Гибридный ракетный двигатель

RSR13> геометрии сопловой части , которая может быть изменяемой ( вопрос давно решенный в авиации)

Ты можешь привести хоть один пример решения этого вопроса в ракетной технике? Хотя бы в опытном двигателе?

RSR13> Топливо должно обладать низкой теплопроводностью , тогда оно никуда плавиться не будет.
Должно. Но парафин на эту "должность" не подходит. У него как раз теплопроводность (сравнительно) высокая. Кроме того, у него крайне низкая температура размягчения. Он течь начинает уже при +30С. Да и механические свойства - никакие.

Кроме того, как я понял из предыдущего обсуждения проблема смешивания топлива и окислителя остается значительной (так что, видимо, при прочих равных это наложит ограничение на энергетику ракеты).

Кстати, а вот интересно... возможно ли изготовить топливный "заряд" в виде некоей гетерогенной структуры?
Т.е. изготовить некий пористый (губчатый) каркас например из полиэтилена и заполнить его неким легкоплавким, легкоиспаряющимся веществом (типа парафина).
При этом полиэтилен (от фонаря. Не полиэтилен - так каучук какой) придаст заряду необходимую механическую и термомеханическую устойчивость, а легкоплавкий компонент изменит динамику горения в приповерхностном слое - он будет выгорать первым и часть высвободившейся энергии будет идти на разрушение "твердого" компонента. Кроме того в несколько раз выростет поверхность контакта горючее-окислитель.

?

RSR13> В ракетной технике не встречал , однако в авиации давно применяются сопла с подвижным центральным телом , меняющим критическое сечение. Эту схему элементарно применить в ГРД

Слово "элементарно" действительно лишнее. Уж слишком отличаются условия в авиационных и ракетных соплах.

uagg> парафин... у него крайне низкая температура размягчения. Он течь начинает уже при +30С. Да и механические свойства - никакие.

Верное замечание. Только парафины разные бывают ;^))
В ГРД используют относительно высокоплавкие, более жёсткие виды парафинов. Здесь самое важное - чтобы расплав имел низкую вязкость, чтобы давал волны и легко сдувался с поверхности.

uagg> Кстати, а вот интересно... возможно ли изготовить топливный "заряд" в виде некоей гетерогенной структуры?

Можно. Одни из первых топливных шашек ГРД делались из бумаги, пропитанной смолой. Что-то похожее пробовали и с парафином.

А самый оригинальный ГРД был сделан с топливной шашкой из салями. На всякий случай уточню - это колбаса такая ;^))
На AROCKET писали, что кто-то на спор сделал. Кстати, гетерогенная шашка ;^))

RSR13> Именно так заряд и делают Намоткой сетчатой основы пропитанной полибутадиеном кажется

Ты можешь пример привести, чтобы полибутадиен наматывали с сеткой?
Насколько я знаю, никакая сетка полибутадиену не нужна, он достаточно прочный. Шашку просто отливают из жидких исходных компонентов, потом полимеризуют. Те шашки, что на приведённой тобой фотографии, наверняка именно так и сделаны.

RSR13> ГТД почти все с центральным телом в дозвуковой части И никаких расчетных и практических глюков это не вызывает.

А при чём это к регулируемому соплу?

> Насчет сложности КС с центральным телом или сильных отличий параметров ГТД и ЖРД , это из области неоправданных страхов

Слюшай, дарагой, я тебе адын умный весч скажу, ты только не абижайся

ГТД от ЖРД отличаются больше, чем станция Восток от Долина Смерти, да! Как Марс от Венеры

> ГТД почти все с центральным телом в дозвуковой части И никаких расчетных и практических глюков это не вызывает .

Практических - сколько угодно. Смоченная поверхность критической теплопередачи во сколько раз возрастает?

> Просто двигателями занимаются разные конторы , а там люди , которым проще делать по известным схемам , а за лишние изыскания не платят , да и страшно отходить от "святого завета"

Глупости не говори, а?

КБХА в 90-х годов игралось с ЖРД с кольцевыми камерами и изменяемым (в ходе прожига) критсечением. Но то, что позволено Юпитеру.... У них вообще много новаторских разработок, которые совершенно никаким боком не применимы вне стен этого КБ.

Да позволит столь просвещённая аудитория вставить слово скромному практику.
Как-то раньше не натыкался на этот топик по ГРД в Форуме, и вот прочитал... И в очередной раз был поражён средним уровнем технической информационной насыщенности аудитории...
Как я вижу, многих интересует проблема охлаждения сопловой части. Я много работал с металлическими дисперсноупрочнёнными композитными материалами (эвтектические сплавы на основе In, Ga, Bi, etc.) На основе таких материалов были разработаны технологии низкотемпературной пайки Al и других конструкционных материлов с неметаллами, н.р. ситаллы, керамика, кварц, оптическое стекло, алмазы, полупроводники. Вдаваться в детали не буду, скажу только, что на основе такого соединения был разработан узел неметаллического сопла 38 мм ГРД на NOХ+полимер с металлическим радиатором для охлаждения критической части. Испытания (пока на стендовом макете) показали высокую эффективность такого метода. Материалом сопла служила Zr керамика (точеная), пиролитический графит и phenolic resine. Идея такого узла была представлена Б.Колбурну для использования в его проекте SORAC и была им принята для проработки.
Так что я бы тут присоединился к Варбану в том плане, что ГРД это всё-таки отдельная группа моторов со своей философией и букетом технологий, свойственных только гибридам. И то, что является хрестоматийным и ясным в ЖРД и ТРД не очень подходит к ГРД. А сдругой стороны игровое поле гибридников ещё не затоптано и ждёт новых идей. И своих фанатиков.

Вполне вероятно ГРД подойдет для второй ступени туристического проекта - высотного подскока .

 

Сомнения в этом уже рассеял Барт Рутан своим "Namber 1". Причём доказав многим скептикам, что на NOХ тоже можно летать. Проектировать и строить ГРД надо уметь.

Однако желательно обойтись без дорогостоящей керамики и прочих заморочек , которые могут позволить себе крупные фирмы Ведь двигатель не самоцель , а средство создания тяги .

 

Верное замечание про средство тяги. Однако простые технические решения, принимаемые "от бедности" (либо материальной, либо профессиональной) не всегда означают самые эффективные. Можно конечно продолжать по нашей "фирменной" советской традиции называть современные западные технологии и материалы "заморочками" и продолжать извиваться в поиске заумного изобретения там, где ножно применить стандартную, но основанную, например, на той самой механизируемой керамике, технику. Ведь речь при создании эффективного "средства тяги" всё равно зайдёт о высоком удельном импульсе - более 250 с...( то есть о времени тяги 70-80 сек) Тогда вам всё равно придётся задуматься о материалах и термодинамике дизайна сопловой части. На графите уже не выедешь. Так что, если есть у проекта деньги, то лучше направить их часть на приобретение современных (кстати не таких уж и дорогих) термостойких материалов. Если необходима помощь в подборке такой информации, то готов её оказать.

И уж конечно без наворотов , сложных форм и высокого качества обработки дефицитных материалов.

 

Боюсь, что с такими установками на разработку ГРД для орбитального полёта вас ждёт неудача... Без высокого качества обработки тех самых дефицитных материалов вам не добраться даже до стенда, не говорю уже о лётном образце... Это правда, гибридный мотор внизу (камерой сгорания) похож на ТРД, а вверху (баком с окислителем) на ЖРД...Но есть центральная часть, инжектор (многопортовый), клапаны управления потоком окислителя... А это уже, пардон, точная механика и специальные (дефицитные?) материалы... И на колене всего этого не сделаешь. Микронные допуска, однако...Не забудьте ещё про процессорную микроэлектронику. Про проблемы с криогенными температурами, если вы собираетесь использовать LOХ или NOХ... Ну и потом есть старая народно-инженерная примета:"красиво сделанное, хорошо работает"

>Без высокого качества обработки тех самых дефицитных материалов вам не добраться даже до стенда, не говорю уже о лётном образце... Это правда, гибридный мотор внизу (камерой сгорания) похож на ТРД, а вверху (баком с окислителем) на ЖРД...Но есть центральная часть, инжектор (многопортовый), клапаны управления потоком окислителя... А это уже, пардон, точная механика и специальные (дефицитные?) материалы...

Клапаны и инжектор - это обычные материалы, и достаточно обычная механика. Приваривать к циркониевой керамике алюминиевые радиаторы, или делать абляционное охлаждения сопла - гораздо более хайтечные темы.

гораздо более хайтечные темы.

 

Ты меня убил этой фразой...
Да я вас вовсе не собираюсь учать азам ракетной механики - "Учёного учить, только портить", а просто поделился своим опытом в разработке, изготовлению и испытаниях нескольких гибридных моторов малых значений тяги...(от 40 до 400 Н . Это я так мускулы набираю, перед тем как сделать мотор для проекта ракеты-зонда). Просто у меня есть возможности (работая в aerospace company) делать всё из рекомендованных в этой индустрии материалов и технологий на хорошем уровне дизайна... Поэтому мне показалось возможным поделиться этим опытом с русскоговорящей аудиторией, которая пока этого не имеет, но хочет узнать из первых рук. По видимому я ошибся...

Идеальная техника , не та , которая сложная , точная и дорогая , а та , которой нет вовсе , при том , что функция выполняется

 

Извини, но это из речей приснопамятного Т.Д. Лысенко...

Но еще лучше , когда тепловой поток на стенки сопла будет выполнять положительную функцию и тогда дорогие материалы , окажутся сравнительно вредны для рабочего процесса ГРД

 

В принципе, на избыточном (!?) тепле можно, например, плавить металлы (кстати один из методов его, сопла, охлаждения и аккумуляции тепла), отапливать приборный отсек или кабину, наконец поджарить яишенку на сале... Летишь, а она скворчит... (58-10, шьёшь, Начальник (восхваление западной техники и технологии... от 10 до 25 лет))

Но самое замечательное , когда сопло - является частью корпуса Л.А и его вообще не нужно делать

 

Ну не нужно, так и не надо. Без сопла полетим. А также без баков, без камеры сгорания и инжектора... А вообще-то, тогда на хрена нам топливо. Без топлива полетим...Это всё буржуйские заморочки...
На самом деле ГРД почти всегда - часть структуры ракеты... Если это не какой-то специальный дизайн. Например - микрогибридный мотор для небольших ракет или AeroTec моторы... Посмотри гибридные ракеты HyperTec, RATT Works, Jeff Jacob, Lokhid-Martin ...У них у всех гибридные моторы являются частью аэродинамической и механической структуры ракеты... Это вытекает из физических соотношений расхода компонентов топлива и окислителя... И хотя, в этом случае, сопло является частью Л.А., его всё равно придётся проектировать и делать... Вот такие пироги с соплятами.
А на фото, для иллюстрации затронутых в дискуссии тем, микрогрибридный перезаряжаемый мотор на капсулах NОХ и полимере... Имеет инжектор, пироклапан, графитовое сопло, корпус из дураля или полимера. Вес - 70 -50 гр, максимальная тяга - 40 N, It - 18 N^s, Is - 215 s. Наверное - это один из самых малых и эффективных микрогибридных моторов (отзыв W.Kolburn)... Как по-твоему, его дизайн - это сложно или просто? Ты, лично, смог бы упростить его?...
Судя по твоим рассуждениям у тебя ведь большой опыт в разработке, испытаниях и экспуатации ГРД и Л.А. с оными. Regards.

Если NOx в виде полимерных микрокапсул , разместить в полимерной же шашке РДТТ , содержащей порошок алюминия , то получится УИ такой же или круче .

 

Ну вот теперь всё становиться на свои места. Очень интересно. Не мог бы ты описать технологию изготовления "полимерных микрокапсул"? Дать ссылку. Насчёт же "порошка алюминия" в полимерной шашке вынужден тебя разочаровать: Al в составе топливной шашки в присутствии nitrous oхidе с точностью наооборот, вызывает снижение импульса(с HTTB применяется кристаллический Mg) ...

А вот если вам надо обеспечить работу нарисованного двигателя в течении часа , тогда у вас полезут проблемы с охлаждением и с вопросом , а как засунуть часовой расход полимера в нарисованную камеру

 

Про работу "такого <гибридного> двигателя" в течение часа - это ты серьёзно??? Мне теперь кажется, что говоря о гибридном ракетном моторе (ГРД) ты себе тракторный дизель представляешь...
В своё время я часто бывал и работал в НИИ ТП (Тепловых Процессов)... И доводилось бывать в кабинете М.В.Келдыша, который был там когда-то зам.директора... Я не знаю, какие работы ты делаешь в Центре его имени, но вижу, что у России ещё долго может не быть гибридного мотора. К сожалению...

Да , ведь и удельный импульс маловат .

 

Удельный импульс сильно зависит от геометрических размеров двигателя. Прототипы такого микрогибридного мотора не достигают и 190 с... Многопортовые двигатели одной из самых известных фирм в экспериментальном ракетостроении - Aerotec (калибра 38, 54 мм), например, имеют от 190 до 210 с и фирма очень гордится ими... А Bill Colburn это один из экспертов NACA в области ГРД, пионер использования закиси азота... А 200 с - это уровень, который отделяет в гибридах (да и не только в них) просто мотор от Мотора... Когда ты сам спроектируешь и построишь гибридный мотор, хотя бы стендовый, и замеренный импульс перейдёт за 200 с, можешь считать себя в Клубе.

Извини, но на ликбез у меня нет времени... В Библиотеке Ракетной мастерской Ракетомодельного Форума есть книга:"Гибридные ракетные моторы"...Рекомендую. Прочти на досуге, пригодится... А за тему ГРД, поднятую тобой, спасибо...

a_centaurus> Про работу "такого <гибридного> двигателя" в течение часа - это ты серьёзно??? Мне теперь кажется, что говоря о гибридном ракетном моторе (ГРД) ты себе тракторный дизель представляешь...

Вполне серьезно о работе в течении часа И о точном регулировании тяги - серьезно , и даже о более высоком УИ , чем указано , тоже серьезно .
Гибридный ракетный двигатель - это двигатель у которого топливо в разном фазовом состоянии , а не только двигатель конструкции , которую вы приводите в качестве гибридного ракетного двигателя .

это двигатель у которого топливо в разном фазовом состоянии

 

Тебе потребовалось 10 дней, чтобы выдать очередную "крылатую фразу", определяющую гибридный мотор как тот, у которого топливо находится в "разном фазовом состоянии"... Как обычно ты слегка перепутал физические понятия: ФАЗОВОЕ состояние вещества с АГРЕГАТНЫМ... Чтобы закоротить и предварить дискуссию, я тебе приклеиваю цитату из книги:"Ракетные двигатели на комбинированном топливе", Е.Б.Волков и др...(есть в Библиотеке на Ракетомодельном Форуме:Ракетная мастерская) И я, кажется ничего не говорил об определении ГРД по дизайну конкретного мотора. Хотя предложенный микрогибрид (оригинальность и эффективность дизайна которого тебе (увы!) не удалось оценить) имеет все основные компоненты большого гибридного мотора: сопло из графита, выдерживающее высокую (ок.2800-3000 К) температуру выхлопных газов, твёрдое углеводородное горючее (полимер), твёрдотопливный preheater, пироклапан, однопортовый инжектор, бак-капсулу с криогенным окислителем (N2O), декапсулирующее устройство... Штатное thrust time -1.35 с, при использовании мотора в качестве booster... В маршевом режиме двигателя малой тяги он может работат ок. 3 минут...
И вообще, если тебе есть, что сказать по теме, то говори, а слово флудием заниматься не стоит. "Покажи масть", как говориться... Если ты из Центра Келдыша, то расскажи о ваших разработках, если можешь... Я в курсе разработок гибридных моторов как любительских так и промышленных дизайнов в Штатах и было бы интересно узнать об уровне аналогичных российских... Кстати двигатель ГИРДа на гелеобразном бензине считается в мировой истории ракетостроения одним из первых гибридных моторов. ОК?

a_centaurus> Испытания (пока на стендовом макете) показали высокую эффективность такого метода. Материалом сопла служила Zr керамика (точеная), пиролитический графит и phenolic resine.

Это что. Я удосужился испытывать сопло из искусственного сапфира.
Но лучше графита ничего все равно не нашли.

Vyacheslav> Кроме того, разрабатывались и были доведены до полномасштабных стендовых испытания схемы с ТНА, рабочее тело для турбины которого забиралось из КС двигателя.

Это вы про работы КБХА с турбоводометным двигателем?