Сверхмалая криогенная РН - технические вопросы.

[Filas]

утечка имелась в виду только в смысле обратного тока рабочего тела мимо турбины.

Перепад давления на рабочем колесе активной турбины = 0. Какие утечки

Балансировать же расход компонентов можно за счет электродвигателей -

не изобретайте велосипед. Регулирование ТНА отработано годами запусков.

Кстати говоря - без камеры ЖРД прогон не получится.

Еще как получится. Водой моделируют даже подачу жидкого водорода.

[hcube]

Ну, если я правильно помню схему работы турбины.... вот к примеру турбины ГЭС.... у нас есть давление, мы пропускаем поток через направляющие лопатки, затем через турбину, на ней он отдает часть давления в обмен на механическую мощность.

Но поток может пойти и МИМО турбины - если есть зазор. А он ЕСТЬ - иначе турбина бы цеплялась за корпус. Причем в отличии от обычного насоса, он принципиально есть - скорости слишком велики, чтобы можно было уплотнение сделать. Вот утечка через этот зазор (а его величина примерно постоянна вне зависимости от размера ТНА) и ухудшает КПД ТНА.

Далее, отработка ТНА ЗАКРЫТОЙ СХЕМЫ невозможна без нагрева компонентов. Толку в том, что ТНА в принципе будет работать, если он не будет как надо работать в составе ЖРД?

Относительно же балансировки расхода электродвигателями - а чем, собственно, плохо? Если уж прикидывался прямой привод ТНА электродвигателем... то использование движка для запуска, дроселирования и балансировки работы ТНА - по-моему - отличная штука. Причем оттуда же можно снимать и питание для бортовой электроники, и наддув можно делать кипячением компонентов, и рулевые машинки тягать электроприводами...

[Гость 22]

Ну, если я правильно помню схему работы турбины....
поток может пойти и МИМО турбины - если есть зазор. А он ЕСТЬ

Ааа! Так Вы перетекание через лопатки имели в виду, а не утечку...

Вот утечка через этот зазор и ухудшает КПД ТНА

Для ТНА в закрытой схеме перетекание не так страшно, как в открытой: на УИ это не влияет.

Далее, отработка ТНА ЗАКРЫТОЙ СХЕМЫ невозможна без нагрева компонентов. Толку в том, что ТНА в принципе будет работать, если он не будет как надо работать в составе ЖРД?

Возможна. Насосы будут качать воду, а турбина работать на сжатом воздухе. Если отработанный таким образом ТНА не будет работать в составе двигателя, то и отработка с работающей камерой не поможет. Кстати, в таком случае автономная отработка пневмоагрегата тоже не гарантирует его успешную работу в составе двигателя.

[Filas]

Давление падает на сопловом аппарате турбины. На колесе давление постоянно. (для активной турбины).

Вот утечка через этот зазор (а его величина примерно постоянна вне зависимости от размера ТНА) и ухудшает КПД ТНА.

А вы считайте не абсолютные, а относительные потери. Для больших турбин эти утечки мизерны. Кстати, есть такая штука - бандаж. Снижает потери на утечки.

Далее, отработка ТНА ЗАКРЫТОЙ СХЕМЫ невозможна без нагрева компонентов. Толку в том, что ТНА в принципе будет работать, если он не будет как надо работать в составе ЖРД?

А мужики-то не знают! Повторяю: модельные испытания ТНА на модельных газах и жидкостях проводили, проводят и будут проводить.

[hcube]

Ну, просто я как управленец знаю, что отработка отдельных компонентов вовсе не равна отработке всей системы в сборе :-) Что-то да, можно проверить. Но не все :-). Ты отладил на постоянном напоре ТНА... поставил в двигатель - а там бац, и возникли колебания по расходу из-за нелинейностей при нагреве в рубашке рабочего тела. И снова налаживай...

Относительно утечек в закрытой схеме - ну... не совсем так. Формально говоря, эти утечки - это неутилизированное тепло двигателя, которое вместо совершения работы по закачке просто ушло в окружающую среду. Конечно, уход тепла на порядок меньше, чем от непосредственно горячей стенки - но он есть :-).

И вообще - кто мне скажет, чем ТНА лучше, чем вышеописанная паронасосная схема? :-)

[Гость 22]

Ну, просто я как управленец знаю, что отработка отдельных компонентов вовсе не равна отработке всей системы в сборе :-) Что-то да, можно проверить. Но не все :-). Ты отладил на постоянном напоре ТНА... поставил в двигатель - а там бац, и возникли колебания по расходу из-за нелинейностей при нагреве в рубашке рабочего тела. И снова налаживай...

Ну так в этом смысле поршневой пневмоагрегат ничем не лучше ТНА

Относительно утечек в закрытой схеме - ну... не совсем так. Формально говоря, эти утечки - это неутилизированное тепло двигателя, которое вместо совершения работы по закачке просто ушло в окружающую среду.

Залейте корпус ТНА и газоводы пенополиуретаном (низкая температура на турбине в испарительной схеме позволяет это сделать) - и нет больше никаких тепловых утечек. Точнее, они, и без того малые, будут настолько мизерны, что их можно будет не учитывать вовсе

И вообще - кто мне скажет, чем ТНА лучше, чем вышеописанная паронасосная схема? :-)

ТНА компактнее, легче и... проще в случае раздельных ТНА, в которых перекачиваемый компонент и рабочее тело турбины - одно и то же  вещество.

Недостаток - более сложная система регулирования заданного соотношения компонентов. Особенно на переходных режимах (запуск, дросселирование).

[Андрей Суворов]

Гость 22 пишет:
 

Ну, просто я как управленец знаю, что отработка отдельных компонентов вовсе не равна отработке всей системы в сборе :-) Что-то да, можно проверить. Но не все :-). Ты отладил на постоянном напоре ТНА... поставил в двигатель - а там бац, и возникли колебания по расходу из-за нелинейностей при нагреве в рубашке рабочего тела. И снова налаживай...

Ну так в этом смысле поршневой пневмоагрегат ничем не лучше ТНА
Поршневой насос в любом смысле не лучше ТНА, вот беспоршневой,  как у флометрикса, ещё может выиграть. Единственный недостаток беспоршневого насоса - невозможность запуска в невесомости.

[Дмитрий В.]

РО-9 с его 30 тс, конечно, великоват. Для 12-тонной ракеты на второй ступени за глаза хватит движка тягой в 1,5-2 тс

Виноват, каюсь!
Имел в виду двигатель от блока Е 8А92М. РД-0109 который. Какое у него КБХА-шное обозначение?

В общем, примерно так. Двухступ с Мст=12 т. На первой ступени невысотный РД-0110 с тягой 24 тс у Земли, пустотный УИ=295 с. На 2-й ступени гипотетический 3-тонник с УИ=310 с. Конструктивное совершенство: отношени массы заправленного блока к конечной его массе 7 - для 1-й ступени, 6-для 2-й. Мпг примерно 41 кг. При уменьшении тяги 2-й ступени до 1,5 тс масса ПГ растет примерно до 70 кг.

[Salo]

Нет, РД-0110 не годится, поскольку тяги выхлопных патрубков ТНА для УВТ на первой ступени совершенно недостаточно.
Думаю оптимальным был бы НК-39К (земная тяга 29,8 тс), установленный в кардан от НК-31.
А на второй ступени наверное можно поставить связку двигателей с вытеснительной подачей. Скажем два С5.120 тягой 600 кгс.

[Дмитрий В.]

Нет, РД-0110 не годится, поскольку тяги выхлопных патрубков ТНА для УВТ на первой ступени совершенно недостаточно.
Думаю оптимальным был бы НК-39К (земная тяга 29,8 тс), установленный в кардан от НК-31.
А на второй ступени наверное можно поставить связку двигателей с вытеснительной подачей. Скажем два С5.120 тягой 600 кгс.

Есть же проект РД-0110Р. Можно и его.

[Salo]

Его можно. :wink:

[Андрей Суворов]

В общем, примерно так. Двухступ с Мст=12 т. На первой ступени невысотный РД-0110 с тягой 24 тс у Земли, пустотный УИ=295 с. На 2-й ступени гипотетический 3-тонник с УИ=310 с. Конструктивное совершенство: отношени массы заправленного блока к конечной его массе 7 - для 1-й ступени, 6-для 2-й. Мпг примерно 41 кг. При уменьшении тяги 2-й ступени до 1,5 тс масса ПГ растет примерно до 70 кг.

А за счёт чего она растёт? траектория получается более пологой? А не велика ли тяга для первой ступени?

[Дмитрий В.]

В общем, примерно так. Двухступ с Мст=12 т. На первой ступени невысотный РД-0110 с тягой 24 тс у Земли, пустотный УИ=295 с. На 2-й ступени гипотетический 3-тонник с УИ=310 с. Конструктивное совершенство: отношени массы заправленного блока к конечной его массе 7 - для 1-й ступени, 6-для 2-й. Мпг примерно 41 кг. При уменьшении тяги 2-й ступени до 1,5 тс масса ПГ растет примерно до 70 кг.

А за счёт чего она растёт? траектория получается более пологой? А не велика ли тяга для первой ступени?

ПГ растет за счет более легкой ДУ 2-й ступени и более оптимальной траектории (меньше потребная ХС за счет снижения потерь на программное управление). Да, забыл сказать, расчет велся для орбиты высотой 200 км и наклонением 51,6 град. По тяге 1-й ступени. Тяговооруженность около 2,0 близка к оптимуму по максимуму мюПГ.

[avmich]

Ну, просто я как управленец знаю

Куб, тебя мочат два дипломированных двигателиста. Тут управленцем быть никак недостаточно.

:)

[Nikola]

Ну так в этом смысле поршневой пневмоагрегат ничем не лучше ТНА

Насос лучше ТНА при малых расходах и если необходимо сильно менять его производительность.

[hcube]

Теория управления верна, потому что она истинна (с) :-P

Какая бы ни была система, всяческие колебательные процессы в ней описываются передаточными функциями системы. Грубо говоря, коэфициентом ОС на данной частоте. Я могу не знать каких-то деталей, но я четко знаю, что если при 'сборке' системы устанавливаются дополнительные обратные связи, это вполне может дать новую неустойчивость. Может, впрочем и не дть - но лучше считать что может дать. Причем счетно это сложно оценить, потому что система нелинейная, и адекватных моделей просто нету :-)

[avmich]

Ок, перефразирую - ты имеешь дело с двумя управленцами, специализирующимися на данной области применения теории управления.

[O_P]

А кто нибудь пробовал использовать топливную пару - Lox - C2H4. то есть жидкий кислород с жидким этиленом? И то и то широко доступно и недорого да и УИ вроде как выше чем у метана и плотность выше...
Если не ошибаюсь конечно...

[dan14444]

Тогда уж с ацетиленом Но откуда данные о высоком УИ?  :shock: Энергия гидрирования мала, выхлоп тяжёлый...

[avmich]

Тогда уж с ацетиленом :) Но откуда данные о высоком УИ?  :shock: Энергия гидрирования мала, выхлоп тяжёлый...

Вроде бы температура сгорания должна вырасти из-за двойной связи?

У ацетилена, конечно, вырастет ещё больше, но он слишком взрывоопасный...