РД-270

[Гость 22]

В смысле оказался не прав оба раза?

Это вопрос дискуссионный...
 

Интересно, а как удалось предотвратить термическое разложение НДМГ?

Разложение можно предотвратить только снижением температуры в ГГ. Если нельзя снизить температуру ниже температуры начала разложения (~350 С для НДМГ), то, наверное, можно подобрать такую, при которой сажа еще не образуется (или образуется мало), а на другие продукты пусть себе разлагается - они тоже горючи

Замкнутую схему часто характеризуют степенью (или коэффициентом) газификации компонентов в ГГ.

Не знал... А где это можно прочитать?

В любом учебнике, в котором рассматривается расчет двигателя с дожиганием. Там эти коэффициенты используются при расчете энергетического баланса.

Например, можете посмотреть в Васильеве/Кудрявцеве в гл. 16, начиная от стр. 658, "Вывод уравнений..." и далее (страницы по изданию 1983 года).

[Гость 22]

И второй вопрос - как работал ТНА НДМГ? По идее при проходе через газогенератор весь НДМГ должен был подвергнуться термическому разложению как в РД-119 и дальше идти уже в виде несамовоспламеняющихся компонентов? Подвергался ли он на самом деле термическому разложению?

Не подвергался:...

Поправка: возможно, что разложению как раз подвергался, но не в специально спроектированном для этого однокомпонентом термокаталитическом ГГ, а в обычном двухкомпонентом, с горением части горючего в окислителе.

[Fakir]

Так и где про эту специфику именно ТНА прописано?

Случайно не в "Атомном проекте СССР"?..

 :shock:
Оч. врядли, более чем. Я там не видел, по кр. мере.
Да и профиль "Атомного проекта..." всё же другой.

[kopiev]

C учетом того, что этот двигатель все-таки делался в конце 60-х, можно предположить, что во всех случаях такая схема даст прирост УИ от 10-20 сек, то есть для керосина скорее 10 сек, а для пары водород/кислород видимо все 30 сек (там обычно топливный цикл, а у кислорода очень большая степень расширения при ф.переходе 1:800). Просто очень интересно. Жаль только такой рабочий вариант.

В RS-24 (SSME) на одном валу (кажется) кислородный насос и турбина. Там это большая проблема с точки зрения взрывоопасности.

[Андрей Суворов]

Любую задачу управления, которую можно решить с микропроцессором, можно решить и без микропроцессора.

Не любую. Слишком сложные законы управления не реализуются с достаточной точностью аналоговыми средствами, не только релейной автоматикой но и магнитными усилителями и даже транзисторными.

Ни на чём не основанное, но распространённое заблуждение.

Для всех схем жидкость-жидкость, жидкость-газ, газ-газ, есть пределы подъёма давления в камере. У схемы газ-газ оптимум выше, чем газ-жидкость.

Оптимум или верхний предел?

И оптимум выше, и верхний предел тоже

Поэтому было решено, что на таком большом движке это окупится.

Разъясните пожалуйста, что именно окупится и чем? Высокое давление в камере сгорания недостижимое при работе ТНА на одном компонентн или что другое?

Начиная с некоторого давления попытка повысить давление приводит к снижению УИ, т.к. слишком большая часть энергии расходуется на трение и т.д. и в создании тяги не участвует. Это есть верхний предел. Но гораздо раньше рост удельного импульса перестаёт окупаться ростом относительной массы двигателя. Это оптимум. Типа. Реально до этого места один РД-170 и дошёл. Схема газ-газ позволяет сдвинуть этот оптимум в область более высоких давлений.

Ну, а, раз принципиальная схема выбрана, неизбежно наличие двух газогенераторов, а, значит, желательно наличие двух турбин, иначе преимущества перед схемой газ-жидкость пропадают нафиг.

Опять не понял: какое такое преимущество даёт газификация второго компонента? Из вашего текста получается что это преимущество имеется само по себе, даже без использования второго компонента в турбине.
 Я всегда полагал что необходимость газифицировать топливо это серъёзный недостаток на который приходится идти т.к. иначе просто нечем питать турбину, а с ваших слов получается что это самоценное достоинство...

При схеме газ-газ потребный объём камеры сгорания уменьшается при том же давлении. При схеме газ-газ источников возникновения ВЧ гораздо меньше, чем при других схемах (хотя они тоже есть). А вот к НЧ неустойчивостям схема газ-газ более чувствительна.

Главный вопрос: было ли использование второго ТНА жизненно необходимо для дожатия этих 30 атм или нет?  

Нет. Но позволяла уменьшить массу ТНА на 25-30% по сравнению со схемой газ-жидкость.

Ну и ещё вопрос: а возможна ли работа двух турбин на одном валу?

Да, но нежелательна как по компоновочным причинам (горячие газы имеют свойство подтекать, а кислому и сладкому газу не стоит встречаться), так и по габаритно-весовым.

Да, подвергался. Да, дальше были несамовоспламеняющиеся газы.

То есть по сути ГГ горючего работал на термическом разложении НДМГ?

Нет, он был двухкомпонентный - сложности в РД-119 были из-за кислорода и его очень малого расхода. АТ весь прореагирует, сколько бы его ни было. Но температура была такая, что весь непрореагировавший НДМГ разлагался.

[kopiev]

РД-253 делали раньше РД-270; а модификации (РД-275) - это всего лишь модификации, а не новый двигатель.

Кстати, бросается в глаза больший размер первой ступени с более эффективными двигателями. Сверху Атласа только Центавр. Видимо тоже было бы и в случае с Протоном, а это уже серьезная переделка носителя.

К тому же с ростом давления в КС прирост УИ постепенно замедляется, поэтому увеличение сложности не оправдывает себя. Основная причина выбора очень высоких давлений - необходимость вписаться в заданные габариты.

То есть все-таки себя оправдывает и везде начинает использоваться, ведь так?

[Гость 22]

слишком большая часть энергии расходуется на трение и т.д. и в создании тяги не участвует. Это есть верхний предел.

Если смазка и охлаждение осуществляется основными компонентами (именно так и делается), то таких потерь нет. Так же, как регенеративное охлаждение камеры не приводит к потерям УИ.

Теряется только то, что излучается/выбрасывается наружу.

Но гораздо раньше рост удельного импульса перестаёт окупаться ростом относительной массы двигателя. Это оптимум. Типа. Реально до этого места один РД-170 и дошёл. Схема газ-газ позволяет сдвинуть этот оптимум в область более высоких давлений.

Вроде как, это оптимум разный для каждого применения? К двигателю как самостоятельному отдельному изделию он не применим.

При схеме газ-газ источников возникновения ВЧ гораздо меньше

...в камере. Зато они есть в ГГ, выполненном по схеме "жидкость/жидкость".

[Гость 22]

К тому же с ростом давления в КС прирост УИ постепенно замедляется, поэтому увеличение сложности не оправдывает себя. Основная причина выбора очень высоких давлений - необходимость вписаться в заданные габариты.

То есть все-таки себя оправдывает и везде начинает использоваться, ведь так?

Нет, не так. Используется далеко не везде. К тому же иногда используется по принципу "берем то, что есть" (РД-180/191), а не "берем/делаем то, что лучше".

[Дмитрий В.]

К тому же с ростом давления в КС прирост УИ постепенно замедляется, поэтому увеличение сложности не оправдывает себя. Основная причина выбора очень высоких давлений - необходимость вписаться в заданные габариты.

То есть все-таки себя оправдывает и везде начинает использоваться, ведь так?

Нет, не так. Используется далеко не везде. К тому же иногда используется по принципу "берем то, что есть" (РД-180/191), а не "берем/делаем то, что лучше".

Проблема в определении критерия "что лучше" :wink:

[Гость 22]

Проблема в определении критерия "что лучше" :wink:

Да уж... А еще - "кому лучше"...

[Дмитрий В.]

Проблема в определении критерия "что лучше" :wink:

Да уж... А еще - "кому лучше"...

На самом деле не все просто тут. Можно сочинить какой-нибудь комплексный критерий эффективности ЖРД (например, произведение УИ и надежности, деленное на удельную массу и стоимость производства). Но в конечном итоге, ЖРД, наверное надо оценивать в составе РН.

[kopiev]

К тому же с ростом давления в КС прирост УИ постепенно замедляется, поэтому увеличение сложности не оправдывает себя. Основная причина выбора очень высоких давлений - необходимость вписаться в заданные габариты.

То есть все-таки себя оправдывает и везде начинает использоваться, ведь так?

Нет, не так. Используется далеко не везде. К тому же иногда используется по принципу "берем то, что есть" (РД-180/191), а не "берем/делаем то, что лучше".

По-моему кривда. Рд-180 сделали под ракету и Рд-190 также. RS-68 по-моему тупиковый путь, для водорода это особенно важно (меньше масса баков). Кстати НАСА там требует больше УИ для созвездия, как они его получат при открытом цикле?

В принципе, насколько понимаю, с точки зрения химии преимуществом цикла ГГ является более быстрое получение нужной экзотермической реакции, так как уменьшается эффект "заливания" холодными компонентами и больше скорость движения/взаимодействия молекул. То есть по идее температура в камере сгорания не является постоянной величиной и в данном случае она вырастет вместе с давлением. Скорее всего, может оказаться, что такая схема может стать невозможной в случаях керосин/кислород и водород/кислород. Поправьте ламера если не прав.

И очень интересно с разрушением НДМГ после газогенератора - почему это неважно в камере сгорания? Он в данном случае не успевает разрушиться и вступает в реакцию?

Проблема в определении критерия "что лучше" :wink:

Да уж... А еще - "кому лучше"...

На самом деле не все просто тут. Можно сочинить какой-нибудь комплексный критерий эффективности ЖРД (например, произведение УИ и надежности, деленное на удельную массу и стоимость производства). Но в конечном итоге, ЖРД, наверное надо оценивать в составе РН.

Напрашивается сравнение с дешевыми паровозами и дорогими электровозами.

[Гость 22]

Но в конечном итоге, ЖРД, наверное надо оценивать в составе РН.

Я тоже тоже считаю.

[Гость 22]

Рд-180 сделали под ракету и Рд-190 также.

Вот как раз эти двигатели и сделали "из того, что было" - из РД-170/171.

RS-68 по-моему тупиковый путь, для водорода это особенно важно (меньше масса баков). Кстати НАСА там требует больше УИ для созвездия, как они его получат при открытом цикле?

А кто здесь выступает за открытый цикл? Речь шла об уровне давления в закрытой схеме, а точнее - о высоких давлениях: 25-30 МПа и выше.

В принципе, насколько понимаю, с точки зрения химии преимуществом цикла ГГ является... То есть по идее температура в камере сгорания не является постоянной величиной и в данном случае она вырастет.

С точки зрения химии у схемы газ/газ нет никаких преимуществ перед схемой газ/жидкость. В соответсвии с законом Гесса, тепловой эффект процесса зависит только от начального и конечного состояний и не зависит от пути его перехода из одного состояния в другое. Поэтому температура продуктов сгорания будет примерно одинакова для схемы газ/жидкость и газ/газ.

более быстрое получение нужной экзотермической реакции, так как уменьшается эффект "заливания" холодными компонентами и больше скорость движения/взаимодействия молекул.

Это оказывает влияние на размер КС: она становится меньше. Зато размер ГГ увеличивается (точнее, их становится два вместо одного).

Скорее всего, может оказаться, что такая схема может стать невозможной в случаях керосин/кислород и водород/кислород.

С керосином сделать такое сложно. А с кислородом/водородом сделать ЖРД по схеме "газ/газ" наверное даже легче, чем с АТ/НДМГ.

И очень интересно с разрушением НДМГ после газогенератора - почему это неважно в камере сгорания? Он в данном случае не успевает разрушиться и вступает в реакцию?

Опять же по закону Гесса, в принципе не важно, разлагается НДМГ до поступления в КС или нет. Проблемой может стать сажеобразование.

[avmich]

То есть, при желании можно микропроцессор сделать ... на транзисторах.

Вот ведь, а! А я то думаю: на чём они сделаны... :)

Ну а если ты такой умный и знаешь об этом, чего же спрашиваешь? :)

Но можно сложный закон управления и вообще не напрямую цифрами моделировать, а непрерывными значениями,

Проблема в том что для реализации закона управления необходимо производить сложные вычисления. Их можно попытаться сделать аналоговыми вычислителями, но соединив их сотню в одну цепь на выходе получим нечто никак не связаное с тем что было на входе. Вобщем проблема в погрешности аналоговых вычислителей.

Ага, видишь, раньше ты говорил о сложности - "Слишком сложные законы управления не реализуются с достаточной точностью аналоговыми средствами, не только релейной автоматикой но и магнитными усилителями и даже транзисторными." - а теперь - о количестве вычислителей в цепи. Это, вообще говоря, разные вещи.

Аналоговый сигнал, пренебрегая шумами, всегда можно чисто аналоговыми преобразованиями усиливать, вычитать и т.п. Что касается шумов, то цифровые системы тоже не могут работать точнее, чем данные, которые они получают от аналоговых датчиков. Меры по уменьшению дополнительных шумов во время обработки тоже имеются.

То есть, если закон "сложный" - то вопрос в моделировании его аналоговой цепью; если "нужна точность", то вопрос в количестве аппаратуры и борьбе с шумами. В конечном итоге, подозреваю, просто придёшь к цифровому варианту, сделанному на коленке из аналоговых элементов, даже если себе признаваться не будешь.

Что касается точности, то точность зависит от количества аппаратуры. Надо поднять точность - добавь элементов.

Это точно? Вроде до сих пор было наоборот.

Это ты с работой фон Неймана не знаком, о создании надёжных систем из ненадёжных компонентов :) . Некий аналог в ракетах - ставить много двигателей на одной ступени, чтобы при отказе части двигателей задача всё же была выполнена. Таким образом можно добиться надёжности и выше, чем у отдельного двигателя - особенно если не мешают досадные нюансы типа массы двигателя :) .

Оптимум или верхний предел?

Оптимум по полному УИ.

Что в данном случае означает "оптимум"? Верхний предел или что?

Как и обычно, оптимум какой-то величины - в данном случае давления - означает такое значение этой величины, при котором другая величина - в данном случае полный УИ - достигает предела, в данном случае верхнего.

То есть, давление в 26 атм у РД-270 не является предельным - можно было бы и больше - но является оптимальным по УИ, то есть, полный УИ оказывается максимальным. Здесь, к сожалению, я могу провраться, и оптимум не по полному УИ всё же, а по УИ с учётом массы двигателя.

Газифицированный компонент плох тем, что требует газификации, хорош тем, что улучшает рабочий процесс в камере, и хорош тем, что позволяет повысить УИ за счёт поднятия давления

Нет, стоп. Агрегатное состояние компонента в поднятии УИ не при чём. Это уже просто техническое решение.

При чём, в том смысле, что имея и второй компонент в виде газа, ты можешь с него дополнительную энергию снять на турбине. То есть, переводя его в газ, повышаешь давление в камере -> УИ.

Что касается улучшения процесса в камере, то проблемы просто переносятся из камеры сгорания в газогенератор. Причём из-за более высокого давления в нём усугубляются.

Да, Гость 22 это уже подтвердил... хотя мне и кажется, что сначала, когда сжигаешь малую долю горючего с малой долей окислителя, проблемы невелики из-за малости долей, а потом, когда добавляешь остальную массу или горючего, или окислителя, проблемы невелики из-за смещённой альфа.

с другой стороны, на последних модификациях ЖРД семейства РД-170 вроде бы уже превысили давление в камере РД-270? При том, что схема Ж-Г?

Да. 26 МПа в РД-180 и 26.2 в РД-191.

Спасибо.

Всё же там сравнение шло с современными ЖРД с куда меньшими давлениями. Это сейчас уже 26 МПа выглядят освоенной территорией, а тогда приходилось напрягаться, чтобы заработало на таком давлении.

В том то и дело. И поэтому усугубление ситуации применением сложной неизведанной схемы с двумя ТНА выглядит тем более странным. Чем был вызван выбор такой схемы?

Я уверен, что сейчас решение принималось бы иначе, но это с высоты современных знаний. Тогда знали меньше и казалось иначе.

Старый, рекомендую, сходи в музей Энергомаша... среди прочего, конечно.

1. Туда пускают всех?

Подозреваю, что желающий найдёт способ. У меня получилось вот.

2. Там есть кто-нибудь кто ещё помнит хоть чтото про РД-270?

Эээ... хороший вопрос. Хранитель музея вполне разговорчив, но вот какие именно детали он знает...

[kopiev]

Спасибо за содержательный ответ, Гость 22. Эта дороговизна двигателей видимо очень сильно свзяана с наличием соответствующего конвейера (американское изобретение).  SSME дорог, потому-что его производили штучно под челноки и все.

Все желающие приглашаются:
http://ru.wikipedia.org/wiki/РД-270

english article:
http://en.wikipedia.org/wiki/RD-270

[ssb]

У РД-270 давление 26 МПА. Главный вопрос: было ли использование второго ТНА жизненно необходимо для дожатия этих 30 атм или нет?

То есть, давление в 26 атм у РД-270 не является предельным - можно было бы и больше...

Неудобные это еденицы, мегапаскали. Так и норовит не там поставить запятую  :oops:  

[Salo]

Спасибо за содержательный ответ, Гость 22. Эта дороговизна двигателей видимо очень сильно свзяана с наличием соответствующего конвейера (американское изобретение).  SSME дорог, потому-что его производили штучно под челноки и все.

Все желающие приглашаются:
http://ru.wikipedia.org/wiki/РД-270

english article:
http://en.wikipedia.org/wiki/RD-270

Прежде чем приглашать исправьте хотя бы грамматические ошибки. :roll:
Вы читали страничку http://www.lpre.de/energomash/RD-270/index.htm  у Гостя 22? Вот Вам эталон.

Откуда у Вас эти фразы:

Является непосредственным предшественником первого в истории некриогенного ЖРД РД-253 с закрытым циклом

в двигателе применены две турбины, в одной из которых сжигается переобагащенная топливом смесь, а в другой переобагащенная окислительная смесь. Через эти турбины проходит все потребляемое двигателем топливо, переходя в газообразное состояние. После этого окислительный и топливный генераторный газ поступают в камеру сгорания для дожигания. Такая схема также носит название «газ-газ», так как первоначальные топливные компоненты не используются для создания тяги.

[avmich]

У РД-270 давление 26 МПА. Главный вопрос: было ли использование второго ТНА жизненно необходимо для дожатия этих 30 атм или нет?

То есть, давление в 26 атм у РД-270 не является предельным - можно было бы и больше...

Неудобные это еденицы, мегапаскали. Так и норовит не там поставить запятую  :oops:  :P

Прошу прощения, опечатался :) .

В Европе тягу меряют ньютонами, в России килограммами, в Штатах фунтами. Тяжело переходить на общие единицы...

[Старый]

Ну а если ты такой умный и знаешь об этом, чего же спрашиваешь?

А я разве чтото спрашивал?

Ага, видишь, раньше ты говорил о сложности - "Слишком сложные законы управления не реализуются с достаточной точностью аналоговыми средствами, не только релейной автоматикой но и магнитными усилителями и даже транзисторными." - а теперь - о количестве вычислителей в цепи. Это, вообще говоря, разные вещи.

Это какраз самое одно и то же. Сложность законов управления требует большого количества элементов в аналоговом вычислителе а это снижает точность до неприемлемой. И вобще оно перестаёт работать.

Аналоговый сигнал, пренебрегая шумами, всегда можно чисто аналоговыми преобразованиями усиливать, вычитать и т.п.

А делить? Делить можно аналоговым устройством?

Что касается шумов, то цифровые системы тоже не могут работать точнее, чем данные, которые они получают от аналоговых датчиков.

У цифровых систем шумит только датчик, у аналоговых - вся система. Параметры аналоговой системы могут меняться по ходу полёта. И т.д. и т.п.

То есть, если закон "сложный" - то вопрос в моделировании его аналоговой цепью; если "нужна точность", то вопрос в количестве аппаратуры и борьбе с шумами.

Одно непосредственно обусловлено другим - если закон сложный то для его реализации требуется много аналоговых усилителей которые в сумме перестают работать с требуемой точностью.

В конечном итоге, подозреваю, просто придёшь к цифровому варианту, сделанному на коленке из аналоговых элементов, даже если себе признаваться не будешь.

СССР. 1967-й год. В Энергомаше из тригеров собраных на магнитных усилителях ваяют на коленке цифровой вычислитель для ЖРД...

avmich пишет:
 

Что касается точности, то точность зависит от количества аппаратуры.

Это ты с работой фон Неймана не знаком, о создании надёжных систем из ненадёжных компонентов

А мне показалось что я про точность...

Остальной влуд в том же духе скипаю.

В итоге я про что? Про то что в то время вообще считалось недопустимым ставить на двигатель электронную систему управления. Не просто аналоговую а вообще электронную и даже электрическую. Системы делались гидромеханическими. В т.ч. и на РД-270. Синхронизацию работы двух ТНА нужно было сделать ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИМ регулятором. Теория автоматического управления не делает разницы между электронными и гидромеханическими аналоговыми устройствами, но вот практика...

 И более того. Делая уже РД-0120 на нго так и побоялись поставить электронный контролер.  Поэтому на РД-0120 и пришлось применить одновальный ТНА.