Полуметановый Союз

mihalchuk · 04.03.2007 17:03:07

Полуметановый Союз

Давление в камере РД-107 - 60 атм. Немного. А какие проблемы могут быть с увеличением давления, кроме мощности ТНА?

RadioactiveRainbow · 04.03.2007 17:07:01

Для открытой схемы - увеличенный расход топлива на ТНА.
У 107го, если не ошибаюсь, ТНА на перекиси работает - значит увеличение массы перекиси.
Видимо, прирост УИ не компенсирует увеличение мёртвой массы.
Проблем с прочностью, насколько я знаю, серьёзных нет.

Дем · 05.03.2007 12:30:26

Кстати - а какое там давление после ТНА? Оно должно быть больше чем в камере, по прикидкам порядка 100атм.

Bloodest · 05.03.2007 21:05:05

Давление за ТНА там
80 и 94.5 по ок и гор
http://koavia.com/n1/rd/100_0787.jpg
Зы что примечательно очень большие "потери" по трактам - более 25%.

RadioactiveRainbow · 05.03.2007 21:49:24

Хм. Такое ощущение, что этот атлас мне знаком. :roll:
Ну, очевидно, не этот конкретно экземпляр...

Filas · 05.03.2007 21:04:57

Смотря на сколько хотите поднять давление. И кроме увеличения массы перекиси (если снизите время работы движка, то и не увеличится) поимете массу геморроя.

Камера.
Допустим, что стальная (силовая) стенка имеет большой запас по прочности (ой, не факт! рвет их только так), поэтому про нее забудем.
Повышение давления даст увеличенный расход, и все это влечет увеличение теплопотока в стенку. Имеем повышение температупы огненной стенки. Плюс хоть и незначительный, но прирост перепада давления на ней. Получаем повышенный процент брака камер на огневых испытаниях из-за "зализов" (эрозия огневой стенки, вплоть до ее прогара). К тому же у камеры РД-107 есть слабое место - технологический ничем не подкрепленный шов огненной стенки сразу после критики. Сколько % серийных камер идет на слом из-за его выпячивания, прогара и разрыва не помню, но немало. А уж при приличном повышении давления.... ИМХО будет под 100%. Надо переделывать конструкцию.
Плюс наше любимое любимое ВЧ.

ТНА
Повышение потребного напора и расхода дает повышение частоты вращения ротора. Как там с прочностью дисков и опор? С критическими частотами вращения? Кавитацией? Да! Из-за особенностей напорной характеристики всех центробежных насосов имеем просто огромную палку в колесе. Мы вылетаем за оптимальный режим насоса и будем иметь завышенный либо расход, либо давление. Придется ставить дроссель, перегоняя в тепло энергию перекиси. Кстати придется пересчитывать на повышенное давление все магистрали и арматуру. И скорее всего модернизировать парогенератор, который должен разлагать повышенный расход перекиси.

Рама
тут все просто. Проверить прочность, учитывая возросшую тягу камер.

PS Кстати, нормальные потери по давлению (ФГ, клапаны, разветвители (1 ТНА на 4 камеры), регуляторы, а по керосину еще и рубашка ).

RadioactiveRainbow · 06.03.2007 00:27:14

Короче, учитывая удельное количество геморой (количество гемороя отнесённое к приросту тяги), получается что никому это не нужно.

Кстати, проблему с выходом ТНА за границы оптимальной зоны можно очень просто решить... перепроектированием и заменой ТНА :lol:
Кстати, а может сделать 107 с дожиганием?

Шутка юмора.

Дмитрий В. · 06.03.2007 05:49:31

ЦитироватьКороче, учитывая удельное количество геморой (количество гемороя отнесённое к приросту тяги), получается что никому это не нужно.

Кстати, проблему с выходом ТНА за границы оптимальной зоны можно очень просто решить... перепроектированием и заменой ТНА :lol:
Кстати, а может сделать 107 с дожиганием?
Шутка юмора.

Короче, надо поменять в обозначении ЖРД цифры "0" и "7" местами :lol:

mihalchuk · 06.03.2007 11:08:16

Цитата: "Filas"
ЦитироватьСмотря на сколько хотите поднять давление. И кроме увеличения массы перекиси (если снизите время работы движка, то и не увеличится) поимете массу геморроя.
80-120 атм.
ЦитироватьКамера.
Допустим, что стальная (силовая) стенка имеет большой запас по прочности (ой, не факт! рвет их только так), поэтому про нее забудем.
Повышение давления даст увеличенный расход, и все это влечет увеличение теплопотока в стенку. Имеем повышение температупы огненной стенки. Плюс хоть и незначительный, но прирост перепада давления на ней. Получаем повышенный процент брака камер на огневых испытаниях из-за "зализов" (эрозия огневой стенки, вплоть до ее прогара). К тому же у камеры РД-107 есть слабое место - технологический ничем не подкрепленный шов огненной стенки сразу после критики. Сколько % серийных камер идет на слом из-за его выпячивания, прогара и разрыва не помню, но немало. А уж при приличном повышении давления.... ИМХО будет под 100%. Надо переделывать конструкцию.
Но повышенное давление даст и увеличение потока охлаждающей жидкости. Температура в КС повысится незначительно, но можно и поменять соотношение компонентов. А как зависит доля отбираемого тепла из продуктов сгорания от роста давления? Не умеьшится ли она?
ЦитироватьПлюс наше любимое любимое ВЧ.
А вот это очень интересно. Будут ли ВЧ возрастать, или зависимость их отдавления будет случайной?

Filas · 06.03.2007 12:59:28

Цитировать80-120 атм.

:shock: :shock: :shock:
Полюбому Нереально. Новый ТНА однозначно.

ЦитироватьНо повышенное давление даст и увеличение потока охлаждающей жидкости. Температура в КС повысится незначительно, но можно и поменять соотношение компонентов. А как зависит доля отбираемого тепла из продуктов сгорания от роста давления? Не умеьшится ли она?

Боюсь наврать, вечером проверю.

VAA · 06.03.2007 20:31:44

А если попытаться модернизировать РД-107 путем отказа от перекиси и перевода газогенератора на основные компоненты - какого можно ожидать прироста УИ? К тому же удалось бы избавиться от бака с перекисью (весьма неприятного компонента) и азота, используя генераторный газ для наддува. Правда, подобные изменения потребуют некоторой общей перекомпоновки Союза..

avmich · 07.03.2007 04:53:27

ЦитироватьК тому же удалось бы избавиться от бака с перекисью (весьма неприятного компонента)

http://if.russ.ru/issue/3/20010525_spa-pr.html

Перекись водорода, как пошутил один британский ракетчик, - "экологичное ракетное топливо", настолько безвредное для окружающей среды, насколько вообще может быть безвредно опасное вещество. Это - H2O2, вода с лишним атомом кислорода. Она похожа на воду, льется, как вода, но обладает некоторыми свойствами, которых у воды нет. Если 80-процентную перекись водорода (в двадцать раз более концентрированную, чем та, которой обесцвечивают волосы) пропустить через серебряную сетку, происходят удивительные вещи. Концентрированная перекись самопроизвольно разлагается на кислород и воду, нагреваясь при этом до 600оС. "Волшебное вещество, - говорит Джон Скотт-Скотт, - притекает к катализатору как "холодная вода", через полдюйма уже пузырится, как газировка, а еще через полтора - у вас в трубе перегретый пар. Просто радость инженера".

mihalchuk · 06.03.2007 19:30:22

ЦитироватьА если попытаться модернизировать РД-107 путем отказа от перекиси и перевода газогенератора на основные компоненты - какого можно ожидать прироста УИ? К тому же удалось бы избавиться от бака с перекисью (весьма неприятного компонента) и азота, используя генераторный газ для наддува. Правда, подобные изменения потребуют некоторой общей перекомпоновки Союза..

Если газагенератор сладкий - то будет выпадать сажа и будут в связи с этим проблемы с надёжностью. Если кислый - то это путь РД-170, он нами пройден.

Filas · 06.03.2007 19:22:05

К слову о модернизации РД-107: "Если бы это была лошадь, я бы ее пристрелил". :lol: Не надо пытаться модернизировать ПАРОВОЗ, когда есть тепло- и электровозы.

ЦитироватьА если попытаться модернизировать РД-107 путем отказа от перекиси и перевода газогенератора на основные компоненты -

Переделки настолько серьезные, что проще установить сразу другой движок. Полностью переделка турбины и испарителя азота, новый газогенератор, новая система управления, увеличение баков основных компонентов (турбина тоже кушать будет). Прироста УИ либо не будет вообще (система так и останется открытой), либо минимален.

Цитироватьиспользуя генераторный газ для наддува.

А бак горючего вы чем наддувать будете? Святым духом? Кстати, ТНА открытой схемы делают на сладком газе, т.е. и бак окислителя им не наддуть.

Filas · 06.03.2007 19:54:56

Возвращаясь к вопросу о камере.
Да, теоретически (грубые прикидки) температура горячей стенки не изменится. Увеличившийся теплопоток скомпенсируется увеличенным расходом охладителя.
НО!!!!! УВЕЛИЧИТСЯ ПЕРЕПАД ДАВЛЕНИЯ НА СТЕНКЕ!!!
Грубо говоря, прямопропорционально увеличению давления в КС.
(Выше скорость в рубашке - выше потери, плюс возрастет перепад давления на форсунках.)

RadioactiveRainbow · 06.03.2007 21:01:38

От азота полностью отказаться всё равно не получится. Он, если мне не изменяет мой склероз, ещё в системе управления ДУ использвется.

Кроме того, если вы каким-то чудом поменяли ТНА (может даже перевели его на основные компоненты) - вам придётся ещё и камеру менять. Давление на срезе ведь во столько же увеличится, во сколько и давление в камере.
Новая камера = новое производство, новый комплекс испытаний, много другого нового геморроя.

При этом выигрышь сомнителен (для большего УИ есть другие двигатели), зато теряется очень серьёзное преимущество 107го - относительная дешевизна.

Arie · 07.03.2007 08:34:17

Вообщем все это фактически замена движков с соответсвующей перепланировкой конструкции ракеты и доработкой СУ.
Находится в процессе разработки. Называется Союз-2-3.

Дем · 07.03.2007 10:59:39

ЦитироватьА бак горючего вы чем наддувать будете? Святым духом? Кстати, ТНА открытой схемы делают на сладком газе, т.е. и бак окислителя им не наддуть.

А почему постгенераторным газом нельзя? в нём конечно недогоревшего керосина дофига - но разве он мешать будет?
А окислитель - может кислородом наддувать?

Прогнать через теплообменник и назад в бак. Он конечно конденсироваться будет, но в динамике давление удержать вполне можно.

ЗЫ: А кто-нибудь использовал схему с дожиганием не в основном сопле, а в отдельном, с иным давлением?

Гость 22 · 07.03.2007 11:00:55

Обсуждаемая модернизация РД-107 (повышение давления, УИ, отказ от перекиси) была на самом деле сделана, в результате чего появился РД-111 (8Д716) для первой ступени Р-9А.

Причем, кое-что уже вернулось в прототип: смесительная головка для РД-107А/РД-108А (14Д22/14Д21), которые стоят на Союз-ФГ/2, сделана на базе головки РД-111 (8Д716).

VAA · 07.03.2007 18:13:38

Цитировать
ЦитироватьК тому же удалось бы избавиться от бака с перекисью (весьма неприятного компонента)

http://if.russ.ru/issue/3/20010525_spa-pr.html

Перекись водорода, как пошутил один британский ракетчик, - "экологичное ракетное топливо", настолько безвредное для окружающей среды, насколько вообще может быть безвредно опасное вещество. Это - H2O2, вода с лишним атомом кислорода. Она похожа на воду, льется, как вода, но обладает некоторыми свойствами, которых у воды нет. Если 80-процентную перекись водорода (в двадцать раз более концентрированную, чем та, которой обесцвечивают волосы) пропустить через серебряную сетку, происходят удивительные вещи. Концентрированная перекись самопроизвольно разлагается на кислород и воду, нагреваясь при этом до 600оС. "Волшебное вещество, - говорит Джон Скотт-Скотт, - притекает к катализатору как "холодная вода", через полдюйма уже пузырится, как газировка, а еще через полтора - у вас в трубе перегретый пар. Просто радость инженера".

Конечно, перекись экологически, в принципе, чиста, но насчет удобства в применении сомневсюсь, и взрыв РН в плесецке в начале 80-х, и, вероятно, "Курска" - последствия низкой химической стабильности концентрированной перекиси, которая начинает разлагаться при контакте очень много с чем: органикой, солями металлоов, итд.