РД-270

[zero17]

[Буцетам]

из-за наличия одновременной работы четырёх глубоко интегрированных важных двигателя — двух газогенераторов и двух турбонасосов и их по сути сильно взаимосвязанной работы по подаче продуктов полной газификации в главную камеру сгорания в РД-270 наблюдались низкочастотные пульсации как в газогенераторах, так и в главной камере сгорания. Основной причиной этого опасного режима работы двигателя была сложность синхронизации совместной работы двух турбонасосов, которые пытались пересилить друг друга.

А в J-2 почему пульсаций не было? Почему турбонасосы не пытались пересилить друг друга, а?

В рамках проекта по созданию РД-270 данную инженерную задачу решить не удалось, а впервые с ней удалось справиться только через 10 лет уже американским инженерам при создании ЖРД RS-25 (основной двигатель челнока Space Shuttle) только за счёт использования бортовой цифровой вычислительной машины

А J-2 как работал без бортовой цифровой вычислительной машины, а?

А я скажу как и почему)) Не надо делать параллельную подачу газа, и не будет никакого пересиливания. SSME - неудачная конструкция, и то что пришлось снабжать его костылём, это изъян разработки. В J-2 ТНА стоят последовательно (по газу), и всё работает стабильно!

РД-270 вполне можно было сделать по схеме РД-0214: два ТНА на одном валу. Уж не настолько плотности компонентов, отличаются, чтобы сильно упал КПД. Вон, даже в водородном двигателе был один вал, а КПД приемлемый.
Глушко не подумал головой как следует, и в итоге уперся в стену. Мог бы прямо по ходу  разработки перейти к одновальной схеме, раз трудности возникли...

[zero17]

История разработки
В 1960-х гг., когда начались проектные разработки мощных ракет, одной из острых проблем стал выбор тяги единичного двигателя и их числа в составе ДУ ступени - прежде всего первой. Так, применение на первой ступени ракеты H-1 30 (по первоначальному проекту - 24) однокамерных 150-тонных двигателей стало компромиссом между обеспечением высокой надежности двигательной установки большой мощности и технологическими возможностями ОКБ-276, не позволявшими изготавливать крупногабаритные детали мощных двигателей. Разработка однокамерных двигателей тягой 300 - 600 т для новых РН оставалась перспективной задачей.
С другой стороны, освоенная к тому времени схема ЖРД с дожиганием рабочего тела турбины в камере сгорания ("закрытая" схема) позволила повысить экономичность двигателя, а также сделать его компактным вследствие высокого давления в камере, что особенно важно для однокамерных двигателей большой мощности. Кроме того, оказалось, что в двигателях, выполненных по закрытой схеме, легче обеспечить устойчивость рабочего процесса в камере двигателя по отношению к высокочастотным колебаниям.
Указанные факторы делали заманчивым создание мощного однокамерного двигателя замкнутой схемы тягой свыше 500 т., и в 1962 г. в соответствии с Постановлением Правительства от 26 июня в ОКБ-456 начались работы по выбору оптимальной схемы и параметров мощного однокамерного ЖРД, впоследствии получившего индекс РД-270 (8Д420).
Для обеспечения приемлемых габаритов мощного двигателя давление в КС должно быть в 1.5-2 раза выше достигнутого на тот момент уровня, что влекло за собой повышение мощности ТНА. Так как в двигателе с одним газогенератором количество рабочего тела ограничено расходом одного из компонентов через камеру, то увеличение мощности можно обеспечить только ростом температуры рабочего тела, которая, в свою очередь, лимитируется жаропрочностью применяемых материалов. Преодолеть это ограничение можно увеличением количества рабочего тела на турбине за счет превращения в высокотемпературный газ всего расхода не одного, а обоих компонентов. Для этого двигатель должен иметь два газогенератора (одного – с избытком окислителя, другого – с избытком горючего), два ТНА с отдельными турбинами, и смесительную головку, обеспечивающая ввод в камеру двух газов (именно поэтому такая схема получила название «газ-газ»).
Кроме этого, ожидалось, что лучшее смешение газообразных компонентов повысит полноту сгорания топлива в камере и удельный импульс, а исключение процессов дробления и испарения капель жидкого компонента повысит устойчивость двигателя по отношению к высокочастотным колебаниям.
Исходя из указанного, новый мощный двигатель было решено делать по закрытой схеме «газ-газ».
В августе 1962 г. в ОКБ-456 были начаты проработки по двигателю на топливе AT-НДМГ тягой ~500 тонн ("пятисоттонник"). Затем к январю 1963 г. постепенно перешли к разработке двигателя тягой ~600 тонн ("шестисоттонника") на топливе АТ+НДМГ. Токсичность принятого топлива могла быть компенсирована накопленным к тому времени опытом безаварийной эксплуатации, уменьшенная по сравнению с кислородными ЖРД экономичность – большей плотностью топлива, а самовоспламеняемость компонентов заметно упрощала задачу обеспечения их безотказного зажигания. Помимо этого, в 1960-х гг. В.П.Глушко считал, что разработка двигателей замкнутой схемы на топливной паре кислород—керосин связано с неприемлемо длительными сроками из-за неизученности рабочего процесса и сложности обеспечения его устойчивости.
Во второй половине 1962 года для повышения надежности тяжелой четырехступенчатой ракеты Р-56, разрабатываемой в ОКБ-586 (ныне КБ "Южное") в соответствии с Постановлением Совета Министров СССР "О создании образцов межконтинентальных баллистических и глобальных ракет и носителей тяжелых космических объектов", В.П.Глушко предложил М.К.Янгелю рассмотреть вариант, по которому на первой ступени носителя устанавлиались четыре двигателя РД-270 вместо предусмотренных проектом 16-ти двигателей РД-253.
В 1963 году был выполнен предэскизный проект РД-270, однако 19 июля 1964 года в соответствии с Постановлением Совета Министров СССР, принятого на основании заключения межведомственной комиссии, все работы по ракете Р-56 были прекращены.
В 1965 г. двигатель РД-270 был предложен для применения на тяжелом носителе УР-700 разработки ОКБ–52 (Главный конструктор В.Н.Челомей). Предложение было представлено в ЦК КПСС в виде аванпроекта и подписано В.Н.Челомеем, В.П.Глушко, В.П.Барминым и В.И.Кузнецовым.
ОКБ-1 выступило против этого проекта, направив 29 сентября 1965 г. министру общего машиностроения докладную записку "О нецелесообразности разработки двигателей на АТ+НДМГ тягой 600 т", подписанную С.П. Королевым и его заместителями — руководителями тематических направлений В.П.Мишиным, С.С.Крюковым, К.Д.Бушуевым и М.В.Мельниковым.
После получения записки министр поручил НИИ-88 (директор Ю.А.Мозжорин) провести экспертизу целесообразности разработки двигателя тягой 600 т. В заключении НИИ-88 отмечалось, что использование двигателя на тяжелых ракетах Н-1, Р-56 и УР-700 не дает существенных улучшений характеристик, и что двигатель может найти применение только в будущем через 10-15 лет. Также было указано на недостаток финансовых ресурсов и производственных мощностей для создания двух носителей — Н1 и УР-700.
Несмотря на негативное отношение ОКБ-1 и отрицательное заключение НИИ-88, 20 октября 1965 года вышел приказ министра общего машиностроения о разработке нового тяжелого носителя УР-700, на первой ступени которого предполагалась установка 6 двигателей РД-270, на второй – трех таких двигателей. В 1966 г. было выполнено дополнение к предэскизному проекту двигателя.
17 ноября 1967 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о разработке эскизного проекта ракетно-космического комплекса УР-700 на базе двигателей РД-270 и проведении экспериментальных работ по двигателю для подтверждения основных технических решений эскизного проекта. В 1968 г. был выполнен эскизный проект двигателя РД-270.
В 1969 г. разработка ЖРД РД-270 была приостановлена из-за отсутствия решения о дальнейших работах по РН УР-700. 31 декабря 1970 года в связи с успешной высадкой американских астронавтов все работы по ракете УР-700, включая разработку ЖРД РД-270, были окончательно прекращены.

[Старый]

А в J-2 почему пульсаций не было? Почему турбонасосы не пытались пересилить друг друга, а?

А догадайся, брат!

[Старый]

Не надо делать параллельную подачу газа, и не будет никакого пересиливания.

А как ты собираешься сделать газ-газ с непаралоельной подачей газа? Ты предложи и запатентуй. 

[Буцетам]

Не надо делать параллельную подачу газа, и не будет никакого пересиливания.

А как ты собираешься сделать газ-газ с непаралоельной подачей газа? Ты предложи и запатентуй.

Я тебе говорю что SSME это не то же самое что газ-газ. У газ-газа да, проблемы имеются. А у газ-жидкости с одним газгеном - никаких проблем (как показал, например, J-2). Некорректно их сравнивать, понимаешь? 
Как решать проблемы газ-газа, если плохо с электроникой, я тоже рассказал, читай

РД-270 вполне можно было сделать по схеме РД-0214: два ТНА на одном валу. Уж не настолько плотности компонентов, отличаются, чтобы сильно упал КПД. Вон, даже в водородном двигателе был один вал, а КПД приемлемый.
Глушко не подумал головой как следует, и в итоге уперся в стену. Мог бы прямо по ходу  разработки перейти к одновальной схеме

[Буцетам]

В схеме J-2, если правильно понимаю, независимое регулирование ТНА О и ТНА Г достигается через работу байпаса (левый нижний угол). При открывании байпаса, давление в этой точке меняется слабо, а вот расход через турбину О меняется сильно. Расход же через газген меняется слабо, потому что газген сладкий. В итоге связь двух ТНА хоть и есть, но слабая.
Но это "газ-жидкость" с однм газгеном. 
Для газ-газа чтобы жестко убрать эти автоколебания, достаточно посадить два ТНА на один вал. Вал может быть разрезной, место стыка продувается азотом. В этом случае никакие уплотнения "окислитель-горючее" не потребуются

[Старый]

Я тебе говорю что SSME это не то же самое что газ-газ. У газ-газа да, проблемы имеются. А у газ-жидкости с одним газгеном - никаких проблем (как показал, например, J-2). Некорректно их сравнивать, понимаешь? 
Как решать проблемы газ-газа, если плохо с электроникой, я тоже рассказал, читай

А при чём тут РД-270?

[Дмитрий В.]

В схеме J-2, если правильно понимаю, независимое регулирование ТНА О и ТНА Г достигается через работу байпаса (левый нижний угол). При открывании байпаса, давление в этой точке меняется слабо, а вот расход через турбину О меняется сильно. Расход же через газген меняется слабо, потому что газген сладкий. В итоге связь двух ТНА хоть и есть, но слабая.
Но это "газ-жидкость" с однм газгеном.
Для газ-газа чтобы жестко убрать эти автоколебания, достаточно посадить два ТНА на один вал. Вал может быть разрезной, место стыка продувается азотом. В этом случае никакие уплотнения "окислитель-горючее" не потребуются

У Гахуна написано, что специального регулятора тяги у J-2 нет. А байпасный клапан управляет "задержкой раскрутки ТНА  жидкого кислорода в момент запуска для обеспечения опережения подачи водорода".

[Буцетам]

У Гахуна написано, что специального регулятора тяги у J-2 нет.

Что, и дросселирования нет? На J-2S точно было, как и режим малой тяги idle mode. J-2S очень крутой двигатель, наверное самый лучший водородник в принципе, по комплексу характеристик

[Буцетам]

А при чём тут РД-270?

Притом, что неудачу с РД оправдывают сравнением с SSME. "А вот американцы смогли только при помощи компьютера". Ок, а "газ-газ"-то тут причём? SSME не газ-газ, и сравнивать не надо

[Дмитрий В.]

У Гахуна написано, что специального регулятора тяги у J-2 нет.

Что, и дросселирования нет? На J-2S точно было, как и режим малой тяги idle mode. J-2S очень крутой двигатель, наверное самый лучший водородник в принципе, по комплексу характеристик

Дросселирование имелось, но в виде ступенчатого изменения соотношения компонентов  с 5,5 до 4,5, в результате которого тяга уменьшалась, а УИ, напротив, увеличивался.

[Старый]

Ок, а "газ-газ"-то тут причём?

При том что два отдельных ТНА. 

[Дмитрий В.]

Ок, а "газ-газ"-то тут причём?

При том что два отдельных ТНА.

И, главное - два отдельных ГГ

[Буцетам]

Ок, а "газ-газ"-то тут причём?

При том что два отдельных ТНА.

А ты знаешь почему возникали пульсации в РД-270?

[Старый]

А ты знаешь почему возникали пульсации в РД-270?

Знаю. 
 А почему ты думаешь что пульсации? 

[zero17]

газогенератор

[Буцетам]

А ты знаешь почему возникали пульсации в РД-270?

Знаю.
 А почему ты думаешь что пульсации?

Если бы знал, не спорил бы с тем что проблемы РД-270 никак не связаны с SSME. Два газгена в SSME это совсем не два газгена в РД-270, это на самом деле один газген который сам себя пересиливать не может. В отличие от... 
Смотри на картинку, разбирайся. Непонятно - задавай вопросы

[Старый]

Два газгена в SSME это совсем не два газгена в РД-270, это на самом деле один газген который сам себя пересиливать не может.

Два газгена в SSME это два газгена как и в РД-270. Которые пересиливают друг друга. Поэтому обойтись без компьютера в контуре управления никак не получилось, хотя и старались. 

[Старый]

Непонятно - задавай вопросы

Нет уж, уволь.