Нетоксичное долгохранимое топливо.

Автор pkl, 26.05.2023 13:10:56

« назад - далее »

0 Пользователи и 9 гостей просматривают эту тему.

Какая топливная пара наилучшая для ЖРД ракет-носителей и космических аппаратов по совокупности характеристик/у каждого по два голоса/?

Кислород - водород
20 (26.3%)
Кислород - сжиженный природный газ либо метан
44 (57.9%)
Кислород - керосин
10 (13.2%)
Кислород - синтин, омар, боктан, децилин либо иной синтетический жидкий углеводород
8 (10.5%)
Перекись водорода - циклопропан
2 (2.6%)
Перекись водорода - гидрид бериллия либо гидрид иного металла
1 (1.3%)
Перекись водорода - пентаборан либо иное бороводородное соединение
1 (1.3%)
Перекись водорода - керосин
8 (10.5%)
Закись азота - циклопропан
1 (1.3%)
Закись азота - пропан
7 (9.2%)
Закись азота - смесь этана с этиленом
4 (5.3%)
Закись азота - диметиловый эфир
0 (0%)
Водный раствор солей аммония /перхлорат аммония, нитрат аммония, АДНА и т.п./ - жидкие углеводороды
2 (2.6%)
Водный раствор солей аммония /перхлорат аммония, нитрат аммония, АДНА и т.п./ - этиловый спирт
0 (0%)
Четырёхокись азота - гидразин и его производные /НДМГ, ММГ и тп./
14 (18.4%)
Четырёхокись азота - керосин
0 (0%)
Фтор - водород
3 (3.9%)
Фтор - аммиак
1 (1.3%)
Диоксид фтора - пентаборан
1 (1.3%)
Пентафторид хлора - пентаборан
1 (1.3%)
Озон - водород
2 (2.6%)
Смесь озона и фтора - водород
2 (2.6%)
Смесь озона и кислорода - водород
2 (2.6%)
Закись азота - аммиак
2 (2.6%)

Проголосовало пользователей: 76

Буцетам

Цитата: Prokrust от 06.06.2025 14:34:02То есть движок гидразин+амил реален.
Всмысле на турбину подавать кислый газ, или что? Не понимаю в чём тут новизна. 
А камера из бронзы, бронза не горит даже в кислороде, охлаждать конечно можно. На Красмаше проверяли, дырявили камеру 11Д58МФ, и дырка при прожигах не увеличивалась

Цитата: Prokrust от 06.06.2025 14:34:02Полагаю в вакууме, с соплом коэф. расширения как у Мерлина, можно достичь 365-370 УИ.
И это, заметьте, при более высокой плотности топлива, а значит баки будут легче
Горделивая поза больного шизофренией с бредовыми идеями величия.

Prokrust

Цитата: Буцетам от 06.06.2025 19:03:22
Цитата: Prokrust от 06.06.2025 14:34:02То есть движок гидразин+амил реален.
Всмысле на турбину подавать кислый газ, или что? Не понимаю в чём тут новизна.
А камера из бронзы, бронза не горит даже в кислороде, охлаждать конечно можно. На Красмаше проверяли, дырявили камеру 11Д58МФ, и дырка при прожигах не увеличивалась
Я про охлаждение движка кислым газом, перед тем как подавать его на турбину.

Буцетам

Цитата: Prokrust от 07.06.2025 19:34:41Я про охлаждение движка кислым газом, перед тем как подавать его на турбину.
Охлаждение камеры газом? Это вам не гелий и не водород, охлаждение плохое будет
Горделивая поза больного шизофренией с бредовыми идеями величия.

Prokrust

Цитата: Буцетам от 07.06.2025 22:44:01
Цитата: Prokrust от 07.06.2025 19:34:41Я про охлаждение движка кислым газом, перед тем как подавать его на турбину.
Охлаждение камеры газом? Это вам не гелий и не водород, охлаждение плохое будет
Некорректно выразился. Охлаждать жидкостью, амилом - тетраоксидом азота.
 РД-253 охлаждает камеру гептилом. Если просто поменять гептил на гидразин, рискуем его перегреть до разложения. Поэтому используем амил. Со сплавом типа Mondaloy коррозия перестает быть проблемой.

Буцетам

Цитата: Prokrust от 08.06.2025 10:29:05Поэтому используем амил. Со сплавом типа Mondaloy коррозия перестает быть проблемой.
Так и нет никакой проблемы и не было. Я ж вам написал, что можно охлаждать даже жидким кислородом, а N2O4 это менее активный окислитель чем кислород
Горделивая поза больного шизофренией с бредовыми идеями величия.

Prokrust

Цитата: Буцетам от 08.06.2025 15:35:11
Цитата: Prokrust от 08.06.2025 10:29:05Поэтому используем амил. Со сплавом типа Mondaloy коррозия перестает быть проблемой.
Так и нет никакой проблемы и не было. Я ж вам написал, что можно охлаждать даже жидким кислородом, а N2O4 это менее активный окислитель чем кислород
Однако так не делают!

Буцетам

Цитата: Prokrust от 08.06.2025 18:57:22Однако так не делают!
И в самом деле! Но ведь и кислородом не охлаждают. Однако проверяли на 11Д58МФ и всё было нормально, охлаждается и не горит. Значит наверное перестраховщики, вот и не делают
Горделивая поза больного шизофренией с бредовыми идеями величия.

Дмитрий В.

Цитата: Буцетам от 09.06.2025 01:15:39
Цитата: Prokrust от 08.06.2025 18:57:22Однако так не делают!
И в самом деле! Но ведь и кислородом не охлаждают. Однако проверяли на 11Д58МФ и всё было нормально, охлаждается и не горит. Значит наверное перестраховщики, вот и не делают
58мф так и не сделали, а вот в 11Д57 таки было кислородное охлаждение
Lingua latina non penis canina
StarShip - аналоговнет!

Prokrust

Это был риторическое утверждение.
Почему не охлаждают кислородом понятно - любая альтернатива лучше, даже керосин. Термостойкая эмаль (или что там еще?) хоть и держит - но это все во лишь тонкая пленка.
Ладно один полет, а при многоразовости - полагаться на тонкую защитную пленку? А чуть что - взрыв движка?
При применении кислого тракта, альтернативы не было, вот и термостойкая эмаль. Но сейчас есть суперсплав Mondaloy! Термостойкая эмаль уходит в прошлое.
Но все равно - охлаждать топливом лучше, чем окислителем.
Но!
Сейчас же мы рассматриваем особый случай - когда топливо гидразин.
Тут можно задуматься об охлаждении амилом.

Prokrust

Из другой темы
Цитата: Salo от 11.03.2012 17:23:44http://publications.ssau.ru/files/VESTNIK_SGAU/7/30.pdf
ЦитироватьОСОБЕННОСТИ РАСЧЁТА ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ КАМЕРЫ ЖРД С БЕЗЗАВЕСНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ ЖИДКИМ КИСЛОРОДОМ
©2009 П. П. Стриженко

Ракетно-космическая корпорация «Энергия», г. Королёв

В работе рассматривается расчёт охлаждения камеры перспективного ЖРД с беззавесным охлаждением жидким кислородом. Приведено обоснование выбора конструкции тракта охлаждения, выполнен анализ различных методик расчёта теплового состояния камеры, предложены рекомендации по снижению температуры огневой стенки и по испытаниям камеры.
...
 Огневая стенка выполнена из медного сплава БрХ08 на первом участке охлаждения, остальная часть - из стали 12Х18Н10Т.
Получается даже кислородом охлаждать можно, если стенка из  БрХ08 !
Получается охлаждать движок тетраоксидом азота (амилом) тем более не проблема.
То есть чистый гидразин как топливо возможен. Теоретический вакуумный УИ = 380.
На практике при большом коэф. расширения, вполне можно выжать УИ = 368.
Такой движок можно использовать на Луне, Марсе, ну и как ступень разгона.

Prokrust

Решал пересчитать пустотный УИ у разных топлив. Пришел к выводу, что схема газ-газ для расчета не корректна - обязательно нужно учесть энергию требуемой для перехода жидкость в газ. Дармовое тепло от камеры сгорания не покроет расходы на это. И общая картина поменялась.
Я буду приводить идеальный расчетный пустотный УИ. Реально возможный будет где-то на 10 меньше.
Для затравки, основные конкуренты
Водород + кислород = 482.7
Метан + кислород = 391.2
Пропан + кислород = 384.7
Додекан(c12h26, компонент керосина)  +кислород = 380.4
У керосина чуть поменьше.

Теперь про некриогенное топливо.
1. Закись азота. Крутить турбину может только горючее, так что выбор ограничен.
Закись + Пропан = 322.3
Закись + Диметиловый эфир = 320.7
Закись + Аммиак = 307

2. Перекись водорода. Крутить турбину может только горючее, так что выбор ограничен.
Однако можно крутить турбину 82% раствором перекиси. Итак
Перекись 82% + Додекан(c12h26) = 307.8
Перекись + Пропан = 346.8
Перекись + Диметиловый эфир = 343.3
Перекись + Аммиак = 328.7

3. Тетраоксид азота. Горючее практически любое.
Амил + Додекан(c12h26) = 351.6
Амил + Пропан = 354.2
Амил + Пропилен(c3h6) = 356.7
Амил + Пропин(c3h4) = 367.6
Амил + Бутиловый спирт = 344.4
Амил + Этиловый спирт = 341.8
Амил + Диметиловый эфир = 349.1
Амил + Аммиак = 334.0
Амил + Гептил = 362.7
Амил + Гидразин = 361.3

Выводы. Энергия газообразования очень сильно влияет на УИ для аммиака, гидразина, перекиси воды.
Технически возможно для орбитальных движков на 1-2 тонны тяги с расширительным циклом на топливе амил+гидразин, газифицировать гидразин и получить УИ = 374. Или даже оба компонента, тогда УИ = 381.5
На практике мы видим что у гептила пустотный УИ даже чуть-чуть выше чем у гидразина.
На закиси азота как и перекиси водорода лучший выбор - пропан или диметиловый эфир. Диметиловый эфир предпочтительнее если нужно больше давления в камере сгорания.
82% перекись хороша только для кручения турбины, для открытого ТНА, как топливо оно не очень.
Для амила есть хороший вариант - пропин. Эта пара на практике обойдет на 10 единиц УИ - Мерлин, что очень хорошо. Ну и пропин достаточно дешев и получить его не сложно. Минус в том что придется чистить камеру сгорания. Ну и придется делать зажигание в камере впрыскиванием гидразина - небольшой дополнительный бак с гидразином для старта.
Так что можно сделать новый Протон.

Prokrust

Прикинул перспективы ракеты жд-формата на различных высококипящих топливах.
Размер 1-ступени будет где-то от 11 футов диаметре с длиной 80 футов, до 3.6 м с длиной 28 метров.
То есть цилиндры объемом от 215 до 285 кубов. У Фалкон диаметр 1-ступени 3.7 м длиной в 41.2 м = объему в 440 кубов.
То есть где-то половинный размер, от чуть меньше до чуть больше. Разумеется такой же компоновки как и Фалкон. 1-ступень Фалкон при 283 УИ (упрощенно не принимая во внимание вакуумный УИ) - набирает скорость в где-то в 380 УИ,  2-ступень при 348 УИ набирает скорость в 580 УИ. И выводит 3.2% груза от стартового веса.
На движках по мотивам РД-107, с одной камерой - то есть с движком практически  аналогичным Мерлину по характеристикам, можно будет вывести до  половины того что выводит Фалкон - это 8.7 тонн.
1. Окислитель закись азота. Топливо - аммиак. Тракт сладкий, давление 165 бар - аммиак в этом лучший. Зажигание с помощью распада закиси.
Для 1-ступени практический УИ будет 260, для 2-ступени УИ = 295. При сравнении, выводит только 5 тонн (1.8 %).
Выводит в сравнении мало, но зато используется простое топливо. Из минусов - аммиак сложно поджигать - получиться ли зажигание с закисью?
Вместо аммиака лучше использовать диметиловый эфир. У него получше характеристики, но не хватит давления, если он не будет распадаться перед турбиной из-за температуры.
100% работающий вариант - это смесь аммиака и диметилового эфира. Давления тогда хватит, и точно будет зажигание от распада закиси. Выведет несколько больше, скажем 5.5 тонн.
Кстати, 82% перекись водорода с керосином по пустотному УИ примерно аналогична по УИ. А ведь можно попробовать 85% или даже 90%!
2. Окислитель тетраоксид азота. Топливо керосин. Тракт конечно кислый.
Тут интересно. Тетраоксид по энергетике для турбины не хуже кислорода, при большей плотности на сжатие тратиться меньше энергии и при соотношении 4.6 на сжатие керосина тратиться мало энергии. Как результат достижимы результаты где-то в 90% от сжатия кислорода только самого себя. То есть 300 бар выжимается точно!
Это ведет к интересному результату. При практическом УИ для 2-ступени 340 УИ, который меньше чем у Фалкон, УИ 1-ступени где-то 305! И как результат, такая ракета выведет больше чем Фалкон, где-то 3.4% !!!
Плюс бонус по плотности топлива = 1.28 - это приводит к выводу 11.5 тонн.
Это похоже максимум, сколько можно вывести в жд-формате у нас.
Удивительно, что при отработанных технологиях - ничего такого нет близко.
Все таки насколько недооценена связка амила с керосином.
Вопрос зажигания легко решается дополнительным баком с гидразином для подачи при старте, даже дополнительно насоса не надо, только композитный баллон.
PS.
ЦитироватьСредства у нас есть, у нас ума не хватает.