Длинный РДТТ нормального давления

Родилась идея необычного РДТТ - поэтому отдельный топик завел.

Мне кажется что такой РДТТ легко преодолеет звуковой барьер.

Проблема удленнения РДТТ это возрастание давления - что в свою очередь приводит к опережению роста массы корпуса над ростом удельного импульса топлива.

Однако удлиненный РДТТ - соответственно и удлиненная ракета при тех же массовых праметрах имеет значительно меньшее лобовое сопротивление.

Я придумал добавить к основному - обычному соплу еще и дополнительные боковые сопла по длине корпуса РДТТ - таким образом он превращается как бы в несколько одновременно работающих РДТТ но расположенные друг над другом.

Это кластер моторов но не бок-о-бок а вертикально расположеных и имеющих общий объем горения и гораздо меньшую поперечную площадь.

=====

Устройство:

Корпус мотора - труба например алюминиевая АД-31 с рынка диаметр наружный 40 мм стенка 2 мм и длина 2 метра - стоит не дорого 200 руб [ 8 баксов. по расчету должна держать давление 130 атм.

Шашку карамели расчитываем в SRM горящую по всем поверхностям наружный диаметр 35 мм канал 11 мм и длина такая чтоб при сопле 7 мм получить давление 70-80 атм.

предположим получили 400 мм. значит все шашки будут такими.

Время работы такой шашки примерно 0.5 сек - думаю алюминий без внешнего корпуса выдержит обдуваемый воздухом (если сделать набор обычных шашек тов ремя будет 0.9 с примерно - но слишком много их надо - примерно по 5 вместо одной свободногорящей) если нет можно взять другую трубу - стальную или теплоизолировать.


Нижняя шашка - та что находится у стандартного сопла на рисунке розовая (карамель) обозначена (6)

чуть выше ее делаем с помошью кондуктора (лучше на станочке) в трубе два противоположных отверстия диаметром 10 мм и нарезаем в них резьбу М12.

теперь добавляем еще длину шашки и делаем еще пару отверстий и так далее по числу планируемых шашек с небольшим припуском.

===

в резьбу вкручиваются газоводы (4) с конической самоуплотняющей резьбой - сделаные из стально трубы наружным диаметром 12 мм и согнутые на 75 градусов. на концах газоводов вварены или иным образом прикреплены сопла (5) с критикой 5 мм - площадь критики двух сопел равна площади критики основного сопла диаметром 7 мм.

два газовода с соплами находятся напротив друг друга.

===

Мотор собирается так.

- Устанавливается основное сопло,
- опускается в мотор шашка (6)
- вкручиваются два противоположных газовода (4) с соплами (5)

- укладывается стальная шайба (3) - она является опорой для следующей шашки

- опускается следующая шашка (2)

далее процесс повторяется:

- вкручиваются СЛЕДУЮЩИЕ два противоположных газовода (4) с соплами (5)

и так далее ...

Над последней шашкой монтируется либо крышка мотора, либо воспламенитель и за тем крышка.

Возможно окончание в виде шашка на шашке, потом боковые сопла для верхней шашки и крышка.

эскиз не в масштабе!

---

конечно будут потери на отклонение сопел от вертикали и повышение сопротивления на обтекание газоводов - но мне идея очень понравилась.

Я думаю что смогу придумать как крепить газоводы к стклопластику и смогу наконец делать РДТТ из целых колен стеклопластиковых удилищь.

====

кстати газоводы и сопла в любом случае многоразовые и конечно их нужно будет сразу заказать 10-к у токаря слесаря.

ИМХО, именно на сверхзвуке у подобной конструкции сопротивление воздушного потока возрастёт настолько, что перекроет все плюсы многосопельного двигателя. Чтоб уменьшить этот эффект, придётся газоводы не гнуть из трубы, а отливать из лёгкого сплава по рассчитанной аэродинамической форме, или заключать в кожуха, что резко снизит эффект их воздушного охлаждения. Ещё стоит повнимательнее обдумать газодинамические процессы внутри двигателя, так как резкое изменение направления потока рабочего тела при входе в газовод будет создавать значительные завихрения газового потока, достаточные для создания условий, при которых возможно неравномерное, или даже пульсирующее горение. А вообще, конструкция оригинальная и весьма интересная. Надеюсь увидеть её в металле. Удачи.

Не знаю уж как тут эффективность и техническая целесообразность, но выглядеть это будет феерически, что на земле, что на старте (если полетит ).

Не знаю уж как тут эффективность и техническая целесообразность, но выглядеть это будет феерически, что на земле, что на старте (если полетит ).

 

С точки зрения газодинамики конструкция имеет следующие слабые места. Если я правильно понял, то мотор представляет собой трубу с несколькими рядами боковых отверстий (для простоты отбросим 90º газовые туннели) и основным отверстием в одном из торцев. Камера сгорания представляет собой единый обьём, разделённый кольцевыми мембранами. Предположим, что нам удалось одновременно зажечь все шашки, тогда поток газов, проходящий по центральному сечению камеры, будет создавать турбуленции (из-за скачкообразного увеличения числа Рейнольдса) у боковых отверстий, в которых давление будет резко повышаться и снижать скорость струи, идущей через коленный отвод в боковые сопла. Из-за нерегулярности этого процесса внутри сечения камеры, значения тяги также будут различаться и возникнут крутящие моменты по осям. Это, в свою очередь вызовет локальные изменения давления по длине и процесс перестанет быть равновесным. Далее, для последнего сегмента с осевым сопловым отверстием, процесс горения и вовсе будет происходить так как происходил бы в моторе с двумя дырками на торцах, ведь давление в сечении последних поперечных отверстий будет пониженным. Результатом будет изменением условий горения шашки. Да и расчёт Кн основного сопла только для одной шашки здесь не годится, ведь основной поток газов всё равно будет двигаться к торцевому соплу из-за уже упомянутых причин. Эррозию на боковых соплах даже трудно предсказать, а перегрев боковой стенки в этих сечениях может стать фатальным. Да и мёртвая масса такого мотора выше всяких норм. То есть в данном виде конструкция мне кажется почти не живой (где уж там думать о сверхзвуке, от земли оторваться бы).
Но не будем хоронить идею уважемого "термостата". Надо, во-первых посчитать диаметры отверстий в мембранах, может там появится возможность стабилизации давления в сегментах. Во-вторых, такой мотор смог бы работать, будь шашки частично-торцового горения. То есть цилиндрическая часть шашки служит заглушкой для последующей. Хотя идея "длинного" (кстати в этом контексте нужно использовать long а не tall: "long chamber uniform pressure solid rocket motor") мотора с равномерно распределённым давлением (тем более, что так не получится) частично теряется.
Но наиболее жизненным мне кажется следующий дизайн: Мотор состоит из вертикально распределённых изолированных сегментов, но у каждого сегмента сопло только одно и выведено оно под острым углом на боковую поверхность. Сопло следующего сегмента сдвинуто на 90º относительно первого и т.д. То есть, получается "летающая ёлка" с достаточной статической устойчивостью по осям.
Но, всё-таки, классические конструкции: "многоступенчатая", когда отработанная ступень отбрасывается и разгон следующей производится уже от набранной скорости и с меньшей массой; "кластерная", когда все векторы одновременно работающих моторов складываются и производят эффект подобный первому случаю, да ещё могут поднять большую массу.

я написал что не в масштабе рисунок. в масштабе шашки очень много места займут, но ладно перерисую.

По тексту внутр диам газовода примерно 10 мм, диам критики доп сопел по 5 мм.

Газоводы достаточно компактны и обтекаемы так как сделаны из круглой трубы - т.е. сопротивлени 2х газоводов будет гораздо меньше чем сопротивление круга диаметром 40 мм.

Если я правильно понял, то мотор представляет собой трубу с несколькими рядами боковых отверстий (для простоты отбросим 90? газовые туннели) и основным отверстием в одном из торцев.

Камера сгорания представляет собой единый обьём, разделённый кольцевыми мембранами.

 

ну точнее два противоположных ряда боковых отверстий. Мнебраны это просто шайбы-опоры для шашек - их проходное сечение гораздо больше критики.

мотора с равномерно распределённым давлением (тем более, что так не получится) частично теряется.

 

нет речь не о равномерности а о нормальности давления - т.е. такое же как в обычном 4-5 шашечном моторе - 70-80 атм.

Лично я уже убедился, что несколько ступеней дадут большую высоту в условиях атмосферы, чем такой же по массе топлива один двигатель. Напомню, что чем больше скорость, тем больше сопротивление.
Боковые сопла будут греть корпус снаружи.

Конечно многоступеней улетят выше - я то простую конструкцию предлагаю.

Т.е. труба с отверстиями + многоразовые стальные элементы.