РД на метане

[Salo]

Жаль, что работы по метану в КБХМ тормознули.

[Seerndv]

Salo пишет:
Жаль, что работы по метану в КБХМ тормознули.  

- это новость по "перегреву"?

[Salo]

Это констатация факта: пауза после крайнего неудачного ОСИ тянется уже больше года.

[Seerndv]

Не знаю, почтенный Salo всё видит    но вот этот документ по поводу сравнения "керосинок и метанок" я не видел.

http://thehuwaldtfamily.org/jtrl/research/Propulsion/Rocket%20Propulsion/Propellants/DLR,%20Comparative%20Study%20of%20Kerosene%20and%20Methane%20Engines.pdf

И опять-таки они увлечены схемой РД-180 для переделки на метан      хотя и без бешеного энтузиазма. :|
И мотивируют так неудобство  схемы со сладким газом:

In contrast, simulations have shown that a fuel-rich
staged combustion cycle is not feasible under realistic
assumptions for an engine with such high combustion
chamber pressure. The fuel pump exit pressure would
have to be well beyond 100 MPa to keep the TET at a
reasonable value.

TET Turbine Entrance Temperature

[Петр Зайцев]

Я постил об этом выше. В США пришли к аналогичному заключению. Я грешным делом начитался постингов в наших форумах, что дескать ура, кислые двигатели с метаном не нужны, ан нет.

[Плейшнер]

Дык метановые с ДВГГ вроде никто и не предлагает на давление 250,  реально 160-170

[Seerndv]

Петр Зайцев пишет:
Я постил об этом выше. В США пришли к аналогичному заключению. Я грешным делом начитался постингов в наших форумах, что дескать ура, кислые двигатели с метаном не нужны, ан нет.

- а  "Раптор" куда мигрирует от заявленного:

However, information on the Raptor was updated on February 19, when VP of Propulsion Development Tom Mueller – speaking at the "Exploring the Next Frontier: The Commercialization of Space is Lifting Off" event in Santa Barbara, California – revealed the Raptor had mutated to a 1Mlbf (4,500kN) gas-gas (full flow) liquid methane and oxygen engine, with an isp of 321s at sea level 363s at vacuum.
http://www.nasaspaceflight.com/2014/03/spacex-advances-drive-mars-rocket-raptor-power/

[Плейшнер]

Для сравнения схем ДОГГ и ДВГГ топлива метан - кислород
Расчет простецкий: 
-мощность турбины потребная  на четверть больше чем для пары кислород -керосин
-масса рабочего тела (метана) в 3,5 раза меньше
-молекулярная масса метана в два раза меньше
Отсюда потребная температура перед турбиной для сладкого газа в 2,2 раза больше, чем для кислого  т.е  где-то 750*2,2=1650К - это чтобы обеспечить мощность турбины для создания в камере 250 атм. 
Это много, реально можно принять допустимую температуру 1200,  т.е в 1,4 раза меньше, откуда давление 250/1,4=180 атм
както так, очень грубо

[Seerndv]

Не совсем понял, где сравнение именно для  ДОГГ и ДВГГ топлива метан - кислород  а не с керосин- кислород  :oops:

[Плейшнер]

Seerndv пишет:
Не совсем понял, где сравнение именно для ДОГГ и ДВГГ топлива метан - кислород а не с керосин- кислород  :oops:

Извиняюсь, немного сумбурно.
Расчет эмпирический
При соотношении компонентов 3,5 масса метана как рабочего тела турбины в 3,5 раза меньше чем кислорода. Это минус.
Зато молекулярная масса метана в два раза меньше. Это плюс.
Третий параметр - это температура. Она нам неизвестна для восстановительного газа, но зато известна температура для окислительного в двигателях с дожиганием кислорода - 750К в РД-180, причем его ТНА перекачивает на четверть меньше объем топлива.
Все вышесказанное дает нам число 3,5/2*1,25=2,2 - во столько раз нужна более высокая температура газа перед турбиной при сладком газе по сравнению с кислым для обеспечения давления в камере как у РД-180.

[Salo]

Из диссертации Клепикова Игоря Алексеевича "Выбор энергомассовых характеристик маршевых многоразовых ЖРД на сжиженном природном газе ", стр. 209-210:

Результаты расчетов энергетических схем с дожиганием показали:

- схемы с дожиганием окислительного генераторного газа замыкаются при более высоком давлении в камере, так:
- для двигателя РД-192 при дожигании окислительного генераторного газа при тяге 207,8 тс достигается давление в камере 250 кг/см2 , при удельном импульсе в пустоте 356 с;
- для двигателя РД-192 при дожигании восстановительного генераторного газа достигается давление в камере 150 кг/см2 , при удельном импульсе в пустоте 356,5 с; при охлаждении камеры частью горючего и при охлаждении окислителем давление в камере 200 кг/см2, удельный импульс 358 с;
для двигателей с дожиганием восстановительного генераторного газа предел давления в камере определяется не энергетическими возможностями, а прочностными ограничениями, в данном случае для камеры двигателя РД-170 имеется ограничение по давлению на входе в рубашку охлаждения камеры равное 500 кгс/см2.

[vlad7308]

хм
если на "сладком" ГГ на 150 атм получается та же тяга и УИ, что на "кислом" при 250 атм..
какой тогда вообще смысл рассматривать "кислые" ГГ?

[Плейшнер]

vlad7308 пишет:
хм
если на "сладком" ГГ на 150 атм получается та же тяга и УИ, что на "кислом" при 250 атм..
какой тогда вообще смысл рассматривать "кислые" ГГ?

Скорее опечатка, потому как на графике (кривая 2) разница в УИ для таких давлений секунд 6-8.
пс А на графике метки А , Б и В также интересны для возникшей темы

[Seerndv]

Спасибо почтенному Salo за рисунок, я подозревал что он в курсе    , тов. Плейшнеру за эмпирический расчёт ( хотя на практике я как  мне кажется, там кое-какие отклонения просятся), но уважаемый Клепиков что-нибудь про газ-газ пишет?
Ни уж-то Маск руководствовался только позицией буквы В на графиках ( условно говоря) когда выбирал для "Раптора"  схему?    

Рискуя при этом получить все шишки и ДОГГ и ДВГГ.

[vlad7308]

Плейшнер пишет:

vlad7308 пишет:
хм
если на "сладком" ГГ на 150 атм получается та же тяга и УИ, что на "кислом" при 250 атм..
какой тогда вообще смысл рассматривать "кислые" ГГ?

Скорее опечатка, потому как на графике (кривая 2) разница в УИ для таких давлений секунд 6-8.
пс А на графике метки А , Б и В также интересны для возникшей темы

секунд 6-8?
хм.
чисто качественно... если за счет этого - например! - в два раза падает цена, или в два раза растет надежность, то и бог с ними, с 6-8с

[Плейшнер]

vlad7308 пишет:
секунд 6-8?
хм.
чисто качественно... если за счет этого - например! - в два раза падает цена, или в два раза растет надежность, то и бог с ними, с 6-8с

Согласен.
Еще обратил внимание на кривую 1 (без дожигания). Горб по макс. УИ где-то при давлении 250  (а для аналогичных керосинок где-то при давлении 80-100). Возможно поэтому УИ довольно высок и без дожигания - 344сек

[октоген]

Выходит, что для 1 ступени наиболее выгоден  мощный метановик без дожигания.   Но опять лепить движки на 200-300 т тяги глупо. Минимум 2 килотонны и так чтобы связка многоразовых 200-тонников проигрывала в экономике одному одноразовому мощному движку.

[Дмитрий В.]

октоген пишет:
Выходит, что для 1 ступени наиболее выгоден мощный метановик без дожигания. Но опять лепить движки на 200-300 т тяги глупо. Минимум 2 килотонны и так чтобы связка многоразовых 200-тонников проигрывала в экономике одному одноразовому мощному движку.

Смотря для чего выгоден.

[Seerndv]

Дмитрий В. пишет:
Смотря для чего выгоден.

- а каков был бы выбор Дмитрия В. на месте ГК ... по направлению?  
360 т или единица тяги в РД-180 ( похоже к этому в Штатах склоняются) - правильно?

[Grus]

Seerndv пишет: ...360 т или единица тяги в РД-180 ( похоже к этому в Штатах склоняются) - правильно?

В США такое значение тяги было модно, когда под нее РД-180 делали. И она 390 тс. Теперь AR1 - 230 тc, BE-4 - 250 тс, Raptor - 700 тс.