Предельный ЖРД первой ступени

[avmich]

Ваше мнение понятно.

[мар]

Известно, что предельные керосиновые двигатели реально существующие, развивают до 200 т на одну камеру, больше ничего нет и в помине!

Разве Глушко просто так отказался делать сверхмощные двигатели для Н-1? Ничего подобного, он прекрасно знал ситуацию и отказался делать абсолютно невозможное, ибо с увеличением камеры и параметров в ней колебания нарастают катастрофически, и выше 200 т уже никакие известные спецам ухищрения не позволяют справиться с колебаниями.

Всех задурили двигателем Ф-1, и глушковцы захотели попытаться сделать подобный ему РД-270, и что? А абсолютно ничего не вышло, все образцы двигателей, почти мгновенно шли в разнос. Как будто бы не глушковцы сейчас лучшие спецы по двигателям в мире?, если они не могут, то и никто другой больше не может!

Вон американцы и то у них двигатели заказывают (РД-180), поскольку с ЖРД у них очень плохо, после Ф-1 они опустили руки и практически перестали керосиновыми ЖРД заниматься, именно потому что не было никакого смысла, немцы можно себе представить что только не перепробовали, но был полный абзац.

Они могли разве что снизить давление и тягу в движке до минимума около 200 т, и на этих параметрах получить работу, но для Луны это было бесполезно, ракета могла взлететь только полупустая, как ее видимо и запускали автоматом...

Доказательством сему является обрезанное сопло Ф-1, со степенью расширения 16 и двигатели явно работали на недорасширении, хотя должны были работать на перерасширении около 23, поэтому у них должен был быть сильно заниженный удельный импульс, около 280, а не заявленный 300, с учетом потерь от генераторного газа... И степень расширения подходила как раз для низкого давления в двигателе, порядка 25 атм. Ну максимум 300 -350 т можно было вытянуть при таких параметрах. И то при низкой устойчивости работы движка.

Вон дипломник правильно сказал, что его проект 1000 тонного двигателя создавал такую звуковую волну, что та дважды вокруг Земли могла обойти, это при условии если двигатель был настолько прочный, что выдержал бы любые колебания, а вот незадача, что подавить колебания никакие ухищрения не позволяют...

[mihalchuk]

Старый писал(а):
Гость 22, а как вы прокомментирукете идею в кислород-водородном двигателе делать турбину на кислороде и в газогенераторе сжигать с кислородом не водород а керосин?
Это Вы про РД-701, что ли? Ну, насколько я знаю, такое решение было продиктовано желанием использовать по максимуму опыт разработки "окислительных" двигателей, причем именно на LOX+керосин. В этом смысле такой шаг не является совсем уж неоправданным, по крайней мере для Энергомаша.
Хотя подобное решение фирмы, имеющей опыт работы с водородом, было бы по меньшей мере странным.

Я такое тоже слышал, но не представляю, как у РД-701 обеспечивается второй режим (кислород+водород). Может, кто знает? Но идея сделать трёхкомпонентник на халяву с окислительной схемой ГГ - безнадёжная, там, где он нужен, такое не пройдёт. Если уж делать АКС, то нужно постараться сделать всё по уму: для охлаждения КС и в турбине использовать водород. Тогда в качестве 3-го компонента можно впрыснуть любую гадость. Рекомендую смесь керосина с боргидридом аллюминия и метилацетилен. Всплывут трудности - в РД-701 водорода маловато, но при таком подходе они решаемы.

[мар]

Полет ракеты на водороде будет в миллиард стоить, как на Шатле, какой смысл в этом? что касается Ф-1, то его просто не в состоянии воспроизвести, и не способны сделать ничего похожего, поэтому все находится на уровне РД-191, это ныне предельный однокамерный двигатель.

Неясность только со следующими двигателями:
Двигатели НК-600, видимо четырехкамерные,  НК-300, видимо двухкамерные, но неизвестно доведены ли они до рабочего состояния или нет?
Двигатель AJ26- 800 около 400 т тяги видимо двухкамерный, вопрос в том, доведенный он или нет? и летает или нет?

[avmich]

Вот какое мнение возникло. Технически (не политически) сделать ЖРД на такие параметры сейчас, думаю, проще, чем 30 лет назад (тогда делался РД-170...) "Политически" интерес может быть вызван тем, что технологии РД-170 доступны США. То есть, вариант, напоминающий решение по разработке МиГа-31 после "ухода" МиГа-25.

Интересно было бы оценить, какие технологии, появившиеся в последнее время, могут оказать влияние на разработку такого двигателя.

[fagot]

Вот какое мнение возникло. Технически (не политически) сделать ЖРД на такие параметры сейчас, думаю, проще, чем 30 лет назад (тогда делался РД-170...) "Политически" интерес может быть вызван тем, что технологии РД-170 доступны США. То есть, вариант, напоминающий решение по разработке МиГа-31 после "ухода" МиГа-25.

Между разработкой МиГ-31 и угоном 25-го нет никакой связи. Но в любом случае ЖРД - это не боевой самолет и нет никакого резона стремиться любой ценой превзойти противника по характеристикам. К тому же сомнительно, что американцы используют технологии РД-170 где-либо, кроме производства РД-180 (в случае такой необходимости).

[Shestoper]

Интересно было бы оценить, какие технологии, появившиеся в последнее время, могут оказать влияние на разработку такого двигателя.

Новые керамические материалы для лопаток турбины, композиты для неохлаждаемого соплового насадка (что повысит интегральный УИ).

Ещё можно организовать охлаждение лопаток турбины. Правда для этого лучше подходит водородный движок, водород отличный хладоген.
Вообще я думаю, что если делать для первой ступени ЖРД с предельными параметрами, то лучше водородник. Для него проще реализовать схему газ-газ (нет сажеобразования в "сладком" газе при высоком давлении), а высокое давление в КС позволяет получить УИ более 400 с.
А применив сопловый насадок, можно получить выше 10 км УИ 450-470 с (от 10 км и до конца работы ступени он будет возрастать). Тогда интегральный УИ первой ступени будет в районе 440 с.

[Лютич]

Двигатель AJ26- 800 около 400 т тяги видимо двухкамерный

Нет, однокамерный.
ТНА и ГГ от РД-180 посажены на одну камеру большего размера.

[avmich]

Вообще я думаю, что если делать для первой ступени ЖРД с предельными параметрами, то лучше водородник.

Для первой ступени вроде бы особенно выгодны сопла внешнего расширения. Это и адаптация УИ под внешнее давление, и габаритные качества для такого класса тяги... Может быть, водороду хватит хладоресурса на охлаждение и в этом случае.

[октоген]

Совершенно ламерский вопрос: можно ли одну большую камеру  на 800-1000т разделить углерод-углеродными перегородками на 4-6 отсеков с организацией  завесы у перегородки ну может туда 1% керосина пойдет? Ведь охлаждать 4 камеры рд-171 намного сложнее чем одну большую, да и поверхность одной камеры будет меньше.
А углерод-углеродные перегородки при  помощи завесы может и не успеют сгореть за 200-400 сек(столько мне видится время работы 1-й ступени, поправьте если это не так).

Вопрос навеян горшками рд-170 и  упоминанием про фетровые перегородки в рд-107.

[fagot]

Теперь для борьбы с ВЧ часть форсунок горючего делают выступающими из форсуночной головки, в итоге в районе головки, где как раз и возникают колебания, камера оказывается разделена на несколько частей. На Союзе-ФГ с модернизированными двигателя РД-107А/108А, кстати, так же сделано, почему он и получил такое название. Поэтому фетровая перегородка, а тем более углеродная, не нужна.

[октоген]

Да слышал я про разделение форсунками, но ПМСМ  для тяги 400 т и более с одного горшка этого не хватит, там и перегородки и форсунки найдут применение. Явно в рд-170 выступающие форсунки есть, а тягу более 200 т с горшка побоялись выжать.
Явно один горшок+перегородки внутри будет легче чем  4 горшка на рд170 , а уж про более простое охлаждение всем понятно.

Еще в РД-170 если немного по другому организовать охлаждение одного большого горшка то то думаю тягу до 900-1000 т с него можно выжать. Надеяться на это мне дает вот эта ссылка:http://www.kerc.msk.ru/ipg/papers/expander1.pdf

[fagot]

Да слышал я про разделение форсунками, но ПМСМ для тяги 400 т и более с одного горшка этого не хватит, там и перегородки и форсунки найдут применение.

В F-1 хватало, а перегородки сильно длиннее форсунок просто не нужны.

Явно в рд-170 выступающие форсунки есть, а тягу более 200 т с горшка побоялись выжать.

Просто не догадались про перегородки или все же были еще более весомые факторы? :wink:

Явно один горшок+перегородки внутри будет легче чем 4 горшка на рд170 , а уж про более простое охлаждение всем понятно.

С углеродными перегородками как раз и не понятно.

[октоген]

Мы обсуждаем предельный движок. Ф-1 по импульсу к таковым не относится. Из-за низкого давления в камере в амерском движке и не нужны были всякие ухищрения. Как эталон(не ниже) стоит брать удельные параметры нк-33.

Догадаться скорее догадывались, но еще нужно иметь мужество пойти на отработку такого решения, а в условиях постоянной гонки в СССР времени и денег просто не хватало.

Что не понятно с углеродными перегородками? То что они будут легче чем  заменяемые ими участки металлической стенки горшков? Или как завесу для них сделать и  сколько завеса съест УИ?

[fagot]

Мы обсуждаем предельный движок. Ф-1 по импульсу к таковым не относится. Из-за низкого давления в камере в амерском движке и не нужны были всякие ухищрения. Как эталон(не ниже) стоит брать удельные параметры нк-33.

И тем не менее выступающие форсунки на F-1 понадобились. При этом F-1 открытой схемы и бороться с ВЧ на нем было посложнее даже при более низком давлении.

Догадаться скорее догадывались, но еще нужно иметь мужество пойти на отработку такого решения, а в условиях постоянной гонки в СССР времени и денег просто не хватало.

А еще более вероятно выкинули эту идею на свалку истории вместе с фетром.

Что не понятно с углеродными перегородками? То что они будут легче чем заменяемые ими участки металлической стенки горшков? Или как завесу для них сделать и сколько завеса съест УИ?

Да, влияние завесы на УИ весьма интересно, как и необходимость столь длинных перегородок.

[октоген]

Фетр выкинули из малотягового движка. Обсуждаемый диапазон в 1000 т-совсем другая область.

Не думаю что завеса съест много от УИ, ведь фактически перегородка будет иметь площадь максимум в 2 раза больше поверхности нескольких камер и потребует менее  сильного расхода на завесу.ПМСМ  Завеса что на 4 горшка, что на один +перегородка будет одинакова по массе, но сэкономим на массе, охлаждении и получим , возможно, поболее чем 800 т  тяги в пустоте.

[fagot]

Да завеса это дело второстепенное. Колебания нужно гасить там, где они возникают, а это область смесеобразования и воспламенения, т.е. район форсуночной головки, поэтому выступающих форсунок достаточно, к тому же не нужно выделять место для крепления отдельных перегородок.

[октоген]

Хорошо! Пойдем от противного.

Почему если выступающих форсунок достаточно разработчики РД-170 не сделали одну камеру?

[fagot]

Так вы сами раньше и ответили :wink: - времени и средств на отработку большая КС требует в любом случае больше, чем КС в уже отработанном диапазоне, при том, что еще надо было делать ТНА из совершенно не освоенного диапазона мощности. Т.е. слишком много технических рисков для одного двигателя.

[Андрей Суворов]

Да слышал я про разделение форсунками, но ПМСМ  для тяги 400 т и более с одного горшка этого не хватит, там и перегородки и форсунки найдут применение. Явно в рд-170 выступающие форсунки есть, а тягу более 200 т с горшка побоялись выжать.

Да не побоялись. Просто четырьмя камерами можно рулить по всем трём осям, а одной - только по двум, нужно ещё городить рулевой двигатель, что для "Зенита" неудобно.

Явно один горшок+перегородки внутри будет легче чем  4 горшка на рд170 ,

разница - по статистике - 2-4%

а уж про более простое охлаждение всем понятно.

Ну, там ещё меньше разница, доли процента. Камера на 150-200 тонн достаточно велика, и отношение количества тепла, идущего в стенку, к общему, очень мало изменится для однокамерного движка. Зато четырёхкамерный короче и лучше компонуется.