РДТТ конструкции технологии материалы - XIV

Нержавейка плавится ниже, чем чёрная сталь.

А еще нержа вся такая из себя мягкая и пластичная очень боится термоудара, сам не увидел бы не поверил, надо было сделать изложницы для отливки чушек из латуни, сделали из листовой нержи 6мм, ввиде трапеции чтобы лучше вынималось, потом после 10 заливки что-то тяжело стали чушки вытаскиватся, посмотрел внимательно, а нержавейка насквозь растрескалась,меня это удивило

Думаете потечет мое соплушко?:(

Наверно не потечёт, но постепенно будет появляться эрозия в критике.
В любом случае нужно испытывать.

Bonjovy> Тут с похмелья написАл прогу , посмотри здесь: Nozzle Calc

Не хватает цилиндрического участка в критике.
Аналог этой программы Metero сделал в Excel.

А для чего нужен канал? Угол может прогореть? А если его малость скруглить. Пусть потеряю немного в тяге.

Всякие резкие переходы в сопле вредны. Скруглить можно, это лучше, но проще просверлить короткую цилиндрическую часть.

Серж, ты не вполне прав. Самые лучшие результаты даёт сопло с так называемой угловой точкой - особенно, на топливах с большим кол-вом конденсированной фазы. Вот как оно выглядит - утрированно, конечно:

А.С.> Самые лучшие результаты даёт сопло с так называемой угловой точкой

А где ты это читал? Какие точные размеры/соотношения? С какой стороны вход и выход?
Никогда о таком не слышал.

Применительно к ЖРД - у Гахуна, в его учебнике. Применительно к РДТТ - в описании STAR48 или какого-то подобного апогейного движка.

Пишут, что угловое сопло часто бывает сложно реализовать конструктивно, т.к. его тяжело охлаждать в этом месте. ПОэтому делают минимальный радиус скругления, допустимый конструктивно.

Вход, естественно, слева, выход справа.

вот бы на карамельке попробовать, на отлитых за раз двух комплектах шашек.

Андрей, какие размеры для такого сопла оптимальны?
Что имеется в виду здесь: "Самые лучшие результаты даёт" ? Сопло Лаваля даёт почти 100% от теории. Что здесь лучше?

Вообще-то, исходное сопло Лаваля - тоже угловатое, просто стык двух конусов, безо всякого цилиндрического участка между ними.
Вообще-то, в больших двигателях, профессиональных, борьба идет даже не за каждый процент УИ, а за каждую десятую процента, и потери на трение, и потери на расхождение приходится учитывать и балансировать.

Методом характеристик, чтобы рассчитать правильно оптимальное сопло, я не владею, но могу сказать, что, даже в топливах без конденсированной фазы потери на трение достигают 1%. А потери на расхождение равны половине косинуса полуугла, т.е. для 15 градусов (30 градусов полный угол) 1,7%

Таким образом, эффективность профессионального сопла обычно в районе 97-98%, а любительского, как пишет Накка - 75-85%

Аппроксимировать "колокол" (сверхзвуковую часть) можно параболой; начальный угол взять 30 или даже 40 (для топлив с к-фазой), выходной - в районе 10. Полный угол будет, соотв. 60 или 80 градусов, выходной - 20. Ну, а отношение площадей критики и среза от формы образующей сопла не зависит.

Serge77> Не хватает цилиндрического участка в критике. Аналог этой программы Metero сделал в Excel.
Немного подправил - добавил цилиндрическую часть и возможность сохранения в jpg файл окна программы с цифрами и изображением сопла. По-моему, удобнее, чем в два прохода, отдельно конвергентную и дивергентную части, считать в Exel-е. На вкус и цвет, конечно. Но надеюсь, что жизнь любительская проще с ней станет маленько.

А.С.> Вообще-то, исходное сопло Лаваля - тоже угловатое, просто стык двух конусов, безо всякого цилиндрического участка между ними.

Не понял, откуда углы? Или "исходное" - это самое древнее, которое было нарисовано?
Я имею в виду сегодняшнее классическое сопло, без углов.

А.С.> Вообще-то, в больших двигателях, профессиональных, борьба идет даже не за каждый процент УИ, а за каждую десятую процента

Согласен. Вот я и спрашиваю, сколько десятых выигрывает сопло с угловой точкой, если Лаваль (гладкий) даёт 97-98% ?

А.С.> Таким образом, эффективность профессионального сопла обычно в районе 97-98%, а любительского, как пишет Накка - 75-85%

А где ты видел 75-85? Вот здесь он пишет 90%, причём именно для топлива с большой долей конденсированной фазы:


А.С.> Аппроксимировать "колокол" (сверхзвуковую часть) можно параболой; начальный угол взять 30 или даже 40 (для топлив с к-фазой), выходной - в районе 10. Полный угол будет, соотв. 60 или 80 градусов, выходной - 20.

А, так всё-таки не так круто, как ты нарисовал, там на глаз градусов 120.

Интересно, а почему такое сопло даёт выигрыш именно с конденсированной фазой? Вообще есть какое-то объяснение, почему в угловой точке не происходит отрыва потока?

Интересно было бы испытать, да точить такое сопло сложно.

Bonjovy> Немного подправил - добавил цилиндрическую часть и возможность сохранения в jpg файл

Скачал - а там старый вариант.
Ещё предложение: цифры из меню Настройки лучше перенести на окно программы, будет удобнее и нагляднее.

Не забывай давать ссылку, где брать.

Serge77> Скачал - а там старый вариант.
Сервер кэширует страницы с периодом где-то в 1 час. Похоже, ты на кэш попал.
Serge77> Ещё предложение: цифры из меню Настройки лучше перенести на окно программы, будет удобнее и нагляднее.
Serge77> Не забывай давать ссылку, где брать.
Хорошо, через часик будет.

Открыл Алемасова - и там есть сопло с угловой точкой ;^))
Пишет, что такое сопло разгоняет газ до заданной скорости на самом коротком участке, по сравнению с другими геометриями. Про конденсированную фазу не пишет.

А.С.>> Вообще-то, исходное сопло Лаваля - тоже угловатое, просто стык двух конусов, безо всякого цилиндрического участка между ними.
Serge77> Не понял, откуда углы? Или "исходное" - это самое древнее, которое было нарисовано?

Сопло Лаваля - то, которое придумал Лаваль - именно стык двух усеченных конусов, сужающегося и расширяющегося.

Serge77> Я имею в виду сегодняшнее классическое сопло, без углов.

"Классического" сопла нет, радиусы скругления определяет конструктор в каждом конкретном случае.

А.С.>> Вообще-то, в больших двигателях, профессиональных, борьба идет даже не за каждый процент УИ, а за каждую десятую процента
Serge77> Согласен. Вот я и спрашиваю, сколько десятых выигрывает сопло с угловой точкой, если Лаваль (гладкий) даёт 97-98% ?

Ну, снизить потери на трение на треть - запросто. Вообще, сопло по методу характеристик выигрывает ещё и в охлаждении, т.к. вдвое, а то и больше, короче. Самый показательный пример в этом смысле - РД-218 и РД-219, с их унифицированными камерами и ТНА, но у одного "классическое" сопло, но земное, а у другого - высотное, но сделанное по методу характеристик. Оно короче вышло, чем земное, хотя степень расширения намного больше.

А.С.>> Таким образом, эффективность профессионального сопла обычно в районе 97-98%, а любительского, как пишет Накка - 75-85%
Serge77> А где ты видел 75-85?

В SRM и пишет. Если навестись мышкой на клетку С4 листа performance, появляется всплывающий комментарий:

For a well-contoured, smooth nozzle, typically 0,75..0,85 for dextrose/sorbitol/sucrose based propellants. May be higher for "high performance" propellants (e.g. AP or AN based) which do not suffer as much from two-phase losses.

А.С.>> Аппроксимировать "колокол" (сверхзвуковую часть) можно параболой; начальный угол взять 30 или даже 40 (для топлив с к-фазой), выходной - в районе 10. Полный угол будет, соотв. 60 или 80 градусов, выходной - 20.
Serge77> А, так всё-таки не так круто, как ты нарисовал, там на глаз градусов 120.

Сергей, эту картинку я соорудил за минуту в пэйнте, как чисто иллюстративный материал.

Serge77> Интересно, а почему такое сопло даёт выигрыш именно с конденсированной фазой? Вообще есть какое-то объяснение, почему в угловой точке не происходит отрыва потока?

Вообще-то, он происходит, но только при превышении некоего значения угла раствора, который зависит от состава и температуры потока. А вот радиус скругления для любого потока выгоднее делать минимальным. Обычно для ЖРД с регенеративным охлаждением и традиционной конструкцией оболочек и проставок принимают его равным 0,225 радиуса критики.

Serge77> Интересно было бы испытать, да точить такое сопло сложно.

А полировать ещё сложнее

Да. Эта... Движок подвёл. Сегодня мы его прожгли - и был прорыв газов по уплотнениям заглушки и сопла. Силиконовый герметик в одиночку не держит.

А вот как раз система воспламенения отработала безукоризненно.

А.С.> В SRM и пишет. Если навестись мышкой на клетку С4 листа performance, появляется всплывающий комментарий:
А.С.> For a well-contoured, smooth nozzle, typically 0,75..0,85 for dextrose/sorbitol/sucrose based propellants. May be higher for "high performance" propellants (e.g. AP or AN based) which do not suffer as much from two-phase losses.

Здесь он явно имеет в виду не чистые потери в сопле, а вообще суммарные потери, которые описаны здесь:


The Ideal Specific Impulse must be corrected to obtain the Delivered Specific Impulse of an actual rocket motor, by applying the correction factors discussed above:

As an example, the Kappa-DX rocket motor, powered by the KN/Dextrose propellant, has the following correction factors:

Combustion efficiency correction factor h* = 0.98

Chamber pressure correction factor Vp = 0.95 (estimated)

Nozzle discharge correction factor Vd = 0.91 (estimated)

Nozzle divergence correction factor l = 0.99

As the Ideal Specific Impulse is Isp = 164 sec. (@1000 psi), the Delivered Specific Impulse is given by:
Isp = 164 * 0.98*0.95*0.91*0.99 = 138

Итого именно потери в сопле для двигателей Накки получаются 10%, а ещё 5% - остальное. Итого эффективность 85%, что и используется в SRM.

Serge77>> Вообще есть какое-то объяснение, почему в угловой точке не происходит отрыва потока?
А.С.> Вообще-то, он происходит, но только при превышении некоего значения угла раствора, который зависит от состава и температуры потока.

Я не понял, отрыв потока здесь это норма или нет? Если нет, т.е. при угле в 80 градусов отрыва быть не должно, это и удивляет. Даже если сопло - просто дырка, т.е. нет никаких ограничений по сторонам, выходящие газы никогда не расходятся таким широким углом. Что же их заставляет расходиться в сопле? Вакуум в пристеночной зоне?

Если такое сопло хорошенько укоротить, получится фактически короткий конус с углом раскрытия 60-80 градусов. Это будет работать?

А.С.> Да. Эта... Движок подвёл. Сегодня мы его прожгли - и был прорыв газов по уплотнениям заглушки и сопла. Силиконовый герметик в одиночку не держит.

Жалко. А фото и видео будут? Весы выжили?
Насколько быстро прогорело?

Выложил Nozzle Calculator. Сейчас все настройки - в одном главном окне. Интересно, нормально ли будет работать сохранение в графический файл на медленных машинах?

Bonjovy> Выложил Nozzle Calculator. Сейчас все настройки - в одном главном окне.

Не сочти за труд, сделай ввод длины критики в обычном текстовом окне, как всё остальное ;^))
А то для больших движков 10 мм будет маловато. Да и нелогично как-то, среди результатов, да ещё с бегунком.

Serge77> Здесь он явно имеет в виду не чистые потери в сопле, а вообще суммарные потери, которые описаны здесь:
Serge77> Лайфстрим AOL : Login
Serge77> The Ideal Specific Impulse must be corrected to obtain the Delivered Specific Impulse of an actual rocket motor, by applying the correction factors discussed above:

Это нечестно

Serge77> As an example, the Kappa-DX rocket motor, powered by the KN/Dextrose propellant, has the following correction factors:
Serge77> * Combustion efficiency correction factor h* = 0.98

Он его учитывает раньше - он вписан на третьем листе, Pressure, и выражается в снижении температуры

Serge77> * Chamber pressure correction factor Vp = 0.95 (estimated)

Это потери не сопла, а камеры - и при наличии камеры дожигания должны быть меньше процента.

Serge77> * Nozzle discharge correction factor Vd = 0.91 (estimated)

Это потери на трение

Serge77> * Nozzle divergence correction factor l = 0.99

Это потери на расхождение - и они равны половине косинуса полуугла на выходе, так что необязательно 0,99, может быть как больше, так и меньше.

Serge77> As the Ideal Specific Impulse is Isp = 164 sec. (@1000 psi), the Delivered Specific Impulse is given by:
Serge77> Isp = 164 * 0.98*0.95*0.91*0.99 = 138
Serge77> Итого именно потери в сопле для двигателей Накки получаются 10%, а ещё 5% - остальное. Итого эффективность 85%, что и используется в SRM.

Тогда я не понимаю, что же вы считаете эффективностью сопла? Профессиональные сопла имеют полные (суммарные) потери (все перечисленные Наккой пункты) в районе 1,5-2%

Serge77>>> Вообще есть какое-то объяснение, почему в угловой точке не происходит отрыва потока?
А.С.>> Вообще-то, он происходит, но только при превышении некоего значения угла раствора, который зависит от состава и температуры потока.
Serge77> Я не понял, отрыв потока здесь это норма или нет? Если нет, т.е. при угле в 80 градусов отрыва быть не должно, это и удивляет.

Нету отрыва, нету. Сопло делается таким, чтобы быть на пороге отрыва, но так, чтобы этот порог не достигался. Как считается этот порог для заданного состава и температуры - надо изучать теорию метода характеристик.

Serge77>Даже если сопло - просто дырка, т.е. нет никаких ограничений по сторонам, выходящие газы никогда не расходятся таким широким углом. Что же их заставляет расходиться в сопле? Вакуум в пристеночной зоне?

Точнее, особенности трансзвукового обтекания. Но ты прав, атмосферный воздух мешает.

Serge77> Если такое сопло хорошенько укоротить, получится фактически короткий конус с углом раскрытия 60-80 градусов. Это будет работать?

Да, но только первые 20-25% падения давления. Кроме того, в таком сопле слишком велики потери на расхождение - поэтому дальше угол надо уменьшать. Кроме того, такой большой угол сразу за критикой уменьшает потери на рекомбинацию - как только температура начинает падать, из-за рекомбинации идёт подвод энергии к газу, который, вообще говоря, мешает работе сопла (в тепловом сопле нет изменения сечения, только подвод энергии в дозвуковой части сопла и отвод в сверхзвуковой.