Плюсы и минусы гибридов.

[RadioactiveRainbow]

Сабж, граждане.
Давайте ка пообсудим плюсы и минусы гибридных ракетных двигателей.

То что мне видится с табуретки моего уровня познаний:
При объединении двух видов ракетных двигателей в один, получился результат, вобравший в себя почти все недостатки родителей, но получивший некоторые специфические преимущества.

+) бОльшая по сравнению с ЖРД средняя плотность топлива.
+) бОльшая по сравнению с ЖРД и РДТТ взрывобезопасность.
+) сравнительная простота технологии изготовления заряда твёрдого компонента (по сравнению с изготовлением заряда РДТТ)
+) сравнительная простота ТНА жидкого компонента (насосом меньше = меньше гимора с регулировкой расхода, меньше расход на турбину, меньше размеры и масса ТНА и ДУ)

-) мЕньшая средняя плотность топлива по сравнению с РДТТ.
-) бОльшие размер и масса КС.
-) сложности с регулированием тяги и организацией процесса горения (ввиду постоянно изменяющейся формы поверхности заряда твёрдого компонента). Дифференцирование тяги многокамерных ДУ представляется вообще сомнительным.


Вот очень мне стало интересно:
1) А почему это гибриды так слабо распространены?
2) И почему работы по их исследованию ведутся так вяло?

И, наконец, самое главное:
3) Какие основные проблемы сейчас стоят перед гибридодвигателестроением?

[mihalchuk]

На чём работает ТНА гибридника?

[RadioactiveRainbow]

Да хоть на чём.

Если окислитель - перекись, то можно на продуктах разложения.
Если обычный окислитель - поставить дополнительный бачок для горючего для ГГ.
Можно просто баллон со сжатым газом. Ити твёрдотопливный ГГ.
Можно попробовать с безгазогенераторной схемой извратиться: бак->насос->рубашка охлаждения сопла->турбина->КС.

Тут гибрид от жидких двигателей практически не отличается.

[mihalchuk]

Выходит, реально это трёхкомпонентник. А трёхкомпонентники многие не любят. Старый, например.

[RadioactiveRainbow]

Ну, тогда и Союз трёхкомпонентный, раз у него ТНА на перекиси работпет   :lol:

[mihalchuk]

Некоторые считают РД107/108 даже четырёхкомпонентниками, так как там есть насос для жидкого азота.

[RadioactiveRainbow]

Ну, блин, это уже вопрос терминологии.
Имхо, под количеством компонентов понимается количество компонентов основного топлива. А прочие технические вспомогательные жидкости и газы - да пусть хоть вся таблица менделеева будет.

Компоненты - это горючие и окислители.
Вспомогательные вещества - не компоненты.

[Дмитрий В.]

Не надо ТНА - пусть будет вытеснительная подача.

[чайник17]

-) Поскольку камера твёрдого компонента является камерой сгорания - в ней большое давление и температура -> требуется толстая стенка ->  она тяжёлая
-) При всей относительной простоте, изготовление шашки несравненно сложнее заправки жидких компонентов -> невозможна настоящяя многоразовость. Причём на практике придётся изготавливать шашку вместе со стенкой - зазор крайне нежелателен из-за нагрева стенки -> реально стенка тоже будет одноразовой.
-) Из-за того, что один из компонентов твёрдый, снижаются шансы на жидкостное охлаждение сопла (а плёночное в классическом гибриде вообще невозможно). На практике делают абляционное -> опять одноразовость. Правда, возможно радиационное охлаждение...

IMHO, это всё мода, которая пройдёт. Во многом вызвана отчаянием - нет по настоящему надёжных или хотя бы безопасных двигателей.
Но авиа ТРД тоже по природе своей опасны - и пожары, и разлёт лопаток. Тем не менее, никаких поползновений их по этому поводу чем-нибудь заменить нет...

Кстати, гибрид на SS1 работал явно неустойчиво. Я не уверен, что будет при серьёзном разрушении шашки с почти полной закупоркой сопла. Наверное, окислителя хватит, чтобы разнести всю конструкцию в мелкие кусочки...

[goran d]

Не надо ТНА - пусть будет вытеснительная подача.

Топливо - Графит АднАзнАчна
Теоретический УИ- 4.3 км/с (с кислородным окислителем)
если  80% теоретического - 3.5 км/с

низкая теплопроводимость (топливо -само себе теплоизолятор)

Екологически чистый продукт сгорания - СО2

Правда может будут какието сложности с зажиганием

[RadioactiveRainbow]

Не надо ТНА - пусть будет вытеснительная подача.

Ну зачем же ещё снижать массовое совершенство, если можно этого не делать?
Мы же говорим о профессиональных двигателях, а не о любительских.

-) Поскольку камера твёрдого компонента является камерой сгорания - в ней большое давление и температура -> требуется толстая стенка -> она тяжёлая

Ага, это я указал. Надо посмотреть поподробнее - ещё вопрос, в какую сторону изменится окончательная масса, приняв во внимание увеличение плотности горючего.
Но даже если и увеличится - разумная плата за безопасность.

-) При всей относительной простоте, изготовление шашки несравненно сложнее заправки жидких компонентов -> невозможна настоящяя многоразовость. Причём на практике придётся изготавливать шашку вместе со стенкой - зазор крайне нежелателен из-за нагрева стенки -> реально стенка тоже будет одноразовой.

Во-первых, при создании РДТТ те же требования. Технология обкатана десятилетиями. Зато при создании шашки для гибрида на порядки снижается взрыво-пожароопасность - снижение стоимости производства.
Во-вторых, почему бы не делать гибриды со вкладным зарядом? Это, пожалуй, будет даже лечше, ввиду мЕньшего размера камеры.
Касаемо отноразовости камеры и сопла... С соплом могу согласиться. Не уверен, что жидкий окислитель можно для охлаждения использовать. А вот камера... в чём проблема полностью отделать её теплоизоляцией? Да, конечно, размеры и масса камеры несколько возрастут.

Да и зачем многоразовый двигатель при нынешней моде на одноразовые носители?

Я не уверен, что будет при серьёзном разрушении шашки с почти полной закупоркой сопла. Наверное, окислителя хватит, чтобы разнести всю конструкцию в мелкие кусочки...

Хм... Если разрушение шашки и произойдёт (а с чего бы?), ничто не мешает отрубить подачу окислителя.

Кстати, а что там с двигателем SS1? Насколько я помню видео с камеры, закреплённой на киле - двигатель работал достаточно ровно.

[Славянский танцор]

-) Поскольку камера твёрдого компонента является камерой сгорания - в ней большое давление и температура -> требуется толстая стенка ->  она тяжёлая
-) При всей относительной простоте, изготовление шашки несравненно сложнее заправки жидких компонентов -> невозможна настоящяя многоразовость. Причём на практике придётся изготавливать шашку вместе со стенкой - зазор крайне нежелателен из-за нагрева стенки -> реально стенка тоже будет одноразовой.
-) Из-за того, что один из компонентов твёрдый, снижаются шансы на жидкостное охлаждение сопла (а плёночное в классическом гибриде вообще невозможно). На практике делают абляционное -> опять одноразовость. Правда, возможно радиационное охлаждение...

Там еще очень большая проблема по полноте сгорания, особенно для длинных шашек горючего

-) IMHO, это всё мода, которая пройдёт. Во многом вызвана отчаянием - нет по настоящему надёжных или хотя бы безопасных двигателей.
Но авиа ТРД тоже по природе своей опасны - и пожары, и разлёт лопаток. Тем не менее, никаких поползновений их по этому поводу чем-нибудь заменить нет...

Да, интерес идет волнами... Последняя версия: ГРД, как и любые гибриды, по своей природе наследуют (кроме определенных достоинств) органические НЕДОСТАТКИ обоих типов двигателей. Кстати, одно из достоинств ГРД - при возникновении в заряде трещены невозможно катастрофическое разрастание последней, как в РДТТ

-) Кстати, гибрид на SS1 работал явно неустойчиво. Я не уверен, что будет при серьёзном разрушении шашки с почти полной закупоркой сопла. Наверное, окислителя хватит, чтобы разнести всю конструкцию в мелкие кусочки...

На SS1 он работал неустойчиво только из-за того, что в заборник окислителя из бака в конце работы ГРД попадал то жидкий, то газообразный компонент.

[ratte07]

Разработки Центра Келдыша 90-х гг.

http://lunamap.hut2.ru/hybrid_1.jpg

http://lunamap.hut2.ru/hybrid_2.jpg

http://lunamap.hut2.ru/hybrid_3.jpg

Окислитель - жидкий кислород, горючее - бутадиеновый каучук. Подача окислителя - вытеснительная. Рассматривались варианты для РБ и малых РН воздушного старта. Для последних именно вытеснительная подача обеспечивала преимущество перед ЖРД, правда только при относительно невысоком давлении в КС (17-20 атм.). Стадия разработки - лабораторные образцы.

[ratte07]

Мое отношение к гибридам весьма скептическое. Для получения высоких параметров нужна длительная отработка, причем перед ЖРД не будет особых преимуществ по удельным параметрам. И водородные, и метановые двигатели получаются лучше. Аппараты типа SS1 пожалуй единственная область применения. Получаем многоразовый бак с ПГС и одноразовую КС, причем топливо дешевле смесевого твердого.

[mihalchuk]

Гибридникам будет сопутствовать нестабильный вклад в прирост ХС. Возможное применение - ускорители небольшого времени действия, чтобы подтолкнуть ракету на старте. Если, конечно, они выдержат конкуренцию по стоимости и надёжности с ТТУ. Ну, и если у кого есть желание половить блох - гибридник на выхлопе ТНА РД-107/108.

[unhappy]

Серьёзные люди (фирмы) делом занимаются, а не морочат людям головы. Дурь вроде Фалкона-9!

[поверхностный]

На чём работает ТНА гибридника?

 На гибридном газогенераторе.

[RadioactiveRainbow]

Серьёзные люди (фирмы) делом занимаются, а не морочат людям головы. Дурь вроде Фалкона-9!

Люблю аргументированные ответы  :|

[RadioactiveRainbow]

Для всех интересующихся - книга по ГРД:
http://airbase.ru/users/serge77/temp/grd.djvu

[Дем]

Сравнивать гибридники надо с ЖРД
+) Более простой насос
+) Использование других (возможно более эффективных) топлив
+) безопасная некриогенка

-) Масса конструкции.