Обсуждение двигателей и их удельных характеристик!

[mistermuscle]

В силу лучше охл способности, можно не пускать ВЕСЬ расход водорода в рубашку, а часть пускать
прямо в камеру и тем снизить размеры трубопроводов!
Можно делать намного меньше регенеративную часть ЖРД (изза меньшей температуры) и значит снизить длину и гидросопротивление рубашки!

Так что размеры трубопроводов тоже никак не катят!

[fagot]

Фагот вы не правы!

На счет столба жидкости это так! Будет увеличиваться только размер (или скорость) рабочего колеса,
чтобы увеличить ускорение центробежное давящее на жидкость! Это правда!
Но в энергии никакой разницы нет!

Если увеличивается скорость, растет и кинетическая энергия, которая потом в диффузоре и улитке преобразуется в потенциальную.

Ну и вообще я вам привел конкретные цифры и по расчету и по температуре из
оффициальных учебников и справочников рекомендаций конструкторов!
А вы говорите что они (не я, а справочники) не правы!
Даже не знаю как спорить!

К сведениям в справочниках нужно относиться критически, я тоже справочниками пользуюсь.

Примите токо к сведению что камеры для водорода надо иметь в четверо меньше
чем для других топлив!

Да, это заметно. Если приведенная длина у вас меньше, а площадь критики больше, то объем может и не очень-то уменьшиться.

А температура в камере в 1,5 раза ниже, а на срезе в целых 2а раза!
И никаких 300 кельвинов, а в разы!

Ну к примеру в справочнике Зрелова и Серегина соотношение компонентов для водородника принято 4,0, а для керосинки 2,7, в то время как наиболее распространены сейчас 5,5-6,0 и 2,4-2,6 соответственно, потому и температуры меньше различаются.

И это не я придумал!
Это оффициальные рекомендации для конструкторв!

Ну так и пусть они сконструируют водородник с таким же массовым совершенством, как у керосинки, или что-то не так?

Так что размеры трубопроводов тоже никак не катят!

В любом случае весь водород должен попасть в КС и без трубопроводов тут никак. Вы посчитайте, во сколько раз нужно меньше пустить водорода в рубашку, чтобы сравняться с керосином, при том что при нагреве его плотность уменьшается значительно сильнее. Ну и в земных двигателях большую часть КС все равно придется охлаждать регенеративно.
И помимо всего прочего, вы сравниваете массовые совершенства двигателей с разными давлениями, степенями расширения и эксплуатационными требованиями, потому и получаются различия в 2 раза, которые вас так удивляют, если же сравнить водородник и керосинку в равных условиях, разница будет гораздо меньше.

[RadioactiveRainbow]

Уважаемый. Если бы вы посмотрели формулу A(k) и потыкали туда разные значения этого самого k - то узнали бы, что A(k) меняется очень не сильно и в среднем лежит в диапазоне 0,6..0,7 практически для любых возможных значений k.

m=Ak*Pk*Fкр/sqrt(R*Tk)
R=R0/mu

Фиксируем А(к) (меняется незначительно), Рк, Fкр.
Комплекс R*Tk для кислород-водородного топлива заведомо и существенно выше чем для других топлив.
Получаем, что расход для кислород-водородного двигателя при прочих равных снижается.

[fagot]

Кстати, в НК был сравнительный расчетик керосинки и водородника при равных тягах, давлениях и степени расширения по давлению. Получается, что размеры камер при этом примерно равны.

[mistermuscle]

Степень расширения мало влияет на массу, так как
растет тока длина неохлаждаемой легкой части сопла воспринимающей малые давления!

От давления камерного уд масса ЖРД почти не зависит, я об этом и спрашивал в самом своем первом вопросе!

А тяга принимается равной и для керосики и для водородника!

Радуга да расходный комплекс мало зависит от К это известно, но все равно он больше для водородного топлива!

Масса молекулярная у водорода вдвое меньше, но и температура почти вдвое меньше так что комплекс sqrt(R/mu*Tk) тем более под корнем почти такой же! Так что размеры критики ну никак в разы не растут!


Фагот
"Да, это заметно. Если приведенная длина у вас меньше, а площадь критики больше, то объем может и не очень-то уменьшиться."

Все правильно, я сам вчера об этом думал, но что то по рассуждениям выше не видно с чего растет критика!

Сопло значит также меньше по размерам и длине и охл участку!

Я пришел к выводу что энергия на сжатие единицы горючего не зависит от плотности, а зависит от массы и сжимаемости жидкости! А вот здесь у водорода оч хреново! Но не думаю что это в разы ухужшает показатели!
Упоминнаия что энергия завитсит от плотности не нашел в литературе (пока тока Гахуна смотрел),
а там она зависит от массы прямо и напора в степени 3/2.

"Если увеличивается скорость, растет и кинетическая энергия, которая потом в диффузоре и улитке преобразуется в потенциальную."
Да но полная энергия не меняется!
Керосину допустим надо скорость вдвое меньше,
но он и плотнее, водороду вдвое больше, но он и менее плотный - энергия на единицу массы таже!
Здесь дело наверно в коэффициенте сжимаемости!

[fagot]

Степень расширения мало влияет на массу, так как
растет тока длина неохлаждаемой легкой части сопла воспринимающей малые давления!

Давление невелико, зато площадь значительна.
 

От давления камерного уд масса ЖРД почти не зависит, я об этом и спрашивал в самом своем первом вопросе!

С чего вы взяли, что не зависит?

А тяга принимается равной и для керосики и для водородника!

Вы таки приведите примеры двигателей, которые вы использовали для сравнения, а там посмотрим.

Масса молекулярная у водорода вдвое меньше, но и температура почти вдвое меньше так что комплекс sqrt(R/mu*Tk) тем более под корнем почти такой же! Так что размеры критики ну никак в разы не растут!

Конечно не в разы, а на проценты. Температура различается процентов на 10, а не вдвое.

Все правильно, я сам вчера об этом думал, но что то по рассуждениям выше не видно с чего растет критика!

С меньшей плотности.

Касательно мощности насосов есть простая формула: N = m(p2-p1)/ро, где m - массовый расход, р2, р1- давления на выходе и на входе в насос, ро - плотность. Про сжимаемость можете вообще не вспоминать для простоты.

[mistermuscle]

"От давления камерного уд масса ЖРД почти не зависит, я об этом и спрашивал в самом своем первом вопросе!  

С чего вы взяли, что не зависит?"


Фагот, я смотрел график зависимости уд массы от тяги. Я стал смотреть на то какие там двигатели с какими давлениями и топливными парами!
И обнаружил что нет никакой связи меджду давлениями и уд массой! Вот это мне и не понятно!
А второе обнаружил что водородники всегда выше керосинок и АТНДМГ двигателей, почти вдвое хуже!
Это мне не понятно, не смотрю на высокий импульс водорода, хорошие охл свойства, и прочие плюсы!

Пытаюсь с вашей помощью понять от чего зависит уд масса ЖРД, и как ее можно снизить!

Так что уд масса от давления не зависит, я об этом спросил в самой теме даже! Прочитайте еще раз пожалуйста!

"Касательно мощности насосов есть простая формула: N = m(p2-p1)/ро, где m - массовый расход, р2, р1- давления на выходе и на входе в насос, ро - плотность. Про сжимаемость можете вообще не вспоминать для простоты."

Неа:))
Есть коэфициент В (бета)= dp/dv для жидкости!
Значит А (работа на сжатие)=В х Интеграл V x dV

[mistermuscle]

Надо понять от чего зависит уд масса двигателя!
От давления она почти не зависит. Мне выше кто то доходчиво обьяснил это!

А от топлива зависит! И зависит очень странно!
На таком мощном топливе как водород она почти вдвое падает!

Фагот смотри
Для ракеты общеизвестно что топливо должно быть энергичнее и плотней (так бак меньше).
Но ракета это не только бак, а еще и мотор!
И надо понять как снизить удельную массу.
Оказывается высокая энергетика это еще не все!
Есть куча сложных критериев и подходов!

Надо разобраться!
Есть ли лучшее топливо чем Керосин и АТНДМГ!

А лучше комплексный подход к расчету массы баков и двигателя от топлива!

[Andrey]

У вас наблюдается терминологическая путаница. Насосы не занимаются сжиманием
чего-нибудь,  они занимаются подачей  чего-нибудь. Сжиманием чего-нибудь занимаются компрессоры. Задача ТНА не сжать топливо, а подать его под определенным давлением в КС.
 
Касательно разницы по уд масса двигателя.  А какие конкретно двигатели вы сравнивали?
У меня, например, получилось РД0120 – 570 Н/кг  РД191 – 640 Н/кг. Разницы в 2 раза не вижу.

Есть ли лучшее топливо чем Керосин и АТНДМГ!

Да водород/кислород.

[fagot]

Фагот, я смотрел график зависимости уд массы от тяги. Я стал смотреть на то какие там двигатели с какими давлениями и топливными парами!
И обнаружил что нет никакой связи меджду давлениями и уд массой! Вот это мне и не понятно!

Я предпочитаю рассматривать реальные двигатели, а не теоретизированные графики. Возьмите, например, НК-33 и РД-170.

А второе обнаружил что водородники всегда выше керосинок и АТНДМГ двигателей, почти вдвое хуже!
Это мне не понятно, не смотрю на высокий импульс водорода, хорошие охл свойства, и прочие плюсы!

Прежде чем объяснять почему вдвое, хорошо бы узнать, как оно на самом деле.

Неа:))
Есть коэфициент В (бета)= dp/dv для жидкости!
Значит А (работа на сжатие)=В х Интеграл V x dV

Без всякого сжатия видно, что чем меньше плотность, тем больше мощность для той же массы.

[mistermuscle]

Андрей на счет путаницы: а определенное давление создается не сжатием? А компрессоры ничего никуда не подают разве?

Да Фагот похоже вы правы на счет плотности, я еще подумаю!

Теперь цифры снятые с графика
J-2 и SSME прибл 1,5 г/Н
РД214, 219, 253, 216 прибл 0,8 г/Ньютон!

F1 около 1г/Н.

И еще цыфры с сайта www.astronautix.com

Для RS68 Thrust to Weight Ratio: 51.20
Или 2г/Н!

Вы и сами привели РД0120 1,75 гр/н, Рд 191 - 1,56 гр/н.

А у керосинок и Ндмг 0,8!!!!!!!!!!

Вот и в два раза!

У РД 107 старого движка открытой схемы даже 1,2гр/н!!!!

[mistermuscle]

Напомню давления:
РД214, 219, 253, 216
44атм, 75,  150, 75 атм

Давления в Рд253 и 214 различаются почти 3,5 раза, а удельная масса у них одинаковая!
Это к вопросу о том что давление НЕ влияет на Удельную массу!

[Andrey]

Андрей на счет путаницы: а определенное давление создается не сжатием? А компрессоры ничего никуда не подают разве?

Жидкость в теории несжимаема но давление от этого никуда не девается.  
А компрессоры сжимают и подают одновременно.

Теперь цифры снятые с графика
J-2 и SSME прибл 1,5 г/Н
РД214, 219, 253, 216 прибл 0,8 г/Ньютон!

F1 около 1г/Н.

И еще цыфры с сайта www.astronautix.com

Для RS68 Thrust to Weight Ratio: 51.20
Или 2г/Н!

Вы и сами привели РД0120 1,75 гр/н, Рд 191 - 1,56 гр/н.

А у керосинок и Ндмг 0,8!!!!!!!!!!

Вот и в два раза!

У РД 107 старого движка открытой схемы даже 1,2гр/н!!!!

А что это за единица гр/н?
И давайте сравнивать двигатели примерно одной тяги и давления в КС. Вот РД0120 и РД191 близки по тяге и давлению.

[fagot]

НК-33 и РД-170 вы значит не заметили? Можете накинуть НК-33 несколько сотен кг на кардан. А всякую многокамерную древность сравнивать с более современным двигателем не совсем корректно.
SSME и J-2 высотные двигатели, у RS-68 сопло с абляционным охлаждением. В более-менее равных условиях различие будет раза в полтора и меньше. Те же РД-0120 и РД-170 различаются далеко не вдвое. А уж если взять класс тяги 10 тонн, где рулят испарительные водородники, то как бы керосинки не оказались в отстающих.

[Andrey]

Давления в Рд253 и 214 различаются почти 3,5 раза, а удельная масса у них одинаковая!

А сравните их годы разработки.

[fagot]

Тут еще многокамерность влияет, одна большая камера легче, чем 4 маленьких. Конечно, сравнение НК-33 и РД-170 тоже не совсем правильно, но у них по крайней мере камеры почти одинаковые.

[Andrey]

испарительные водородники

Можно вопрос. А это что такое? Кратенько. Можно сылочку.

[fagot]

Можно вопрос. А это что такое? Кратенько. Можно сылочку.

У них водород после насоса идет в рубашку охлажения, газифицируется там, вращает турбину и поступает в КС. Т.е. замкнутая схема, но без газогенератора, поэтому двигатель несколько легче. Сейчас летает только американский RL-10 разных модификаций, на подходе европейский Винчи и американский RL-60, у нас КБХА делает РД-0146.

[Павел73]

Можно вопрос. А это что такое? Кратенько. Можно сылочку.

У них водород после насоса идет в рубашку охлажения, газифицируется там, вращает турбину и поступает в КС. Т.е. замкнутая схема, но без газогенератора, поэтому двигатель несколько легче. Сейчас летает только американский RL-10 разных модификаций, на подходе европейский Винчи и американский RL-60, у нас КБХА делает РД-0146.

А для какой ракеты (или РБ)?

[Дмитрий В.]

Можно вопрос. А это что такое? Кратенько. Можно сылочку.

У них водород после насоса идет в рубашку охлажения, газифицируется там, вращает турбину и поступает в КС. Т.е. замкнутая схема, но без газогенератора, поэтому двигатель несколько легче. Сейчас летает только американский RL-10 разных модификаций, на подходе европейский Винчи и американский RL-60, у нас КБХА делает РД-0146.

А для какой ракеты (или РБ)?

РД-0146? Вроде бы, для вариантов ступени УКВМ (Ангара) и РБ КВТК (Ангара, Протон). В свое время планировался для 3-й ступени Онеги.