Кислый - сладкий газ.

[Гусев_А]

В ЖРД в камеру сгорания и в ТНА подаются топливо и окислитель в определенных пропорциях.
В разных двигателях пропорции могут отличаться, конечно это делается во имя достижения каких то целей,
повышение УИ, чтоб не образовывалась сажа, чтоб не выгорали стенки. Вообще я понял параметров, причин и приаритетов много.
Не кто не подскажет ссылку, или прокоментирует.

[C-300]

Гусев_А пишет:
Не кто не подскажет ссылку, или прокоментирует.

Курпатенков В.Д. (ред.) - Методические указания для дипломного проектирования по выбору и расчету схемы двигателя  - 1979

[C-300]

В ЖРД с открытой схемой используют восстановительный генераторный газ, т. к.:
1. Восстановительный генераторный газ имеет меньшую, по сравнению с окислительным, молярную массу, а значит, бОльшую газовую постоянную.
2. Допустимая температура восстановительного газа (1000...1200 С) выше, чем окислительного (700...900 С), т. к. в окислительном газе высокой температуры могут вспыхнуть лопатки турбины.
Обе причины приводят к тому, что удельная адиабатическая газа на лопатках турбины выше у восстановительного газа. Следовательно, при равной потребляемой насосами мощности потребуется больший расход окислительного газа, чем восстановительного, для получения одинаковой мощности турбины. Из-за большего расхода окислительного газа упадёт удельный импульс ЖРД.
Значит, для двигателя открытой схемы выгоден именно восстановительный газ.

В ЖРД замкнутой схемы наоборот, как правило, применяют окислительный газ. В этих ЖРД есть возможность пропустить через турбину весь расход одного из компонентов. При применении окислителя можно снизить температуру генераторного газа за счёт его большого расхода. Так упрощается ТНА.
Исключение из этого правила - водородные ЖРД. Малая молярная масса водорода (в 16 раз меньше, чем у кислорода) делает выгодным использование именно восстановительного газа.
Особняком стоит ЖРД 15Д12, работавший на компонентах АТ_НДМГ, выполненный по схеме с дожиганием восстановительного генераторного газа. Но такое решение было обусловлено необходимостью реализовать вдув части генераторного газа в сверхзвуковое сопло.

[salto]

Александр Хороших пишет:
Особняком стоит ЖРД 15Д12, работавший на компонентах АТ_НДМГ, выполненный по схеме с дожиганием восстановительного генераторного газа. Но такое решение было обусловлено необходимостью реализовать вдув части генераторного газа в сверхзвуковое сопло.

 В КБ "Южное" с этим газогенератором было много проблем при отработке  двигателя 15Д12, а потом и его модификации 15Д169.

[C-300]

Гусев_А пишет:
В разных двигателях пропорции могут отличаться, конечно это делается во имя достижения каких то целей,

Так, далее. 
1. Выбор соотношения компонентов в ГГ прост и понятен - вбираем топливную пару, задаёмся температурой и по таблице или в программе рассчитываем массовое соотношение компонентов. 
В ЖРД открытой схемы температура выбирается из соображений температурной прочности лопаток, в ЖРД замкнутой - такой, чтобы сам ротор турбины (и её сопловой аппарат) не воспламенились.
2. Выбор соотношения компонентов в ядре КС несколько сложнее.
В целом, максимальное количество теплоты на единицу массы прореагировавших компонентов выделяется при их стехиометрическом соотношении, т. е. таком соотношении, при котором продукты полностью, без остатка, реагируют друг с другом. Очевидно, добавление того или иного компонента просто разбавит смесь и несколько охладит её.
Однако в ЖРД необходимо получить не максимально высокую температуру в КС, а максимально возможную скорость истечения из сопла. Скорость же истечения из сопла зависит как от температуры продуктов сгорания. так и от их молярной массы (и от степени расширения сопла, конечно же). Практика показывает, что молярные массы продуктов сгорания, образующихся при неполном окислении, меньше, чем молярные массы полностью окисленных газов и тем более - с избытком окислителя. Достаточно сравнить молярные массы СО и СО2.
В целом, существует оптимум соотношения компонентов, при котором скорость истечения из сопла максимальна. Для большинства компонентов он составляет порядка альфа=0,9...0,95 (альфа - коэффициент избытка окислителя, равный отношению действительного соотношения компонентов к их стехиометрическому соотношению), для водорода опускается примерно до 0,6.
Другим фактором, влияющим на коэффициент избытка окислителя в КС (или массовое соотношение компонентов), является наличие завес и форсунок пристеночного слоя. Т. к. в них используется горчюее. то максимум также сдвигается в сторону меньших альфа. Как правило, в пристеночный слой идёт порядка 2...5% расхода горючего, поэтому массовое соотношение компонентов в среднем по КС=(0,92...0,95)Км(ядра).

[C-300]

salto пишет:
В КБ "Южное" с этим газогенератором было много проблем при отработкедвигателя 15Д12, а потом и его модификации 15Д169.

Из-за проблем с устойчивостью горения? Вроде именно из-за этого ГГ в РД-109/119 чисто на термическом разложении НДМГ.

[freinir]

Александр Хороших пишет:
В ЖРД замкнутой схемы наоборот, как правило, применяют окислительный газ. В этих ЖРД есть возможность пропустить через турбину весь расход одного из компонентов. При применении окислителя можно снизить температуру генераторного газа за счёт его большого расхода. Так упрощается ТНА.

Зато появляются проблемы с окисляемостью всего вокруг  

[avmich]

freinir пишет:

Александр Хороших пишет:
В ЖРД замкнутой схемы наоборот, как правило, применяют окислительный газ. В этих ЖРД есть возможность пропустить через турбину весь расход одного из компонентов. При применении окислителя можно снизить температуру генераторного газа за счёт его большого расхода. Так упрощается ТНА.

Зато появляются проблемы с окисляемостью всего вокруг  

Зато растёт эффективность ТНА из-за роста расхода через турбину. Зато падает массовое совершенство из-за необходимости трубопроводов на больший расход. Зато... и так далее. Мало что бывает "лучше" без того, чтобы что-то другое стало "хуже", вопрос в том, насколько - и в предпочтениях автора (или авторов) в том, с какими проблемами им лучше бороться. Поэтому - не только в ракетной технике - и есть разные школы, и редко бывают "гарантированно правильные" ответы на вопросы типа "как в целом подходить к многопараметрической проблеме".

Александр назвал один из плюсов - который считается важным. Конечно, при этом появляются и минусы - поэтому всегда странно слушать доклады начальников с логикой "мы решили лететь на Луну, чтобы утереть нос американцам - мы решили не лететь на Луну, чтобы сэкономить деньги" - или что-то в этом роде как будто сначала всем нужна была первая причина, а потом, спохватившись, вторая. Каждый раз хочется спросить - а раньше чем думали . Конечно, решения надо принимать по совокупности условий... которые бывают разные - поэтому бывают и кислые, и сладкие, и открытые, и газ-газ и всё остальное.

[freinir]

avmich, согласен

[C-300]

freinir пишет:
Зато появляются проблемы с окисляемостью всего вокруг

Однако ж всегда (за приведёнными мной исключениями) используют окислительный газ.

[freinir]

Александр Хороших пишет:

freinir пишет:
Зато появляются проблемы с окисляемостью всего вокруг

Однако ж всегда (за приведёнными мной исключениями) используют окислительный газ.

Ну на АТ эта проблема не настолько серьёзна, а с кислородом и керосином вроде как сажи боятся.

[C-300]

freinir пишет:
с кислородом и керосином вроде как сажи боятся.

Да, она абразивна. Соответственно может повредить на большой скорости сопловой аппарат турбины и её лопатки.
Ну и при прочих равных - придётся повышать температуру в ГГ. Я не берусь оценить, во сколько, но достаточно существенно, т. к. мощность турбины прямо пропорциональна массовому расходу газа через неё и лишь корню квадратному - из температуры. Массовое соотношение между керосином и кислородом - 2,5 на вскидку. Конечно, тут надо учитывать бОльшую газовую постоянную сладкого газа. Т. е. вполне может статься, что температуру в ГГ придётся поднимать раза этак в три.

[freinir]

Александр Хороших пишет:

freinir пишет:
с кислородом и керосином вроде как сажи боятся.

Да, она абразивна. Соответственно может повредить на большой скорости сопловой аппарат турбины и её лопатки.
Ну и при прочих равных - придётся повышать температуру в ГГ. Я не берусь оценить, во сколько, но достаточно существенно, т. к. мощность турбины прямо пропорциональна массовому расходу газа через неё и лишь корню квадратному - из температуры. Массовое соотношение между керосином и кислородом - 2,5 на вскидку. Конечно, тут надо учитывать бОльшую газовую постоянную сладкого газа. Т. е. вполне может статься, что температуру в ГГ придётся поднимать раза этак в три.

А в пневмогидросистемах Вы тоже разбираетесь?

[C-300]

freinir пишет:
А в пневмогидросистемах Вы тоже разбираетесь?

Ну... Учили нас этому. А что?..

[freinir]

Александр Хороших пишет:

freinir пишет:
А в пневмогидросистемах Вы тоже разбираетесь?

Ну... Учили нас этому. А что?..

Да есть тут работа для специалистов по ПГСП ДУ

[C-300]

freinir пишет:
Да есть тут работа для специалистов по ПГСП ДУ

Пишите в личку Или почта: horoshih-aleksander@yandex.ru

[Вернер П.]

Александр Хороших пишет:
мощность турбины прямо пропорциональна массовому расходу газа через неё и лишь корню квадратному - из температуры.

Насчет зависимости от температуры, можете на источник сослаться? Хочу для себя разобраться.

[C-300]

Плейшнер пишет:
Насчет зависимости от температуры, можете на источник сослаться? Хочу для себя разобраться.

Тут я дурак - извиняюсь за ошибку. Конечно, удельная адиабатическая работа прямо пропорциональна температуре. 
Прямо пропорциональна корню квадратному из неё скорость истечения продуктов реакции.

[mihalchuk]

Александр Хороших пишет:

2. Выбор соотношения компонентов в ядре КС несколько сложнее.
В целом, максимальное количество теплоты на единицу массы прореагировавших компонентов выделяется при их стехиометрическом соотношении, т. е. таком соотношении, при котором продукты полностью, без остатка, реагируют друг с другом. Очевидно, добавление того или иного компонента просто разбавит смесь и несколько охладит её.
Однако в ЖРД необходимо получить не максимально высокую температуру в КС, а максимально возможную скорость истечения из сопла. Скорость же истечения из сопла зависит как от температуры продуктов сгорания. так и от их молярной массы (и от степени расширения сопла, конечно же). Практика показывает, что молярные массы продуктов сгорания, образующихся при неполном окислении, меньше, чем молярные массы полностью окисленных газов и тем более - с избытком окислителя. Достаточно сравнить молярные массы СО и СО2.
В целом, существует оптимум соотношения компонентов, при котором скорость истечения из сопла максимальна. Для большинства компонентов он составляет порядка альфа=0,9...0,95 (альфа - коэффициент избытка окислителя, равный отношению действительного соотношения компонентов к их стехиометрическому соотношению), для водорода опускается примерно до 0,6.

Неправильное объяснение. Потенциальная эффективность топлива целиком определяется энтальпией (удельной энергией), и не зависит от молекулярной массы продуктов сгорания. Энтальпия максимальна, как правило, при стехиометрическом соотношении компонентов. Причина отхода от стехиометрии заключается в явлении диссоциации продуктов сгорания при высоких температурах. При диссоциации средняя молекулярная масса уменьшается, но этот процесс отбирает много энергии. Она потом выделяется в процессе рекомбинации, но уже не в камере сгорания, а в сопле. В результате сопло работает с меньшей эффективностью, а на выходе продукты сгорания имеют более высокую температуру. Поэтому у водородника с давлением 150 атм и соплом умеренного расширения соотношение компонентов 5,55, а стехиометрическое - 8. Оптимум приближается к стехиометрии с ростом давления в КС (подавляется диссоциация), с увеличением степени расширения сопла, а также с пересчётом на общий оптимум, включающий массу топливных баков.

]

[C-300]

mihalchuk пишет:
Потенциальная эффективность топлива целиком определяется энтальпией (удельной энергией), и не зависит от молекулярной массы продуктов сгорания.

А вот скорость от молекулярной массы зависит.

mihalchuk пишет:
Причина отхода от стехиометрии заключается в явлении диссоциации продуктов сгорания при высоких температурах.

Отнюдь. Причина отхода от стехиометрии в область меньших альфа - именно в поиске максимума скорости истечения.

mihalchuk пишет:
При диссоциации средняя молекулярная масса уменьшается, но этот процесс отбирает много энергии.

Ну так давайте сделаем альфу=1, температура вырастет и диссоциация ещё возрастёт.