Детонационные двигатели и некоторые другие вопросы

[Алексей Любопытный]

Юрий Темников пишет:
я знаю ПуВРД

И не путайте ПуВРД с ПуДВРД. Пульсирующий режим работы может быть реализован и при обычном горении, не детонационном. Вот это

пульсирующий двигатель, но не детонационный. Горение в таком двигателе по большей части проходит с обычной скоростью.

[Алексей Любопытный]

korund пишет:
В которой четко прописан УИ как

Нам это понимание УИ не позволяет сравнивать два разных двигателя по эффективности. В формуле Циалковского масса двигателя входит в массу ракеты.

[Алексей Любопытный]

Maks пишет:
Zverug e Детонационный ЖРД HE делает Энергомаш.

Не нужно противоречить реальности. Видео испытаний от Энергомаша все видели. Сам Энергомаш заявил, что испытывает три прототипа детонационных двигателей. Мы видели только один.

Хотя, это может быт ваш очередной заскок на политическую тему.

[Алексей Любопытный]

Дошёл до своих ответов и понял, что уже отвечал на некоторые вопросы. Так что извините за повтор.

Расскажу, что даёт детонация в плане уменьшения размеров двигателя.

Возьмём для примера самолёт. Когда он летит, он поглощает воздух с определённой скоростью, обогащает его горючим и сжигает. Чтобы лететь на определённой скорости двигатель самолёта должен сжигать, условно, весь поступающий воздух. Чтобы лететь быстрее нужно сжигать больше воздуха и соответственно больше горючего. То есть появляется задача увеличения скорости сжигания. Эту задачу решают повышением давления в камере сгорания, которое достигается компрессором.

Но рано или поздно возможностей компрессора становится недостаточно. Это наблюдается на больших высотах, от 25 км. По этому все современные самолёты летают не выше этого порога. Чтобы лететь выше уже нужен прямоточный двигатель, в котором всё же скорость воздуха в воздухозаборном устройстве дозвуковая, а необходимое давление обеспечивается не компрессором, а набегающим потоком воздуха. Поэтому снова достаточно обычного горения. Но недостатком таких двигателей является их неработоспособность на низких скоростях, когда давление от набегающего потока воздуха падает. Вот и не используют прямоточные двигатели.

Другим способом изменения скорости сжигания топлива может быть детонационное горение. Оно позволяет быстро сжигать весь поступающий воздух, при более низком давлении, а также, при сверхзвуковой скорости поступающего воздуха!

То есть детонационные двигатели, благодаря очень быстрому сжиганию топлива позволяют оказаться от компрессоров и летать на высотах выше 25 км.

[Кубик]

Zveruga пишет: А чего тут доказывать. Всем известно, что при детонации разлёт продуктов распада быстрее. Так как детонационная волна при детонации распространяется со скоростью
быстрее скорости звука в горящей смеси. А значит больше тепла перешло к
продуктам горения, которые стали разлетаться.

Типовая ошибка - сказать бы - "...", да сколько можно? Не надоело хрень нести? Представьте, что вы поджигаете смесь "сверхсветовым " перемещением лазерного луча - энергия продуктов сгорания  от этого никак не изменится, точно так же и детонационная волна не придаёт им скорости..Если бы распространение детонации вызывалось излучением - что, получили бы околосветовую скорость выхлопа? Достало уже..  :cry:  
Приложу шедевры от вас..

А с чего вы взяли, что химическая энергия у вас достанется именно молекулам продуктов горения? Да и не все смеси топлива состоят только из молекул, которые прореагируют на 100%.....

Когда вы уже поймёте, что выделившаяся в результате горения энергия не всегда затрачивается на ускорение продуктов горения в направлении противоположном движению летательного аппарата?

Так что - либо вы сами знаете, что в топливе есть некий "балласт", не дающий энергии, либо речь о нагреве конструкции и прочих потерях? Излагаете прописные истины - зачем? Ну уж никакой новой энергии от детонации точно не видно, как ни крутите..

[Алексей Любопытный]

Кубик пишет:
энергия продуктов сгоранияот этого никак не изменится

Вы так и не ответили ни разу на один и тот же вопрос, что это за энергия?

Варианты ответа:

а) это энергия излучения
б) это кинетическая энергия разлёта продуктов горения

Вам говорят не про изменение суммарной (которая есть сумма излучения и кинетической) результирующей энергии сгорания топлива, а про изменение кинетической энергии разлетающихся продуктов горения.

Суммарная точно не изменится. А вот баланс между вариантом а) и вариантом б) меняется.

[Алексей Любопытный]

Если вы сможете определиться с первым вопросом, то мы перейдём ко второму. который окончательно всё разъяснит.

[Кубик]

Zveruga пишет: а) это энергия излучения
б) это кинетическая энергия разлёта продуктов горения Вам говорят не про изменение суммарной (которая есть сумма излучения и кинетической) результирующей энергии сгорания топлива, а про
изменение кинетической энергии разлетающихся продуктов горения. Суммарная точно не изменится. А вот баланс между вариантом а) и вариантом б) меняется.

Ну конечно, пошло плетение ля-ля, абы трепаться..Если пресловутая супер-пупердетонация, по-вашему, нагревает зону реакции сильнее - излучение, безусловно, будет сильнее.. и в итоге потери за этот счёт выше..Радуйтесь..И пора этот трёп кончать. :evil:

[korund]

Кубик пишет:

Zveruga пишет: а) это энергия излучения
б) это кинетическая энергия разлёта продуктов горения Вам говорят не про изменение суммарной (которая есть сумма излучения и кинетической) результирующей энергии сгорания топлива, а про
изменение кинетической энергии разлетающихся продуктов горения. Суммарная точно не изменится. А вот баланс между вариантом а) и вариантом б) меняется.

Ну конечно, пошло плетение ля-ля, абы трепаться..Если пресловутая супер-пупердетонация, по-вашему, нагревает зону реакции сильнее - излучение, безусловно, будет сильнее.. и в итоге потери за этот счёт выше..Радуйтесь..И пора этот трёп кончать.  :evil:

Зверюга, по видимимому, имел ввиду что у детонации отношение механической энергии к химической энергии горения-детонации выше чем у простого горения. 
Продукты детонации вообще слабо нагреваются, если вы не заметили, зато имеют высокую механическую энергию почти эквивалентную химической.

[korund]

Кубик пишет: Представьте, что вы поджигаете смесь "сверхсветовым " перемещением лазерного луча - энергия продуктов сгорания от этого никак не изменится, точно так же и детонационная волна не придаёт им скорости..Если бы распространение детонации вызывалось излучением - что, получили бы околосветовую скорость выхлопа? Достало уже..  :cry:

Вот только лазерный луч поджигает газоокислительную смесь без предварительного сжатия, вот досада.
А детонация с предварительным сжатием.
Так что анология не коректна.

[korund]

Zveruga пишет:

korund пишет:
В которой четко прописан УИ как

Нам это понимание УИ не позволяет сравнивать два разных двигателя по эффективности. В формуле Циалковского масса двигателя входит в массу ракеты.

Но к счастью мы умеем отнять от массы ступени массу двигателя (кстати в вашем методе оценки она с остатками топлива или сухая?)
А вы?

[Алексей Любопытный]

Кубик пишет:
Если пресловутая супер-пупердетонация, по-вашему, нагревает зону реакции сильнее - излучение, безусловно, будет сильнее.. и в итоге потери за этот счёт выше..

Зачем нарушать закон? Пусть детонация нагревает с той же силой, но потери на излучение меньше.

Второй эффект, который происходит в режиме детонации это уменьшение энтропии.

1. В детонационной волне меньше турбулентных потоков, топливо горит боле равномерным слоем.
2. При обычном горении продукты горения получают разную кинетическую скорость, в относительно широком диапазоне. В детонационном горении процент между излучением и кинетической энергией смещается в сторону последней, по этой причине скорости продуктов горения распределяются в меньшем диапазоне. Т. е. продукты горения при детонации распространяются с более одинаковой скоростью, чем при обычном горении.
3. Зоны высокого давления в волнах пересжатия геометрически образуют такую форму, которая не позволяет продуктам горения распространяться во все стороны равномерно. Продукты горения в подавляющем большинстве направляются в сторону более низкого давления, которая при удачной конструкции камеры сгорания, находится в направлении выхода реактивной струи. Т. е. зоны пересжатия представляют собой маленькие камеры сгорания определённой геометрческой формы.

Из-за последнего условия выгодно построить камеру детонационного сгорания в такой форме, когда детонационная волна в камере будет распространяться в определённом виде и в определённом направлении, чтобы зона низкого давления располагалась в стороне выхода реактивной струи. Тогда уменьшается энтропия, продукты горения летят с одинаковой скоростью и в одинаковом направлении.

[Алексей Любопытный]

korund пишет:
Но к счастью мы умеем отнять от массы ступени массу двигателя

Можем и придётся отдельно посчитать расход топлива на поднятие массы двигателя, чтобы понять, сколько всё таки полезного груза мы сможем ускорить.

УИ будет потрачен на полезный груз, на конструкцию ракеты, на топливо и на двигатель.
Чтобы сравнить эффективность двух двигателей в целях определения массы полезного груза и величины придаваемого ему ускорения необходимо учитывать и УИ и массу двигателя.

При этом разные двигатели могут потребовать разной топливной системы. А у разных топливных систем вполне реальна разная масса. Вот и получается, что для верного сравнения двух разных двигателей необходимо учитывать не только их УИ, но и массу двигателей и массу их топливных систем.

Простыми словами, у разных двигателей итоговая масса ракеты в формуле Циалковского получается разная. По этому посчитать по формуле Циалковского эффективность двух двигателей с разным УИ без учёта массы двигателей нереально.

[korund]

Zveruga пишет:

korund пишет:
Но к счастью мы умеем отнять от массы ступени массу двигателя

Можем и придётся отдельно посчитать расход топлива на поднятие массы двигателя, чтобы понять, сколько всё таки полезного груза мы сможем ускорить.

УИ будет потрачен на полезный груз, на конструкцию ракеты, на топливо и на двигатель.
Чтобы сравнить эффективность двух двигателей в целях определения массы полезного груза и величины придаваемого ему ускорения необходимо учитывать и УИ и массу двигателя.

При этом разные двигатели могут потребовать разной топливной системы. А у разных топливных систем вполне реальна разная масса. Вот и получается, что для верного сравнения двух разных двигателей необходимо учитывать не только их УИ, но и массу двигателей и массу их топливных систем.

Простыми словами, у разных двигателей итоговая масса ракеты в формуле Циалковского получается разная. По этому посчитать по формуле Циалковского эффективность двух двигателей с разным УИ без учёта массы двигателей нереально.

А с учетом массы двигателя?

[Кубик]

korund пишет: Продукты детонации вообще слабо нагреваются, если вы не заметили, зато имеют
высокую механическую энергию почти эквивалентную химической.

Очередное "открытие"  в термодинамике? Так можно говорить только об упорядоченном потоке, который в детонационной волне не возникает сам собой, а иначе механическая энергия частиц, движущихся хаотично, и есть мерило температуры..     

 Zveruga пишет: ....
выгодно построить камеру детонационного сгорания в такой форме, когда детонационная волна в камере будет распространяться в определённом виде и в определённом направлении, чтобы зона низкого давления располагалась в стороне выхода реактивной струи. Тогда уменьшается энтропия, продукты горения летят с одинаковой скоростью и в одинаковом направлении.

Очередное ля-ля, причём не доказательства - где они?, а хотелки. Как будто ракетный двигатель может работать иначе..- продукты сгорания будут лететь преимущественно в сторону высокого давления  :?:    (это где ж такое может быть вне зоны горения?) Всё предыдущее и цитировать не стоит..  :evil:   Кстати, постоянно забывается "энтузиястами", что без давления на дно камеры в результате сгорания топлива не будет и усилия тяги.. :cry:

[Алексей Любопытный]

Кубик пишет:
механическая энергия частиц, движущихся хаотично, и есть мерило температуры

Кубик пишет:
причём не доказательства - где они?, а хотелки. Как будто ракетный двигатель может работать иначе

Вот здесь


Зона высокого давления создаётся не столько стенками камеры, сколько областью пересжатия. Можно организовать такое высокое давление и в камере сгорания, но потребуются особо прочные и термостойкие материалы. В конструкции резонатора же роль прочных и термостойких стенок выполняет сам газ.

В современных камерах сгорания давление на порядок ниже чем в области детонации. По этой причине продукты горения успевают перемешиваться в большом объёме в виде турбулентных потоков. По этому степень хаотичности в обычных камерах сгорания выше и температура продуктов горения выше, чем на выходе из области детонации.

[Алексей Любопытный]

korund пишет:
А с учетом массы двигателя?

Допустим, дают мне задачу сравнить какой двигатель выгоднее применять из двух для подъёма 100 кг на высоту 200 км.

При этом у одного двигателя масса 100 кг и УИ 100 с. У второго двигателя масса 1000 кг и УИ 200 с.

Чтобы правильно посчитать сколько топлива необходимо затратить для подъёма 100 кг на высоту 200 км необходимо присовокупить к массе полезного груза массу двигателя, массу топливной системы, массу топлива, которая есть искомый Х.
Выходит у двигателей с разным УИ итоговая масса ракет будет разной.

Но, чтобы быть ещё более достоверным, необходимо также учитывать тягу. Так как может понадобиться несколько двигателей. То есть в формуле оценки эффективности двигателей для их сравнения необходимо применять и УИ, и массу двигателя, и тягу. Причём УИ прямо пропорционален эффективности, масса двигателя обратно пропорциональна, а тяга прямо пропорциональна.

[Алексей Любопытный]

Я не стал сильно размышлять и тупо перемножил удельный импульс с тягой поделив на массу двигателя, чтобы получить эффективность на 1 кг двигателя. Получилась единица измерения Н*с/кг. Н*с - это импульс силы. Т. е. у меня получился импульс силы на 1 кг двигателя. Сравнил некоторые двигатели. В Мерлине и НК-33 использовал сухую массу, так как полная мне неизвестна.


 

[Алексей Любопытный]

Ядерный двигатель РД-0410 хоть и выдаёт высокий импульс, но он даёт низкую тягу. В результате чего для достижения приемлемой тяги пришлось бы ставить пачку двигателей, а каждый из них весит по 2 тонны!

[Алексей Любопытный]

И возникает резонный вопрос, не является ли Мерлин аналогом НК-33. (теория заговора)