Предельный ЖРД первой ступени

[fagot]

Все же удобство управления и компоновки были второстепенными причинами. На Зените обошлись бы соплами крена.

[октоген]

Андрей Суворов

А Вы какое-то отношение к разработке РД-170 имели?
Если да то сколько % даст отказ от многочисленных трубопроводол для 4 горшков?

Если турбоагрегаты от рд-170 применить в движке с давлением в камере  150 атм то сколько предположительно тяги можно из него выжать?

[fagot]

Больше 1000 тонн.

[Shestoper]

Больше 1000 тонн.

Причем в таком виде от него будет намного больше пользы для тяжелых носителей - тяга выше на десятки процентов, а УИ снизится всего на 3-4%.

[Андрей Суворов]

Андрей Суворов

А Вы какое-то отношение к разработке РД-170 имели?

Нет, конечно

Если да то сколько % даст отказ от многочисленных трубопроводол для 4 горшков?

Да нисколько их не станет меньше - в штуках, может, и станет, в килограммах - вряд ли... Увеличивая диаметр трубопровода вдвое, при том же давлении нужно увеличить толщину стенок вдвое, а, поскольку площадь стенок тоже вдвое возросла, масса возрастёт вчетверо, как и пропускная способность.

2-4% зафиксированы во многих методичках по проектно-баллистическим расчётам.

Если турбоагрегаты от рд-170 применить в движке с давлением в камере  150 атм то сколько предположительно тяги можно из него выжать?

Прежде всего, они (агрегаты) будут неоптимальны для движка с давлением в камере 150 атмосфер. Это ж нужны будут другие насосы, у них будет другое число оборотов и т.д.

[RadioactiveRainbow]

Прежде всего, они (агрегаты) будут неоптимальны для движка с давлением в камере 150 атмосфер. Это ж нужны будут другие насосы, у них будет другое число оборотов и т.д.

+100
хотел написать, но поленился )

Вообще говоря, при таком падении давления в камере увеличится перепад давления на турбине... Так что для оптимальности придется и турбину менять

[Shestoper]

Вообще говоря, при таком падении давления в камере увеличится перепад давления на турбине... Так что для оптимальности придется и турбину менять

Это само собой. ТНА нужен будет новый, хотя наработки по РД-170 несомненно пригодятся. Перепад давления на турбине будет больше, объем прокачиваемого насосами топлива - тоже больше.

Я думал что речь вообще идет про двигатель с мощностью ТНА в классе РД-170.

[RadioactiveRainbow]

Ну, видимо так оно и есть

При равной мощности расход обратно пропорционален напору.
Снижаем вдвое давление - можем прокачивать вдвое больше топлива.

Только вот почему завязка идет именно на мощность ТНА?

[Shestoper]

Только вот почему завязка идет именно на мощность ТНА?

Потому что ТНА РД-170 - выдающееся техническое достижение.
У него мощность 190 тысяч л. c., а самая мощная из существующих газовых турбин - 340 МВт (на электростанции стоит). Так что превзойти мощноть ТНА РД-170 на десятки процентов ещё можно, но в разы - вряд ли вобще технически возможно.

По мощности ТНА с РД-170 ни один реально существовавший ЖРД сравниться и близко не может. Близкую тягу имел F-1, но у него из-за небольшого давления в КС мощность ТНА была "всего" 68 тысяч л. c.

В то же время даже РД-170 имеет недостаточную тягу, чтобы применяться на тяжелых носителях в качестве единственного двигателя первой ступени (например на 40-тоннике).
И для сверхтяжелых носителей будущего чем меньше двигателей на ступень - тем лучше.
Используя ТНА, по мощности близкий к ТНА РД-170, в многокамерном ЖРД с большей, чем у РД-170, размерностью КС, и с пониженным давлением в КС (всё равно  давление в 250 атм приводит к незначительному росту УИ, 100-150 атм вполне достаточно), можно получить очень перспективный для тяжелых и сверхтяжелых носителей двигатель с тягой 1200-1500 тонн.

К тому же с давлением в КС в 100-150 атм можно сделать двигатель с ТНА на "сладком" газе, особенно при использовании метана в качестве горючего. Это резко повысит надежность двигателя.

Кстати Глушко первоначально замахивался именно на тягу 1200 тонн, его остановило только отсутствие стендов для испытаний таких двигателей. Стенды конечно надо построить.

Не имея отработанного сверхмощного двигателя - очень сложно замахиваться на амбициозные космические программы (а я верю, что рано или поздно на них замахнуться).

В принципе РД-170 тоже для этого годится. Но 1500-тонный метановый ЖРД умеренной напряженности со сладким газогенераторным газом подошел бы намного лучше.

[октоген]

Вообще говоря, при таком падении давления в камере увеличится перепад давления на турбине... Так что для оптимальности придется и турбину менять

Фигово...  Я тут думал что используя отработанные турбоагрегаты от РД-170 можно нечто  позабористей Ф-1 соорудить, причем не сильно теряя в импульсе. В смысле тяги с одной камеры.

Если я не ошибаюсь турбоагрегаты РД-170 есть наиболее мощные из того что существует, а поскольку удельная масса турбоагрегата пропорциональна корню квадратному из его мощности то глупо их не использовать в дальнейших разработках.

[RadioactiveRainbow]

Потому что ТНА РД-170 - выдающееся техническое достижение.
У него мощность 190 тысяч л. c., а самая мощная из существующих газовых турбин - 340 МВт (на электростанции стоит). Так что превзойти мощноть ТНА РД-170 на десятки процентов ещё можно, но в разы - вряд ли вобще технически возможно.

Да бросьте вы!
Понадобится - сделают и вдвое мощнее, и вчетверо, и на порядок
Теоретический препятствий увеличению мощности ТНА я лично не вижу.

[Shestoper]

У РД-170 мощность ТНА и так больше мощности на валу гребного винта любого существующего корабля.
Что касается резкого увеличения размеров - проблемы будут с подшипниками и с лопатками из-за центробежных сил. Не факт что существующие материалы выдержат такие удельные нагрузки.

[RadioactiveRainbow]

У РД-170 мощность ТНА и так больше мощности на валу гребного винта любого существующего корабля.

И что?
Для настоящего инженеро-маньяка это не показатель )))

Что касается резкого увеличения размеров - проблемы будут с подшипниками и с лопатками из-за центробежных сил. Не факт что существующие материалы выдержат такие удельные нагрузки.

А с чего бы им увеличиваться? Если речь идет о повышении расхода при снижении давления - увеличится проходное сечение колеса, а диаметр вполне может даже уменьшиться. А если и увеличится - то незначительно. Кроме того, чтобы увеличить в разы мощность ТНА не обязательно увеличивать его пропорционально мощности. Можно тупо увеличить количество исполнительных механизмов - насосов и турбин.
Путей решения задачи много

[октоген]

Мне что-то видится ЖРД  состоящий из ТНА от РД-170 , естественно видоизмененный,пусть даже с некоторой потерей мощности,и
 камер(ы)  сгорания  на 150 атм. Тягой 1000+ тонн. Если при давлении в камере 150 атм  удастся выжать 1200-1400 т тяги то будет вообще прекрасно. Это позволит создать носитель у которого будет по 1 двигателю на каждой ступени. И всякие УРМы идут лесом.

[Shestoper]

Мне что-то видится ЖРД  состоящий из ТНА от РД-170 , естественно видоизмененный,пусть даже с некоторой потерей мощности,и
 камер(ы)  сгорания  на 150 атм. Тягой 1000+ тонн. Если при давлении в камере 150 атм  удастся выжать 1200-1400 т тяги то будет вообще прекрасно.

И обязательно - газогенератор с восстановительным газом. Это резко повышает надежность двигателя - химически неагрессивная среда "сладкого" газа намного безопаснее в турбине, и к посторонним частицам чувствительность намного меньше.
В качестве горючего для того двигателя лучше всего подойдет метан, тем более что в России его - хоть залейся.

А на вторую ступень нужен водородный движок. Причем при меньшей тяге мощность его ТНА будет сопоставима с мощностью ТНА двигателя первой ступени - потому что водород имеет низкую плотность, объем баков второй водородной ступени будет ненамного уступать объему баков первой метановой.
Если много доступного метана - водород дешевле всего получать из него, прямо на космодроме.

Это позволит создать носитель у которого будет по 1 двигателю на каждой ступени. И всякие УРМы идут лесом.

Ну это смотря какой именно носитель.  :wink:
Для сверхтяжелых в будущем всё равно по несколько двигателей понадобится.
Только они за приемлимые деньги смогут обеспечить грузопоток на орбиту порядка тысяч тонн в год.

[Андрей Суворов]

Что вам так сдался восстановительный газ? восстановительный газ пригоден только для открытой схемы - малый расход и большой перепад давления на турбине.

[fagot]

На метане в принципе можно и замкнутую схему сделать, хотя особой необходимости в том и нет.

[Андрей Суворов]

Особой необходимости в таком двигателе вообще нет.
Восемь ЖРД РД-170 дают достаточную тягу для любой мыслимой ракеты, при этом число камер в точности равно числу камер на Р-7, а число турбонасосов почти вчетверо меньше, чем на Н-1.

Но, к сожалению, и такую ракету никто строить не будет.

[fagot]

Да, Вулкан оказался не слишком востребован.

[Shestoper]

Особой необходимости в таком двигателе вообще нет.
Восемь ЖРД РД-170 дают достаточную тягу для любой мыслимой ракеты, при этом число камер в точности равно числу камер на Р-7, а число турбонасосов почти вчетверо меньше, чем на Н-1.

Надежность двигателя высокой напряженности (например РД-190) меньше, чем средненапряженного НК-33.
Так что 4 средненапряженных движка - это дешевле и надежнее, чем 8 высоконапряженных. Особенно если учитывать колоссальную стоимость ПН сверхтяжелого носителя - желательно обойтись без аварий.

Да и старый добрый Вулкан - не предел извращенной фантазии по размерности.
И с точки зрения борьбы с акустическими нагрузками (это острая проблема для супертяжей) больше подходят двигатели с большой тягой и умереным УИ - нагрузки зависят от УИ в 4 степени, а от тяги в первой. При небольшом снижении УИ первой ступени при равной ПН стартовая масса и тяга возрастают ненамного, а уровень нагрузок снижается заметно.

Но, к сожалению, и такую ракету никто строить не будет.

Если всерьёз соберуться копать Луну на предмет разжиться гелием - ещё как будут.