Существует ли проект трехкомпонентника - LOX + Ch4 + H2 ?

[Гость 22]

Возвращаясь к трехкомпонентникам.

Насколько я понял, основной положительный эффект от них сводится к снижению стоимости разработки и производства SSTO, т.к. применение трехкомпонентника дает наименьшую сухую массу пепелаца, а его стоимость в общем случае пропорциональна массе конструкции.

[mihalchuk]

Ну так сравнили - теплообменник на тепловые потоки охлаждения камеры, через который проходит очень малая доля теплоты сгорания, и теплообменник для вашей схемы, через к-й должны пролезть невшизенные мощности, по сути, равные тепловой мощности ЖРД. Гигаватты!!!

Там температуры будут действительно другие. Но для какого-то аналога я насчитал тепловой поток всего в 7 раз больше, чем через камеру. Так что масса и размеры будут близки. А в абсолютных цифрах - 200 МВт для двигателя, аналогичног РД-704.

Выходит, образование льда при охлаждении воды ЖК не страшно?

ИМХО, льда там вообще быть не может

Я думаю, в такой схеме случайная закупорка одного канала не страшна. В отличие от камеры.

[Гость 22]

А почему кислородом нельзя - то ли с газификацией проблемы, то ли теплоёмкость недостаточна, то ли еще что, то ли всё вместе

Крит. давление кислорода низкое (~ 5 МПа, кажется), а самого его много (km ~ 2.6). Так что можно и им охлаждать.

[mihalchuk]

Ну тогда я не пойму, почему это ТНА менее теплонапряжен и почему нельзя охлаждать камеру непосредственно кислородом?

Охлаждать-то можно, но прогар камеры будет иметь катастрофические последствия. Особенно это неудобно при отработке: аварии будут часты, а шансы выявить дефекты - невелики. Кроме того, опасен может быть даже не прогар, а перегрев.

[fagot]

Ну а как водяное охлаждение помогает понизить температуру в ГГ?
Из напора керосина вычитаются потери в тракте охлаждения => мощность турбины может оказаться меньше (т.к. воду не обязательно даже до Pк "подпирать").

Вообще эти потери не так велики и определяющим является давление в КС и ГГ, потери в остальных трактах не уменьшатся и добавятся потери в водяном теплообменнике, а так же потребуется дополнительная мощность ТНА на перекачку изрядных объемов воды через тракт охлаждения и теплообменник. Как бы не пришлось поднимать температуру.

[fagot]

Охлаждать-то можно, но прогар камеры будет иметь катастрофические последствия. Особенно это неудобно при отработке: аварии будут часты, а шансы выявить дефекты - невелики. Кроме того, опасен может быть даже не прогар, а перегрев.

Прогар камеры всегда имеет весьма неприятные последствия и потом перекисью же охлаждали, а это тоже не подарок, в семействе РД-170 ГГ с газоводами кислородом охлаждают. Я не могу сказать, насколько велика роль микротрещин в отказе от охлаждения кислородом, но так же наверно свою роль сыграла и сложность расчета и профилирования охлаждающего тракта, потому что плотность и другие параметры кислорода по мере продвижения по нему будут очень сильно меняться, к тому же теплоемкость кислорода даже похуже чем керосина. Так же усложняется организация поясов завесного охлаждения горючим.

[fagot]

Возвращаясь к трехкомпонентникам.

Насколько я понял, основной положительный эффект от них сводится к снижению стоимости разработки и производства SSTO, т.к. применение трехкомпонентника дает наименьшую сухую массу пепелаца, а его стоимость в общем случае пропорциональна массе конструкции.

Не совсем понял, что такое SSTO, но как быть со стоимостью самого трехкомпонентника?

[mihalchuk]

fagot:

Прогар камеры всегда имеет весьма неприятные последствия и потом перекисью же охлаждали, а это тоже не подарок, в семействе РД-170 ГГ с газоводами кислородом охлаждают. Я не могу сказать, насколько велика роль микротрещин в отказе от охлаждения кислородом, но так же наверно свою роль сыграла и сложность расчета и профилирования охлаждающего тракта, потому что плотность и другие параметры кислорода по мере продвижения по нему будут очень сильно меняться, к тому же теплоемкость кислорода даже похуже чем керосина. Так же усложняется организация поясов завесного охлаждения горючим.

Охлаждающие свойства кислорода лучше, а возможности -  выше, чем у керосина. Один из первых наших ЖРД охлаждался кислородом (ОРМ-65, если не ошибаюсь). Думаю, что причиной отказа от охлаждения кислородом стала кислородобоязнь и учёт реальных технологических возможностей.
Пока прогар камеры - это всеголишь прогар камеры, а при охлаждении кислородом будет прогар камеры с её возгоранием.

[Гость 22]

Из напора керосина вычитаются потери в тракте охлаждения => мощность турбины может оказаться меньше (т.к. воду не обязательно даже до Pк "подпирать").

Вообще эти потери не так велики ... Как бы не пришлось поднимать температуру.

Ну, я же написал - "может оказаться". А может и не оказаться :-)

Кстати, упоминаемый отчет из Келдыша можно взять здесь:
http://www.lpre.de/resources/articles/LPRE_evolution.pdf

[Старый]

Уж не испарительная ли схема предлагается на ЖК? :wink: Трудно найти более бессмысленный двигатель.

Нет, там испарительная по воде. Вода испаряется, крутит турбину, конденсируется и вперёд!

[fagot]

Охлаждающие свойства кислорода лучше, а возможности -  выше, чем у керосина. Один из первых наших ЖРД охлаждался кислородом (ОРМ-65, если не ошибаюсь)

Ну в целом-то конечно лучше, раз его больше и он не коксуется. А вот насчет охлаждения кислородом какого-либо из ОРМов не припомню.

Думаю, что причиной отказа от охлаждения кислородом стала кислородобоязнь и учёт реальных технологических возможностей.
Пока прогар камеры - это всеголишь прогар камеры, а при охлаждении кислородом будет прогар камеры с её возгоранием.

Прогар как правило заканчивается разрушением камеры, если это действительно прогар.

[Старый]

Конечно это лучше воздушно-жидкостного, но все равно довольно-таки бессмысленно. Зачем нам лишнее тепловое сопротивление и лишний вес теплообменника и ТНА, тогда уж точно у трехкомпонентника не будет никаких преимуществ. Лучше уж кислородом охлаждать.

Это предлагается для обычных двигателей, не трёхкомпоннтников. Рассчитано на случай когда есть проблема с охлаждением основными компонентами топлива. Например на топливную пару перекись-пентаборан. Да и на керосин когда есть проблема с окилительныи трактом.

[fagot]

Это предлагается для обычных двигателей, не трёхкомпоннтников. Рассчитано на случай когда есть проблема с охлаждением основными компонентами топлива. Например на топливную пару перекись-пентаборан. Да и на керосин когда есть проблема с окилительныи трактом.

Перекисью вполне нормально охлаждали и ничего, а вот водой - только на стендовых двигателях.

[Старый]

Ну так сравнили - теплообменник на тепловые потоки охлаждения камеры, через который проходит очень малая доля теплоты сгорания, и теплообменник для вашей схемы, через к-й должны пролезть невшизенные мощности, по сути, равные тепловой мощности ЖРД. Гигаватты!!!

Ну вы, блин, даёте! Какие гигаваты? Тепловая можность теплопотока в стенку камеры а отнюдь не тепловая мощность всего двигателя. Это если просто охлаждение. А если вода под сверхкритическим давлением, затем газифицируется, крутит ТНА и только тогда идёт в теплообменник то всего лишь теплота конденсации пара, остальная мощность отдаётся турбине.

[Гость 22]

Насколько я понял, основной положительный эффект от них сводится к снижению стоимости разработки и производства SSTO, т.к. применение трехкомпонентника дает наименьшую сухую массу пепелаца, а его стоимость в общем случае пропорциональна массе конструкции.

Не совсем понял, что такое SSTO, но как быть со стоимостью самого трехкомпонентника?

SSTO = Single Stage To Orbit (кажется), т.е. одноступенчатый пепелац.

Давным-давно (еще в 70-х годах) в нескольких работах было показано, что наименьшим сухим весом будет обладать аппарат с комбинированной силовой установкой, в которую входят ЖРД на плотном топливе - для начального участка полета, и ЖРД на водороде - для высотного участка и орбиты.

В последующих работах родилась идея объедениения двух ЖРД в один двухрежимный. Такой ЖРД был бы легче двух (в первом приближении - на величину массы одной камеры). Т.е. сухая масса аппарата оказалась бы еще меньше. Стоимость одного трехкомпонентника также вряд ли была бы выше стоимости двух ЖРД.

Насколько справедливы эти выводы в свете последних достижений материаловедния - не знаю.

[fagot]

Нет, там испарительная по воде. Вода испаряется, крутит турбину, конденсируется и вперёд!

У сверхкритической воды температура не намного меньше чем в современных ГГ, разве что агрессивность меньше, чем у кислорода. А у них там схема нормально завязывается?

[Старый]

Нет, там испарительная по воде. Вода испаряется, крутит турбину, конденсируется и вперёд!

У сверхкритической воды температура не намного меньше чем в современных ГГ, разве что агрессивность меньше, чем у кислорода. А у них там схема нормально завязывается?

Не обязательно сверхкритическая, достаточно такую температуру и давление чтоб вода не закипела в тракте. Какова температура кимпния воды при 200 атмосферах?

[fagot]

Не обязательно сверхкритическая, достаточно такую температуру и давление чтоб вода не закипела в тракте.

Ну вы Факиру про сверхкритическую говорили, вот я и подумал. А потом ее из тракта - через дроссель?

Какова температура кимпния воды при 200 атмосферах?

Около 370 градусов, а еще 20 атмосфер - и сверхкритика и можно греть хоть до скольки, если хватит размеров камеры конечно и она не расплавится.

[Старый]

А потом ее из тракта - через дроссель?

Да. И тут как ни смешно возникает обратная проблема - мощность теплового потока в стенку камеры слишком мала чтобы крутить достаточно мощный ТНА. Предлагаются варианты искуственного увеличения теплового потока в стенку двигателя и в тракт охлаждения.
 (С этой же проблемой столкнулись и разработчики RL-10)

[Fakir]

Ну так сравнили - теплообменник на тепловые потоки охлаждения камеры, через который проходит очень малая доля теплоты сгорания, и теплообменник для вашей схемы, через к-й должны пролезть невшизенные мощности, по сути, равные тепловой мощности ЖРД. Гигаватты!!!

Ну вы, блин, даёте! Какие гигаваты? Тепловая можность теплопотока в стенку камеры а отнюдь не тепловая мощность всего двигателя.  

Ну вы, блин, даёте!!!
Читайте внимательнее, что я писал. Гигаватты - это при схеме от Михальчука. А так, в обычном ЖРД, разумеется, в стенку идёт оч. небольшая доля. На что я и указал, именно на разницу.