ЯРД на метане

[mihalchuk]

Все смотрят на ТФЯРД через призму водорода. Действительно, УИ более 10 км/с – достаточно убедительный довод. Но интересно было бы узнать возможности ТФЯРД на метане. Вот какие соображения:
Свыше 800С метан начинает разлагаться, при более 1000С проходит реакция:
2СН4  ->  С2Н2 + 3Н2,
при этом поглощается немалое количество тепла – 11700 кДж/кг.
Состав смеси имеет неплохую среднюю молекулярную массу – 8. Это значит, что в ЯРД такая смесь даст УИ вдвое меньший, чем чистый водород. Дополнительную и заметную прибавку дадут реакции гидрирования ацетилена и его производных, которые будут протекать в сопле. Всё бы хорошо, и можно ожидать УИ порядка 6 км/с, но...
Температура в ТФЯРД подбирается к 3000К, что в обычных условиях приводит к образованию сажи. Хотя в камере будет отнюдь не атмосферное давление, что приведёт к смещению константы равновесия влево, состав продуктов мне представить сложно. Возможно, он будет ещё более энергонасыщеный, с радикалами и ещё меньшей молекулярной массой.
Если же с сажей невозможно будет бороться, то предлагаю попробовать 2 компонента: метан и воду:
СН4+Н2О -> СО+3Н2
Здесь реакция также идёт с поглощением энергии, а молекулярная масса продуктов составит 8,5. Тоже неплохо.
Что скажете?

[hcube]

А почему не аммиак? Если он пиролизируется, то средняя масса вообще будет (28+3*2)/4 = 34/4 = 8.5, но при этом и водород и аммиак, и азот - газы.

[mihalchuk]

Тоже неплохо. Правда, энергия, выделяемая в ходе обратной реакции образования аммиака будет относительно небольшой - около 4180 кДж/кг.

[Андрей Суворов]

А почему не аммиак? Если он пиролизируется, то средняя масса вообще будет (28+3*2)/4 = 34/4 = 8.5, но при этом и водород и аммиак, и азот - газы.

Аммиак не пиролизуется. Его можно на катализаторе разложить. При этом будет происходить некоторое поглощение энергии и охлаждение смеси. Средняя молекулярная масса получается в районе 11.

Уже считано-пересчитано и отвергнуто. Не забывайте, что у кислород-водородных ЖРД в точке оптимума УИ средняя молекулярная масса 9.

К тому же, азот сильно активируется в реакторе, поглощая нейтроны.

[mihalchuk]

А почему не аммиак? Если он пиролизируется, то средняя масса вообще будет (28+3*2)/4 = 34/4 = 8.5, но при этом и водород и аммиак, и азот - газы.

Аммиак не пиролизуется. Его можно на катализаторе разложить. При этом будет происходить некоторое поглощение энергии и охлаждение смеси. Средняя молекулярная масса получается в районе 11.

Уже считано-пересчитано и отвергнуто. Не забывайте, что у кислород-водородных ЖРД в точке оптимума УИ средняя молекулярная масса 9.

Cредняя молекулярная масса 9 при соотношении компонентов 3,5.
А ссылочки можно насчёт пересчитано и отвергнуто?

[falanger]

Немного не в тему, но эта тема самая схожая.

Дано:
Масса стартовая системы: - 19.500 - 20.000 тон.
Подъём "на тяге" на высоту в 80 км.
Подъём "на тяге" на высоту в 60 км.
Двигатели: - ЯРД на РВС водородные.
Скорость истечения: - 9 км/с.
Затраты топлива от стартовой массы в процентах или в тоннах в 1 и 2 случаях?

[RadioactiveRainbow]

Неужели ТФЯРД можно реально только на водороде делать? =/
Может всё таки можно использовать какие-нибудь другие газы, сжижаемые при мЕньшей температуре и имеющие бОльшую плотность в жидком виде?

[avmich]

Ну, УИ обратно пропорционален корню из молярной массы, поэтому водород так и хорош... Можно и другие газы, но - у них же атомы тяжёлые. Поэтому и...

В первом приближении - либо мы энергию добавляем (то есть, температуру повышаем), либо молярную массу понижаем. Ниже водорода понизить сложно - совсем, видимо, сложно. Нагревать - ну, можно пытаться, но чем горячее, тем сложнее предохранять сам двигатель. Ищут оптимум...

[avmich]

Кстати, по поводу той загадки - простой (неохлаждаемый - т.е. до 1000К в камере - и с малым, скажем, 10 атм, давлением в камере) ЖРД с УИ в примерно 360 секунд. Интересно бы обсудить :) .

[RadioactiveRainbow]

Ну, какой у водородного тфярда? 10 000 м/с ?
Может... Чистый азот получается даст уи меньше в 2,6 раза?
Фак. Шъерт.

Там в активной зоне температура высокая? Может там типа лития газифицировать удастся? =( Что ещё из лёгких...
Может что из бороводородных соединений...

ЛЯ! Хочу двигатель с УИ>10км/с, отношением тяга/масса не менее 1 и умеренным энергопотреблением! И не на водороде.  :cry:



Вообще, я так сегодня посчитал - без увеличения УИ на полпорядка-порядок об освоении Марса можно смело забыть. С химическими двигателями (даже с кислород-водородными) можно будет рахориться только на ракетах с топливом для межпланетных кораблей.

Я уже начинаю думать что, возможно, проект ЭРДшного старкрейсера от энергии имеет зачатки разума...
Надо только лопухи СБ убрать нахрен, воткнуть парочку мини-АЭС, увеличить размер на полпорядка...
И, возможно, добавить химические движки чтобы выкарабкиваться из самой глубины гравитационного колодца перед включением ЭРД.

[RadioactiveRainbow]

Кстати да, загадка...
Мне это напоминает только кислород-водородный с большим избытком водорода.

[WkWk]

Теперь дело за малым - изготовить летный ЯРД на водороде, а потом начать переделывать его на метан

[RadioactiveRainbow]

Теперь дело за малым - изготовить летный ЯРД на водороде, а потом начать переделывать его на метан

Скажите, доктор - а эту операцию обязательно делать через ж**у?

[WkWk]

А без водорода особого смысла нет (если реактор твердофазный),  а всякие газофазные, да ядреные лампы - вообще может сделать не получиться

[mihalchuk]

А без водорода особого смысла нет (если реактор твердофазный),  а всякие газофазные, да ядреные лампы - вообще может сделать не получиться

Ну почему же. Метан может пригодиться для полёта назад из далека. Туда - на водороде, обратно - на метане. Особенно, если есть где его добыть.

[avmich]

Кстати да, загадка...
Мне это напоминает только кислород-водородный с большим избытком водорода.

Точно :) . Вопрос, конечно, как заставить водород гореть в таком недостатке кислорода. Ну и мелочи типа огромных водородных баков... относительно огромных :) .

[avmich]

Вообще, я так сегодня посчитал - без увеличения УИ на полпорядка-порядок об освоении Марса можно смело забыть.

Звёздный ЯРД России - http://kuasar.narod.ru/library/russian-nuclear-engine/index.htm - это как бы вступление к теме.

УИ вроде пока 9000 м/с у ТФЯРДа.

С таким УИ, мне кажется, Луну точно осваивать можно "буднично", на Марс летать... Ну, сейчас на Луну летают нечасто - но если бы на месте Луны был Марс, думаю, летали бы почаще. Так вот, мне кажется, что с ТФЯРДом на Марс будут летать чаще, чем сейчас на Луну.

Другое дело, что Марс - это ещё не Солнечная система. Наша система...

[mihalchuk]

УИ вроде пока 9000 м/с у ТФЯРДа.

Американцы в пректе Нерва достигли, ЕМНИП, 9250 м/с, а в перспективных планах было 11000.

[Андрей Суворов]

Ну, не знаю, не знаю, моя память мне изменяет с совсем другими цифрами. В проект нерва был заложен УИ 8650 м/с
11000 - это вообще за пределами возможностей ТфЯРД. Может, псевдоожиженный слой, может, жидкий с центробежным удержанием, но никак не твёрдый. Повышение УИ с 9000 до 11000 - это на 20%, значит, повышение абсолютной температуры на 40%, что даёт нам с 3000 до 4200 градусов, а такого уже точно ни один материал не выдержит.

[mihalchuk]

Ну, не знаю, не знаю, моя память мне изменяет с совсем другими цифрами. В проект нерва был заложен УИ 8650 м/с
11000 - это вообще за пределами возможностей ТфЯРД. Может, псевдоожиженный слой, может, жидкий с центробежным удержанием, но никак не твёрдый. Повышение УИ с 9000 до 11000 - это на 20%, значит, повышение абсолютной температуры на 40%, что даёт нам с 3000 до 4200 градусов, а такого уже точно ни один материал не выдержит.

Там предполагаемая температура была около 3800К, а в своих выкладках вы ошибаетесь - при таких температурах у водорода нелинейно растёт теплоёмкость.