Двигатели газ-газ

[Старый]

Пусть Дмитрий В. уточнит.

Зачем? Речь ведь была не о двух окислительных ГГ. Речь была о том возможно ли сделать двигатель по схеме газ-газ аналогичный Раптору на топливе кислород-керосин. Я высказал мнение что невозможно, поэтому Маск и перешёл на метан.

[Верный Союзник с Окинавы]

И кстати, а что тут за рубашка?

Обычный приём. Силовой корсет, передающий нагрузку со сверхзвукового сопла на дозвуковую часть КС. Заодно увеличивает жёсткость конструкции.

Ладно. Другой вопрос: что там за набалдашник над КС? Почему такой большой?

В чём прикол схемы газ-газ? 

Из того, что я прочитал, два газогенератора с двумя компонентами дают больше газа, и для привода турбины той же мощности можно использовать меньшее давление.

Газифицированные компоненты тупо быстрее реагируют, и успевают это сделать в относительно маленькой КС.

Не нужны подшипники, разделяющие турбину газогенератора и насос "противоположного" компонента ракетного топлива.

Пункт 1 и 3 помогают в реализации многоразовых движков.

Но из недостатков там большее число деталей и необходимость регулировать 2 газогенератора.

А есть данные по их взрывоопасности? Она не ниже, чем у движков других типов? А то их норовят ставить кучами на ракеты (УР-700/Super Heavy), должен же быть на что-то расчёт?

[Просто Василий]

Имхо Газ-газ такой же взрывоопасный как и ДОГГ

[C-300-2]

В чём прикол схемы газ-газ? 

В том, что можно достичь большего давления в КС. Есть такое понятие - "балансовое уравнение", оно описывает работу ЖРД на установившемся режиме. (На самом деле, это целая система из уравнений. В приближенном к реалиям случае их более сотни. Но для упрощения будем считать, что уравнение одно.) Оно имеет вид:

сумма мощностей насосов=мощности турбины.
Мощность насосов определяется перепадом давления на насосе (в итоге всё замыкается на давление в КС - больше давление в КС, больше перепад), секундным массовым расходом компонента, плотностью компонента и КПД насоса. Фиксируя тягу, плотность и КПД будем считать, что левая часть линейно зависит от давления в КС.
Правая часть: Nт=m*Lад*ню
m - секундный массовый расход газа через турбину,
Lад - удельная адиабатная работа газа на турбине (количество джоулей, которое отдаёт один кг газа),
ню - КПД турбины.
Lад определяется молярной массой газа, относительным перепадом на турбине и температурой газа. Lад и ню хоть и варьируются, но по конструктивным причинам не сильно.
Уже тут видно, почему замкнутые схемы делают на кислом газе: расход кислого газа кратно выше, чем сладкого и замкнуть баланс мощностей легче.
Если же газифицируются оба компонента, как в схеме газ-газ, то располагаемая мощность увеличивается ещё больше и возрастает достижимое в КС давление.
Как-то так. 

[C-300-2]

Но из недостатков там большее число деталей и необходимость регулировать 2 газогенератора.

Всё верно. Глубина, сложность и количество связей (взаимосвязанных процессов) в схеме газ-жидкость выше, чем в открытой схеме, а в схеме газ-газ всё ещё сложнее. Соответственно, двигатель, как объект регулирования, становится гораздо сложнее.

Ещё интересный момент: компоненты попадают в КС сразу в газовых фазах, горение идёт очень интенсивно, фронт пламени приближается к огневому днищу - сложнее его охлаждать.

[Старый]

Имхо Газ-газ такой же взрывоопасный как и ДОГГ

Просто без газификации обоих компонентов, на одном окислительном, будет гооораздо взрывоопаснее.

[Старый]

Ещё интересный момент: компоненты попадают в КС сразу в газовых фазах, горение идёт очень интенсивно, фронт пламени приближается к огневому днищу - сложнее его охлаждать.

Днище то и так охлаждается топливом. А вот ВЧ-колебания перемещаются сразу в два газогенератора.

[Старый]

В чём прикол схемы газ-газ? 

В том что чем больший объём топлива газифицируется и проходит через турбины тем меньшие давление и температура этих газов требуется. При равном давлении в камере, естественно. 

 Если бы Маск выжимал 300 атмосфер в камере одним кислородным ТНА то он бы у него точно сгорел.

[Верный Союзник с Окинавы]

Имхо Газ-газ такой же взрывоопасный как и ДОГГ

Когда 2 газогенератора, есть шанс, что удастся до разрушения отключить хотя бы 1.

Газ всё-таки постоянно расширяется. И газифицированные, но не сгоревшие компоненты при "пробитии" труб/КС вылетят наружу, начнут резко расширяться и понижать свою концентрацию, и удельная масса сгоревших компонентов будет меньше.

ИМХО и теория, но всё же.

[C-300-2]

Днище то и так охлаждается топливом.

Скорее уже газом   Газом горячим, да и у газа охлаждающая способность хуже, чем у жидкости. Или действительно вводить контур охлаждения компонентом. 

В любом случае, даже в газ+жидкость охлаждение днища - вещь нужная и важная. Энергомаш даже приём интересный придумал, который радикально снижает тепловые потоки от газа к днищу.

[C-300-2]

А вот ВЧ-колебания перемещаются сразу в два газогенератора.

Лично моё подозрение: энерговыделение в газиках многократно меньше, чем в КС из-за значительно отличия соотношения от стехиометрии. Соответственно и интенсивность колебаний меньше. 

[Верный Союзник с Окинавы]

В чём прикол схемы газ-газ?

В том, что можно достичь большего давления в КС. Есть такое понятие - "балансовое уравнение", оно описывает работу ЖРД на установившемся режиме. (На самом деле, это целая система из уравнений. В приближенном к реалиям случае их более сотни. Но для упрощения будем считать, что уравнение одно.) Оно имеет вид:

сумма мощностей насосов=мощности турбины.
Мощность насосов определяется перепадом давления на насосе (в итоге всё замыкается на давление в КС - больше давление в КС, больше перепад), секундным массовым расходом компонента, плотностью компонента и КПД насоса. Фиксируя тягу, плотность и КПД будем считать, что левая часть линейно зависит от давления в КС.
Правая часть: Nт=m*Lад*ню
m - секундный массовый расход газа через турбину,
Lад - удельная адиабатная работа газа на турбине (количество джоулей, которое отдаёт один кг газа),
ню - КПД турбины.
Lад определяется молярной массой газа, относительным перепадом на турбине и температурой газа. Lад и ню хоть и варьируются, но по конструктивным причинам не сильно.
Уже тут видно, почему замкнутые схемы делают на кислом газе: расход кислого газа кратно выше, чем сладкого и замкнуть баланс мощностей легче.
Если же газифицируются оба компонента, как в схеме газ-газ, то располагаемая мощность увеличивается ещё больше и возрастает достижимое в КС давление.
Как-то так. 

Вот вообще спасибо, в умных книгах такое читал, тут вы доходчивее объяснили.

Ну и насчёт перепада давления. Перепад как считается? Перепад давления как безразмерная величина "во столько то раз", или на "столько-то атмосфер"?

[Верный Союзник с Окинавы]

В любом случае, даже в газ+жидкость охлаждение днища - вещь нужная и важная. Энергомаш даже приём интересный придумал, который радикально снижает тепловые потоки от газа к днищу.

Что за приём?

[Старый]

Лично моё подозрение: энерговыделение в газиках многократно меньше, чем в КС из-за значительно отличия соотношения от стехиометрии. Соответственно и интенсивность колебаний меньше. 

Зато больше одного из компонентов в жидком виде. А большая интенсивность не требуется, достаточно чтобы хватило для разрушения. 

[Верный Союзник с Окинавы]

В чём прикол схемы газ-газ?

В том что чем больший объём топлива газифицируется и проходит через турбины тем меньшие давление и температура этих газов требуется. При равном давлении в камере, естественно.

 Если бы Маск выжимал 300 атмосфер в камере одним кислородным ТНА то он бы у него точно сгорел.

[Просто Василий]

рд-704 он же трех компонентный, у него есть водород, так что 300 атм легко.

[C-300-2]

Вот вообще спасибо, в умных книгах такое читал, тут вы доходчивее объяснили.

Ы!  Пожалуйста.

Ну и насчёт перепада давления. Перепад как считается? Перепад давления как безразмерная величина "во столько то раз", или на "столько-то атмосфер"?

Давление на выходе из насоса минус давление на входе. Соответственно, размерность - Па.

Давление на входе - давление насыщенных паров плюс запас кавитационный.
Давление на выходе - давление в КС + сумма потерь давления по агрегатам.

[C-300-2]

Зато больше одного из компонентов в жидком виде. А большая интенсивность не требуется, достаточно чтобы хватило для разрушения. 

Зато больше, да...

Всё равно, моё ИМХО - обеспечить устойчивость работы газика легче, чем КС по причине, которую я озвучил. 
Плюс, газик - это не КС, там можно при необходимости поставить демпфирующую решётку, которая эффективно подавляет колебания давления.

[Верный Союзник с Окинавы]

Давление на выходе из насоса минус давление на входе. Соответственно, размерность - Па.

Эх... 

Жаль, что при неизменной мощности насосов, повышение давления наддува на 1 атмосферу повысит давление в КС... На одну атмосферу...

[Верный Союзник с Окинавы]

рд-704 он же трех компонентный, у него есть водород, так что 300 атм легко.

Так всё на одном газогенераторе висит. И 300 атмосфер остаются 300 атмосферами...