «Энергии», проводилась по критерию «максимум мю ПН». Дело было в 1989-91 гг. В то время критерий «максимум массы ПН при заданной тяге ДУ» (а я подозреваю, «супостаты» примерно таким критерием и пользуются) не был особенно популярен. Соответственно, вторая ступень с более высокими массовым совершенством и УИ, чем у первой, «оттянула» на себя изрядную часть топлива. Да, и еще, при использовании второго критерия тяговооруженности ступеней получались маленькими и не обеспечивали (при заданном количестве ЖРД на каждой ступени) требований по живучести при АВДУ.

ЦитироватьВ то время критерий «максимум массы ПН при заданной тяге ДУ» (а я подозреваю, «супостаты» примерно таким критерием и пользуются) не был особенно популярен. Соответственно, вторая ступень с более высокими массовым совершенством и УИ, чем у первой, «оттянула» на себя изрядную часть топлива. Да, и еще, при использовании второго критерия тяговооруженности ступеней получались маленькими и не обеспечивали (при заданном количестве ЖРД на каждой ступени) требований по живучести при АВДУ.

Подозреваю что супостаты руководствовались несколько иными резонами. У них вторая ступень служит заодно и разгонным блоком на ГПО. Тащить на ГПО огромную ступень не было никакого резона. Поэтому её и уменьшили пожертвовав мю пн на ЛЕО. А у вас отдельный РБ, поэтому вторая ступень на него не влияет.
 Но всё равно чтото она слишком большой кажется - четверть стартовой массы РН и 30% рабочего запаса топлива...

Так водород же! Соотношение масс другое чем у керосина. Думаю, если посчитать, то ХС на каждую ступень будет совпадать с точностью до 5% ;-).

Интересно, а что имелось в виду под вот этим:

Цитировать...создания полностью многоразовых транспортных систем,в т.ч.с использованием очень нетрадиционных силовых установок).

 :?:

Цитироватьоснованных на еще неизвестных нам принципах (возможно,за счет энергии магнитного или гравитационного поля).

ИМХО, этого писать не стоило бы. На худой конец - "за счёт магнитного или гравитационного поля", но уж никак не "энергии магнитного или гравитационного поля".

ЦитироватьПодозреваю что супостаты руководствовались несколько иными резонами. У них вторая ступень служит заодно и разгонным блоком на ГПО. Тащить на ГПО огромную ступень не было никакого резона. Поэтому её и уменьшили пожертвовав мю пн на ЛЕО.

Аргументация выглядит странно. Получается, что американцев интересует не мю ПН на ИСЗ, а мю ПН на ГПО. Это, в данном случае, всего лишь разница в ХС, и логика та же - чем выше УИ ступени, тем больше её вес в ХС. Поэтому объяснения не получается.

ЦитироватьАргументация выглядит странно.

Кому как.

ЦитироватьПолучается, что американцев интересует не мю ПН на ИСЗ, а мю ПН на ГПО.

Именно.

ЦитироватьЭто, в данном случае, всего лишь разница в ХС, и логика та же - чем выше УИ ступени, тем больше её вес в ХС. Поэтому объяснения не получается.

Объяснение получается отличн.
 У Дельты-4 УИ ступеней примерно одинаков. Поэтому ХС первой ступени тоже надо увеличивать чтобы приблизить её к ХС второй. Увеличить ХС первой ступени можно только одним способом - уменьшить её конечную массу то есть ПН. Каковой яавляется вторая ступень. Понятно? Или растолковать?

Ну, такое объяснение гораздо лучше :) .

Цитировать

ЦитироватьА может ли Автор дать весовые данные  по ступеням?

Массовые параметры РКН «Дейтрон».
Масса ПН:
- на переходной орбите (0*180 км, i=57,6 град) ... 40 т
- на опорной орбите (180*180 км, i=57,6 град) ... 39,3 т (при довыведении с использованием собственной ДУ КА).
- на ГСО ... 7-8 т (в зависимости от типа ЖРД КРБ).
Стартовая масса... 513,51 т.
Масса топлива (рабочий запас):
- 1-й ступени... 294,1 т;
- 2-й ступени...119,7 т.
Конечная масса бока (с газами наддува, невырабатываемыми и гарантийными остатками компонентов топлива):
-  1-й ступени... 40,0 т (включая переходник между 1-й и 2-й ступенями);
- 2-й ступени...14,21 т.
Масса ГО (композитная 3-хслойная оболочка) ... 5,5 т.
Стартовая тяга 780 тс.
Начальная тяга 2-й ступени (в пустоте) 180-200 тс (в зависимости от типа ЖРД).
С уважением, Дмитрий В.

Большое спасибр за ответ.
По Вашим данным Vх=9063 м/с не мало ли?
Ну и мю ПН=7,79% конечно выглядит фантастически.
Как это можно объяснить.
Заранее признателен.

Цитировать

Цитировать

ЦитироватьА может ли Автор дать весовые данные  по ступеням?

Массовые параметры РКН «Дейтрон».
Масса ПН:
- на переходной орбите (0*180 км, i=57,6 град) ... 40 т
- на опорной орбите (180*180 км, i=57,6 град) ... 39,3 т (при довыведении с использованием собственной ДУ КА).
- на ГСО ... 7-8 т (в зависимости от типа ЖРД КРБ).
Стартовая масса... 513,51 т.
Масса топлива (рабочий запас):
- 1-й ступени... 294,1 т;
- 2-й ступени...119,7 т.
Конечная масса бока (с газами наддува, невырабатываемыми и гарантийными остатками компонентов топлива):
-  1-й ступени... 40,0 т (включая переходник между 1-й и 2-й ступенями);
- 2-й ступени...14,21 т.
Масса ГО (композитная 3-хслойная оболочка) ... 5,5 т.
Стартовая тяга 780 тс.
Начальная тяга 2-й ступени (в пустоте) 180-200 тс (в зависимости от типа ЖРД).
С уважением, Дмитрий В.

Большое спасибр за ответ.
По Вашим данным Vх=9063 м/с не мало ли?
Ну и мю ПН=7,79% конечно выглядит фантастически.
Как это можно объяснить.
Заранее признателен.

Что касается ХС, то она пи УИ 2 ст.=471с составляет примерно 9240 м/с. Вполне достаточно. Правда, ратман выдает Мпн = 41 т с хвостиком и ХС около 9000 м/с (вопрос к точности спредшита). МюПн получается таковой по расчету (а расчеты, как прикидочные, так и достаточно точные, проводились мной в 1989-91 гг. неоднократно). Вообще, по моим прикидкам, 2-хступенчатые полностью водородные РН могут иметь Мю ПН до 8 и более % (в пределе, около 10%).
С увжением, Дмитрий В.

ЦитироватьЧто касается ХС, то она пи УИ 2 ст.=471с составляет примерно 9240 м/с. Вполне достаточно. Правда, ратман выдает Мпн = 41 т с хвостиком и ХС около 9000 м/с (вопрос к точности спредшита). МюПн получается таковой по расчету (а расчеты, как прикидочные, так и достаточно точные, проводились мной в 1989-91 гг. неоднократно). Вообще, по моим прикидкам, 2-хступенчатые полностью водородные РН могут иметь Мю ПН до 8 и более % (в пределе, около 10%).
С увжением, Дмитрий В.

Большое спасибо.
Теперь понятна разница в Vх, так как я принимал УИ 2-й ступени 461, но мю ПН все равно очень радикально отличается от всего летавшего ранее, хотя с точки зрения арифметики все понятно. Достаточно реалистичные показатели массового обеих ступеней( на уровне достгнутых, или немного ниже - верхние ступени Сатурн-5, Ариана-5), плюс высокие УИ на обеих ступенях. Последнее сочитание никогда не встречалось в реальных носителях.
Ну и последний вопрос по поводу 11Д57М. В каком состоянии он находился в указанный период времени? Дошло ли дело до реальных прожигов реальных образцов, сколько их было произведено и имелась ли на тот момент статистика прожигов?
Заранее признателен.

Цитировать

ЦитироватьЧто касается ХС, то она пи УИ 2 ст.=471с составляет примерно 9240 м/с. Вполне достаточно. Правда, ратман выдает Мпн = 41 т с хвостиком и ХС около 9000 м/с (вопрос к точности спредшита). МюПн получается таковой по расчету (а расчеты, как прикидочные, так и достаточно точные, проводились мной в 1989-91 гг. неоднократно). Вообще, по моим прикидкам, 2-хступенчатые полностью водородные РН могут иметь Мю ПН до 8 и более % (в пределе, около 10%).
С увжением, Дмитрий В.

Большое спасибо.
Теперь понятна разница в Vх, так как я принимал УИ 2-й ступени 461, но мю ПН все равно очень радикально отличается от всего летавшего ранее, хотя с точки зрения арифметики все понятно. Достаточно реалистичные показатели массового обеих ступеней( на уровне достгнутых, или немного ниже - верхние ступени Сатурн-5, Ариана-5), плюс высокие УИ на обеих ступенях. Последнее сочитание никогда не встречалось в реальных носителях.
Ну и последний вопрос по поводу 11Д57М. В каком состоянии он находился в указанный период времени? Дошло ли дело до реальных прожигов реальных образцов, сколько их было произведено и имелась ли на тот момент статистика прожигов?
Заранее признателен.

По имеющейся у меня информации, 11Д57М прошел полный комплекс огневых испытаний. В указанный период времени этот ЖРД планировался к применению в КРБ "Везувий" для РН "Вулкан" и для 2-й ступени РН "Бизань" (воздушный старт). По моему мнению, имея давление в КС на уровне 120 атм, этот ЖРД имел немалый потенциал развития.

ЦитироватьПо имеющейся у меня информации, 11Д57М прошел полный комплекс огневых испытаний. В указанный период времени этот ЖРД планировался к применению в КРБ "Везувий" для РН "Вулкан" и для 2-й ступени РН "Бизань" (воздушный старт). По моему мнению, имея давление в КС на уровне 120 атм, этот ЖРД имел немалый потенциал развития.

Еще раз спасибо. Вообще мне нравится Ваш конструкторский, и на мой взгляд реалистичный максимализм. Только так наверное и можно двигаться вперед.
Еще раз спасибо.

А откуда там УИ 471 секунда?

2 Старый.
Вообще-то, я в «Записках...» писал, что в качестве ДУ 2-й ступени было возможно использование различных ЖРД:
- 1*14Д12 (УИ=462с, тяга в пустоте 235тс) – в этом случае при Мст увеличивалась примерно до 530-540 т (при условии сохранения 40т ПН).
- 2*НК-35 (первоначально планировавшийся для АКС 9А-10485 – будущий МАКС, УИ в пустоте 471-473 с, тяга в пустоте 90 тс). Этот ЖРД должен был обладать уникальной удельной массой около 12 кг/тс (причем, я читал заключения ряда отраслевых организаций о возможности достижения такого значения!).
- 4*11Д57М. Как первый этап, эти ЖРД могли использоваться в исходном виде (тяга 42 тс, УИ=460-462с) при соответствующем снижении массы ПН. А учитывая, что даление в КС не превышало 120 атм, я предполагал, что параметры этого ЖРД вполне могли быть доведены до тяги 45-50 тс при УИ порядка 471-473 с (например, за счет некоторого увеличения давления в КС, скажем, до 140-150 атм, и удлинении выдвижного соплового насадка).
С уважением, Дмитрий В.

Цитировать- 2*НК-35 (первоначально планировавшийся для АКС 9А-10485 – будущий МАКС, УИ в пустоте 471-473 с, тяга в пустоте 90 тс). Этот ЖРД должен был обладать уникальной удельной массой около 12 кг/тс (причем, я читал заключения ряда отраслевых организаций о возможности достижения такого значения!).

Уууу... :( Если ставить на ракету уникальные фотонные ускорители от перспективного звездолёта, тогда конечно можно обеспечить любую Мю.пн... :(

Цитировать- 4*11Д57М. Как первый этап, эти ЖРД могли использоваться в исходном виде (тяга 42 тс, УИ=460-462с) при соответствующем снижении массы ПН. А учитывая, что даление в КС не превышало 120 атм, я предполагал, что параметры этого ЖРД вполне могли быть доведены до тяги 45-50 тс при УИ порядка 471-473 с (например, за счет некоторого увеличения давления в КС, скажем, до 140-150 атм, и удлинении выдвижного соплового насадка).
С уважением, Дмитрий В.

Геометрическая степень расширения там и так уже была 143.
 УИ в 461 с он (теоретически) давал при раздвижном сопле. Испытанный вариант имел УИ 456 сек. Одноступенчатый ТНА и сброс за борт газа с турбины БТНА сильно ограничивали возможность увеличения давления в КС. Непонятно откуда вообще взялся такой высокий УИ при не полностью замкнутой схеме и одноступенчатом насосе окислителя.

Цитировать

Цитировать- 4*11Д57М. Как первый этап, эти ЖРД могли использоваться в исходном виде (тяга 42 тс, УИ=460-462с) при соответствующем снижении массы ПН. А учитывая, что даление в КС не превышало 120 атм, я предполагал, что параметры этого ЖРД вполне могли быть доведены до тяги 45-50 тс при УИ порядка 471-473 с (например, за счет некоторого увеличения давления в КС, скажем, до 140-150 атм, и удлинении выдвижного соплового насадка).
С уважением, Дмитрий В.

Геометрическая степень расширения там и так уже была 143.
 УИ в 461 с он (теоретически) давал при раздвижном сопле. Испытанный вариант имел УИ 456 сек. Одноступенчатый ТНА и сброс за борт газа с турбины БТНА сильно ограничивали возможность увеличения давления в КС. Непонятно откуда вообще взялся такой высокий УИ при не полностью замкнутой схеме и одноступенчатом насосе окислителя.

Ну, я думаю, что это не являлось большой проблемой. БТНА был видимо рассчитан на малые давления на входе, соответственно увеличение скоростей вращения ротора основного ТНА (с целью повышения Рк) при давлении наддува не менее 2,5-3 атм, не обязательно приводило к увеличению быстроходности БТНА. А удлинение выдвижного соплового насадка в любом случае приведет к росту УИ. Кстати, сопловой насадок уже в 80-е ггё мог быть сделан из углерод-углерода, что снижало его массу по сравнению со стальным.

Старый, кстати, у SSME насос О2 вполне себе одноступенчатый, а вот насос Н2 - имеет 3 ступени.

Еще один вопрос Дмитрию.
В своих воспоминания Вы писали об экономическом расчете.
Сравнивали ли Вы стоимомть комплектов двигателей Дейтрон и Энергия-М? Если да, то каков результат?
Заранее признателен за ответ.

ЦитироватьЕще один вопрос Дмитрию.
В своих воспоминания Вы писали об экономическом расчете.
Сравнивали ли Вы стоимомть комплектов двигателей Дейтрон и Энергия-М? Если да, то каков результат?
Заранее признателен за ответ.

Расчеты проводились по отраслевой методике. Затраты на разработку - Энергия-М примерно 0,5 млрд рублей, Дейтрон - около 1 млрд рублей. Стоимость транспортной программы - 200 пусков за 30 лет- у Дейтрона примерно в 1,5-2 раза меньше, чем у Энергии-М (абсолютных цифр сейчас не помню).

ЦитироватьСтарый, кстати, у SSME насос О2 вполне себе одноступенчатый, а вот насос Н2 - имеет 3 ступени.

Я имею в виду: первая ступень качает кислород в камеру сгорания а вторая - в газогенератор.

Цитировать

ЦитироватьСтарый, кстати, у SSME насос О2 вполне себе одноступенчатый, а вот насос Н2 - имеет 3 ступени.

Я имею в виду: первая ступень качает кислород в камеру сгорания а вторая - в газогенератор.

:|  У него что, сладкий ГГ?

ЦитироватьНу, я думаю, что это не являлось большой проблемой. БТНА был видимо рассчитан на малые давления на входе, соответственно увеличение скоростей вращения ротора основного ТНА (с целью повышения Рк) при давлении наддува не менее 2,5-3 атм, не обязательно приводило к увеличению быстроходности БТНА.

БТНА как и везде был рассчитан на обеспечение бескавитационной работы основного ТНА. Вряд ли возможно форсировать двигатель увеличивая Рк и обороты ТНА и одновременно отказываться от БТНА.

ЦитироватьА удлинение выдвижного соплового насадка в любом случае приведет к росту УИ. Кстати, сопловой насадок уже в 80-е ггё мог быть сделан из углерод-углерода, что снижало его массу по сравнению со стальным.

Я тут поглядел внимательнее.
 Исходный вариант 11Д57 без раздвижного насадка.
УИ-456.5с
Р - 40т (393кН)
Рк - 10МПа
ст. расш - 143
L - 3.66м
D - 1.86м
Вариант 11Д57М с раздвижным насадком
УИ - 461с
Р - 44т (432кН)
Рк - 11.5МПа
ст. расш - 170
L - 4.10м
D - 2.00м

 То есть 11Д57М это и так уже форсированный по давлению двигатель и с добавлением раздвижного сопла. И это дало аж 5 секунд УИ. Так что не вполне понятно откуда вы ещё 10 надеетесь добыть.

Цитировать

Цитировать

ЦитироватьСтарый, кстати, у SSME насос О2 вполне себе одноступенчатый, а вот насос Н2 - имеет 3 ступени.

Я имею в виду: первая ступень качает кислород в камеру сгорания а вторая - в газогенератор.

:|  У него что, сладкий ГГ?

Естественно! У всех водородных двигателей ГГ на водороде.

Да, кстати, если говорить о том сколькоступенчатый насос в смысле сколько ступеней работают в одном насосе то в 11Д57 насос водорода двухступенчатый. Что тоже вряд ли позволит и далее легко поднимать давление.

По сравнению с Энергией-М Дейтрон вполне мог быть более экономически эффективен. Но вот по сравнению с чисто керосинкой - сомнительно...

ЦитироватьПо сравнению с Энергией-М Дейтрон вполне мог быть более экономически эффективен. Но вот по сравнению с чисто керосинкой - сомнительно...

Случайно не из-за 8-ми двигателей плюс довыведение?

Цитировать

ЦитироватьПо сравнению с Энергией-М Дейтрон вполне мог быть более экономически эффективен. Но вот по сравнению с чисто керосинкой - сомнительно...

Случайно не из-за 8-ми двигателей плюс довыведение?

Да, и количеством двигателей, и их сложностью, и свойствами горючего и самими размерами баков и т.д.

Двигателей многовато :( . На фоне этого Фалькон-1 выглядит очень грамотно.

ЦитироватьДвигателей многовато :( . На фоне этого Фалькон-1 выглядит очень грамотно.

Повторюс еще раз. Количество ЖРД выбиралось из условия выхода из нештатных ситуаций, связанных с отказом одного из двигателей на любой ступени. Все же 40-тонная ПН достаточно дорогая штука, и стоит "бороться" за ее спасение.

То Дмитрий В. - что же всё-таки имелось в виду в этом отрывке, если не секрет?

Цитировать...создания полностью многоразовых транспортных систем,в т.ч.с использованием очень нетрадиционных силовых установок).

Речь шла о ЯРД, или ВРД, или каких-то экзотических топливах? :roll:  :?:

ЦитироватьТо Дмитрий В. - что же всё-таки имелось в виду в этом отрывке, если не секрет?

Цитировать...создания полностью многоразовых транспортных систем,в т.ч.с использованием очень нетрадиционных силовых установок).

Речь шла о ЯРД, или ВРД, или каких-то экзотических топливах? :roll:  :?:

Пардон, но на НИР висели "две серьги", а поскольку я не знаю снят ли гриф, то, увы, ничего сказать не могу.

Цитировать

ЦитироватьДвигателей многовато :( . На фоне этого Фалькон-1 выглядит очень грамотно.

Повторюс еще раз. Количество ЖРД выбиралось из условия выхода из нештатных ситуаций, связанных с отказом одного из двигателей на любой ступени. Все же 40-тонная ПН достаточно дорогая штука, и стоит "бороться" за ее спасение.

Понятно, что отсутствующий двигатель отказать не может. Неясно, как считают, что надёжнее - и дешевле: иметь отказоустойчивость или большую исходную надёжность.

Дмитрий, можете рассказать, каковы отраслевые методики на этот счёт?

Цитировать

Цитировать

ЦитироватьДвигателей многовато :( . На фоне этого Фалькон-1 выглядит очень грамотно.

Повторюс еще раз. Количество ЖРД выбиралось из условия выхода из нештатных ситуаций, связанных с отказом одного из двигателей на любой ступени. Все же 40-тонная ПН достаточно дорогая штука, и стоит "бороться" за ее спасение.

Понятно, что отсутствующий двигатель отказать не может. Неясно, как считают, что надёжнее - и дешевле: иметь отказоустойчивость или большую исходную надёжность.

Дмитрий, можете рассказать, каковы отраслевые методики на этот счёт?

Скажу честно, никаких отраслевых методик на этот счет не видел. Думаю, что в этом вопросе большую роль играют такие факторы, как назначение РН (пилотируемая или нет) , масса и стоимость ПН и самой ракеты, наличие ЖРД определенной тяги и их надежность, а также традиции КБ и т.д. В любом случае очевидно, что даже однократная потеря ПН массой 40 т (а она может стоить сотни миллионов, если не миллиарды долларов) вместе с РН может свести на нет весь экономический выигрыш от экономии на количестве ЖРД. А если авария произойдет на СК? Более подробно свои соображения на эту тему постараюсь изложить на днях. С уважением, Дмитрий В.

Водород это очень здорово !! Очень-очень...
На метане, на вскидку, получаться вот что:
Данные о ДУ отсюда - http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/184-185/Table-08.gif
Масса первой ступени - 900т. ХС – 4500 м/c, УИ – 320с
Конструкция и баки - 50т
Ду - 24 т
Вторая ступень и ПН - 180т
Запас - 4т
Топливо -  822т
Масса второй ступени – 150т (без ПН). ХС – 4700 м/c , УИ – 350c
Конструкция и баки - 8.5т
Ду – 6 т
Су – 0,5 т
ПН - 30 т
Топливо -  135т
Таким образом:
Масса РН - 1080т, ПН - 30т

Надо прикинуть размер баков, получается карандаш или все же что-то Дейтроно подобное ?
Потом три таких ракеты в пакет, сверху метановый разгонный блок и получаем сверхтяжелый носитель на ПН 100-120 т

Эх... я кажеться полюбил водород ! неееееет  :lol:  :lol:

Обещанные соображения на тему, что лучше – одно- или многодвигательные ДУ.
Вообще-то на эту тему я уже немного писал в теме: http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=3607&start=0
Сейчас попробую изложить свой подход подробнее.
В принципе, возможны два подхода, как минимум:
1)Использование минимального числа ЖРД в ДУ (в идеале - по одному ЖРД на ступень) с высокой надежностью.
2)Использование многодвигательной ДУ с «горячим» резервированием. При этом требования к надежности одиночного ЖРД могут быть снижены.
Попутно замечу, что вопрос выбора количества ЖРД в ДУ неразрывно связан с определением тяговооруженности ступеней РН.
Выбор подхода, имхо, определяется следующими факторами (на мой взгляд, наиболее существенными):
А) Назначение (пилотируемый/беспилотный носитель). Для пилотируемых РН естественно требования, как по надежности, так и по отказоустойчивости выше.
Б) Наличие/отсутствие САС, в случае пилотируемого носителя. При наличии САС достаточного быстродействия, можно, в частности, использовать по 1-му ЖРД на ступень и сравнительно невысокие тяговооруженности. При отсутствии САС необходимо обеспечить приведение КК к кинематическим условиям, обеспечивающим безопасное отделение и спасение КК с использованием штатных средств разделения (пример – «Буран»). Соответственно, предпочтение, наверное, надо отдать многодвигательной ДУ с «горячим» резервированием.
В) Величина стартовой тяги и тяга одиночных ЖРД, находящихся в производстве, либо в стадии проектирования. Ясен пень, если требуется тяга в 600тс, а мы можем делать ЖРД только по 100 тс, надо использовать 6 ЖРД в ДУ. В этом случае, опять стоит подумать о резервировании. Кроме, того, многодвигательные ДУ (впрочем, как и многокамерные ЖРД) лучше компонуются (меньше размеры и масса ХО из-за более коротких ЖРД). И еще один нюанс: как известно, минимум удельной массы ЖРД приходится на диапазон тяги порядка 120-200 тс. Так что, в некоторых случаях, многодвигательная ДУ может оказаться легче однодвигательной.
Г) Надежность одиночного ЖРД. Понятно, чем выше этот показатель, тем предпочтите
Д) Размерность (стартовая масса) и стоимость РН и ее полезной нагрузки. Очевидно, что более тяжелые РН дороже более легких (в общем случае). Равно как и тяжелые ПН имеют большую стоимость. Потеря ПН массой 20-30 т и стоимостью до нескольких сотен миллионов долларов (а то и нескольких миллиардов) может свести на нет всю экономию от применения «простых и дешевых» однодвигательных ДУ.
Е) Стоимость СК и его стойкость к взрыву РН. К примеру, тротиловый эквивалент 11к25 составлял 800 т (сравнимо с тактическим ядерным боеприпасом). Если риск взрыва велик, а СК стоит дорого, то никаких «заневоленных стартов» - аварийная РН должна в любом случае «уйти» с СК (а это, понятно, можно обеспечить только с многодвигательной ДУ с резервированием ЖРД при приличном запасе тяговооруженности).
Даже из этого перечня (неполного) видно, что задача комплексного выбора количества ЖРД и тяговооруженности достаточно сложна, и может быть решена сочетанием формальных и неформальных методов.
Для себя я сформулировал примерно такие принципы:
1)Для непилотируемых РН небольшой размерности (дешевые РН, ПН и СК), либо для пилотируемых, но с надежными ЖРД, имеющими «хорошую» статистику, и надежной САС – предпочтительным является подход «минимум ЖРД» + «умеренная тяговооруженность»..
2)Для тяжелых РН, особенно в случае применение новых, еще не подтвердивших надежность статистикой, ЖРД, либо для пилотируемых без САС – лучше, наверное, использовать ДУ с несколькими ЖРД с горячим резервом + нужна приличная тяговооруженность (для 1 ст. – 1,4-1,6, для 2 ст. – 1,1-1,3). По мере набора двигателями «хорошей статистики», возможно увеличение Мпн за счет роста Мст.
Второй подход имеет свои особенности. Резервирование ЖРД «работает» только в том случае, если отказы ЖРД являются не зависимыми событиями (иными словами, авария одного ЖРД не должна приводить к отказам остальных). На практике, это приводит к реализации ряда конструктивных мероприятий:
1)Размещение ЖРД в изолированных отсеках.
2)Применение быстродействующего КА САЗ.
3)Применение ЖРД с запасом по тяге (для форсирования с целью компенсации потерь тяги при аварии одного из ЖРД).
4)Введение в состав РН системы пожаровзрывопредупреждения.
5)Обеспечение управляемости РН пи отказе одного  ЖРД. В частности, это означает, что количество ЖРД в ДУ не может быть меньше 3, а сами ЖРД должны компоноваться как можно ближе к продольной оси РН для минимизации возмущающего момента при отказе ЖРД и т.п.
Эти мероприятия, естественно ведут к весовым и стоимостным издержкам (однако, надо иметь в виду, что например повышение тяговооруженности с типичных 1,2-1,3 до 1,5-1,6 ведет к увеличению массы ПН, несмотря на утяжеление конструкции), но для тяжелых и сверхтяжелых РН эти издержки могут окупиться сполна .
С уважением, Дмитрий В.

ЦитироватьОбещанные соображения на тему, что лучше – одно- или многодвигательные ДУ.

А вот что лучше - многодвигательный или многокамерный (если камера одна и та же)?

Цитировать5)Обеспечение управляемости РН пи отказе одного  ЖРД. В частности, это означает, что количество ЖРД в ДУ не может быть меньше 3, а сами ЖРД должны компоноваться как можно ближе к продольной оси РН для минимизации возмущающего момента при отказе ЖРД и т.п.
Эти мероприятия, естественно ведут к весовым и стоимостным издержкам (однако, надо иметь в виду, что например повышение тяговооруженности с типичных 1,2-1,3 до 1,5-1,6 ведет к увеличению массы ПН, несмотря на утяжеление конструкции), но для тяжелых и сверхтяжелых РН эти издержки могут окупиться сполна .
С уважением, Дмитрий В.

Если авария не в момент старта - то даже при начальной 1.2 - оставшаяся может быть существенно больше единицы...

Многодвигательная ракета может стартовать на форсированных (на 4-5%) по тяге двигателях. Ресурс это уменьшает, но не очень сильно. Мне кажется...

ЦитироватьМногодвигательная ракета может стартовать на форсированных (на 4-5%) по тяге двигателях. Ресурс это уменьшает, но не очень сильно. Мне кажется...

Разумеется! У 11к25, например, так и было - ЖРД имели и форсированные режимы.

Цитировать

ЦитироватьНу, я думаю, что это не являлось большой проблемой. БТНА был видимо рассчитан на малые давления на входе, соответственно увеличение скоростей вращения ротора основного ТНА (с целью повышения Рк) при давлении наддува не менее 2,5-3 атм, не обязательно приводило к увеличению быстроходности БТНА.

БТНА как и везде был рассчитан на обеспечение бескавитационной работы основного ТНА. Вряд ли возможно форсировать двигатель увеличивая Рк и обороты ТНА и одновременно отказываться от БТНА.

ЦитироватьА удлинение выдвижного соплового насадка в любом случае приведет к росту УИ. Кстати, сопловой насадок уже в 80-е ггё мог быть сделан из углерод-углерода, что снижало его массу по сравнению со стальным.

Я тут поглядел внимательнее.
 Исходный вариант 11Д57 без раздвижного насадка.
УИ-456.5с
Р - 40т (393кН)
Рк - 10МПа
ст. расш - 143
L - 3.66м
D - 1.86м
Вариант 11Д57М с раздвижным насадком
УИ - 461с
Р - 44т (432кН)
Рк - 11.5МПа
ст. расш - 170
L - 4.10м
D - 2.00м

 То есть 11Д57М это и так уже форсированный по давлению двигатель и с добавлением раздвижного сопла. И это дало аж 5 секунд УИ. Так что не вполне понятно откуда вы ещё 10 надеетесь добыть.

Ну и что? Сравните УИ у первых RL-10-A и RL-10-B2.

Не. "первый RL-10" и "первый 11Д57" это не одно и то же.

ЦитироватьНе. "первый RL-10" и "первый 11Д57" это не одно и то же.

Ясен пень :) Но все же интересно, почему это на семействе RL-10 можно получить прирост УИ в 30 сек, а на 11д57М нельзя добиться увелчения в 10 с?

Потому что первый RL-10 был весьма несовершенен, а первый 11Д57 уже при рождении был выжат почти до упора.
 Если вы заметили уже к концу 60-х RL-10 тоже дожали и с тех пор он практически не совершенствовался. Крайнее его усовершенствование связано с раздвижным соплом, однако этот ресурс на 11Д57 тоже уже был использован тогда же и повторно его использовать уже нельзя.

ЦитироватьПотому что первый RL-10 был весьма несовершенен, а первый 11Д57 уже при рождении был выжат почти до упора.
 Если вы заметили уже к концу 60-х RL-10 тоже дожали и с тех пор он практически не совершенствовался. Крайнее его усовершенствование связано с раздвижным соплом, однако этот ресурс на 11Д57 тоже уже был использован тогда же и повторно его использовать уже нельзя.

Старый, нет такой конструкции, которую нельзя было бы улучшить. Уж поверьте моему инженерному опыту. Кстати, в свое время СП говорил своим проектантам, правда, немного в другом контексте: "С любой конструкции можно скинуть 10% веса!".

ЦитироватьСтарый, нет такой конструкции, которую нельзя было бы улучшить. Уж поверьте моему инженерному опыту. Кстати, в свое время СП говорил своим проектантам, правда, немного в другом контексте: "С любой конструкции можно скинуть 10% веса!".

Ну вес то можно скидывать до бесконечности. А вот поднимать удельный импульс - увы...

Цитировать

ЦитироватьСтарый, нет такой конструкции, которую нельзя было бы улучшить. Уж поверьте моему инженерному опыту. Кстати, в свое время СП говорил своим проектантам, правда, немного в другом контексте: "С любой конструкции можно скинуть 10% веса!".

Ну вес то можно скидывать до бесконечности. А вот поднимать удельный импульс - увы...

Старый, Вы меня удивляете! А работа над форсуночной головкой, а резерв повышения Рк, а увеличение степени расширения за счет соплового насадка?

Не считая модификаций топлива, оптимизаций расходов на охлаждение, на ТНА, оптимизаций гидросопротивлений...

В 60-е основное внимание уделялось наиболее многообещающим направлениям повышения УИ. В результате более "скромные" стороны этого остались за кадром. А сейчас - старики ворчат, что нет денег, молодёжь не умеет выжимать... поэтому, конечно, и кажется, что УИ уже расти не может :) .

ЦитироватьСтарый, Вы меня удивляете! А работа над форсуночной головкой, а резерв повышения Рк, а увеличение степени расширения за счет соплового насадка?

Дык всё это и так уже было использовано до упора. По крайней мере в 11Д57. Да и в других двигателях большого эффекта не даст. Вон в РД-107 форсуночную головку доисторических фремён заменили на современную и чего? На сколько там ппроцентов что возросло?

ЦитироватьНе считая модификаций топлива, оптимизаций расходов на охлаждение, на ТНА, оптимизаций гидросопротивлений...

Если двигатель замкнутой схемы то это не меняет удельного импульса.

ЦитироватьА сейчас - старики ворчат, что нет денег, молодёжь не умеет выжимать... поэтому, конечно, и кажется, что УИ уже расти не может :) .

А сам УИ об этом знает? ;)

Цитировать

ЦитироватьСтарый, Вы меня удивляете! А работа над форсуночной головкой, а резерв повышения Рк, а увеличение степени расширения за счет соплового насадка?

Дык всё это и так уже было использовано до упора. По крайней мере в 11Д57. Да и в других двигателях большого эффекта не даст. Вон в РД-107 форсуночную головку доисторических фремён заменили на современную и чего? На сколько там ппроцентов что возросло?

Не, Старый, что-то я Вас совсем не понимаю... В одних ЖРД дает, а в других нет? Как я понимаю, в RL-10-B2 давление в КС не сильно возрасло, а ТНА остался практически тем же. Весь прирост УИ достигнут за счет соплового насадка плюс, как я подозреваю, за счет улучшения смесеобразования и снижения гидравлических/газодинамических потерь. Почему этого нельзя сделать на 11Д57М? Нэ панымаю  :roll:

ЦитироватьНе, Старый, что-то я Вас совсем не понимаю... В одних ЖРД дает, а в других нет? Как я понимаю, в RL-10-B2 давление в КС не сильно возрасло, а ТНА остался практически тем же. Весь прирост УИ достигнут за счет соплового насадка плюс, как я подозреваю, за счет улучшения смесеобразования и снижения гидравлических/газодинамических потерь. Почему этого нельзя сделать на 11Д57М? Нэ панымаю  :roll:

Потому что в 11Д57М и так уже использован и насадок и всё-всё-всё.  А насколько, кстати, УИ вырос у RL-10-B2 по сравнению с А3?

Цитировать

ЦитироватьНе, Старый, что-то я Вас совсем не понимаю... В одних ЖРД дает, а в других нет? Как я понимаю, в RL-10-B2 давление в КС не сильно возрасло, а ТНА остался практически тем же. Весь прирост УИ достигнут за счет соплового насадка плюс, как я подозреваю, за счет улучшения смесеобразования и снижения гидравлических/газодинамических потерь. Почему этого нельзя сделать на 11Д57М? Нэ панымаю  :roll:

Потому что в 11Д57М и так уже использован и насадок и всё-всё-всё.  А насколько, кстати, УИ вырос у RL-10-B2 по сравнению с А3?

Память напрягать неохота, но, ЕМНИП, у первых RL-10 УИ был в районе 425-433 с, а у  RL-10-B2 по разным источникам от 462 до 466 сек. А насадок можно заменить на другой, "более "длинный и толстый" :D

ЦитироватьПамять напрягать неохота, но, ЕМНИП, у первых RL-10 УИ был в районе 425-433 с, а у  RL-10-B2 по разным источникам от 462 до 466 сек.

Ну вот пишут что у RL-10А3 (это средина 60-х) УИ был 430с. У RL-10А3-3 (это от начала 70-х до сих пор) - 444 с. Значит раздвижной насадок добавил аж 20 секунд - 5%?
Геометрическая степень расширения сопла RL-10А3-3 соствляла 57. Естественно её увеличение дало прирост УИ. Был резерв и его использовали.

 Однако у исходного 11Д57 геометрическая степень расширения уже составляла 143. Раздвижным насадком на 11Д57М её довели до 170. Куда дальше то увеличивать? Дальнейшее увеличение степени расширения требует всё больше и больше затрат даёт всё меньший и меньший эффект. УИ кстати увеличился с 457 до 461 с.
 

ЦитироватьА насадок можно заменить на другой, "более "длинный и толстый" :D

Чем толще и длиньше насадок тем он тяжелее и тем меньше прирост эффекта.

Цитировать

ЦитироватьПамять напрягать неохота, но, ЕМНИП, у первых RL-10 УИ был в районе 425-433 с, а у  RL-10-B2 по разным источникам от 462 до 466 сек.

Ну вот пишут что у RL-10А3 (это средина 60-х) УИ был 430с. У RL-10А3-3 (это от начала 70-х до сих пор) - 444 с. Значит раздвижной насадок добавил аж 20 секунд - 5%?
Геометрическая степень расширения сопла RL-10А3-3 соствляла 57. Естественно её увеличение дало прирост УИ. Был резерв и его использовали.

 Однако у исходного 11Д57 геометрическая степень расширения уже составляла 143. Раздвижным насадком на 11Д57М её довели до 170. Куда дальше то увеличивать? Дальнейшее увеличение степени расширения требует всё больше и больше затрат даёт всё меньший и меньший эффект. УИ кстати увеличился с 457 до 461 с.
 

ЦитироватьА насадок можно заменить на другой, "более "длинный и толстый" :D

Чем толще и длиньше насадок тем он тяжелее и тем меньше прирост эффекта.

Не забывайте, что насадок на 11Д57, во первых был не очень длинный, а, во-вторых, изготовлялся из стали. Сейчас его можно сделать из У-У (будет легче) и больших размеров. Ничто не препятствует комплексной модернизации: улучшение смесеобразования, повышение Рк и увеличение степени расширения за счет насадка из У-У.

Цитировать

ЦитироватьНе считая модификаций топлива, оптимизаций расходов на охлаждение, на ТНА, оптимизаций гидросопротивлений...

Если двигатель замкнутой схемы то это не меняет удельного импульса.

Старый, твоё кредо на форуме - уверенно говорить о том, о чём не знаешь :) .

Цитировать

ЦитироватьА сейчас - старики ворчат, что нет денег, молодёжь не умеет выжимать... поэтому, конечно, и кажется, что УИ уже расти не может :) .

А сам УИ об этом знает? ;)

УИ ничего не знает. Ему по барабану :) смогут его увеличить, и будут ли.

А кому надо - тот знает :) (с)

ЦитироватьПамять напрягать неохота, но, ЕМНИП, у первых RL-10 УИ был в районе 425-433 с, а у  RL-10-B2 по разным источникам от 462 до 466 сек. А насадок можно заменить на другой, "более "длинный и толстый" :D

Да, но тяга к массе у ранних RL-10 была вроде бы получше, чем у современных моделей... Это, конечно, не очень важно для крупных разгонников, но всё же?

ЦитироватьНе забывайте, что насадок на 11Д57, во первых был не очень длинный, а, во-вторых, изготовлялся из стали. Сейчас его можно сделать из У-У (будет легче)

Лгче молжет и будет. Но на УИ это не скажется.

Цитироватьи больших размеров.

Уже 170. Куда больше то? Диаметр выходного сечения и так уже 2 метра. Куда больше? Сколько там диаметр всего Дейтрона?

ЦитироватьНичто не препятствует комплексной модернизации: улучшение смесеобразования, повышение Рк и увеличение степени расширения за счет насадка из У-У.

А кто сказал что смесеобразование плохое и есть резерв для улучшения? Рк и так уже повышено в ходе модернизации, сколько осталось резерва? Тем более при одноступенчатом ТНА?

ЦитироватьСтарый, твоё кредо на форуме - уверенно говорить о том, о чём не знаешь :) .

Дык ты меня просвети. Поржём вместе.

ЦитироватьУИ ничего не знает. Ему по барабану :) смогут его увеличить, и будут ли.

Вот и я про это.

ЦитироватьА кому надо - тот знает :) (с)

Дык ведь если они не смогут убедить в этом удельный импульс то он не станет увеличиваться. Уговорить себя недостаточно, надо ещё уговорить двигатель.

Цитировать

ЦитироватьНе забывайте, что насадок на 11Д57, во первых был не очень длинный, а, во-вторых, изготовлялся из стали. Сейчас его можно сделать из У-У (будет легче)

Лгче молжет и будет. Но на УИ это не скажется.

Цитироватьи больших размеров.

Уже 170. Куда больше то? Диаметр выходного сечения и так уже 2 метра. Куда больше? Сколько там диаметр всего Дейтрона?

ЦитироватьНичто не препятствует комплексной модернизации: улучшение смесеобразования, повышение Рк и увеличение степени расширения за счет насадка из У-У.

А кто сказал что смесеобразование плохое и есть резерв для улучшения? Рк и так уже повышено в ходе модернизации, сколько осталось резерва? Тем более при одноступенчатом ТНА?

Диаметр Дейтрона 7,7 м, так что "усе ОК".  А кто сказал, что смесеобразование идеал?

ЦитироватьДиаметр Дейтрона 7,7 м, так что "усе ОК".  А кто сказал, что смесеобразование идеал?

С арифметикой у меня совсем плохо... :( Какого диаметра должны быть кружочки чтобы в круг диаметром 7 метров их влезло 4 штуки и остался промежуток на качание сопел? Где тут был рисунок Дейтрона вид с торца?

ЦитироватьДиаметр Дейтрона 7,7 м, так что "усе ОК".

Дмитрий, но это же не значит, что надо диаметр среза сопла для РД-58 до такой величины растить? :shock: А то вон про RL-10 уже говорят, что у него на срезе сопла достигаются условия, при которых вода начинает конденсироваться...

ЦитироватьА кто сказал, что смесеобразование идеал?

Вот этого никто не сказал. Хотя про существующую форсуночную головку РД-58 слышал лестные отзывы...

Вот он!
(http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/nk/forum-pic/Deitron/Deitron.gif)
 Меряем линейкой диаметр ракеты и диаметр сопл...

Цитировать

ЦитироватьДиаметр Дейтрона 7,7 м, так что "усе ОК".

Дмитрий, но это же не значит, что надо диаметр среза сопла для РД-58 до такой величины растить? :shock: А то вон про RL-10 уже говорят, что у него на срезе сопла достигаются условия, при которых вода начинает конденсироваться...

ЦитироватьА кто сказал, что смесеобразование идеал?

Вот этого никто не сказал. Хотя про существующую форсуночную головку РД-58 слышал лестные отзывы...

Зачем же? Диаметр среза сопла/насадка достаточно увеличить до 3-3,5 м максимум :D

ЦитироватьЗачем же? Диаметр среза сопла/насадка достаточно увеличить до 3-3,5 м максимум :D

Тогда 4 штуки точно не влезут. :(

Цитировать

ЦитироватьНу вес то можно скидывать до бесконечности. А вот поднимать удельный импульс - увы...

Старый, Вы меня удивляете! А работа над форсуночной головкой, а резерв повышения Рк, а увеличение степени расширения за счет соплового насадка?

Тем не менее предел есть - (Isp)max = sqrt(2i0), где i0 - энтальпия заторможенного рабочего тела.

Дмитрий, мне всётаки показалось что двигатели на второй ступени нарисованы не в масштабе?

Цитировать

ЦитироватьЗачем же? Диаметр среза сопла/насадка достаточно увеличить до 3-3,5 м максимум :D

Тогда 4 штуки точно не влезут. :(

Да, насчет 3-3,5 м - я перегнул, чертить лень :lol: Ну, метра 2,5, наверное, можно - вот наберусь сил после корпоративных вечеринок и прикину :wink:

Цитировать

Цитировать

ЦитироватьНу вес то можно скидывать до бесконечности. А вот поднимать удельный импульс - увы...

Старый, Вы меня удивляете! А работа над форсуночной головкой, а резерв повышения Рк, а увеличение степени расширения за счет соплового насадка?

Тем не менее предел есть - (Isp)max = sqrt(2i0), где i0 - энтальпия заторможенного рабочего тела.

Про достижение предела речи не идет. Но 471 с из 11Д57М, имхо, выжать можно без чрезмерных ухищрений.

ЦитироватьДмитрий, мне всётаки показалось что двигатели на второй ступени нарисованы не в масштабе?

Конечно, не в масштабе - на глазок задал длину ЖРД в нераздвинутом состоянии околро 2,5 м, а по факту, ЕМНИП, 2,61 м. Ну, и насадок тоже самое, то есть все достаточно условно :lol:

ЦитироватьДа, насчет 3-3,5 м - я перегнул, чертить лень :lol: Ну, метра 2,5, наверное, можно - вот наберусь сил после корпоративных вечеринок и прикину :wink:

Ну 2.5 всунуть можно, но увеличив диаметр с 2 до 2.5 метра вы много УИ не выжмите...

ЦитироватьПро достижение предела речи не идет. Но 471 с из 11Д57М, имхо, выжать можно без чрезмерных ухищрений.

Это врядли. Практически никаких шансов. Нынешний УИ это практически предел.

Цитировать

Цитировать

Цитировать

ЦитироватьНу вес то можно скидывать до бесконечности. А вот поднимать удельный импульс - увы...

Старый, Вы меня удивляете! А работа над форсуночной головкой, а резерв повышения Рк, а увеличение степени расширения за счет соплового насадка?

Тем не менее предел есть - (Isp)max = sqrt(2i0), где i0 - энтальпия заторможенного рабочего тела.

Про достижение предела речи не идет. Но 471 с из 11Д57М, имхо, выжать можно без чрезмерных ухищрений.

"Отнюдь", - сказал граф", ещё как идёт: 11Д57М я не смотрел, но вот данные чего-то похожего на предельный его вариант (в вакууме): (Isp)max = 5075 м/с, Isp = 4704 м/с, степень геометрического расширения сопла - 680, по давлению - 18000.  Для аэроспайка такая степень расширения возможна. Таким образом, удельный импульс составляет 92.5 % от предельного.

Цитировать

ЦитироватьДа, насчет 3-3,5 м - я перегнул, чертить лень :lol: Ну, метра 2,5, наверное, можно - вот наберусь сил после корпоративных вечеринок и прикину :wink:

Ну 2.5 всунуть можно, но увеличив диаметр с 2 до 2.5 метра вы много УИ не выжмите...

Однако площадь среза сопла растет более чем в 1,5 раза. Так что, думаю, этого будет достаточно.

Цитировать

ЦитироватьНу 2.5 всунуть можно, но увеличив диаметр с 2 до 2.5 метра вы много УИ не выжмите...

Однако площадь среза сопла растет более чем в 1,5 раза. Так что, думаю, этого будет достаточно.

Для существенного увеличения УИ недостаточно.

Увеличение степени расширения со 143 до 170 увеличило УИ на 4 сек с 457 до 461. Что мы можем выжать дальше?

Цитировать

Цитировать

ЦитироватьНу 2.5 всунуть можно, но увеличив диаметр с 2 до 2.5 метра вы много УИ не выжмите...

Однако площадь среза сопла растет более чем в 1,5 раза. Так что, думаю, этого будет достаточно.

Для существенного увеличения УИ недостаточно.

Старый, Вы сами писали, что увеличение степени расширения 11д57м со 143 до 170, то есть всего лишь на 18-19% привело к росту УИ на 4с. А теперь Вы утверждаете, что дополнительный прирост на 50-55% недостаточен для существенного роста УИ. Возможно, для прироста в 10 с и не достаточно. Однако совместно с ростом Рк и совершенствованием рабочего процесса, я думаю, прирост в 10 с не проблема :lol:

ЦитироватьСтарый, Вы сами писали, что увеличение степени расширения 11д57м со 143 до 170, то есть всего лишь на 18-19% привело к росту УИ на 4с. А теперь Вы утверждаете, что дополнительный прирост на 50-55% недостаточен для существенного роста УИ. Возможно, для прироста в 10 с и не достаточно. Однако совместно с ростом Рк и совершенствованием рабочего процесса, я думаю, прирост в 10 с не проблема :lol:

Каждая дальнейшая единица степени расширения даёт всё меньший и меньший прирост УИ. Простой рост Рк не даёт увеличения УИ - вместе с Рк растёт и Рс (на срезе), степень расширения остаётся прежней, УИ не растёт. Растёт только тяга.

Рост Рк приводит к уменьшению диссоциации, а, следовательно, к увеличению УИ. Можно достичь ещё большего эффекта, если соптимизировать соотношение компонентов.

Цитировать

Цитировать

ЦитироватьНе считая модификаций топлива, оптимизаций расходов на охлаждение, на ТНА, оптимизаций гидросопротивлений...

Если двигатель замкнутой схемы то это не меняет удельного импульса.

Вот причины, почему я считаю, что тут Старый ошибается. То есть, вот почему, в принципе, указанные изменения могут привести к росту удельного импульса.

Модификации топлива - это к тому, что можно заправлять не керосином, а, скажем, синтином. Или ещё чем-то - что одновременно увеличивает УИ, не слишком сложно и дорого найти и не требует существенных изменений в двигателе. Я не вижу причин, почему такое топливо не может быть найдено, поэтому упоминаю этот вариант как возможный. Синтин тут - только оодин из примеров, можно и другие подобрать. А более "энергичные" топлива способны увеличить УИ - за счёт роста температуры в камере, в случае, когда рост этого фактора превышает возможные падения в других. Синтин тут опять является хорошим примером - его и использовали для лучшего УИ.

Оптимизация расходов на охлаждение - речь идёт, например, о завесном охлаждении, когда часть топлива пускается внутри камеры вдоль стенки для защиты этой стенки от перегрева. Эта часть топлива сгорает обычно менее полно, чем топливо в основном потоке форсуночной головки. Поэтому излишки "завесного" расхода - это потенциал роста УИ, еслиих уменьшить. Так было сделано, например, при разработке ЖРД для Союза-ФГ - там уменьшили расход на завесное охлаждение, что позволило, применяя более дешёвую форсуночную головку, тем не менее увеличить УИ.

Оптимизация расходов на ТНА - имеется в виду общее повышение КПД ТНА, что позволит увеличить давление в камере, что в свою очередь, напрямую увеличивает УИ. Оптимизировать ТНА можно, например, улучшая материал лопаток, повышая температуру газа из ГГ...

То же касается оптимизации гидросопротивлений - хотя РД-58 довольно лаконичный двигатель, это не значит, что его нельзя оптимизировать в том числе и по этому параметру. Итог - рост давления в камере при тех же параметрах ТНА, что увеличивает УИ.

Экономическую эффективность каждого такого улучшения, конечно, надо как-то оценивать, считать и т.п. Однако это не означает, что в принципе таких возможностей нет :) .

А вообще, с новым годом :) .

А вот почему авмич неправ:

ЦитироватьМодификации топлива - это к тому, что можно заправлять не керосином, а, скажем, синтином. Или ещё чем-то - что одновременно увеличивает УИ, не слишком сложно и дорого найти и не требует существенных изменений в двигателе. Я не вижу причин, почему такое топливо не может быть найдено, поэтому упоминаю этот вариант как возможный. Синтин тут - только оодин из примеров, можно и другие подобрать. А более "энергичные" топлива способны увеличить УИ - за счёт роста температуры в камере, в случае, когда рост этого фактора превышает возможные падения в других. Синтин тут опять является хорошим примером - его и использовали для лучшего УИ.

Рассматриваемый двигатель водородный, "модифицировать" водород дальше некуда. Только в сторону ухудшения.

ЦитироватьОптимизация расходов на охлаждение - речь идёт, например, о завесном охлаждении, когда часть топлива пускается внутри камеры вдоль стенки для защиты этой стенки от перегрева. Эта часть топлива сгорает обычно менее полно, чем топливо в основном потоке форсуночной головки. Поэтому излишки "завесного" расхода - это потенциал роста УИ, еслиих уменьшить. Так было сделано, например, при разработке ЖРД для Союза-ФГ - там уменьшили расход на завесное охлаждение, что позволило, применяя более дешёвую форсуночную головку, тем не менее увеличить УИ.

Водород - хороший охлавдитель. Поэтому завесное охлаждение вообще не требуется и нет данных что оно примененов 11Д57. Кроме того водородные ЖРД и так работают на огромном (почти двукратном) избытке водорода так что проблема его неполного сгорания неактуальна.

ЦитироватьОптимизация расходов на ТНА - имеется в виду общее повышение КПД ТНА, что позволит увеличить давление в камере, что в свою очередь, напрямую увеличивает УИ. Оптимизировать ТНА можно, например, улучшая материал лопаток, повышая температуру газа из ГГ...

Повышение давления в камере не повышает УИ, тем более напрямую.

ЦитироватьТо же касается оптимизации гидросопротивлений - хотя РД-58

И вобще кажется авмич перепутал двигатели. А я думаю: при чём тут синтин?...

Цитироватьдовольно лаконичный двигатель, это не значит, что его нельзя оптимизировать в том числе и по этому параметру. Итог - рост давления в камере при тех же параметрах ТНА, что увеличивает УИ.

Экономическую эффективность каждого такого улучшения, конечно, надо как-то оценивать, считать и т.п. Однако это не означает, что в принципе таких возможностей нет :) .

 Потери энергии в двигателя замкнутой схемы не приводят к снижению УИ т.к. энергия никуда из двигателя н выводится и в конечном итоге сообщается выходящему газу.

ЦитироватьА вообще, с новым годом :) .

Во как надо праздновать - только проснулся! :) Ну с Новым!

На всякий случай про давление, потому что видно не все внимательно прочитали.
 11Д57М отличаеся от 11Д57-просто не только к-том расширения но и давлением. У 11Д57 Рк -100атм, а у 11Д57М - 115 атм. Так что кроме увеличения со 143 до 170 к-та расширения ещё и на 15% поднято давление в камере. И в итоге всего этого в сумме - 4 секунды удельного импульса.

Если я не ошибаюсь, на 11д57 до 25% всего расхода водорода тратилось на завесное охлаждение, в первую очередь соплового насадка. Если насадок сделать из У-У, то есть, более теплостойким, то расход Н2 на завесы может быть уменьшен, с одновременным повышением УИ.

Помимо увеличения сдвижного насадка, на 11Д57/11Д57М можно поднять УИ еще так:

1. Сбрасывать отработанный на турбине бустерного ТНА газ в закритическую часть сопла (~ как на Вулкане-2), отменив (или уменьшив) расход на завесу насадка.

2. Сбрасывать отработанный на турбине бустерного ТНА газ в магистраль горючего перед насосом, предварительно охладив газ в теплообменнике.

3. Заменить в бустерном ТНА газовую турбину на гидравлическую со сбросом жидкости в магистраль перед насосом.

ЦитироватьЕсли я не ошибаюсь, на 11д57 до 25% всего расхода водорода тратилось на завесное охлаждение, в первую очередь соплового насадка. Если насадок сделать из У-У, то есть, более теплостойким, то расход Н2 на завесы может быть уменьшен, с одновременным повышением УИ.

А не многовато будет? ;)
Если не ошибаюсь на завесу соплового насадка сбрасывался только водород с турбины бустерного ТНА.

ЦитироватьПомимо увеличения сдвижного насадка, на 11Д57/11Д57М можно поднять УИ еще так:

1. Сбрасывать отработанный на турбине бустерного ТНА газ в закритическую часть сопла (~ как на Вулкане-2), отменив (или уменьшив) расход на завесу насадка.

Дык вроде уже?
 Собственно вроде "М" от "не М" тоже этим отличается? И это тоже внесло вклад в 4 секунды?  [/quote]

Цитировать

ЦитироватьСбрасывать отработанный на турбине бустерного ТНА газ в закритическую часть сопла

Дык вроде уже?

А что про это в справочнике "Двигатели..." пишут (у меня под рукой его нет)?

Двигатели я, возможно, действительно перепутал, но это в данном случае неважно - речь идёт об общих методах повышения УИ. То, что эти методы оказываются неэффективны в случае какого-то конкретного двигателя, нуждается в отдельном обосновании.

Теперь мои возражения аргументам Старого.

Цитировать

ЦитироватьМодификации топлива...

Рассматриваемый двигатель водородный, "модифицировать" водород дальше некуда. Только в сторону ухудшения.

Это, Старый, верно, но только в первом приближении. Например, теоретически ЖК-ЖВ двигатели не самые рекордсмены по УИ. Практически, даже если мы не будем увеличивать долю ЖВ - что, согласен, неприятно - мы, тем не менее, можем модифицировать топливо с целью повышения УИ. В качестве примера можно взять добавление метана - нескольких процентов - к ЖК. Это приводит к небольшому росту УИ, потому что энергетика топлива повышается, как оказывается, быстрее, чем падает молярная масса.

Поэтому в принципе - а мы сейчас говорим о принципиально возможных путях повышения УИ - можно рассматривать модификации топлива.

Цитировать

ЦитироватьОптимизация расходов на охлаждение - речь идёт, например, о завесном охлаждении...

Водород - хороший охлавдитель. Поэтому завесное охлаждение вообще не требуется и нет данных что оно примененов 11Д57. Кроме того водородные ЖРД и так работают на огромном (почти двукратном) избытке водорода так что проблема его неполного сгорания неактуальна.

То, что данный двигатель работает без завесного охлаждения, придётся проверить... Что касается избытка водорода - да, это, в данном случае, существенный плюс.

Цитировать

ЦитироватьОптимизация расходов на ТНА - имеется в виду общее повышение КПД ТНА, что позволит увеличить давление в камере, что в свою очередь, напрямую увеличивает УИ. Оптимизировать ТНА можно, например, улучшая материал лопаток, повышая температуру газа из ГГ...

Повышение давления в камере не повышает УИ, тем более напрямую.

Посмотрим на http://rocketworkbench.sourceforge.net/equil.phtml - программу по расчёту термохимии. Возьмём 140 атм в камере, 0,01
атм на срезе, коды ЖК и ЖВ - 686 и 457 соответственно, количества - 120 и 20, то есть, ЖК к ЖВ как 6 к 1 по массе. Отношение площади среза сопла к площади критсечения получится 444,60048 , а УИ - 4469,90785 м/с .

Теперь поднимем давление в камере до 145 атм, а на срезе - до
0,0103717176 :) . Тогда отношение площадей останется таким же - 444,60048 - а УИ вырастет до 4472,11697 м/с . То есть, геометрию сопла мы не меняем - меняем только давление в камере. При изменении давления на 3,57% у нас возрос УИ на 0,0494%.

Старый, я понимаю, с арифметикой, как ты говоришь, у тебя нелады. Но здесь же качественный результат? Рост давления в камере увеличивает отношение давлений даже без изменения геометрии. Хотя изменение и невелико - в данном случае за 5 атм мы получили чуть больше 2 м/с.

ЦитироватьПотери энергии в двигателя замкнутой схемы не приводят к снижению УИ т.к. энергия никуда из двигателя н выводится и в конечном итоге сообщается выходящему газу.

Ну, это же только нулевое приближение. Гидросопротивления - вполне материальный источник потерь, например, давления - а рост перепада давления на насосе не может быть скомпенсирован без дополнительных затрат энергии на турбине ТНА. Тот же закон сохранения :) .

Цитировать

ЦитироватьА вообще, с новым годом :) .

Во как надо праздновать - только проснулся! :) Ну с Новым!

Не, скорее только добрался до Инета...

Цитировать

Цитировать

ЦитироватьСбрасывать отработанный на турбине бустерного ТНА газ в закритическую часть сопла

Дык вроде уже?

А что про это в справочнике "Двигатели..." пишут (у меня под рукой его нет)?

А вот оттуда и прочитал. Там ПГС и сброс газа с турбины БТНА либо в насадок либо в сопло крена.

ЦитироватьВ качестве примера можно взять добавление метана - нескольких процентов - к ЖК. Это приводит к небольшому росту УИ, потому что энергетика топлива повышается, как оказывается, быстрее, чем падает молярная масса.

Чево, чево делает молярная масса???

ЦитироватьА вот почему авмич неправ:

ЦитироватьМодификации топлива - это к тому, что можно заправлять не керосином, а, скажем, синтином. Или ещё чем-то - что одновременно увеличивает УИ, не слишком сложно и дорого найти и не требует существенных изменений в двигателе. Я не вижу причин, почему такое топливо не может быть найдено, поэтому упоминаю этот вариант как возможный. Синтин тут - только оодин из примеров, можно и другие подобрать. А более "энергичные" топлива способны увеличить УИ - за счёт роста температуры в камере, в случае, когда рост этого фактора превышает возможные падения в других. Синтин тут опять является хорошим примером - его и использовали для лучшего УИ.

Рассматриваемый двигатель водородный, "модифицировать" водород дальше некуда. Только в сторону ухудшения.

Строго говоря, есть куда - в параводород, хотя это и весьма отдалённо к практическому применению.

ЦитироватьНапример, теоретически ЖК-ЖВ двигатели не самые рекордсмены по УИ. Практически, даже если мы не будем увеличивать долю ЖК - что, согласен, неприятно - мы, тем не менее, можем модифицировать топливо с целью повышения УИ. В качестве примера можно взять добавление метана - нескольких процентов - к ЖК. Это приводит к небольшому росту УИ, потому что энергетика топлива повышается, как оказывается, быстрее, чем падает молярная масса.

Такого рода способов повышения УИ - масса. Например, ещё увеличить насадок, сделать его охлаждаемым... Но именно в этом случае увеличения УИ как раз и не будет. Вот если такую смесь кислорода с метаном использовать на существующих РН... Но этого почему-то не делают, не так ли?

Цитировать

Цитировать

Цитировать

ЦитироватьСбрасывать отработанный на турбине бустерного ТНА газ в закритическую часть сопла

Дык вроде уже?

А что про это в справочнике "Двигатели..." пишут (у меня под рукой его нет)?

А вот оттуда и прочитал. Там ПГС и сброс газа с турбины БТНА либо в насадок либо в сопло крена.

Только что посмотрел там же и дополнительно в "Истории ЖРД"  Саттона.

Сброс генераторного газа - только через дополнительные сопла; в основное сопло этот газ не подается. Трубопровод в левой части ПГС на самом деле служит для отвода водорода из рубашки охлаждения камеры:

(http://img107.imageshack.us/img107/2204/d572rr7.jpg)

Охлаждение сопла начиная со степени расширения 88 - радиационное, причем во всех вариантах двигателя.

Радиационно-охлаждаемый неподвижный насадок со степенью расширения 170 был испытан еще во времена разработки основного варианта (без литеры "М"). В модификации "М" его сделали выдвижным.

Так что пункт 1 (сброс газа в сопло) остается в силе.

ЦитироватьТак что пункт 1 (сброс газа в сопло) остается в силе.

Фиг с ним, пусть остаётся. Не даст только это существенного приращения УИ.

Цитировать

ЦитироватьТак что пункт 1 (сброс газа в сопло) остается в силе.

Фиг с ним, пусть остаётся. Не даст только это существенного приращения УИ.

Существенного - не даст. Пункты 2 или 3 дадут больше. Дополнительно можно попытаться избавиться от поясов завесы (которые в этом двигателе все-таки есть - на это идет часть расхода из упомянутого трубопровода слева).

Цитировать

ЦитироватьВ качестве примера можно взять добавление метана - нескольких процентов - к ЖК. Это приводит к небольшому росту УИ, потому что энергетика топлива повышается, как оказывается, быстрее, чем падает молярная масса.

Чево, чево делает молярная масса???

Растёт :) . А что?

ЦитироватьПосмотрим на http://rocketworkbench.sourceforge.net/equil.phtml - программу по расчёту термохимии. Возьмём 140 атм в камере, 0,01
атм на срезе, коды ЖК и ЖВ - 686 и 457 соответственно, количества - 120 и 20, то есть, ЖК к ЖВ как 6 к 1 по массе. Отношение площади среза сопла к площади критсечения получится 444,60048 , а УИ - 4469,90785 м/с.

И где там в результах можно увидеть удельный импульс и отношения площадей? А также, откуда брать начальную температуру смеси, разве это не должно считаться? И зачем писать по 9 знаков в числах?

ЦитироватьДополнительно можно попытаться избавиться от поясов завесы (которые в этом двигателе все-таки есть - на это идет часть расхода из упомянутого трубопровода слева).

Не верю. Откуда дровишки? Зачем в водородном ЖРД завеса? А в этом как я понял ещё и КС кислородом охлаждается?

Цитировать

Цитировать

ЦитироватьВ качестве примера можно взять добавление метана - нескольких процентов - к ЖК. Это приводит к небольшому росту УИ, потому что энергетика топлива повышается, как оказывается, быстрее, чем падает молярная масса.

Чево, чево делает молярная масса???

Растёт :) . А что?

А написано "падает"....

Единственный способ реально увеличить УИ это сделать его полностью замкнутым, т.е. не сбрасывать водород после турбины БТНА. Но это будет уже другой двигатель.
 Интересно, сколько секунд УИ съедает сброс водорода после БТНА?

ЦитироватьЕдинственный способ реально увеличить УИ это сделать его полностью замкнутым, т.е. не сбрасывать водород после турбины БТНА. Но это будет уже другой двигатель.
 Интересно, сколько секунд УИ съедает сброс водорода после БТНА?

Но метров в секунду съедает явно больше  :wink:

Мне с этим сбросом уже пришлось недавно повозиться при рассмотрении F-1. В этом смысле двигатели замкнутой схемы куда как проще и приятнее для оценок.

ЦитироватьНо метров в секунду съедает явно больше  :wink:

:)

ЦитироватьМне с этим сбросом уже пришлось недавно повозиться при рассмотрении F-1. В этом смысле двигатели замкнутой схемы куда как проще и приятнее для оценок.

Я вобще думаю что если брать умереные параметры то двигатель замкнутой схемы получится едва ли не проще чем открытой.

Цитировать

ЦитироватьДополнительно можно попытаться избавиться от поясов завесы (которые в этом двигателе все-таки есть - на это идет часть расхода из упомянутого трубопровода слева).

Не верю. Откуда дровишки?

Из "Истории ЖРД", со ссылкой на статью разработчиков, опубликованную AIAA.

ЦитироватьЗачем в водородном ЖРД завеса?

Для охлаждения ;) особенно теплонапряженных участков. Кстати, завесы были/есть не только в  11Д57, но и в 11Д122 (см. Губанова), SSME (см. www.engineeringatboeing.com ), J2, Vulcain-2.

ЦитироватьА в этом как я понял ещё и КС кислородом охлаждается?

Да. Зато водорода для охлаждения сопла используется всего ~30% от полного расхода .

ЦитироватьЕдинственный способ реально увеличить УИ это сделать его полностью замкнутым, т.е. не сбрасывать водород после турбины БТНА. Но это будет уже другой двигатель.

Другая модификация, а двигатель тот же. Нужно всего-то доработать бустерный ТНА + немного изменить параметры основного ТНА (расход и давление).

Цитировать

ЦитироватьЕдинственный способ реально увеличить УИ это сделать его полностью замкнутым, т.е. не сбрасывать водород после турбины БТНА. Но это будет уже другой двигатель.

Другая модификация, а двигатель тот же. Нужно всего-то доработать бустерный ТНА + немного изменить параметры основного ТНА (расход и давление).

Как я понимаю запихать этот водород в камеру сгорания уже вряд ли получится. Сбрасывать на вход насоса - кавитация. Делать турбину на жидком кислороде со сбросом на вход насоса - изрядно переделывать весь двигатель.

ЦитироватьИз "Истории ЖРД", со ссылкой на статью разработчиков, опубликованную AIAA.

А в сети она есть?

ЦитироватьДля охлаждения ;) особенно теплонапряженных участков. Кстати, завесы были/есть не только в  11Д57, но и в 11Д122 (см. Губанова), SSME (см. www.engineeringatboeing.com ), J2, Vulcain-2.

Ну не верю и всё тут!

ЦитироватьДа. Зато водорода для охлаждения сопла используется всего ~30% от полного расхода .

30% водорода - это же огромная цифра! Тем более на КС расходовать не надо. У SSME кажется на охлаждение даже меньше идёт?

Цитировать

ЦитироватьИз "Истории ЖРД", со ссылкой на статью разработчиков, опубликованную AIAA.

А в сети она есть?

Книги нет. От статьи только первая страница доступна бесплатно (как и все другие статьи на AIAA).

Цитировать

ЦитироватьКстати, завесы были/есть не только в  11Д57, но и в 11Д122 (см. Губанова), SSME (см. www.engineeringatboeing.com ), J2, Vulcain-2.

Ну не верю и всё тут!

:) Вечером постараюсь найти более веские ссылки, а пока - вот:

ЦитироватьПо результатам проведенных исследований ... разработаны:
- смесительная головка камеры на основе двухкомпонентных соосно-струйных форсунок, имеющая огневое днище с высокоэффективным транспирационным охлаждением, а также обеспечивающая малорасходную локальную завесу для исключения местных перегревов внутренней стенки цилиндра.
http://www.buran.ru/htm/11-3.htm

Пусть Вас не смущает словосочетание "малорасходная локальная" - в современных ЖРД все завесы малорасходные и локальные.

ЦитироватьFilm cooling provides protection from excessive heat by introducing a thin film of coolant or propellant through orifices around the injector periphery or through manifolded orifices in the chamber wall near the injector or chamber throat region. This method is typically used in high heat flux regions and in combination with regenerative cooling. The F-1, J-2, Atlas, RS-27 and SSME have all used this technique.
http://www.engineeringatboeing.com/articles/heart.htm

Цитировать

ЦитироватьДа. Зато водорода для охлаждения сопла используется всего ~30% от полного расхода .

30% водорода - это же огромная цифра! Тем более на КС расходовать не надо. У SSME кажется на охлаждение даже меньше идёт?

Наоборот - в SSME большая часть водорода используется для охлаждения. Это хорошо видно на ПГС. И тем не менее, завеса имеется.

ЦитироватьСбрасывать на вход насоса - кавитация.

На РД-170/180 в БТНА LOX использована газовая турбина со сбросом газа в магистраль LOX. И никакой кавитации.

ЦитироватьДелать турбину на жидком кислороде со сбросом на вход насоса - изрядно переделывать весь двигатель.

Не двигатель, а БТНА. Причем сделать это относительно легко, т.к. БТНА - двухвальный, с соединением валов через рессору, а корпусов насосов LOX и LH - через "проставку". Меняем рессору и "проставку" на новые - с гидротурбиной. Вал насоса LH обрезаем сразу после подшипника и закрываем крышкой:
(http://img107.imageshack.us/img107/2204/d572rr7.jpg)

ЦитироватьВечером постараюсь найти более веские ссылки, а пока - вот:

ЦитироватьПо результатам проведенных исследований ... разработаны:
- смесительная головка камеры на основе двухкомпонентных соосно-струйных форсунок, имеющая огневое днище с высокоэффективным транспирационным охлаждением, а также обеспечивающая малорасходную локальную завесу для исключения местных перегревов внутренней стенки цилиндра.
http://www.buran.ru/htm/11-3.htm

Пусть Вас не смущает словосочетание "малорасходная локальная" - в современных ЖРД все завесы малорасходные и локальные.

А! Завеса от форсуночной головки! Тьфу ты господи. Я то думаю что отдельные пояса завесы типа как в РД-253. Думаю: не должно быть такого! Не. Завеса от форсуночной головки не в счёт, это как бы само собой. Тем более в водородном двигателе.

ЦитироватьНаоборот - в SSME большая часть водорода используется для охлаждения. Это хорошо видно на ПГС. И тем не менее, завеса имеется.

Вот чтото (уж не Красная ли энциклопедия?) подсказывает что на охлаждение в ССМЕ расходуется 45% всего расхода водорода. А остальное шурует с насосов прямо в ГГ.

ЦитироватьКак я понимаю запихать этот водород в камеру сгорания уже вряд ли получится.

Вообще-то, даже так может получться. :roll:  Нужно только отбор газа делать не после основной турбины, а до нее.

Цитировать

ЦитироватьНаоборот - в SSME большая часть водорода используется для охлаждения. Это хорошо видно на ПГС. И тем не менее, завеса имеется.

Вот чтото (уж не Красная ли энциклопедия?) подсказывает что на охлаждение в ССМЕ расходуется 45% всего расхода водорода. А остальное шурует с насосов прямо в ГГ.

Прямо в ГГ шурует 40% водорода.
Другие 40% используются для охлаждения сопла, и только потом шуруют туда же. Оставшиеся 20% охлаждают КС и часть сопла, затем крутят турбину БТНА LH, затем охлаждают газоводы и подаются в КС.

Итого 60% водорода (т.е. большая его часть) охлаждает камеру.

ЦитироватьНе. Завеса от форсуночной головки не в счёт, это как бы само собой. Тем более в водородном двигателе.

Ну, в общем-то, это не столь важно. Этот пункт (пусть будет четвертым :)) все равно не самый "сильный" в увеличении УИ на Д-57.

Чтото нет под рукой ПГСа ССМЕ, а в красной энциклопедии почемуто не удосужились его нарисовать. А остальные книжки в гараже. Ссылочку на ПГС ССМЕ в сети не подкините?
 В красной энциклопедии пишут что 20% водорода идёт на охлаждение начального участка КС и сопла а затем на турбину БТНА, и 25% на охлаждение конечной части сопла а затем смешивается с основным потоком и в ГГ. Получается что в сумме только 45%.

Цитировать

ЦитироватьПосмотрим на http://rocketworkbench.sourceforge.net/equil.phtml - программу по расчёту термохимии. Возьмём 140 атм в камере, 0,01
атм на срезе, коды ЖК и ЖВ - 686 и 457 соответственно, количества - 120 и 20, то есть, ЖК к ЖВ как 6 к 1 по массе. Отношение площади среза сопла к площади критсечения получится 444,60048 , а УИ - 4469,90785 м/с.

И где там в результах можно увидеть удельный импульс и отношения площадей? А также, откуда брать начальную температуру смеси, разве это не должно считаться? И зачем писать по 9 знаков в числах?

Удельный импульс - в строках с обозначением Isp. Их там обычно три штуки - вакуумный (идеальный), с запрошенным давлением и в секундах (вместо м/с). В данном случае -

Ivac (m/s)       :              2833.55334  4542.40965
Isp (m/s)        :              1543.28304  4469.90785
Isp/g (s)        :               157.37107   455.80375

Там обычно по три столбца данных - для камеры, критсечения и среза сопла, но некоторые параметры для камеры смысла особого не имеют.

Отношение площадей обозначено как Ae/At - area of exit / area of throat . В данном случае -

Ae/At            :                 1.00000   444.60048

Начальную температуру надо брать - там подписано - только для случая расчёта равновесия. Для расчёта ЖРД обычно интересны frozen и shifting performance characteristic. Тогда температуру можно ставить любой, она всё равно будет рассчитана такой, какой получится. В данном случае -

Temperature (K)  :    3566.436    3250.123     528.958

9 знаков в числе понадобилось для точного совпадения в рамках точности... конечно, это необязательно для инженерных расчётов.

Цитировать

ЦитироватьИ где там в результах можно увидеть удельный импульс и отношения площадей? А также, откуда брать начальную температуру смеси, разве это не должно считаться? И зачем писать по 9 знаков в числах?

Удельный импульс - в строках с обозначением Isp. Их там обычно три штуки - вакуумный (идеальный), с запрошенным давлением и в секундах (вместо м/с). В данном случае -

Ivac (m/s)       :              2833.55334  4542.40965
Isp (m/s)        :              1543.28304  4469.90785
Isp/g (s)        :               157.37107   455.80375

Там обычно по три столбца данных - для камеры, критсечения и среза сопла, но некоторые параметры для камеры смысла особого не имеют.

Спасибо, avmich.

ЦитироватьОтношение площадей обозначено как Ae/At - area of exit / area of throat . В данном случае -

Ae/At            :                 1.00000   444.60048

Начальную температуру надо брать - там подписано - только для случая расчёта равновесия. Для расчёта ЖРД обычно интересны frozen и shifting performance characteristic. Тогда температуру можно ставить любой, она всё равно будет рассчитана такой, какой получится. В данном случае -

Temperature (K)  :    3566.436    3250.123     528.958.

Непонятно:
1. В режиме frozen - что там заморожено, если теплоёмкости cp и cv изменяются от сечения к сечению? Там только показатель адиабаты cp/cv и некий параметр Gamma совпадают.
2. В режиме shifting performance characteristic - что и куда сдвинуто?
3. Что такое Gamma?

Цитировать9 знаков в числе понадобилось для точного совпадения в рамках точности... конечно, это необязательно для инженерных расчётов.

Какое уж там совпадение, чего с чем? Просто люди не представляют реальную точность своих расчётов, и это сразу напрягает - думаешь, а понимают ли они вообще что-нибудь? И не запрограммировали ли какую-нибудь глупость?
А точность - для SSME при "сдвинутых характеристиках" и отношении площадей сопла 77.5 удельный импульс в вакууме получается равным 4554 м/с вместо 4460 м/с, точность 2.1%. При давлении на срезе сопла 17.5 кПа (0.173 атм) - 4563 м/с (точность 2.3%). Неплохо, но больше 3 знаков им выдавать не стоит, не имеет смысла.

ЦитироватьЧтото нет под рукой ПГСа ССМЕ, а в красной энциклопедии почемуто не удосужились его нарисовать. А остальные книжки в гараже. Ссылочку на ПГС ССМЕ в сети не подкините?

(http://img405.imageshack.us/img405/6424/flowschematic2mr8.jpg)

Та же схема из Тимната:
http://img405.imageshack.us/img405/4662/flowschematic1yb6.jpg

ЦитироватьВ красной энциклопедии пишут что 20% водорода идёт на охлаждение начального участка КС и сопла а затем на турбину БТНА, и 25% на охлаждение конечной части сопла а затем смешивается с основным потоком и в ГГ. Получается что в сумме только 45%.

Кроме красной энциклопедии, то же самое пишет Гахун (или это он и писал статью в энциклопедии?).

Но есть и другие источники. Например, в статье Robert E. Biggs (Project Engineer, SSME Systems Analysis, Rocketdyne) "SPACE SHUTTLE MAIN ENGINE: THE FIRST TEN YEARS" (1989-1992) указано следующее:

ЦитироватьThe three-stage centrifugal pump, operating at 35,000 rpm, further increases the pressure to over 6,000 psia. The LH2 is then divided into three separate flow paths. Approximately 80 percent of the fuel flows to the two preburners; half of this, however, is used to cool the thrust chamber nozzle and then mixed with the other half prior to entering the preburners. The remaining 20 percent of the fuel is used in the major component cooling circuit. The LH2 is first routed to the MCC where it provides coolant for the main combustion process...

Цитировать20 percent of the LH2 is re-routed to the MCC coolant circuit. One half of the remaining LH2 is routed through the CCV to the two preburners. The remaining 40 percent of the fuel is distributed equally among three fuel transfer ducts (downcomers) for delivery to the nozzle aft manifold.

Кроме того, на цветной ПГС, если присмотреться (sorry, ранее я сказал что видно хорошо, однако это не совсем так :oops: ), то можно прочитать расходы через три линии водорода после выхода из насоса: (сверху вниз) 28(?), 62(?) и 58(?), что примерно соответствует указанным выше долям расходов.

Вот здесь: http://www.engineer.tamuk.edu/departments/eecs/faculty/bschreur/ssme/non-animated/tsld035b.htm
имеется схема распределения расходов с теми же цифрами (жмите на Next Page и читайте пояснения).

Цитировать

ЦитироватьДополнительно можно попытаться избавиться от поясов завесы (которые в этом двигателе все-таки есть - на это идет часть расхода из упомянутого трубопровода слева).

Не верю. Откуда дровишки?

Ошибся я в первом ответе. Дровишки оказались не из "Истории...", а из справочника "Двигатели":

ЦитироватьСброс водорода из камеры производится не в ГГ, а в камеру сгорания через головку и завесы охлаждения.

2Sf: shifting относится к сдвигу химического равновесия в зависимости от температуры и давления.
Gamma это, скорее всего, констата политропного процесса:

http://en.wikipedia.org/wiki/Polytropic_process

Результаты для идеального двигателя (не учитывается неполное сгорание, например) и для реальных двигателей Isp должно быть заметно меньше

Цитировать2Sf: shifting относится к сдвигу химического равновесия в зависимости от температуры и давления.

А детали не известны? :)

ЦитироватьGamma это, скорее всего, констата политропного процесса...

Я бы тоже так подумал, если бы строчкой выше не было бы написано: cp/cv, и эти значения не отличались от Gamma, по крайней мере для shifting'а. Замораживание потока, видимо, и заключается в приравнивании Gamma и cp/cv.

Цитироватьhttp://en.wikipedia.org/wiki/Polytropic_process

Ну, Вы уж так сразу эту самую, как её, википедию. Мне бы чего полегче, Седова там, или Ландавшица :)

ЦитироватьРезультаты для идеального двигателя (не учитывается неполное сгорание, например) и для реальных двигателей Isp должно быть заметно меньше.

Да, и потери в сопле. Но удельный импульс из-за этого у хороших двигателей будет меньше не намного, максимум на те же 2 %. А никто не проверял Cproper по настоящему, у него всегда удельный импульс больше, чем в реальности? Я не имею в виду замороженное течение, там в первом же примере (SSME) он получился на 1.9% ниже.

2Sf: Конечно, детали известны:

[1] S. Gordon and B.J. McBride, Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equilibrium Compositions and Applications: I. Analysis, NASA Reference Publication 1311, October 1994.  
 [2] W.R. Smith and R.W. Missen, Chemical reaction equilibrium analysis: theory and algorithms, New-York, Wiley-Interscience publication, 364 p., 1982.  
 [3] R.L. Wilkins, Theoretical evaluation of chemical propellants, N.J., Prentice-Hall, 463 p., 1963.  
 [4] NASA SP-8076, Solid Propellant Grain Design And Internal Ballistics, March 1972  
 [5] Etkin Bernard, Dynamics of atmospheric flight, Wiley, 579 p., 1972.  

плюс исходный текст доступен.

Квазистанический адиабатический процесс в идеальном газе является политропным с констатой Gamma=Cp/Cv. Если газ в процессе рекомбинирует, то процесс можно аппроксимировать политропным со слегка другим показателем.

Если вас интересует западная терминология, логично смотреть в западные справочники. Физика одна на всех, но терминология может слегка отличаться.

Конечно, в любой программе есть ошибки и приближения, плюс исходные данные (например, энтальпия) могут содержать (и наверняка содержат) ошибки.

Программа бесплатная - дарёному коню в зубы не смотрят. Всесьма популярна, наверное бесплатных сильно лучше нет.

Цитировать2Sf: Конечно, детали известны:

[1] S. Gordon and B.J. McBride, Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equilibrium Compositions and Applications: I. Analysis, NASA Reference Publication 1311, October 1994.  
 [2] W.R. Smith and R.W. Missen, Chemical reaction equilibrium analysis: theory and algorithms, New-York, Wiley-Interscience publication, 364 p., 1982.  
 [3] R.L. Wilkins, Theoretical evaluation of chemical propellants, N.J., Prentice-Hall, 463 p., 1963.  
 [4] NASA SP-8076, Solid Propellant Grain Design And Internal Ballistics, March 1972  
 [5] Etkin Bernard, Dynamics of atmospheric flight, Wiley, 579 p., 1972.  

плюс исходный текст доступен.

Квазистатический адиабатический процесс в идеальном газе является политропным с констатой Gamma=Cp/Cv. Если газ в процессе рекомбинирует, то процесс можно аппроксимировать политропным со слегка другим показателем.

Если вас интересует западная терминология, логично смотреть в западные справочники. Физика одна на всех, но терминология может слегка отличаться.

Конечно, в любой программе есть ошибки и приближения, плюс исходные данные (например, энтальпия) могут содержать (и наверняка содержат) ошибки.

Программа бесплатная - дарёному коню в зубы не смотрят. Весьма популярна, наверное бесплатных сильно лучше нет.

Спасибо за ссылки и разумные соображения и оценки. Теперь всё стало достоточно ясным (frozen - без рекомбинации, shifting - с ней), так что тратить время на изучение первоисточников пока не буду. Экономия времени - колоссальная :) С программой Cproper раньше не сталкивался - уже много лет профиль работы несколько :) другой (да и раньше, собственно говоря, тоже). Видимо, действительно неплохая. И про дарёного коня и его зубы верно.

Но, признайтесь, 9 значащих цифр в результатах - это явно перебор, и красная тряпка для физика :wink:

В режиме frozen считается равновесие в камере - и дальше считается, что химпревращений не происходит, то есть, по мере расширения газа в сопле (и изменении таких данных, как температура и давление) химсостав сохраняется. То есть, химический состав смеси "заморожен".

В режиме shifting считается наоборот - равновесие поддерживается всё время, при любых изменениях температуры и давления восстанавливается мгновенно. То есть, по мере прохождения сопла газовый состав точно отслеживает изменение макроскопических параметров.

В реальности ситуация промежуточная - газ меняется, но не так быстро, чтобы мгновенно подстраиваться под изменяющиеся условия. Поэтому и результаты в реальности - промежуточные между frozen и shifting моделями - это объясняет отличие в пару процентов от реальных данных реальных двигателей. Однако, различие между frozen и shifting невелико, а реальность обычно попадает между ними - поэтому инструмент вполне полезен.

Статья, описывающая использованную модель, доступна, например, по http://www.grc.nasa.gov/WWW/CEAWeb/RP-1311.pdf . Исходный код варианта программы - на Си - есть по ссылке с http://rocketworkbench.sourceforge.net/projects.phtml , там же ссылка на базу данных энтальпий простых соединений. Код относительно неплохо документирован.

ЦитироватьНо, признайтесь, 9 значащих цифр в результатах - это явно перебор, и красная тряпка для физика :wink:

Поток, я дискутирую не с физиком, а со Старым, а ему, если результат не совпадает до последнего знака, может быть непонятно :) . Мне нужно было проиллюстрировать свой тезис о том, что рост давления в камере приводит к росту УИ даже без увеличения сопла - потому что меняется отношение давлений. Поэтому пришлось подобрать точное значение - CPropep не даёт задавать сразу отношение площадей двигателя.

Цитировать[1]S. Gordon and B.J. McBride, Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equilibrium Compositions and Applications: I. Analysis, NASA Reference Publication 1311, October 1994.  
...
Программа (CPropep) бесплатная - дарёному коню в зубы не смотрят. Всесьма популярна, наверное бесплатных сильно лучше нет.

Есть такие :). CEA - та самая Computer Program for Calculation..., указанная в названии первого источника. Программа написана на Фортране и доступна как в исходных кодах, так и в скомпилированном виде. Скачать (бесплатно) можно с указанного avmich сайта, заполнив регистрационную форму (ни к чему не обязывающую), или прямо отсюда: http://www.grc.nasa.gov/WWW/CEAWeb/ceaguiDownload-win.htm

CPropep является попыткой написать аналогичную программу на C - по крайней мере, авторы исползуют модель, описаннаю S. Gordon и B.J. McBride - авторами CEA. Однако до сих пор оригинальная программа все еще "умеет" больше, чем CPropep.

User Manual для CEA доступен здесь: http://www.grc.nasa.gov/WWW/CEAWeb/RP-1311-P2.pdf

Так, ладно, 22, уговорили.
 Так что у нас получается? Вся КС и начальный участок сопла у ССМЕ охлаждается всего лишь 20% водорода. А у 11Д57 КС охлаждается вообще кислородом, а начальный участок сопла ажно 30% водорода. Это много и вполне достаточно для охлаждения без всяких дополнительных прибамбасов.

ЦитироватьА у 11Д57 КС охлаждается вообще кислородом, а начальный участок сопла ажно 30% водорода. Это много и вполне достаточно для охлаждения без всяких дополнительных прибамбасов.

Тем не менее, завеса там есть (см. выше).

И опять же, см. выше :) - это не столь важно: даже если бы и не было никаких завес, или их никак нельзя убрать - есть другие способы повысить УИ 11Д57.

ЦитироватьВ реальности ситуация промежуточная - газ меняется, но не так быстро, чтобы мгновенно подстраиваться под изменяющиеся условия. Поэтому и результаты в реальности - промежуточные между frozen и shifting моделями

В CEA можно указать, с какого сечения начинать расчет по модели с замораживанием. При этом в КС и сопле до указого сечения расчет будет вестись по равновесной модели.

ЦитироватьCPropep не даёт задавать сразу отношение площадей двигателя.

В CEA можно задавать отношение площадей.

ЦитироватьТем не менее, завеса там есть (см. выше).

Ну в данном случае эта завеса от форсуночной головки это не завеса а так, ерунда. На УИ она вряд ли сказывается а уж тем более на полноте сгорания.

ЦитироватьИ опять же, см. выше :) - это не столь важно: даже если бы и не было никаких завес, или их никак нельзя убрать - есть другие способы повысить УИ 11Д57.

Насколько я понимаю - единственный способ повысить УИ это ликвидировать сброс газа после турбины БТНА. Интересно бы узнать, сколько на этом теряется?

ЦитироватьВ режиме frozen считается равновесие в камере - и дальше считается, что химпревращений не происходит, то есть, по мере расширения газа в сопле (и изменении таких данных, как температура и давление) химсостав сохраняется. То есть, химический состав смеси "заморожен".

В режиме shifting считается наоборот - равновесие поддерживается всё время, при любых изменениях температуры и давления восстанавливается мгновенно. То есть, по мере прохождения сопла газовый состав точно отслеживает изменение макроскопических параметров.

В реальности ситуация промежуточная - газ меняется, но не так быстро, чтобы мгновенно подстраиваться под изменяющиеся условия. Поэтому и результаты в реальности - промежуточные между frozen и shifting моделями - это объясняет отличие в пару процентов от реальных данных реальных двигателей. Однако, различие между frozen и shifting невелико, а реальность обычно попадает между ними - поэтому инструмент вполне полезен.

ОК. Всё предельно ясно. Первоисточники читать не надо :) Такой виртуальный мини-семинар по конкретной проблеме вместо многостраничных постов из одних слов и огромного количества воды, что является типичным для форума. Особенно полезно немножко подразнить понимающих :)

ЦитироватьСтатья, описывающая использованную модель, доступна, например, по http://www.grc.nasa.gov/WWW/CEAWeb/RP-1311.pdf . Исходный код варианта программы - на Си - есть по ссылке с http://rocketworkbench.sourceforge.net/projects.phtml , там же ссылка на базу данных энтальпий простых соединений. Код относительно неплохо документирован.

Спасибо, заношу в архив ( но читать не обещаю :) )

Цитировать

ЦитироватьНо, признайтесь, 9 значащих цифр в результатах - это явно перебор, и красная тряпка для физика :wink:

Поток, я дискутирую не с физиком, а со Старым, а ему, если результат не совпадает до последнего знака, может быть непонятно :) . Мне нужно было проиллюстрировать свой тезис о том, что рост давления в камере приводит к росту УИ даже без увеличения сопла - потому что меняется отношение давлений. Поэтому пришлось подобрать точное значение - CPropep не даёт задавать сразу отношение площадей двигателя.

Изменение удельного импульса в 2 м/с при погрешности расчёта в 100 м/с не является доказательным не только для Старого, но и для любого физика. Да и что это за изменения давления в камере сгорания в 3.5%? Возьмите, скажем, 3 и 30 МПа при одинаковой степени расширения сопла и сравнивайте. Вот тут-то влияние давления на параметры потока может быть заметным.

Цитировать

Цитировать[1]S. Gordon and B.J. McBride, Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equilibrium Compositions and Applications: I. Analysis, NASA Reference Publication 1311, October 1994.  
...
Программа (CPropep) бесплатная - дарёному коню в зубы не смотрят. Всесьма популярна, наверное бесплатных сильно лучше нет.

Есть такие :). CEA - та самая Computer Program for Calculation..., указанная в названии первого источника. Программа написана на Фортране и доступна как в исходных кодах, так и в скомпилированном виде. Скачать (бесплатно) можно с указанного avmich сайта, заполнив регистрационную форму (ни к чему не обязывающую), или прямо отсюда: http://www.grc.nasa.gov/WWW/CEAWeb/ceaguiDownload-win.htm

CPropep является попыткой написать аналогичную программу на C - по крайней мере, авторы исползуют модель, описаннаю S. Gordon и B.J. McBride - авторами CEA. Однако до сих пор оригинальная программа все еще "умеет" больше, чем CPropep.

User Manual для CEA доступен здесь: http://www.grc.nasa.gov/WWW/CEAWeb/RP-1311-P2.pdf

Thankee!

Цитировать

ЦитироватьВ реальности ситуация промежуточная - газ меняется, но не так быстро, чтобы мгновенно подстраиваться под изменяющиеся условия. Поэтому и результаты в реальности - промежуточные между frozen и shifting моделями

В CEA можно указать, с какого сечения начинать расчет по модели с замораживанием. При этом в КС и сопле до указанного сечения расчет будет вестись по равновесной модели.

А с какого сечения, обычно, имеет смысл переходить к модели замороженного состояния? Тривильный ответ - с критики, но в этом случае решение, видимо будет слабо отличаться от замороженного.

Цитировать

ЦитироватьТем не менее, завеса там есть (см. выше).

Ну в данном случае эта завеса от форсуночной головки это не завеса а так, ерунда. На УИ она вряд ли сказывается а уж тем более на полноте сгорания.

ЦитироватьИ опять же, см. выше :) - это не столь важно: даже если бы и не было никаких завес, или их никак нельзя убрать - есть другие способы повысить УИ 11Д57.

Насколько я понимаю - единственный способ повысить УИ это ликвидировать сброс газа после турбины БТНА. Интересно бы узнать, сколько на этом теряется?

Как раз в 11Д57 завенсы от головки не было.
Вот выдержка (сканированный и распознанный текст) из учебника "Конструкция и проектирование ЖРД" под редакцией Гахуна:
На рис. 6.41 показана схема и отдельные конструктивные фрагменты камеры еще одного кислородно-водоpодного двигателя с дожиганием восстановительного генераторного газа и давлением в камере сгорания поpяд¬ка 12...15 МПа. Основные особенности камеры состоят в следующем: цилиндрическая часть камеры сгорания и огневое днище смесительной головки охлаждаются кислородом; входная и сверхзвуковая части сопла до сечения III охлаждаются водородом. Сопло заканчивается насадком, не имеющим наружного проточного охлаждения. Он выполнен из жаропрочной стали и охлаждается завесным внутренним и радиационным наружным охлаждением, благодаря чему температура стенки насадка не превышает 1300-1400 К.
Большая часть жидкого кислорода после насоса поступает в коллектор охлаждающего тракта, из которого непосредственно поступает в головку и далее на центробежные форсунки.
Большая часть жидкого водорода после насоса поступает в ЖГГ, где газифицируется, и, пройдя через турбину ТНА, по газоводу направляется в торец смесительной головки. Затем по осевым каналам двухкомпонентных струйно-центробежных форсунок генераторный газ с избытком водорода попадает в камеру сгорания. Заметим, что на головке все фоpcунки - одинаковые, т.е. пристеночного низкотемпературного слоя от "головки" здесь нет.
Меньшая часть водорода, примерно 25% его расхода, поступает в кол¬лектор охлаждающего тракта (см. рис. 6.41), где расход разделяется на две части: меньшая часть направляется в сторону головки, а большая часть ¬в сторону среза сопла. Особенность наружного охлаждения средней части камеры, включающей дозвуковую и сверхзвуковую области сопла, в том, что этот paсxoд водорода из охлаждающего тракта поступает полностью на пояса завесы и используется для создания мощного внутреннего завес¬ного охлаждения этой части камеры. Причем меньшая часть расхода водо¬рода поступает в камеру сгорания через два пояса завесы - сечения 1 и II Небольшая часть расхода водорода поступает через третий пояс - сече¬ние III - для охлаждения соплового насадка. Расходы на завесу могут ре¬гулироваться сменными дросселями" устанавливаемыми в коллекторе ввода горючего (см. рис. 6.41).

Есть у меня Гахун и читал я у него эти строчки. И даже догадывался что это про 11Д57. Но всётаки странно: 25% водорода сбрасывается позади критического сечения сопла и тем не менее такой высокий УИ?

Ещё вопрос, ко всем, если можно :)

ЦитироватьВ режиме frozen считается равновесие в камере - и дальше считается, что химпревращений не происходит, то есть, по мере расширения газа в сопле (и изменении таких данных, как температура и давление) химсостав сохраняется. То есть, химический состав смеси "заморожен".

Сравниваем расчёты характеристик SSME в замороженном:

                               CHAMBER    THROAT        EXIT
Pressure (atm)     :     203.000     114.779       0.173
Temperature (K)   :    3603.923    3286.155     973.824
Cp (kJ/(kg)(K))    :     3.79679     3.74348       2.74108
Cv (kJ/(kg)(K))    :     3.18642     3.13311       2.13071
Cp/Cv                 :     1.19155     1.19481       1.28646
Gamma               :     1.19155     1.19481        1.28646

и равновесном:

                               CHAMBER    THROAT        EXIT
Pressure (atm)     :     203.000     116.635       0.173
Temperature (K)   :    3603.923    3386.076    1184.028
Cp (kJ/(kg)(K))    :     7.28446     6.65796      2.87272
Cv (kJ/(kg)(K))    :     6.23045     5.71506       2.28350
Cp/Cv                 :     1.16917     1.16499       1.25803
Gamma               :     1.14757     1.14895       1.25803

состояниях газа.

Из ответа avmich'а следует, что в обоих случаях в камере сгорания должно быть одинаковое равновесное состояние, а уж различия должны пойти дальше. Однако, нет, имеем там почти двухкратные отличия cp и cv.   То есть, в заморженном режиме режиме расчёта совсем не рассматривается диссоциация (а, тем более, и ионизация) газа?    Отмечу, что величина cp = 3.79 кДж/кг неплохо соответствует элементарным оценкам коэффициента теплоёмкости данной паро-водородной смеси без диссоциации и ионизации, а только с активацией колебательных степеней свободы молекул (>3.2 кДж/кг).

Понятно, раз течение заморожено, и на выходе из сопла нет диссоциации, то её нет и в камере сгорания - так, что ли?

Кстати, вот у меня отвлеченный вопрос. Если взять водородник по схеме газ-газ, то: возможно ли применение для восстановительного тракта испарительной схемы? Т.е. хватит ли энергии газифицируемого в рубашке охлаждения КС водорода на раскрутку "сладкого" ТНА? Или потребуется все-таки полноценный ГГ, как и для "кислого" тракта?

Цитата: "Дмитрий В."

Цитировать

ЦитироватьТем не менее, завеса там есть (см. выше).

Ну в данном случае эта завеса от форсуночной головки это не завеса а так, ерунда. На УИ она вряд ли сказывается а уж тем более на полноте сгорания.

Как раз в 11Д57 завенсы от головки не было.

 Заметим, что на головке все фоpcунки - одинаковые, т.е. пристеночного низкотемпературного слоя от "головки" здесь нет.

Форсунки, конечно, одинаковые, но ручаюсь, что крайние, пристеночные форсунки - форсунки горючего. Этого достаточно для предохранения стенки от перегрева и можно рассматривать, как технологический вариант завесы.
Если ошибаюсь - пусть меня поправят.

ЦитироватьОсобенно полезно немножко подразнить понимающих :)

Особого дразнения не заметил ;) . Вопрос задан в свойственном стиле...

К слову, Старый на форуме в этом плане меняется в лучшую сторону. Поэтому и отвечают ему чаще по делу, а не так, как раньше было привычно - "поди, мальчик, прочь".

ЦитироватьИзменение удельного импульса в 2 м/с при погрешности расчёта в 100 м/с не является доказательным не только для Старого, но и для любого физика.

Это само собой - с точки зрения физика. Но CPropep решает чётко определённую математическую задачу - находит экстремум многомерной функции. Для моей задачи его хватало - надо было показать Старому принципиальное изменение результата. Конечно, в реальном движке эффект будет многократно перекрыт неучтёнными в этой модели подробностями.

ЦитироватьА с какого сечения, обычно, имеет смысл переходить к модели замороженного состояния? Тривильный ответ - с критики, но в этом случае решение, видимо будет слабо отличаться от замороженного.

Для меня это сложный вопрос. В дозвуковой части сопла скорость растёт с теоретического 0 до 1М, и температура падает со, скажем, 3500 до 2500 градусов. В сверхзвуковой част сопла скорость потока растёт до нескольких М, но там и Махи другие - температура-то падает. Неясно, где более важны эффекты изменения состава... и скорости изменения.

ЦитироватьИз ответа avmich'а следует, что в обоих случаях в камере сгорания должно быть одинаковое равновесное состояние, а уж различия должны пойти дальше. Однако, нет, имеем там почти двухкратные отличия cp и cv.

Этого не знаю :) . Может, уважаемый чайник подскажет? Или Гость?

ЦитироватьК слову, Старый на форуме в этом плане меняется в лучшую сторону. Поэтому и отвечают ему чаще по делу, а не так, как раньше было привычно - "поди, мальчик, прочь".

Буагага! Я знаю только одного мальчика который так отвечал Старому. И после этого надолго уходил прочь... ;)

(Котов не в счёт)

Для желающих поэкспериментировать с CEA привожу файл исходных данных для SSME:

#
# Варианты расчета для SSME
#   Pk=22.6 МПа (p,bar=226.0)
#   Km=6 (o/f=6.0)
#   расширение сопла 77.5 (sup=...,77.5)
#   компоненты LOX (O2(L)) и LH (H2(L))
# Вывод результатов в короткой форме в
# системе СИ (output siunits short)
#

#
# Камера сгорания с бесконечной площадью
# сечения, т.е. без учета падения давления
# при движении по камере сгорания.
# Расчет по равновесной модели (equilibrium)
# и с замораживанием (frozen)
#
problem rocket case=infinite_area_chamber_frozen_at_combustion_point
  equilibrium ions
  frozen
  p,bar=226.0
  sup=77.5
  o/f=6.0
 reactants
  fuel=H2(L) t(k)=20.27 wt%=100.00
  oxidizer=O2(L) t,k=90.17 wt%=100.00
 output siunits short
end

#
# Камера сгорания с бесконечной площадью
# сечения.
# Расчет с внезапным замораживанием в
# критическом сечении (nfrozen=2)
#
problem rocket case=infinite_area_chamber_frozen_at_throat
  frozen nfrozen=2
  p,bar=226.0
  sup=77.5
  o/f=6.0
 reactants
  fuel=H2(L) t(k)=20.27 wt%=100.00
  oxidizer=O2(L) t,k=90.17 wt%=100.00
 output siunits short
end

#
# Камера сгорания с бесконечной площадью
# сечения.
# Расчет с внезапным замораживанием в
# сечении No. 1 из списка sup=...
# (nfrozen=3; 1=КС, 2=критическое сечение,
# 2+n=n-ное сечение в списке sup).
#
problem rocket case=infinite_area_chamber_frozen_at_3
  frozen nfrozen=3
  p,bar=226.0
  sup=5.0,77.5
  o/f=6.0
 reactants
  fuel=H2(L) t(k)=20.27 wt%=100.00
  oxidizer=O2(L) t,k=90.17 wt%=100.00
 output siunits short
end

#
# Камера сгорания с конечной площадью
# сечения (fac), т.е. с учетом падения
# давления при движении по камере сгорания.
# Сужение КС (площадь сечения КС / критическое сечение) acat=1.6
# Расчет по равновесной модели (equilibrium)
# и с внезапным замораживанием в
# сечении No. 1 из списка sup=...
#
problem rocket case=finite_area_chamber_frozen_at_3
  equilibrium ions
  frozen nfrozen=3
  p,bar=226.0
  fac acat=1.60
  sup=5.0, 77.5
  o/f=6.0
 reactants
  fuel=H2(L) t(k)=20.27 wt%=100.00
  oxidizer=O2(L) t,k=90.17 wt%=100.00
 output siunits short
end

ЦитироватьА с какого сечения, обычно, имеет смысл переходить к модели замороженного состояния? Тривильный ответ - с критики, но в этом случае решение, видимо будет слабо отличаться от замороженного.

В сечении, в котором сочетание скорости потока, его температуры и давления таковы, что начавшиеся в этом сечении реакции не успевают завершится до выходного сечения. Обычно оно располагается в сверхзвуковой части сопла.

Все доступные программы (CEA, CPropep, Propep) основаны на модели бесконечно высокой скорости реакций, т.е. считается, что равновесие достигается мгновенно. Поэтому с их помощью найти такое сечение невозможно, нужно использовать что-то еще для счета "истинной" кинетики.

Впрочем, те, кто может себе позволить посчитать реальную кинетику, вряд ли нуждаются в модели с внезапным замораживанием :).

Остальным же (мне в том числе) для оценочных расчетов приходится использовать метод потолка: глядя на него, выбирается некое сечение после (но не слишком далеко от) критического сечения :).

ЦитироватьВ режиме frozen считается равновесие в камере - и дальше считается, что химпревращений не происходит, то есть, по мере расширения газа в сопле (и изменении таких данных, как температура и давление) химсостав сохраняется. То есть, химический состав смеси "заморожен".

На самом деле, здесь описана модель с внезапным замораживанием после камеры сгорания.

Полностью замороженное состояние считается так: 1. считается равновесие в камере; 2. найденные состав смеси и его параметры принимаются в качестве начальных условий для пересчета этого же сечения по модели с замораживанием.

ЦитироватьТо есть, в заморженном  режиме расчёта совсем не рассматривается диссоциация (а, тем более, и ионизация) газа?

Да.

Цитировать

ЦитироватьОсобенно полезно немножко подразнить понимающих :)

Особого дразнения не заметил ;) . Вопрос задан в свойственном стиле...

Стиль приемлем для окружающих? :)

ЦитироватьК слову, Старый на форуме в этом плане меняется в лучшую сторону. Поэтому и отвечают ему чаще по делу, а не так, как раньше было привычно - "поди, мальчик, прочь".

Да уж, ничего не говорит по поводу He3-Дайвера. Что не "афера" - конечно ясно, но уж как он от оценки "химера" до сих пор удержался, не могу понять :D

Цитировать

ЦитироватьИзменение удельного импульса в 2 м/с при погрешности расчёта в 100 м/с не является доказательным не только для Старого, но и для любого физика.

Это само собой - с точки зрения физика. Но CPropep решает чётко определённую математическую задачу - находит экстремум многомерной функции. Для моей задачи его хватало - надо было показать Старому принципиальное изменение результата. Конечно, в реальном движке эффект будет многократно перекрыт неучтёнными в этой модели подробностями.

Если для водородно-кислородного двигателя типа SSME при степени расширения по давлению 1000 взять давление в камере сгорания 3000 и 3 атмосферы, то различие в характеристиках потока (в равновесном режиме) будет вполне заметно:
T в камере сгорания - 3813 К и 3123 К;
cp - 5.057 и 14.80;
Isp на расчётном режиме - 4390 м/с и 4336 м/с

В замороженном режиме:
T в камере сгорания - 3813 К и 3123 К;
cp - 3.828 и 3.717;
Isp на расчётном режиме - 4324 м/с и 3936 м/с

В общем, понятно: рассчитывается равновесный режим, определяется температура смеси в камере сгорания, а затем в замороженном режиме при химическом составе для нормальных (?) условий определяются соответствующие теплоёмкости.
В равновесном режиме при большом давлении, диссоциация, как и следовало ожидать, сильно тормозится, и теплоёкость приближается к замороженной. Всё достаточно логично.

Цитировать

ЦитироватьА с какого сечения, обычно, имеет смысл переходить к модели замороженного состояния? Тривильный ответ - с критики, но в этом случае решение, видимо будет слабо отличаться от замороженного.

ЦитироватьДля меня это сложный вопрос. В дозвуковой части сопла скорость растёт с теоретического 0 до 1М, и температура падает со, скажем, 3500 до 2500 градусов. В сверхзвуковой част сопла скорость потока растёт до нескольких М, но там и Махи другие - температура-то падает. Неясно, где более важны эффекты изменения состава... и скорости изменения.

Ну, при показателе адиабаты cp около 1.15 различие в температурах газа в камере сгорания и критическом сечении всего порядка 7.5%.

Цитировать

ЦитироватьИз ответа avmich'а следует, что в обоих случаях в камере сгорания должно быть одинаковое равновесное состояние, а уж различия должны пойти дальше. Однако, нет, имеем там почти двухкратные отличия cp и cv.

Этого не знаю :) . Может, уважаемый чайник подскажет? Или Гость?

Ответ см. выше в этом посте.

Цитировать

ЦитироватьА с какого сечения, обычно, имеет смысл переходить к модели замороженного состояния? Тривильный ответ - с критики, но в этом случае решение, видимо будет слабо отличаться от замороженного.

В сечении, в котором сочетание скорости потока, его температуры и давления таковы, что начавшиеся в этом сечении реакции не успевают завершится до выходного сечения. Обычно оно располагается в сверхзвуковой части сопла.

Все доступные программы (CEA, CPropep, Propep) основаны на модели бесконечно высокой скорости реакций, т.е. считается, что равновесие достигается мгновенно. Поэтому с их помощью найти такое сечение невозможно, нужно использовать что-то еще для счета "истинной" кинетики.

Впрочем, те, кто может себе позволить посчитать реальную кинетику, вряд ли нуждаются в модели с внезапным замораживанием :).

Остальным же (мне в том числе) для оценочных расчетов приходится использовать метод потолка: глядя на него, выбирается некое сечение после (но не слишком далеко от) критического сечения :).

Легко находится эмпирическое решение - на моделях имеющихся двигателей согласовать степени расширения сопла по давлению и геометрическую, и отсюда получить "правильное" сечение внезапного замораживания для более-менее подобных условий. И использовать интерполяцию и экстраполяцию. И после этого уже не надо смотреть на потолок.
Дарю :)

Цитировать

ЦитироватьВ режиме frozen считается равновесие в камере - и дальше считается, что химпревращений не происходит, то есть, по мере расширения газа в сопле (и изменении таких данных, как температура и давление) химсостав сохраняется. То есть, химический состав смеси "заморожен".

На самом деле, здесь описана модель с внезапным замораживанием после камеры сгорания.

Полностью замороженное состояние считается так: 1. считается равновесие в камере; 2. найденные состав смеси и его параметры принимаются в качестве начальных условий для пересчета этого же сечения по модели с замораживанием.

ЦитироватьТо есть, в заморженном  режиме расчёта совсем не рассматривается диссоциация (а, тем более, и ионизация) газа?

Да.

Спасибо, я уже понял.

Дейтрон по сути водородный аналог Зенита. Применрно одинаковая масса, количество ступеней. Странно, что Mпн получается в 2,5 раза выше. Хотя такая ракета могла бы стать шедевром для коммерческих пусков и стартовать с энергиевского старта.

ЦитироватьДейтрон по сути водородный аналог Зенита. Применрно одинаковая масса, количество ступеней. Странно, что Mпн получается в 2,5 раза выше. Хотя такая ракета могла бы стать шедевром для коммерческих пусков и стартовать с энергиевского старта.

На это и был расчет.

Боюсь, использование энергиевского старта - дорогое удовольствие для коммерческих ракет. Вот использовать бы зенитовский старт...

ЦитироватьБоюсь, использование энергиевского старта - дорогое удовольствие для коммерческих ракет. Вот использовать бы зенитовский старт...

В зенитовский не полезет. А использование энергиевских стартовых сооружений имело смысл, т.к. обеспечивало их ритмичную загрузку. К тому же надо учесть большую стойкость СК Энергии и УКСС к "внешним воздействиям".

Стоимость обслуживания старта в течение года у энергиевского старта, думаю, куда выше, чем у зенитовского. Понятно, Дейтрон на зенитовский не лезет - и это плохо, конечно... А на энергиевском, по сравнению с зенитовским, текущие расходы выше, что плохо для коммерции.

ЦитироватьСтоимость обслуживания старта в течение года у энергиевского старта, думаю, куда выше, чем у зенитовского. Понятно, Дейтрон на зенитовский не лезет - и это плохо, конечно... А на энергиевском, по сравнению с зенитовским, текущие расходы выше, что плохо для коммерции.

Не знаю. К примеру, относительное воздействие Дейтрона на Энергиевский старт куда меньше, чем на Зенитовский. Можно полагать, что объем РВР был бы меньше. :roll:

Так а масштабы и сложность инфраструктуры? ;)

А при чем масштабы? Это же не строительство. Конечно нужно подкрашивать, но основная стоимость эксплуатации, как мне кажется, это восстановление а оно не было бы нужно вследствии малой стартовой массы ракеты и тяги двигателей. Да и эксплуатировать можно было бы только 1 стартовую позицию, например стенд-старт.

Дмитрий, а почему вариант ракеты в одним 11Д122 мог выводить только 27-30т, а с 4 11Д57М 40т? И почему  в  варианте с 11Д122 меньше стартовая масса? Ведь тяга 14Д122 больше. И сколько могло бы получиться на орбите, если бы 11Д57 не были бы модернизированы?

ЦитироватьДмитрий, а почему вариант ракеты в одним 11Д122 мог выводить только 27-30т, а с 4 11Д57М 40т? И почему  в  варианте с 11Д122 меньше стартовая масса? Ведь тяга 14Д122 больше. И сколько могло бы получиться на орбите, если бы 11Д57 не были бы модернизированы?

У 11Д57М был выше удельный импульс и несколько ниже удельная масса, чем у 11Д122. Кроме того:
- на первой ступени 40-тонника планировались 14Д12 (тяга 195/230 тс, УИ в пустоте 462 с).
- применение 11Д57 с выдвижным насадком сокращало длину межступенчатого переходника.

Дмитрий а 7 жрд 14д12 на 1 ступень бы можно было установить?

ЦитироватьДмитрий а 7 жрд 14д12 на 1 ступень бы можно было установить?

Маловероятно, учитывая, что диаметр среза сопла превышал 3 м.

Если диаметр среза сопла 3 м., то получается что степень расширения 134? Тогда УИ мог бы и 470 ед. быть.

ЦитироватьЕсли диаметр среза сопла 3 м., то получается что степень расширения 134? Тогда УИ мог бы и 470 ед. быть.

462 с в пустоте.

"Поднял" тему. В другой недавней теме про "Вулкан" мелькнул вариант картинки с "Метанолом", в смысле 1ступень на метане.
А можно подробнее, что получается?

Что за 14д12???
Дмитрий вы в своих воспоминаниях пишете про какую то чечевицу, что это? :D
У дейтрона баки предполагались гладкие, а если гладкие, но из стали, или со стрингерами применить?

Цитата: Просто Василий от 01.06.2021 07:02:59чечевицу, что это?

Уплощенные по высоте баки.(высота меньше диаметра).

Их массовое совершенство хуже,чем у сферических и цилиндрических.

Цитата: Просто Василий от 01.06.2021 07:02:59Что за 14д12???
Дмитрий вы в своих воспоминаниях пишете про какую то чечевицу, что это? :D
У дейтрона баки предполагались гладкие, а если гладкие, но из стали, или со стрингерами применить?

См на чечевицеобразный топливный бак.

(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/55658.jpg)

Дмитрий вот вы пишите о проектах полностью криогенных версиях Ариан-5, можно по подробней?

В первой половине-середине 1980-х исследовались различные варианты Ариан-5, в т.ч. полностью криогенные (правый рисунок).

Цитата: Просто Василий от 01.06.2021 07:02:59Что за 14д12???
Дмитрий вы в своих воспоминаниях пишете про какую то чечевицу, что это? :D
У дейтрона баки предполагались гладкие, а если гладкие, но из стали, или со стрингерами применить?

Баки гладкие. Рассматривались только сплавы 1201 и  01460.

Цитата: Дмитрий В. от 03.06.2021 17:43:58В первой половине-середине 1980-х исследовались различные варианты Ариан-5, в т.ч. полностью криогенные (правый рисунок).

Там первая ступень случайно не от Арианы-4?

Цитата: Старый от 03.06.2021 18:20:47

Цитата: Дмитрий В. от 03.06.2021 17:43:58В первой половине-середине 1980-х исследовались различные варианты Ариан-5, в т.ч. полностью криогенные (правый рисунок).

Там первая ступень случайно не от Арианы-4?

С 1-й ступенью от Ариан-4 были другие варианты

Цитата: НИИзнайка от 20.02.2012 12:17:02"Поднял" тему. В другой недавней теме про "Вулкан" мелькнул вариант картинки с "Метанолом", в смысле 1ступень на метане.
А можно подробнее, что получается?

Этот вариант лет 12 назад мы с Сашей Шлядинским набросали. Тоже 40-тонник, но под двигатели "Волга" или РД-0162.

Цитата: Дмитрий В. от 03.06.2021 18:27:38С 1-й ступенью от Ариан-4 были другие варианты

А это у тебя, кстати, что сфотографировано? Часом не JBIS?

Цитата: Старый от 03.06.2021 18:30:05

Цитата: Дмитрий В. от 03.06.2021 18:27:38С 1-й ступенью от Ариан-4 были другие варианты

А это у тебя, кстати, что сфотографировано? Часом не JBIS?

JBIS за декабрь 1984

Цитата: Дмитрий В. от 03.06.2021 18:30:51JBIS за декабрь 1984

А ещё какие есть?

Цитата: Старый от 03.06.2021 18:33:04

Цитата: Дмитрий В. от 03.06.2021 18:30:51JBIS за декабрь 1984

А ещё какие есть?

Что-то осталось, но немного, надо копаться и искать.

Цитата: Дмитрий В. от 03.06.2021 18:52:15Что-то осталось, но немного, надо копаться и искать.

Все репринты?

Цитата: Старый от 03.06.2021 18:53:16

Цитата: Дмитрий В. от 03.06.2021 18:52:15Что-то осталось, но немного, надо копаться и искать.

Все репринты?

Конечно. У меня институтский друг выписывал. Потом, когда он расстался с космической отраслью, то отдал мне все Спейсфлайты и JBIS. Я лет 20 назад перебрал их и оставил только самые интересные для меня.

Цитата: Дмитрий В. от 03.06.2021 18:58:47

Цитата: undefinedВсе репринты?

Конечно.

Понятно.
А JBISы ранее 1982 года есть?

Цитата: Дмитрий В. от 03.06.2021 17:43:58В первой половине-середине 1980-х исследовались различные варианты Ариан-5, в т.ч. полностью криогенные (правый рисунок).

Спасибо! Страницу бы перевернуть))
А что такое JIBS?

JBIS - Journal of the british interplanetary sosiety

Цитата: Старый от 03.06.2021 18:59:35

Цитата: Дмитрий В. от 03.06.2021 18:58:47

Цитата: undefinedВсе репринты?

Конечно.

Понятно.
А JBISы ранее 1982 года есть?

По-моему нет, друг их начал выписывать то ли с 83, то ли с 84 года.

Цитата: Дмитрий В. от 03.06.2021 19:23:39По-моему нет, друг их начал выписывать то ли с 83, то ли с 84 года.

Понятно, спасибо.