Детонационные двигатели и некоторые другие вопросы

[Алексей Любопытный]

DiZed пишет:
фактически кумулятивная фокусировка крайне неэффективно делает то же, что расширительное сопло, - формирует из области высокого давления направленный газовый поток

А речь то идёт совсем о другом...

Вот и вы вцепились за УИ, как когда-то это сделал Кубик. Но думать нужно о скорости сжигания топлива. Это разные вещи и они влекут разные последствия. Высокая скорость сжигания позволяет уменьшить массу двигателя, то есть повысить его энерго-массовые характеристики.

[Кубик]

Zveruga пишет: Вот и вы вцепились за УИ, как когда-то это сделал Кубик. Но думать нужно о
скорости сжигания топлива. Это разные вещи и они влекут разные последствия.
Высокая скорость сжигания позволяет уменьшить массу двигателя, то есть повысить
его энерго-массовые характеристики.

Это вопрос комплексный - будет ли суммарно выигрыш от применения таких двигателей или нет. И УИ всего лишь "на пальцах" едва ли существенно повысится, и снижение массы только в обещаниях имеем. Как говорит один герой книжного сериала: "Дерзайте..И посмотрим, что будет."

[Дмитрий Инфан]

Создаются двигатели для гиперзвуковых ракет будущего

https://rg.ru/2018/01/18/levochkin-vozmozhnost-sozdaniia-detonacionnogo-dvigatelia-podtverdilas.html

[Старый]

Ааааабалдеть! И как же этот "детонационный двигатель" работает?

[Hrono]

 У двигателя с центральным телом есть одна крайне скверная особенность.

[Сергей]

Кубик пишет:

Zveruga пишет: Вот и вы вцепились за УИ, как когда-то это сделал Кубик. Но думать нужно о
скорости сжигания топлива. Это разные вещи и они влекут разные последствия.
Высокая скорость сжигания позволяет уменьшить массу двигателя, то есть повысить
его энерго-массовые характеристики.

Это вопрос комплексный - будет ли суммарно выигрыш от применения таких двигателей или нет. И УИ всего лишь "на пальцах" едва ли существенно повысится, и снижение массы только в обещаниях имеем. Как говорит один герой книжного сериала: "Дерзайте..И посмотрим, что будет."  

Дмитрий Инфан пишет:

Создаются двигатели для гиперзвуковых ракет будущего

 https://rg.ru/2018/01/18/levochkin-vozmozhnost-sozdaniia-detonacionnogo-dvigatelia-podtverdilas.html

Если говорить о ЖРД - то выигрыша не будет никакого, достаточно посмотреть на картинку. С точки зрения прочности - толщина стенок определяется максимальным давлением в КС, а тяга средним значением давления в КС за промежуток времени. Процесс сгорания топлива можно представить с точки зрения модели как цепочку последовательных микровзрывов, причем давление в локальном микровзрыве быстро снижается до среднекамерного давления. Локальная температура в микровзрыве также будет  быстро падать от максимального значения до среднего по КС за счет расширения газа. Разгон газа по длине КС также будет как бы рывками, соответственно потери УИ на неравномерность истечения, и газ будет покидать сопло с более высокой температурой , снижая УИ. Так что ожидать увеличения УИ нет никаких оснований. Интегрально получается картинка ЖРД с кольцевой камерой и соплом с внешним расширением, причем какого то снижения массы КС при равном давлении в КС ни как не просматривается, скорее наоборот. Попутно - окислитель газообразный кислород - прибавка массы на теплообменник. Так что не видно, ради чего делать ЖРД с детонационным горением, кроме как освоения выделенных средств.
Возможная область применения - гиперзвуковые прямоточные воздушно реактивные двигатели - горение топлива в сверхзвуковом потоке. Топливо - желательно газообразный водород, окислитель - атмосферный кислород с добавками газообразного кислорода для увеличения гибкости ДУ. Такая задача в принципе решается и без детонационного горения, но за большие деньги, а с детонационным горением - за еще большие. Не ясно для кого - для военных дорого и неудобно - хранить криогенные компоненты на борту носителя и заправлять перед запуском. Для гиперзвукового транспорта - и сверхзвуковые лайнеры не прижились. Только экспериментальные образцы для непонятных потребителей.

[Hrono]

Сергей пишет:
Так что ожидать увеличения УИ нет никаких оснований.

 Вы не совсем правы, если говорить о предельных значениях удельного импульса вообще, то да, но если говорить о значении удельного импульса при том же давлении в камере сгорания, что у детонационного двигателя, увеличение возможно.

[Сергей]

Hrono пишет:

Сергей пишет:
Так что ожидать увеличения УИ нет никаких оснований.

Вы не совсем правы, если говорить о предельных значениях удельного импульса вообще, то да, но если говорить о значении удельного импульса при том же давлении в камере сгорания, что у детонационного двигателя, увеличение возможно.

Обоснуйте.

[Odin]

Сергей пишет: Обоснуйте.

Все энтузиасты, которые не бредят про отталкивание детонацией от атмосферы , ничего не придумали кроме некого повышения кпд сгорания топлива, ну там малость шуршат про стехиометрию.. :|

[Hrono]

Сергей пишет:
Обоснуйте.

 Детонационный цикл эффективней при низком повышении давления, если давление в камере сгорания этого двигателя атмосфер 10, то он может оказаться эффективней обычного двигателя с таким же давлением. С ростом повышения давления относительная эффективность детонационного цикла падает.

[Сергей]

Hrono пишет:

Сергей пишет:
Обоснуйте.

Детонационный цикл эффективней при низком повышении давления, если давление в камере сгорания этого двигателя атмосфер 10, то он может оказаться эффективней обычного двигателя с таким же давлением. С ростом повышения давления относительная эффективность детонационного цикла падает.

Добавьте ИМХО и вопросов нет. И на хрена ЖРД с давлением 10 атмосфер?
П.с. Как то Энергомаш решил по другому и в ихнем движке давление в КС 40 атм. Что бы это значило, а?

[Hrono]

Сергей пишет:
Добавьте ИМХО и вопросов нет.

 Это не моё мнение, это так оно и есть. Почитайте статьи про ИДД, там ИДД сравнивается с турбореактивным двигателем со степенью повышения давления 5.

Сергей пишет:
И на хрена ЖРД с давлением 10 атмосфер?

 Очень надёжный и очень многоразовый двигатель первой ступени. Давление 10 атмосфер я назвал в качестве контрастного примера, я не знаю какое давление будет оптимальным для ИДД.

Сергей пишет:
П.с. Как то Энергомаш решил по другому и в ихнем движке давление в КС 40 атм. Что бы это значило, а?    

 Потому что итоговый удельный импульс так будет выше, но то, что Энергомаш стал делать двигатель с давлением в камере сгорания 40 атмосфер, а не 200-250 атмосфер само по себе весьма удивительно.

[Дмитрий Инфан]

Сергей пишет:
Если говорить о ЖРД - то выигрыша не будет никакого

На ТНА можно сэкономить.

[Сергей]

Дмитрий Инфан пишет:

Сергей пишет:
Если говорить о ЖРД - то выигрыша не будет никакого

На ТНА можно сэкономить.

В КС давление состоит из некоторого постоянного среднего давления + импульсные высокочастотные колебания и это среднее давление нужно преодолеть , как в обычном ЖРД, для подачи компонентов топлива . Так что на ТНА не сэкономишь.

[Hrono]

Сергей пишет:
Так что на ТНА не сэкономишь.

 Как не сэкономишь на ТНА, если ДВРД может, например, работать вообще без повышения давления. При аналогичных параметрах ТНА будет рассчитан на меньшее давление.
 Другое дело, что за счёт меньшего давления масса самого двигателя наверняка будет больше просто потому, что он сам больше.

[Сергей]

Hrono пишет:

Сергей пишет:
Так что на ТНА не сэкономишь.

Как не сэкономишь на ТНА, если ДВРД может, например, работать вообще без повышения давления. При аналогичных параметрах ТНА будет рассчитан на меньшее давление.
 Другое дело, что за счёт меньшего давления масса самого двигателя наверняка будет больше просто потому, что он сам больше.

Если вы, не затрудняя извилины, можете нести чушь, то это не означает, что я буду на нее постоянно отвечать, всему есть предел.

[Hrono]

Сергей пишет:
Если вы, не затрудняя извилины, можете нести чушь, то это не означает, что я буду на нее постоянно отвечать, всему есть предел.

 То, что у ИДД требования к турбонасосу будут гораздо ниже, не мной придумано.

[Алексей Любопытный]

Сергей пишет:
В КС давление состоит из некоторого постоянного среднего давления + импульсные высокочастотные колебания и это среднее давление нужно преодолеть , как в обычном ЖРД, для подачи компонентов топлива . Так что на ТНА не сэкономишь.

А зачем вам давление во всей КС? Зачем вам вообще давление?

Сергей пишет:
Если вы, не затрудняя извилины, можете нести чушь, то это не означает, что я буду на нее постоянно отвечать, всему есть предел.

Вот это поворот. Вы то уж точно блеснули своим умом перед всеми...

[Алексей Любопытный]

Мои выводы из статьи в Российской газете:

1. Детонационное горение помогает серьёзно уменьшить массу двигателя. Можно будет создать летающие костюмы с продолжительной работой, как у железного человека. Потому что двигатели станут маленькими по отношению к генерируемой ими мощности. (Для ВРД расчёты говорят об уменьшении массы в 4 раза, для ЖРД в два раза.)
2. В Энергомаше создан прототип детонационного двигателя с тягой 2 тонны и давлением 40 атмосфер.
3. Обычные ВРД сжигают топливо на дозвуковой скорости из-за чего воздух требуется тормозить в ВУ с их неизбежным нагревом. Предел обычных прямоточных двигателей в 5 махов связан с перегревом ВУ. Детонационный двигатель позволяет повысить эту скорость до 8 махов.
4. Сейчас Энергомаш размышляет над конструкциями детонационных двигателей применимых для ракетоносителей.

Пункт 1 мне был известен и ранее, остальное новое.

На мой взгляд среди местных форумчан Hrono ближе всех к истине. Детонационный двигатель основное своё  преимущество даёт на скоростях от нуля и до 8 М. Дальше необходимо переключаться на ЖРД режим, в котором у детонационного двигателя не так много преимуществ по сравнению с современными серийными изделиями. Возможно применение плазменных экранов позволит повысить потолок в 8 М для детонационных двигателей работающих в прямоточном режиме.

Отсюда я повторю свой вывод озвученный ранее, детонационная камера сгорания позволяет сделать относительно лёгкий (по массе) многоразовый комбинированный двигатель предназначенный для отрыва от поверхности Земли и разгона до 8М используя атмосферный кислород в качестве окислителя с дальнейшим переключением в ЖРД режим и использованием бортового жидкого кислорода. То есть детонационная КС позволяет создать лёгкую многоразовую транспортную систему для экономного выхода в ближний космос.

Но скорее всего Энергомаш пойдёт другим путём. Сначала создадут ЖРД с детонационной КС для многоразового ракетоносителя. Может случиться чудо и он будет применён в ракетоносителе Союз-7 (а'ля Корона).

[Алексей Любопытный]

А это для Старого.

Сам эффект топливной детонации открыл наш соотечественник - впоследствии академик Яков Борисович Зельдович еще в 1940 году. Реализация этого эффекта на практике сулила очень большие перспективы в ракетостроении. Неудивительно, что немцы в те же годы активно исследовали детонационный процесс горения. Но дальше не совсем удачных экспериментов дело у них не продвинулось.