Обсуждение "резюме" Karev1 и его ответы

Никомо - извини - но порох КАК ПРАВИЛО - не детонирует. Иначе "патроннику" и стволу блтз него - пришлось бы выдерживать куда как бОльшие давления и температуры. Это за пределом возможностей металлургии. Посему при детонации пороха - результаты плачевны. Но, к счастию, заставить порох детонировать - очень непросто.

3-62> Никомо - извини - но порох КАК ПРАВИЛО - не детонирует.

ну хорошо, имелась в виду не детонация как таковая, а способность пороха к быстрому химическому превращению, сопровождающемуся столь же быстрым выделением тепла и образованием сильно нагретых газов, которые могут производить работу разрушения (если говорить более строго).
И все-таки так или иначе, а порох относят к взрывчатым веществам. Кое-кто не различает качественно детонацию и взрыв (К. Юхансон, П. Персон. Детонация взрывчатых веществ. “Мир”, М., 1973.). Хотя скорость ударной волны много меньше скорости детонации, это так.

Но вообще-то тут был вопрос о скорости горения, а не о детонации.
Покровский ведь уверяет, что при зажигании создается ударная волна.
Так что если ствол не может выдержать - как может выдержать КС ЖРД?

От Покровского, http://supernovum.ru/forum/read.php?2,88845,91149#msg-91149 :
____________
Слишком много в одной куче.

1) Все, что известно каждому специалисту по РД, пожалуйста, с цитатами и источниками.

Объясняю, почему.

До того, как я ткнул Вас, Никомо, носом в Вашу же собственную цитату об отсутствии твердых частиц углерода в КС, - "все специалисты по РД" в Вашем лице, а с ними доктора химических наук и прочие разные, - тоже очень твердо знали, что КС керосиновых двигателей - сплошь с сажей. Это было как бы само собой разумеющимся, и только дилетант Покровский настаивал, что сажи там быть не может.
Я бы про это не напоминал, но Вы сами взялись поучать меня в вопросе, по которому в 2007 году были строго противоположного мнения:

Nikomo> Кстати, можно напомнить, что излучением твердых частиц углерода в КС не учитывают, потому что
Nikomo> присутствие твердого углерода противоречит термодинамическому расчету горения и
Nikomo> экспериментальным данным, естественно

Еще раз. Естественным это для Вас и всей братии с Авиабазы стало только после указания Вам на предложение в той самой цитате, которой Вы швырнулись в мой адрес, пытаясь доказать мне, что сажа должна быть.

Так что прошу любое утверждение не декларировать, а как-то подтверждать. Я совсем не уверен, что "известное всем" Вы понимаете не с точностью до наоборот.

2)

Nikomo> А с чего Покровский решил, что при этом уменьшается лучистый теплопоток?

Например, на основании показаний радиационного пирометра. Который меряет температуру как раз по величине лучистого потока(причем интегрального по спектру).

3)

Nikomo> Если при взрыве, тогда может быть. Но не при зажигании. При зажигании скорость химической реакции не меняется.
Nikomo> Итак, если Покровский все же будет настаивать, что зажигание подобно взрыву (ну, как бы ослабленному взрыву), это будет означать, что Покровский пользуется взглядами XIX века, а поскольку сейчас не 19-й век, то пожалуй, получается, что Покровский - шулер, как он сам выражается.

Вообще-то Покровский говорил не о взрыве, а о множестве мини-взрывов, посредством которых распространяется фронт горения. И на фронтах УВ от этих мини-взрывов скорость химической реакции возрастает очень сильно - на порядок-два.

Кстати, напоминаю для ясности, что пропитанные жидким кислородом опилки - являются одним из самых мощных взрывчатых веществ. Применяется в горных работах. Оксиликвит называется.

А если применять кислород в баллонах, не приведи господь, на штуцере окажется смазка. - Взрыв, однако.

Надеюсь, Вы не будете утверждать, что керосин в случае ракеты Сатурн-5 был гораздо менее горючий, чем смазка или древесные опилки.

4)
Nikomo> Только зачем такой замороченный расчет?

А разве был замороченный расчет? Была прикидочная оценка на пальцах - по легко и везде добываемым цифрам теплоты сгорания керосина.

Нормальные люди не обязаны знать теплоту сгорания конкретной топливо-окислительной смеси ЖРД Ф-1. А вот Никомо, который эту теплоту знает наизусть, не удосужился прикинуть тепловые потоки, а предпочел прикинуться валенком: чего это, мол, такого Покровский насчитал какие там киловатты на сантиметр квадратный?

Он и сейчас ваньку валяет, забалтывая тему по второстепенным мелочам.

На сегодня хватит. Иначе и мои возражения будут нечитаемы.

Вот блин. Сейчас Покровский дойдёт до того, что станет доказывать, будто бы для реальности и неподдельности двигателя Ф-1 он должен работать на кислороде и древесных опилках...

Итак, новые ответы Покровскому:

Pokrovsky> Естественным это для Вас и всей братии с Авиабазы стало только после указания Вам на предложение в той самой цитате, которой Вы швырнулись в мой адрес, пытаясь доказать мне, что сажа должна быть.

Покровский меня, наверное, с кем-то перепутал. Я такого никогда не говорил. Но сажа в КС все же может быть. Правда, не в результате горения, а в результате отложения на огневой стороне стенки из того керосина, что идет на завесное охлаждение. Это не является процессом горения. А для Покровского это все равно?
(ссылка? Пожалуйста: 3.1. ПОЯВЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ЖРД , строчка 15 сверху)

Pokrovsky> 1) Все, что известно каждому специалисту по РД, пожалуйста, с цитатами и источниками.
Pokrovsky> Так что прошу любое утверждение не декларировать, а как-то подтверждать.

Пожалуйста, ссылка (об отсутствии углерода в пламени):
страница 399, строка 13 снизу, раздел "Основные особенности лучистого теплообмена в условиях ЖРД" параграф 11.6 "Лучистый теплообмен в камере жидкостных ракетных двигателей", глава 11 "Основы теории теплообмена в камере жидкостных ракетных двигателей", книга А.П.Васильев,В.М.Кудрявцев,В.А.Кузнецов,В.Д.Курпатенков (автор главы),А.М.Обельницкий,В.М.Поляев,Б.Я.Полуян "Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей"
То, что в посте - является цитатой оттуда (без кавычек, правда, виноват).

Nikomo>> А с чего Покровский решил, что при этом уменьшается лучистый теплопоток?

Pokrovsky> Например, на основании показаний радиационного пирометра. Который меряет температуру как раз по величине лучистого потока(причем интегрального по спектру).

Покровский мерял температуру пламени ракетного двигателя внутри КС? А то я тоже могу привести пример, достаточно простой. Это газогенератор, ЖГГ. Расход топлива в нем, а он работает на тех же компонентах, которые подаются в КС, составляет от основного расхода двигателя несколько процентов. Если следовать логике Покровского, удельный лучистый теплопоток (или суммарный удельный теплопоток) в таком ЖГГ должен быть значительно меньше, чем в КС. А температуру газов ЖГГ необходимо снижать - не выдержат лопатки турбин. Есть единственный путь это сделать - изменить (и сильно изменить) соотношение компонентов. Есть еще такие конструкции ЖГГ, двухзонные, в которых сначала сгорание происходит так же, как и в КС, а затем к ПС примешивается один из компонентов (в основном, это горючее, но бывает, что и окислитель). Так вот, зона, где происходит горение, должна точно так же охлаждаться, как и КС. Единственное отличие - участок, который требуется охладить - короче.
И давление снижать бесполезно - температура не уменьшится сильно. А Покровскому нужно сильно уменьшить температуру. Это физически невозможно. (к сожалению термохимический расчет невозможно привести в посте - он слишком сложный и большой)

Pokrovsky> Вообще-то Покровский говорил не о взрыве, а о множестве мини-взрывов, посредством которых распространяется фронт горения. И на фронтах УВ от этих мини-взрывов скорость химической реакции возрастает очень сильно - на порядок-два.

Так, теперь уже мини-взрывы. Сила воздействия уменьшается?
Но придется, однако, напомнить, что распространение пламени является результатом передачи выделяющегося в пламени тепла от горячей газовой смеси к еще несгоревшему газу. При взрыве подъем температуры совершается за счет саморазогрева смеси.
Так что никаких, даже мини-взрывов. (Шаулов и Лернер)

Pokrovsky> Надеюсь, Вы не будете утверждать, что керосин в случае ракеты Сатурн-5 был гораздо менее горючий, чем смазка или древесные опилки.

Конечно, не буду утверждать, что керосин был менее горючий. Но для того, чтобы он взорвался, необходимы определенные условия. Самолет упал - керосин взорвался. Однако, в нормально работающем двигателе керосин не взрывается.
Тротил от воздействия открытого пламени, горит и не взрывается, а от маленькой электрической искры детонирует. При взрыве должна развиваться цепная реакция. Сделать так, чтобы даже обычный дымный порох сдетонировал - непросто.
Хотя порох является взрывчатым веществом.

Pokrovsky> А разве был замороченный расчет? Была прикидочная оценка на пальцах - по легко и везде добываемым цифрам теплоты сгорания керосина.

Но вот Покровский уверял, что этот тепловой поток чуть ли не весь был лучистым. То есть, конечно, впрямую не уверял, но если сопоставить цифры, которые приводил Покровский, то выходило именно так.

Pokrovsky> Он и сейчас ваньку валяет, забалтывая тему по второстепенным мелочам.

Что, у Покровского уже нервы не выдерживают?

Покровский, http://supernovum.ru/forum/read.php?2,88845,91610#msg-91610 :
_________
Пользователь: Pokrovsky (IP-адрес скрыт)
Дата: 16, September, 2008 21:25


Совершенно классный ход!

На просьбу давать ссылки на утверждения по камере сгорания, - ссылка была дана - на утверждение об отсутствии сажи в камере сгорания. - Ровно на то, что мной сомнению никогда не подвергалось.

А про 12% снижения температуры при снижении давления до 2 атм - ни слова...

Замечательно! Особенно с учетом того, что для обсуждаемого материала вопрос о саже как-то и не стоял... Типа Никомо его приплел вообще неизвестно зачем.

Ну раз игра пошла на таком уровне, то предлагаю Никомо не фразами обо всем бросаться, а немножко поразмыслить над логикой собственных замечаний. Что и зачем он вообще говорит.

Например(только например):
С какой стати он начал разговор о скорости распространения пламени в КС.
И вправду: коль скоро, стационарный поток на стенки достигает 10⁴ Вт/см2, то ему бы как раз доказывать бы, что все процессы зажигания проходят настолько быстро, что подобного масштаба тепловые удары произойти не смогут. Все-равно же ниже 0.2*10⁴ не опустишься. За 5 секунд двигатели выходят с нуля на режим. Мне - вполне достаточно.

Или все-таки Никомо осознает, что при пуске реализуются и все 10⁵, а потому пытается убедить публику, что все не так плохо?

Например:

Зачем Никомо так необходимо отстаивать, что не только лучистый поток определяет тепловую нагрузку на стенку? Для теплового удара по стенке - до лампочки природа воздействия. Удары частиц - хуже для материала. Они приводят к возникновению в приповерхностных слоях состояния с уменьшенным параметром решетки - в отличие от ударных волн.

Зачем Никомо вобще важно, чтобы у Покровского нервы не выдержали? - Это как бы к вопросу о сплаве и его характеристиках не относится. Относится только к форумному театру, в котором спорящие стороны удостаиваются похвалы или осуждения,- кто-то не находит, типа, слов, кроме матерных. А потому, по неизвестно кем и на основании чего ВВОДИМОМУ правилу, - Вы взялись его называть проигравшим. - Вместе с ОСНОВНЫМИ утверждениями, к которым противная сторона даже не решилась подступаться.

Ну что Вы, Никомо? - Себя не уважаете, уважайте хотя бы оппонента. Я ведь все это вижу. Включая правила, которые ваш брат пытается устанавливать под свой, бездарный, уровень полемики.

Кстати, если я Вас куда пошлю, - не будьте столь наивны, чтобы считать это уходом от дискуссии. У меня прабабка цыганка. Типа: мы кровей горячих и густых. Можем и просто пришибить...- И продолжить дискуссию как ни в чем ни бывало.

Впрочем, Вы могли в этом убедиться. 7-40 я уже сколько раз посылал на фиг(а он все лезет и лезет - вот и на этом форуме меня выискал). А статьи себе выходят и выходят. А встречных, полноценных, ответственных - нет. - Увы! - Только брехня мосек из подворотни.

Всё Никомо - теперь вы нормальных ответов от Покровского не дождётесь. Он будет теперь извергать потоки сознания и объяснять, почему он один на всём свете такой крутой и весь в белом. Он так всегда делает, когда расстроится. А теперь, после опускания его вами в лужу он точно расстроится окончательно. Не верите? Сами и увидите.

Он ещё непременно будет рассказывать о том, какой он гений. Как его слушали, затаив дыхание, преподаватели МФТИ. Как он в своей жизни приобрёл уникальный опыт, чутьё и интуицию. Как он принял живейшее участие в развитии стратегически важных областей физики, техники и технологии в СССР (походя подсказывая жене) - и как сыграл в этом ключевую роль. Как его пыталась завербовать в жидовский заговор его молодая жена - и как он счастливо этого избег. И всё в этом духе.

Новые ответы Покровскому:

Pokrovsky> Замечательно! Особенно с учетом того, что для обсуждаемого материала вопрос о саже как-то и не стоял... Типа Никомо его приплел вообще неизвестно зачем.

Это было связано с тем, каким образом Покровский когда-то пытался определить лучистый теплопоток в КС.

Pokrovsky> А про 12% снижения температуры при снижении давления до 2 атм - ни слова...

Ну как же так -"ни слова":

Nikomo>> (к сожалению термохимический расчет невозможно привести в посте - он слишком сложный и большой)

Основы термохимического расчета можно найти все в той же книге "Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей", а также:
Синярев Г.Б., Добровольский М. В. "Жидкостные ракетные двигатели. Теория и проектирование", Т.Н.Мелькумов,Н.И.Мелик-Пашаев "Ракетные двигатели",
М.В.Добровольский,"Жидкостные ракетные двигатели", В.Е.Алемасов,А.Ф.Дрегалин,А.П.Тишин "Теория ракетных двигателей",
а также просто классика: А.В.Болгарский "Расчет процессов в камере сгорания и сопле жидкостного ракетного двигателя"
этого хватит? А то еще можно - А.П.Ваничев "Термодинамический расчет горения и истечения в области высоких температур" (книжка, правда, совсем старая, 1947 год)
В этих книжках, кстати, можно увидеть графики - как изменяется температура горения в зависимости от давления.

Кратенько о термохимическом расчете. Основой расчета является равенство энтальпий ПС и топлива. Энтальпия зависит от температуры. Чтобы рассчитать энтальпию ПС, составляют уравнения диссоциации, в которые входят парциальные давления (их сумма равна давлению в КС-закон Дальтона) и константы равновесия хим.реакций, которые тоже зависят от температуры. Температура в этих уравнениях является неизвестной, которую надо определить. Аналитического решения эта система нелинейных уравнений не имеет, поэтому ее решают методами последовательного приближения (методом Ньютона). Дальше производится подобный расчет для сопла, но его основе лежит уже равенство энтропий (не энтальпий) ПС в КС и на срезе сопла - так определяется температура на срезе сопла.

Pokrovsky> С какой стати он начал разговор о скорости распространения пламени в КС.

А с такой стати, что Покровский в своей статье пишет, что в КС при пуске происходят взрывы, детонация, ударные волны гуляют, черте-что творится, и т.п.

Pokrovsky> коль скоро, стационарный поток на стенки достигает 10⁴ Вт/см2
Pokrovsky> Или все-таки Никомо осознает, что при пуске реализуются и все 10⁵, а потому пытается убедить публику, что все не так плохо?

Стационарный поток на стенки гораздо ближе к 10³ Вт/см2, чем 10⁴ Вт/см2, и это в критическом сечении. В самой КС еще несколько меньше, правда не так намного, потому что диаметр КС не так сильно отличается от диаметра критики - КС скоростная.

Pokrovsky> Зачем Никомо так необходимо отстаивать, что не только лучистый поток определяет тепловую нагрузку на стенку?

А затем что Покровский в своей статье пишет:

Pokrovsky> А при пуске? А при пуске масштаб лучистых потоков на поверхность моментально возрастает до уровня 10⁴-10⁵ Вт/см2. Это типичные масштабы лазерного воздействия. При 10⁶ Вт/см2 речь идет уже о плавлении и испарении металла с поверхности. Теплоотвода внутрь материала не хватает. А при таких «умеренных» импульсных нагрузках материал, подвергнутый воздействию излучения выглядит примерно так

 

Почему это теплоотвода не хватает? Наоборот, его как раз хватает. Часть тепла, которая на рабочем режиме снимается охладителем, при пуске уходит на разогрев конструкции.

Pokrovsky> Для теплового удара по стенке - до лампочки природа воздействия. Удары частиц - хуже для материала. Они приводят к возникновению в приповерхностных слоях состояния с уменьшенным параметром решетки - в отличие от ударных волн.

вообще-то "тепловой удар" это -

Тепловой удар – патологическое состояние, обусловленное общим перегреванием организма в результате воздействия внешних тепловых факторов. Основной причиной перегревания является нарушение терморегуляции.

 

То есть, при тепловом ударе возникает перегрев, вызванный тем, что тепло вовремя не отводится и накапливается - как Покровский пишет - "теплоотвода не хватает". Где же это оно будет накапливаться? В тоненькой стеночке?

Pokrovsky> ему бы как раз доказывать бы, что все процессы зажигания проходят настолько быстро, что подобного масштаба тепловые удары произойти не смогут.

Не процессы зажигания происходят "настолько быстро", а передача тепла через тонкую стенку, в охладитель. Нестационарный режим охлаждения происходит только в толстых массивных стенках, при этом распределение температур поперек стенки непрерывно меняется.
Имеет ли значение, лучистый это теплопоток или конвекционный? Конечно имеет. Скорость, с которой конвекционный теплопоток распространяется, несоизмеримо меньше, чем лучистый, поэтому стенка так быстро (как при лучистом) прогреваться не будет. Конечно, неравномерный (и нестационарный) прогрев двигателя будет - конструкция массивная. Но Покровского-то интересует только неравномерный и нестационарный прогрев газовой (внутренней) тонкой стенки, чтобы обосновать возникающие в ней разрушения.

И Покровский пишет в своей статье:

И его поведение под лазерными импульсами – качественно демонстрирует, что может, а на самом деле – ДОЛЖНО – происходить в инконеле при стартовом импульсном лучистом поражении трубки. Ударные волны перелопачивают фазовую структуру сплава до неузнаваемости.

 

Теперь уже Покровскому все равно - лазер или газовая горелка? Одно и то же воздействие будет?

Pokrovsky> Себя не уважаете, уважайте хотя бы оппонента.

Покровский теперь заговорил об уважении! Себя он этим уважением, похоже, не очень обременяет. Впрочем, это совершенно не важно.

Pokrovsky> Относится только к форумному театру, в котором спорящие стороны удостаиваются похвалы или осуждения,- кто-то не находит, типа, слов, кроме матерных. А потому, по неизвестно кем и на основании чего ВВОДИМОМУ правилу, - Вы взялись его называть проигравшим.

Ну почему же к форумному театру? Это ж известно еще со времен древних греков и римлян...
К примеру - "Юпитер, ты сердишься, значит ты неправ".

Pokrovsky> А статьи себе выходят и выходят. А встречных, полноценных, ответственных - нет. - Увы! - Только брехня мосек из подворотни.

так у А.И.Попова и Мухина целые книжки выходили, что там статьи. И что с того? Сейчас много антинаучных книжек (и статей) печатается. И на большинство из них что-то не очень находятся "встречные, полноценные, ответственные". Это что же, означает, что антинаука побеждает?

Кстати, какой негодяй снабдил вас этой книжкой?
- Все у вас негодяи, - испуганно ответил Шариков, оглушенный нападением с двух сторон.
- Я догадываюсь, - злобно краснея, воскликнул Филипп Филиппович.
- Ну, что же. Ну, Швондер дал. Он не негодяй... Что я развивался...
- Я вижу, как вы развиваетесь после каутского, - визгливо и пожелтев, крикнул Филипп Филиппович. Тут он яростно нажал на кнопку в стене. Сегодняшний случай показывает это как нельзя лучше. Зина!
- Зина! - Кричал Борменталь.
- Зина! - Орал испуганный Шариков.
Зина прибежала бледная.
- Зина, там в приемной... Она в приемной?
- В приемной, - покорно ответил Шариков, - зеленая, как купорос.
- Зеленая книжка...
- Ну, сейчас палить, - отчаянно воскликнул Шариков, - она казенная, из библиотеки!
- Переписка - называется, как его... Энгельса с этим чертом... В печку ее!

 

Михаил Булгаков. Собачье сердце

От Покровского: http://supernovum.ru/forum/read.php?2,88845,92199#msg-92199
__________

Пользователь: Pokrovsky (IP-адрес скрыт)
Дата: 18, September, 2008 21:38


1) О регулировке температуры давлением.

Возьмите классику -"Введение в космонавтику" Штернфельда. Там во второй части есть табличка. Аргумент - отношение давлений в камере сгорания к давлению на выходе из сопла.
А отношение температур в камере сгорания и на выходе - вроде как функция.

При отношении давления в КС к выходному 65, отношение температур 2.62. При 40 - 2.34(в обоих случаях для газа с постоянной адиабаты 1.3).

Там же приведены и отношения диаметров выходного сечения сопла к критическому. Для этого же случая 2.67.

В реальности у нас на Ф-1 отношение давлений около 65, а отношение диаметров сопла и критического сечения 4. Немножко это связано с отличием показателя адиабаты. Например, я по формулам прикинул для k=1.24. Отношение диаметров чуточку выросло - до 2.8.
Остальное - лишнее? - Нет. Остальное - для отвода газов газогенератора, выбрасываемых не через КС, а в сопло.

Предположим, мы решили снизить давление в КС готового двигателя. Геометрию трогать нельзя. При снижении давления в камере сгорания на 15% правильное выходное сечение должно быть не 2.67 Dk, а 2.53 Dk(для коэфиициента адиабаты 1.3). Если оставлять прежнее, то выходное давление будет ниже атмосферного - ровно настолько, чтобы отношение давлений КС и выхода сохранилось на уровне 65 - В формуле отношение сечений имеет однозначную связь с отношением давлений. - Но только не в случае сброса отработанного газа из газогенератора. Регулируя в ходе испытаний сброс газа из газогенератора(всего-то на проценты) мы компенсируем нехватку газа от камеры сгорания. И поддерживаем сопловое давление 1 атм.

Но при этом снизилось и отношение температуры в КС к выходной, да и сама выходная температура тоже снизилась.

Вот таким образом мы и получаем регулировку температуры КС с помощью изменения давления в КС.

2) О детонациях и ударных волнах.

Детонация - есть прежде всего высокоскоростная передача изменения. Которая может происходить практически без перемещения вещества. Или с незначительным перемещением вещества.
В частности, в практике исследователей оптического пробоя есть важный режим - светодетонационный. Фронт плазмы распространяется навстречу лазерному лучу. Причем потери энергии на излучение, на ионизацию атомов и пр. на фронте - равны компенсирующему эти потери поступлению энергии от луча. Фронт светящейся плазмы быстро перемещается вперед. Температуры на фронте 650 тыс. кельвинов, скорость фронта 100 км/с, - а атмосферное вещество, в которое при этом заканчивается энергия(полной однократной ионизации) - неохотно начинает двигаться за фронтом со вполне гидродинамическими скоростями. Ну 1 км/с, ну 3 км/с. - Ничто по сравнению со скоростью распространения самого возмущения.

Вот о такого рода быстрых процессах перемещения фронта возгорания - я и говорил. Действительно, это в камерах сгорания происходит быстро - со скоростями масштаба единиц км/с. А само вещество еще не разогналось.

Теперь об ударных волнах и их воздействии на стенку. Ударная волна, ударив по стенке, сама по себе разрушить ее не может. Это слишком быстротечный процесс. А у стенки - какая ни есть инертность. Ее сдвинуть надо, чтобы она развалилась.

Она может произвести какие-то изменения в поверхностном слое. Но и только. Разрушает стенку длительно действующее статическое давление.
В ряде привычных нам случаев обычных взрывов СПУТНЫЙ поток за ударной волной - весьма макроскопический и длительно действующий. Он разрушает. А если это серия маломощных локальных УВ, так ничего особого и не произойдет.

Наиболее наглядный пример - кавитация. Схлопывание полостей в растянутой жидкости - это множество мелких взрывов. Ударные волны от которых хорошо подъедают крылья у кораблей на подводных крыльях. Но ни в коем случае не выворачивают из корабля само крыло.

В пушке с обычным черным порохом, который никто не профилировал, как нынче это делают с пороховыми частицами, - тоже последовательность множественных взрывообразных возгораний мелких частичек. От каждого такого малого взрыва распрстраняется небольшая ударная волна, на фронте которой поджигается очередная порция крупинок. Локальные ударные волны от очередных крупинок - бомбят ствол, но сильного смещения вещества произвести не могут. Смещение вещества и разрыв ствола произойдет только тогда, когда накопившееся(например, за застопорившимся в грязном стволе снарядом) статическое давление превзойдет пределы прочности всей конструкции.

________
Ещё:
________
>Теперь уже Покровскому все равно - лазер или газовая горелка? Одно и то же воздействие будет?

Вообще-то это задача нестационарного поверхностного источника тепла. Тема в СССР развивалась, оталкиваясь первоначально от задач сварки( покойный акад. Рыкалин - учитель моего научного руководителя в аспирантуре тоже ныне покойного проф. А.А.Углова).

Формулы, по которым я сегодня утречком прикидывал мощность источника я взял из книги

Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками/ Под.ред. Дж.М.Поута и др.; Пер. с англ. Н.К.Мышкина и др.; Под ред. А.А.Углова. - М.: Машиностроение, 1987. - 424 с. с ил.

Как видите, разные воздействия - до кучи.

Сейчас уже некогда писать Word-файл с формулами. Если надо, напишу.
У меня получилось, что предел пластичности никеля достигается при действии на него потока 1.5-2 кВт/см2 - в течение 1 секунды.
За это время волна теплового возмущения при температуропроводности никеля и никелевых жаропрочных сплавов 10^-7(м2/с) как раз проходит на глубину 0.3 мм, т.е. только-только достигает керосина.

Природа потока тепла на поверхность - безразлична. Хоть лазер, хоть газовая горелка, хоть дуга сварки, хоть ионная бомбардировка мощным пучком, хоть серия ударных волн.

В нашем случае, когда средняя удельная плотность потока на стенку в установившемся режиме составляет 10 кВт/см2. Даже запасец есть! По крайней мере на 5 секунде после включения, - мы получаем приращение потока по сравнению с потоком в предыдущую секунду, достаточное для достижения опасного для фазовой структуры инконеля напряженного состояния.

Время воздействия стоит под квадратным корнем. Поэтому снижение времени воздействия нестационарного потока до 0.01 секунды - потребовало бы увеличения интенсивности на порядок. Т.е. до 15-20 кВт/см2. А тепло успело бы распространиться за это время только на 0.03 мм.
В моем лазерном случае время воздействия было еще короче. Грубо говоря, за время импульса тепло проходило 0.01 мм. Но изменения происходили на глубине до 0.1 мм. - Через посредничество решетки материала.
При ионной обработке глубина изменений может превосходить глубину проникновения частиц на 3 порядка и более. В частности, в последней из известных мне работ при глубине пробега ионов 140 ангстрем, в жаропрочных никелевых сплавах фазовые изменения регистрировались до 30 мкм. - Работа моей руководительницы диплома и ее студента. 2007 год.

Новые ответы Покровскому:

Pokrovsky> 1) О регулировке температуры давлением.

Ну наконец-то! Покровского зациклило. А я ведь старался объяснить, приводил ссылки, цифры, полученные расчетом - и напрасно. Одно из двух - или до Покровского не дошло, или он пытается жульничать.
Если все же не дошло, я повторю - невозможно физически изменяя давление в КС уменьшить температуру горения на 15% для топлива керосин+кислород. Это получается из результатов термохимического расчета, который достаточно точен.
Есть только единственный путь, как можно уменьшить температуру горения - изменить соотношение компонентов топлива. И Покровский занимается бессмысленным делом, пытаясь доказать, что это не так.

Pokrovsky> Возьмите классику -"Введение в космонавтику" Штернфельда. Там во второй части есть табличка. Аргумент - отношение давлений в камере сгорания к давлению на выходе из сопла. А отношение температур в камере сгорания и на выходе - вроде как функция.

Чем меньше давление на срезе сопла, тем меньше температура на срезе сопла. Но не в КС.

Pokrovsky> В реальности у нас на Ф-1 отношение давлений около 65

В реальности у нас на F-1 отношение давлений около 120.

Pokrovsky> Предположим, мы решили снизить давление в КС готового двигателя. Геометрию трогать нельзя.

Это имеет значение только для сопла. Диаметр КС может несколько меняться для двигателей с одинаковыми соплами. КС бывают скоростные, когда диаметр КС меньше 2-3 диаметрок критики, а если больше - то изобарические. Советские КС - как правило, изобарические, американские - как правило - скоростные (потери давления по длине КС).

Pokrovsky> Если оставлять прежнее, то выходное давление будет ниже атмосферного - ровно настолько, чтобы отношение давлений КС и выхода сохранилось на уровне 65 - В формуле отношение сечений имеет однозначную связь с отношением давлений. - Но только не в случае сброса отработанного газа из газогенератора. Регулируя в ходе испытаний сброс газа из газогенератора(всего-то на проценты) мы компенсируем нехватку газа от камеры сгорания. И поддерживаем сопловое давление 1 атм.

Давление на срезе сопла у F-1 практически находится на пределе возможного для двигателей, стартующих при нормальном атмосферном давлении снаружи. Если это давление снижать, то сначала произойдет заметное снижение тяги, а затем (при дальнейшем понижении давления) произойдет снижение тяги до весьма малого значения (запирание сопла).
Расход топлива на ГГ составляет всего 3% от общего расхода. Им ничего компенсировать нельзя. Для того, чтобы изменить УИ, необходимо изменить схему двигателя - перейти от открытой схемы к замкнутой, когда ПС с ГГ подаются не в сопло, а в КС.
Давление на срезе сопла не 1 атм.

Pokrovsky> Но при этом снизилось и отношение температуры в КС к выходной, да и сама выходная температура тоже снизилась.

Выходная температура (на срезе сопла) снизится, конечно. Но не температура в КС.
Никто не спорит с тем, что изменяя давление в КС, можно изменить температуру горения. Но! Температура горения (а особенно при таких давлениях - 60-70 атм) очень слабо зависит от давления. Поэтому она даже при большом изменении давления снизится незначительно. При небольших давлениях - 10-20 атм эта зависимость несколько сильнее. И дело обстоит таким образом, что каким бы ни было снижение давления в КС, понизить температуру горения керосина в кислороде на 15% не удастся никак.

Pokrovsky> 2) О детонациях и ударных волнах.

Так, второй цикл.

Pokrovsky> Детонация - есть прежде всего высокоскоростная передача изменения. Которая может происходить практически без перемещения вещества. Или с незначительным перемещением вещества.

ДЕТОНАЦИЯ (от ср.-век. лат. detonatio - взрыв, лат. detonо - гремлю), распространение со сверхзвуковой скоростью зоны быстрой экзотермич. хим. р-ции, следующей за фронтом ударной волны. Ударная волна инициирует р-цию, сжимая и нагревая детонирующее в-во (газообразную смесь горючего с окислителем), конденсированное ВВ. Фронт ударной волны и зона р-ции образуют в комплексе детонац. волну. Выделяющаяся при р-ции энергия поддерживает ударную волну, обеспечивая самораспространение процесса.
Смеси горючего с окислителем могут детонировать только при таких концентрациях компонентов, к-рые обеспечивают выделение достаточно большого кол-ва энергии. Наим. содержание горючего, при к-ром возможна детонация, наз. ниж. пределом ее распространения, наибольшее - верхним. Пределы распространения детонация обычно уже, чем в случае горения.

 

Pokrovsky> Вот о такого рода быстрых процессах перемещения фронта возгорания - я и говорил. Действительно, это в камерах сгорания происходит быстро - со скоростями масштаба единиц км/с. А само вещество еще не разогналось.

Еще раз: горение это не детонация. В двигателях возможно т.наз.детонационное горение, которое вызывает ВЧ колебания. Но такие колебания обычно разрушают двигатель. И такое горение с ВЧ колебаниями происходит даже в маршевом режиме двигателя.
Поскольку Покровский так и не ответил на вопрос, сколько составляет скорость горения ракетного пороха, придется рассказать. Скорость горения пороха измеряется в см/с. Для жидких топлив, даже если они весьма интенсивно горят - скорость распространения пламени измеряется - м/с. Это весьма далеко от даже 1 км/с. Когда скорость распространения пламени 1 км/с , это уже взрыв.

В ракетной камере с рабочим давлением ~ 10 МПа скорость горения пороха составляет 1 см/с, в ствольных системах с рабочим давлением 100-1000 МПа-10-100 см/с.

 

Устойчивая стационарная детонация, самопроизвольно распространяющаяся со скоростью, постоянной для данного в-ва, происходит при условии, если скорость детонац. волны относительно продуктов р-ции равна скорости звука в них

 

нет в КС такой скорости, чтобы обеспечить детонацию, взрыв и т.п.

Pokrovsky> Теперь об ударных волнах и их воздействии на стенку. Ударная волна, ударив по стенке, сама по себе разрушить ее не может. Это слишком быстротечный процесс. А у стенки - какая ни есть инертность. Ее сдвинуть надо, чтобы она развалилась.

УДАРНАЯ ВОЛНА, распространяющаяся со сверхзвуковой скоростью в газе, жидкости или твердом теле тонкая переходная область (фронт), в к-рой происходит резкое увеличение давления, плотности и т-ры. Возникает при взрыве, мощном электрич. разряде, столкновениях тел, сближающихся со сверхзвуковой скоростью, в фокусе луча лазера и т. п. Рост давления и т-ры во фронте У. в. происходит за 10^-12 - 10^-9 с, затем, спустя 10^-6 с, происходит "разгрузка" и давление падает до атмосферного. Скорость охлаждения в-ва на этой стадии составляет 10⁸ град/с. Однако вследствие необратимых процессов, происходящих при "ударноволновом" сжатии, т-ра образца не возвращается к исходной, и образец остается нагретым. В реальных условиях весь цикл завершается приблизительно за 10^-5 с.
У. в. в газе сопровождается не только увеличением плотности, но и значительным повышением т-ры. В этих условиях происходят разл. процессы: возбуждение мол. колебаний, диссоциация и ионизация молекул и атомов, хим. р-ции.
При сжатии конденсир. в-в во фронте У. в. возникают огромные тангенциальные напряжения, вызывающие мощные сдвиговые деформации (время развития деформации 10^-7 с). Поэтому в твердом теле создаются чрезвычайно высокие концентрации дислокаций и точечных дефектов, разрываются хим. связи, происходит дробление в-ва (разрушается кристал-лич. решетка), что способствует протеканию и (или) ускорению разл. физ.-хим. превращений.

 

При горении (и нормальном воспламенении) никаких ударных волн не возникает. Ни больших, ни малых. Если они возникают - это уже ненормальное, взрывное воспламенение (или детонационное горение, с резонансом). Это бы означало распространение фронта пламени со скоростями км/с.

Тепловой взрыв возникает в условиях, когда выделение тепла в результате хим. р-ции в заданном объеме в-ва превышает кол-во тепла, отводимого через внеш. пов-сть, ограничивающую этот объем, в окружающую среду посредством теплопроводности. Это приводит к саморазогреву в-ва вплоть до его самовоспламенения и взрыва.
При взрыве любого типа происходит резкое возрастание давления в-ва, окружающая очаг взрыва среда испытывает сильное сжатие и приходит в движение, к-рое передается от слоя к слою, - возникает взрывная волна. Скачкообразное изменение состояния в-ва (давления, плотности, скорости движения) на фронте взрывной волны, распространяющееся со скоростью, превышающей скорость звука в среде, представляет собой ударную волну.
Твердые хрупкие материалы дробятся под действием ударных волн до частиц размером в несколько мкм с большим числом кристаллич. дефектов

 

Вот дефекты в кристаллической решетке и происходят за счет адабатического взрыва, а не простого нагрева, при котором тепло отводится. При нагреве ничего такого не происходит.

Pokrovsky> В пушке с обычным черным порохом, который никто не профилировал, как нынче это делают с пороховыми частицами, - тоже последовательность множественных взрывообразных возгораний мелких частичек. От каждого такого малого взрыва распрстраняется небольшая ударная волна, на фронте которой поджигается очередная порция крупинок.

Ну откуда, откуда это?

ПОРОХА (т. наз. метательные ВВ), твердые смеси орг. и(или) неорг. соединений, способные устойчиво (без перехода во взрыв или детонацию) гореть в широком интервале внеш. давлений (0,1-1000 МПа)
При сохранении сплошности заряда горение П. происходит послойно -параллельными слоями в направлении, перпендикулярном пов-сти горения заряда.

 

Pokrovsky> Вообще-то это задача нестационарного поверхностного источника тепла.

Пример нестационарной теплопередачи: РС-82,132 (НУРС). Сопло и КС сделаны из малоуглеродистой стали. Выдержать температуру в тысячи градусов они не могут. Но выдерживают. Каким образом? Путем поглощения теплоты массой конструкции. В момент начала работы двигателя температура стенки постоянна и равна температуре окружающей среды. По прошествии некоторого времени работы двигателя часть теплоты передается стенке и последняя нагревается. Так как процесс передачи теплоты в стенку происходит с конечной скоростью, определяемой теплопроводностью материала, то распределение температур будет меняться. Температуры будут увеличиваться до тех пор, пока не наступит стационарный режим, характеризуемый равенством теплопередачи от газа в стенку и от стенки в окружающую среду.
Такой двигатель может работать несколько секунд, не более, пока не успеет установиться стационарный тепловой поток.
Для ЖРД:
В начальный момент работы двигателя, когда стенки КС и сопла еще холодные, не весь тепловой поток будет проходить сквозь стенки и передаваться охлаждающей жидкости. Часть этого теплового потока пойдет на разогрев конструкции. Когда стенка прогреется, весь тепловой поток будет передаваться в охладитель.

Pokrovsky> Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками/ Под.ред. Дж.М.Поута и др.; Пер. с англ. Н.К.Мышкина и др.; Под ред. А.А.Углова. - М.: Машиностроение, 1987. - 424 с. с ил. Как видите, разные воздействия - до кучи.

Нет, не видим. Лазерные, ионные и электронные пучки - это не газовая горелка. Газовая горелка способна разве что расплавить металл. А изменений в его структуре не произойдет. Для этого нужен не просто нагрев, а термообработка (переменные термические нагрузки).
Все эти лучи и пучки распространяются с намного большей скоростью, чем конвективный теплопоток, поэтому и могут создавать адиабатический нагрев. Это нельзя сравнивать даже.

Pokrovsky> Природа потока тепла на поверхность - безразлична. Хоть лазер, хоть газовая горелка, хоть дуга сварки, хоть ионная бомбардировка мощным пучком, хоть серия ударных волн.

При конвективном теплообмене перенос тепла неразрывно связан с переносом частиц движущейся жидкости или газа.
При воздействии лазера создается ударная волна, местный быстрый разогрев, тепло не успевает отводиться.
При конвекции скорость нагрева намного меньше. Так что природа имеет значение.
Если это не так, тогда зачем лазер, ионные пучки? Дешевле и проще взять горелку и нагреть. Нет, если горелка плазменная, тогда другое дело, там очень высокие температуры. Но в КС плазмы нет.

Pokrovsky> У меня получилось, что предел пластичности никеля достигается при действии на него потока 1.5-2 кВт/см2 - в течение 1 секунды. За это время волна теплового возмущения при температуропроводности никеля и никелевых жаропрочных сплавов 10-7(м2/с) как раз проходит на глубину 0.3 мм, т.е. только-только достигает керосина.

Вот это и есть адиабатический нагрев, без теплоотвода, то есть взрыв, ударная волна и т.п.
Тепловой поток сначала проходит через металлическую стенку, а только потом в керосин? Все обстоит как раз наоборот. Вначале тепло достигает именно керосина - внутри КС по стенкам течет поток керосина (завесное охлаждение).
За 1 сек невозможно прогреть до предела пластичности, а тем более такую массу (см. пример выше, о РС-132, но НУРС имеет маленький размер, по сравнению с F-1).
Возможность перегрева за 1 сек (или менее) означало бы, что тепло не успевает отводиться, а это имеет место при ударной волне, луче лазера, взрыве и т.п.

Pokrovsky> В моем лазерном случае время воздействия было еще короче. Грубо говоря, за время импульса тепло проходило 0.01 мм.

А какая разница? Дело-то не во времени воздействия, а в теплоотводе. При воздействии луча лазера тепло не успевает быстро перейти на соседний участок.

От Покровского, http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,92564#msg-92564 :
______

>Вначале тепло достигает именно керосина - внутри КС по стенкам течет поток керосина (завесное охлаждение).

Завесное охлаждение - это и вправду один из вариантов охлаждения. Известного в практике изготовления ЖРД.
Но...

1) Существовало ли оно в Ф-1? В материалах, поднимаемых за время обсуждений, кроме регенеративного, других типов охлаждения для КС - не выявилось.
Схема запуска Ф-1, сколько помню, выглядит так. Сначала в КС впрыскивается только кислород, потом из патронов - самовоспламеняющаяся жидкость, и только потом - включаются клапаны подачи керосина.
Про завесное охлаждение Ф-1 - документы на стол, однако!

2) Просто замечание. Если по стенкам течет керосин, то какого черта в Технической истории программы Аполлон следовало отмечать такую становящуюся принципиально несущественной деталь, как отражающие окислы алюминия и титана на поверхности инконеля. Просто интересно!

3) Если уж по трубкам изнутри камеры течет керосин, то мне бы глянуть на Ваши оценки температур в этом потоке керосина, - чтобы дальнейшая передача довольно значительного потока, выносимого 3% общего расхода керосина с нагреванием его на 500 с лишним градусов - выглядела бы правдоподобно.
Тоже - чистое любопытство. А вдруг и вправду возможно!

______
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,92568#msg-92568 :

>Еще раз: горение это не детонация. В двигателях возможно т.наз.детонационное горение, которое вызывает ВЧ колебания. Но такие колебания обычно разрушают двигатель. И такое горение с ВЧ колебаниями происходит даже в маршевом режиме двигателя.
>Поскольку Покровский так и не ответил на вопрос, сколько составляет скорость горения ракетного пороха, придется рассказать. Скорость горения пороха измеряется в см/с. Для жидких топлив, даже если они весьма интенсивно горят - скорость распространения пламени измеряется - м/с. Это весьма далеко от даже 1 км/с. Когда скорость распространения пламени 1 км/с , это уже взрыв.

Никомо!
Вы "дурачку включили"?

Сколько раз Вам надо повторять. Есть горение, а есть ВОСПЛАМЕНЕНИЕ. При горении в той же камере сгорания давление уже настолько велико, что условий для распространения ударной волны от теплового источника не существует. При воспламенении в камере сгорания, давление в которой невелико, - такие условия существуют. Нет противодавления на фронте.

Наиболее яркий пример такого воспламенения как раз жидких топлив - боеприпас объемного взрыва. Жидкое топливо разбрасывается в форме мелких капель по большому объему воздуха и воспламеняется. Все происходит взрывообразно. Скорость ударной волны на фронте такого взрыва вполне реально способна достигать километра в секунду.
Или Вы жидкое топливо в виде мелких капелек уже жидким не считаете?


>Цитата:
>Поскольку Покровский так и не ответил на вопрос, сколько составляет скорость горения ракетного пороха, придется рассказать. Скорость горения пороха измеряется в см/с. Для жидких топлив, даже если они весьма интенсивно горят - скорость распространения пламени измеряется - м/с. Это весьма далеко от даже 1 км/с. Когда скорость распространения пламени 1 км/с , это уже взрыв.

На Ваш вопрос по пороху и его скорости горения я не ответил по одной простой причине: это с Вашей стороны переход к болтовне не по теме. Причем совершенно бессодержательной болтовне.

Сантиметр в секунду - нормальная скорость горения пороха в бикфордовом шнуре. Т.е. спрессованного черного пороха. То же в твердотопливных реактивных двигателях. Но ровно тот же порох, не будучи влажным или спресованным, - до появления альтернативных взрывчатых веществ - прекрасно взрывался - в артиллерийских гранатах-ядрах, в ручных бомбах гренадеров, просто в бочках. Собственно воспламенение и взрыв запасов черного пороха в крюйт-камерах кораблей - и стали причиной гибели турецкого флота в Чесменском сражении.
Неужто Вы даже об этом не слышали?
А если слышали, то чего стоят все Ваши рассуждения о скорости горения пороха?
______
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,92569#msg-92569 :

>Есть только единственный путь, как можно уменьшить температуру горения - изменить соотношение компонентов топлива. И Покровский занимается бессмысленным делом, пытаясь доказать, что это не так.

Вы который раз постулируете единственность этого пути - причем без доказательств.

Теперь настал мой черед доказывать, что существует по меньшей мере еще один способ.
В центр камеры подается избыток одной из компонент. А для того, чтобы не нарушить сложившееся соотношение топливо-окислитель, недоданную компоненту возвращают камере - но ближе к стенкам, где температура пониже. Условия горения в центре - в зоне самых высоких температур - ухудшаются из-за избытка окислителя, а топливо сгорает в условиях меньших температур ближе к периферии.

Вы не поверите, этот способ описан на заре ракетной техники Штернфельдом во "Введении в космонавтику".

Считайте, я долго и упорно ждал, когды Вы черным по-белому напишете ключевое слово ЕДИНСТВЕННЫЙ. Только после этого указание на еще хотя бы один способ - превращает все Ваши рассуждения на этот счет в некомпетентные.

Теперь о методе, который для Ф-1 предложил я.
3% - это масса. А реально в сопле работает занимаемый газом объем потока.
Газ газогенератора не проходит через критическое сечение, а потому его скорость заведомо меньше, чем скорость основной струи. И вот эта относительно медленная струя, вбрасываемая в расширительную часть сопла - занимает непропорционально большую часть его проходного сечения. Так что у выхлопа возможности влияния на общую обстановку в потоке заметно выше, чем его массовая доля.

Чем это привлекательно? - Конструкция практически не меняется. А мощность, передаваемую ТНА от газов газогенератора можно поддерживать как раз изменением отношения топливо-окислитель, но только не для всего огромного потока, а для его малой части.

Ну и немножко о формулах. Как бы трудно ни было получить решение с использованием меняющихся коэффициентов, численное решение - есть просто точное количественное решение для процесса, у которого есть вполне прозрачная базовая физическая логика.

Базовая физическая логика работы сопла - достаточно проста. действительно, удельная энтальпия, равная сумме внутренней энергии и произведения давления на объем, с учетом малых потерь и с учетом нулевой скорости газа на входе в сопло(в камере сгорания), - позволяет произвести оценку скорости на срезе, исходя из параметров газа в камере сгорания и из давления в выходном сечении.
Добавляется уравнение идеального газа.
Добавляется уравнение непрерывности потока.
Добавляется выражение для скорости звука и утверждение, что в критическом сечении скорость потока равна скорости звука.

Все. Из этого производится качественная оценка поведения сопла. И отсюда все становится ясным и понятным. Если мы связаны каким-то ограничивающим допустимое расширение газов давлением на выходе(и вправду, не обязательно атмосферным,- оно может быть и ниже), то без изменения геометрии расширительной части мы решительно ничего не можем поделать с температурой.

Но отбор или добавление газов в расширительную часть, отбор или добавление тепла в расширительную часть, - средства, способные работать аналогично изменению геометрии. И по крайней мере в основном учебнике технической термодинамики для энергетических специальностей, - это было четко описано.

Образная физическая картинка взаимного влияния расширительной части сопла и камеры сгорания выглядит приблизительно так. Добавляя дополнительный газ в расширительную часть, мы сжимаем основной поток, и он оказывает большее сопротивление расширению настигающих его сзади частей потока. В конечном счете это торможение доходит до камеры сгорания. Здесь меняется концентрация продуктов горения и исходных компонент. Константа химического равновесия равная произведению концентраций исходных веществ, деленному на произведение концентраций продуктов реакции - изменяется. Теперь топливо не догорает. Уменьшается тепловыделение, уменьшается температура. Уменьшается скорость звука и сответственно скорость истечения через критическое сечение. Если при этом соответствующим образом уменьшается подача топлива и окислителя, то достигается новое равновесное состояние.

______
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,92588#msg-92588 :

>А какая разница? Дело-то не во времени воздействия, а в теплоотводе. При воздействии луча лазера тепло не успевает быстро перейти на соседний участок.

Лазерной указкой не пользовались?
Какой там в луче нагрев? - Никакой.

Вопрос о плотности мощности в луче и соотношении ее с теплопроводностью и температуропроводностью. А лазер - одно из средств доставки соответствующей плотности мощности к объекту.

Уже при 1 кВт/см2 возникающие напряжения в никеле в случае любой формы подачи энергии на материал приближаются к порогу пластической деформации. Но даже когда они составляют не 600 МПа, а 100 МПа, т.е. находятся в рамках деформации упругой, они все-равно вызывают изменение фаз конкретно в жаропрочных никелевых сплавах, а не в любых материалах. Просто с несколько меньшей скоростью накопления фазы. Но в моих экспериментах эта скорость накопления была совсем уж высокой. Снижение ее в 1000 раз - не принципиально. Для сохранения прочности конструкции ее надо уменьшить в 100 тыс. - 1 млн. раз.

А скорость нарастания плотности мощности более 1 кВт в секунду - как ни крути выходит из скорости нарастания тяги двигателя. Через 5 секунд он уже в режиме. Прогрев не затягивается на десятки секунд.

Ну вот, теперь Покровского окончательно зациклило. Он игнорирует то, что ему пишут, и продолжает попытки настоять на своих утверждениях, любыми (жульническими) способами. Если фантазия у покровского не иссякнет, то он может продолжать нести всякую фантастическую рениксу, я так понимаю, еще довольно долго, причем это будут вариации на одну и ту же тему.

Поэтому отвечу Покровскому несколько попозже.

Просьба Покровского: http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,92720#msg-92720

Новые ответы Покровскому:

Pokrovsky> Разъясните, пожалуйста коллеге Никомо, что я отвечаю на вопросы поштучно, а не общим потоком. Но его текст плохо структурирован. Когда "смешались в кучу кони, люди и залпы тысячи орудий",- ответить на каждый из вопросов оппонента практически нереально. Он просто пропадает за другими словесами.

У меня нет никаких ни научных, ни технических вопросов к Покровскому. И ответы его мне вовсе не нужны. Где Покровский увидел вопросы? Я же пишу:"Новые ответы Покровскому". Не вопросы.
Покровский не понимает предмета, о котором берется рассуждать. Поэтому он выдвигает одну нереалистическую теорию за другой, пытаясь любой ценой (неважно какой) отстоять свою линию.
У меня есть только один вопрос: кого Покровский пытается обмануть? Те, кто читает все это на форуме, похоже не очень разбираются в этих вопросах, и теряют интерес к этому бессмысленному спору. А меня ему обмануть все еще не получается.

Pokrovsky> Мы все люди. У нас ограниченное время работы в Инете. Если я вижу один вопрос, - я либо на него отвечаю, либо отставляю на будущее. Если текст содержит 20 вопросов, то я половину из них не вижу(мыслю-то я иначе, чем оппонент, однако), на остальную половину могу ответить постепенно, вопрос за вопросом. А в будущем - думать о том, каково оппоненту читать неструктурированный текст, содержащий, как мыслит автор еще и вопросы.

Но и я и 7-40, мы разбираем все, что пишет Покровский. У Покровского проблема в другом - он не знает предмета, о котором взялся судить. Конечно, ему трудно отвечать за то, что он пишет. Так пусть и не отвечает (это и не вопросы вовсе). Зачем? Что заставляет Покровского бегать по одним и тем же кругам?

А теперь - разбор "неструктурированного текста" Покровского. (разбор этот можно разделить на части, если это так нужно)

Pokrovsky>
Завесное охлаждение - это и вправду один из вариантов охлаждения. Известного в практике изготовления ЖРД.
Но...

1) Существовало ли оно в Ф-1? В материалах, поднимаемых за время обсуждений, кроме регенеративного, других типов охлаждения для КС - не выявилось.
Схема запуска Ф-1, сколько помню, выглядит так. Сначала в КС впрыскивается только кислород, потом из патронов - самовоспламеняющаяся жидкость, и только потом - включаются клапаны подачи керосина.
Про завесное охлаждение Ф-1 - документы на стол, однако!

 

Ну, схема зажигания, в общем, похожа, только Покровскому неведомо, что самовоспламеняющуюся жидкость вытесняет из патрона именно керосин (т.е. он идет сразу за ней).
Какие документы надо? на русском языке? Пожалуйста, Гахун Г.Г.,Баулин В.А.,Володин В.А.,Курпатенков В.Д, Краев М.В.,Трофимов В.Ф. "Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей", стр.88 стр. 14 сверху.
Что касается иностранных, то они у меня есть, но пока я не дам ссылку Покровскому, пусть немного перебесится. А то я даю ему ссылку за ссылкой, цитату за цитатой, а Покровский все это игнорирует и продолжает гнуть свое.
По этому вопросу скажу лишь одно - есть такие сведения (и график распределения), что соотношение компонентов на стенке по причине завесы было 1:1,5 вместо 1:2,27 в КС.
Хотя, зачем я все это говорю - до Покровского, наверное и это не дойдет...

Pokrovsky>
2) Просто замечание. Если по стенкам течет керосин, то какого черта в Технической истории программы Аполлон следовало отмечать такую становящуюся принципиально несущественной деталь, как отражающие окислы алюминия и титана на поверхности инконеля. Просто интересно!

 

Если Покровскому это интересно, пусть ищет ответ. Я эту историю не сочинял. А завесное охлаждение было, это факт. И спорить с ним бессмысленно.

Pokrovsky>
3) Если уж по трубкам изнутри камеры течет керосин, то мне бы глянуть на Ваши оценки температур в этом потоке керосина, - чтобы дальнейшая передача довольно значительного потока, выносимого 3% общего расхода керосина с нагреванием его на 500 с лишним градусов - выглядела бы правдоподобно.
Тоже - чистое любопытство. А вдруг и вправду возможно!

 

Покровский не знает, как рассчитывается завесное охлаждение. А если бы даже и знал, то для расчета надо знать специфические параметры, которые есть в специальных справочниках. Поэтому, пока, чтобы Покровский не плодил невероятных теорий, я приводить эти параметры не буду (но они есть у меня).
Скажу, опять-таки, одно - на наружное охлаждение уходил не весь керосин, а 70% только от всего общего расхода.
Пока не вижу смысла приводить ни ссылок, ни детальных данных (хотя они есть) - Покровский их игнорирует, и продолжает гнуть свою линию. А если я ему что-нибудь приведу, он тут же построит из этих фрагментов нечто невероятное, не имеющее с реальностью ничего общего.

Pokrovsky>
Сколько раз Вам надо повторять. Есть горение, а есть ВОСПЛАМЕНЕНИЕ. При горении в той же камере сгорания давление уже настолько велико, что условий для распространения ударной волны от теплового источника не существует. При воспламенении в камере сгорания, давление в которой невелико, - такие условия существуют. Нет противодавления на фронте.

Наиболее яркий пример такого воспламенения как раз жидких топлив - боеприпас объемного взрыва. Жидкое топливо разбрасывается в форме мелких капель по большому объему воздуха и воспламеняется. Все происходит взрывообразно. Скорость ударной волны на фронте такого взрыва вполне реально способна достигать километра в секунду.
Или Вы жидкое топливо в виде мелких капелек уже жидким не считаете?

 

ну вот, я же говорил! Покровский продолжает, как ни в чем ни бывало игнорировать то, что ему пишут. Ну, для кого я привел пример детонационного горения? Давление "настолько велико", а детонация происходит. Я уже не буду тут приводит аргументацию того, что горение - это не взрыв. Цитаты я приводил неоднократно ранее. Если Покровский их неколько раз проигнорировал, то проигнорирует и на этот раз.
Есть только одно пояснение. Покровский полагает, что в КС распыливают сразу всю порцию топливной смеси, а потом поджигают. Такое называется пушечным запуском. Для больших двигателей такой запуск неприемлем, именно как раз по причине заброса давления в КС, что может привести к разрушению двигателя. Поэтому, для воспламенения подают меньший расход топлива, постепенно плавно (или ступенчато) увеличивая расход.
Нет взрыва при воспламенении, потому что нет скоростей распространения пламени, измеряемых в км/с. А именно этим горение и отличается от взрыва.

Pokrovsky> Никомо! Вы "дурачку включили"?

Нет, "дурачку включил" именно Покровский. Ему несколько раз привели... ах да, я и забыл, что у Покровского образ мышления иной, чем у простых людей:

Pokrovsky> мыслю-то я иначе, чем оппонент, однако

Да, вот этого я не учел, что у Покровского есть какие-то проблемы с мышлением...

Pokrovsky>
Сантиметр в секунду - нормальная скорость горения пороха в бикфордовом шнуре. Т.е. спрессованного черного пороха. То же в твердотопливных реактивных двигателях. Но ровно тот же порох, не будучи влажным или спресованным, - до появления альтернативных взрывчатых веществ - прекрасно взрывался - в артиллерийских гранатах-ядрах, в ручных бомбах гренадеров, просто в бочках. Собственно воспламенение и взрыв запасов черного пороха в крюйт-камерах кораблей - и стали причиной гибели турецкого флота в Чесменском сражении.
Неужто Вы даже об этом не слышали?
А если слышали, то чего стоят все Ваши рассуждения о скорости горения пороха?

 

У Покровского точно, проблемы с мышлением... Ну вот для кого я привел цитаты (цитаты, а не рассуждения) о скорости горения пороха? Для Покровского это, наверное, открытие, что порох не взрывается. Хоть погуглил бы что-ли... а то пишет, не зная предмета. Строго говоря, дымный порох, по современной классификации, не относится к взрывчатым веществам, потому что в нем не происходит взрыва, в том смысле, как это понимается нынче (хотя уже и давно). Вот я поэтому и говорю, что у Покровского мышление XIX века, неиначе как...
Покровский хоть бы со специалистами проконсультировался, что ли...

>> Есть только единственный путь, как можно уменьшить температуру горения - изменить соотношение компонентов топлива. И Покровский занимается бессмысленным делом, пытаясь доказать, что это не так.

Pokrovsky> Вы который раз постулируете единственность этого пути - причем без доказательств.

Да что ж такое-то! Это Покровский так издевается, что ли? Ему дают доказательства, а он говорит - нет доказательств.

Pokrovsky>
Теперь настал мой черед доказывать, что существует по меньшей мере еще один способ.
В центр камеры подается избыток одной из компонент. А для того, чтобы не нарушить сложившееся соотношение топливо-окислитель, недоданную компоненту возвращают камере - но ближе к стенкам, где температура пониже. Условия горения в центре - в зоне самых высоких температур - ухудшаются из-за избытка окислителя, а топливо сгорает в условиях меньших температур ближе к периферии.

Вы не поверите, этот способ описан на заре ракетной техники Штернфельдом во "Введении в космонавтику".

 

Нет, я не поверю, что Штернфельд мог такое написать. А вот что такое мог написать Покровский - это да, я верю, поскольку у него "другое мышление".
Это что ж такое? В центре КС из-за избытка окислителя температура горения падает, а на периферии горячо, как при нормальном горении. То есть, вместо того, чтобы защитить стенку от прогара, понизив температуру около стенки, Покровский предлагает понизить температуру далеко от стенки, и пусть эта стенка горит себе синим (или еще каким) пламенем.
Кстати, чтобы предварить дальнейшие измышления Покровского, скажу, что стенки КС избытком окислителя, то есть кислорода, не защищают. Казалось бы, почему? При избытке компонента ведь температура понизится. А горячий кислород будет взаимодействовать со стенкой и она прогорит (Годдард "на заре ракетной техники" в этом убедился, в своих экспериментах).

Pokrovsky> Считайте, я долго и упорно ждал, когды Вы черным по-белому напишете ключевое слово ЕДИНСТВЕННЫЙ. Только после этого указание на еще хотя бы один способ - превращает все Ваши рассуждения на этот счет в некомпетентные.

Нет, некомпетентность тут как раз предъявляет Покровский. Потому что таким способом, который он описал, никто не защищает стенки КС от прогара. Это если только "на заре ракетной техники", Годдард производил подобные эксперименты (и неудачные).
Да, и кстати, у Покровского что происходит? Изменение соотношения компонентов! Местное? да. Только не у стенок, а в центре - бессмысленная вещь, которая будет снижать тягу, а стенки защитить от прогара не сможет.

Pokrovsky> Газ газогенератора не проходит через критическое сечение, а потому его скорость заведомо меньше, чем скорость основной струи. И вот эта относительно медленная струя, вбрасываемая в расширительную часть сопла - занимает непропорционально большую часть его проходного сечения. Так что у выхлопа возможности влияния на общую обстановку в потоке заметно выше, чем его массовая доля.

Вообще-то газ из ГГ проходит критическое сечение. Но не в ГГ, а перед лопатками турбины. И с чего эта струя будет занимать непропорционально большую часть его сечения? Она что, не может смешиваться с основным потоком? основной поток не способен этот выхлоп увлечь? А главное - давление. Давление в выхлопе с турбины должно быть намного выше давления в сопле, чтобы оно могло занять большую часть. А оно больше, но не так много. Вот, давление окружающей среды больше, чем давление на срезе, почти в два раза. А пламя что, занимает только часть сопла?

Pokrovsky> Образная физическая картинка взаимного влияния расширительной части сопла и камеры сгорания выглядит приблизительно так. Добавляя дополнительный газ в расширительную часть, мы сжимаем основной поток, и он оказывает большее сопротивление расширению настигающих его сзади частей потока. В конечном счете это торможение доходит до камеры сгорания. Здесь меняется концентрация продуктов горения и исходных компонент. Константа химического равновесия равная произведению концентраций исходных веществ, деленному на произведение концентраций продуктов реакции - изменяется. Теперь топливо не догорает. Уменьшается тепловыделение, уменьшается температура. Уменьшается скорость звука и сответственно скорость истечения через критическое сечение. Если при этом соответствующим образом уменьшается подача топлива и окислителя, то достигается новое равновесное состояние.

Даже не знаю, что тут и сказать. Как Покровский мог до такого додуматься? (однако, мог - другой способ мышления)
Покровский не знает, каким образом рассчитывают горение в КС, но берется поучать. Константы химических реакций не исходных веществ и продуктов реакции, а константы диссоциации ПС.
В расчете участвуют только эти константы, а не те, что пишет Покровский.
Давление перед форсунками ~на 15% больше давления в КС. Изменения давления в КС влияют на давление перед форсунками. Но вот когда перепад давлений в 120 РАЗ(!), область низкого давления не может никакого сколь-нибудь значащего влияния оказать на область высокого давления. Это раз.
А это что такое - константа химического равновесия меняется от давления? Константы диссоциации зависят только от температуры. С увеличением давления степень диссоциации падает, сгорание становится более полным, но и температура растет. Но влиять на степень диссоциации давлением можно весьма незначительно - вот поэтому изменение давления не приводит к большому изменению температуры горения. Это два.
Изменение давления в КС, вследствие колебаний, приводит к изменению расхода на форсунках, но никоим образом не к изменению соотношения компонентов. А, у Покровского не меняется соотношение компонентов! Изменяется концентрация ПС? А это, значит, и давление. Стало быть, у Покровского все тот же боян про изменение температуры от давления, но на другой манер. (Опять Покровский жульничает)
И еще - то, что Покровский описывает, очень уж похоже на изменение тяги с высотой - меняется "сжимание основного потока в расширительной части", как выражается Покровский. Расход с высотой не меняется, температура в КС тоже не меняется (более того, даже скорость звука не меняется, хотя при приближенном расчете она будет меняться, но при точном - нет). Исходя же из логики Покровского, по мере поднимания ракеты на новую высоту, у нее в КС двигателя должна расти температура. Однако!

Pokrovsky> Лазерной указкой не пользовались? Какой там в луче нагрев? - Никакой.

Это тут при чем? Я не говорил ничего про мощность в луче лазера.

Pokrovsky> Вопрос о плотности мощности в луче и соотношении ее с теплопроводностью и температуропроводностью. А лазер - одно из средств доставки соответствующей плотности мощности к объекту.
Pokrovsky> А скорость нарастания плотности мощности более 1 кВт в секунду - как ни крути выходит из скорости нарастания тяги двигателя. Через 5 секунд он уже в режиме. Прогрев не затягивается на десятки секунд.

Покровский проигнорировал то замечание, что у него прогрев адиабатический, когда тепло не успевает отводиться от объекта.
Я тоже проигнорирую то, что он пишет про мощность.

Если в штатном режиме все тепло передается в керосин, то что мешает этому теплу уйти на разогрев конструкции? Через металл тепло проходит гораздо быстрее, чем передается в керосин.

А вот что Покровский раньше писал, в своей статье?

В материале за один-единственный миллисекундный импульс с плотностью мощности того же масштаба, что и облучение стенки в камере сгорания, возникают ударные волны, под действием которых происходит фазовая модификация материала.

 

Для Покровского, вероятно, теперь нет разницы между миллисекундой и секундой. И про ударные волны он что-то позабыл...
То есть, он теперь полагает, что достаточно до 500 гр нагреть никелевый сплав (неважно чем) и в нем уже происходят модификации кристаллической решетки, ударные волны, и пр.
Зачем тогда Покровскому лазер, а? Это ж можно любой горелкой получить, даже больше температуру.
А что там написано в книжке, которую Покровский привел?

Лазерные, электронные и даже ионные пучки могут обеспечить столь быстрый нагрев поверхностных слоев, что объемная температура практически не изменяется.
Выделяющаяся мощность может оказаться огромной. Например, выделение энергии 1 Дж на 1см2 за 10 нс соответсвует удельной мощности 100 МВт/см2

 

Однако, есть различия... изменения в структуре возникают в зоне местного нагрева и именно за счет того, что он местный, а не общий.

В конце - резюме.
В итоге Покровский вышел на 3 повторяющихся цикла.
Pokrovsky> 1) О регулировке температуры давлением.
Pokrovsky> 2) О детонациях и ударных волнах.
3) воздействие на материал луча лазера (или ионных пучков и пр.) = простому нагреву.

А вопрос вот какой: сколько Покровский собирается бегать по этим кругам?

Новый круг:
_______
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,93012#msg-93012

По этому вопросу скажу лишь одно - есть такие сведения (и график распределения), что соотношение компонентов на стенке по причине завесы было 1:1,5 вместо 1:2,27 в КС.

 

Не волнуйтесь. Мне не нужно отношение компонент на стенке. Мне нужно, чтобы Вы подтвердили именно сказанную Вами фразу:

Вначале тепло достигает именно керосина - внутри КС по стенкам течет поток керосина (завесное охлаждение).

Это касается вопроса механизма передачи тепла на металл стенки. Не то прямо - излучением и горячими газовыми частицами. Не то через поток жидкого керосина.

А неравномерное по камере соотношение компонент - из другой оперы.
Как раз из области того, что якобы ну никак не мог сказать Штернфельд.
_______
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,93014#msg-93014

Нет, я не поверю, что Штернфельд мог такое написать. А вот что такое мог написать Покровский - это да, я верю, поскольку у него "другое мышление"

 

В самом деле, для того, чтобы снизить температуру в камере сгорания до предела, безопасного для целости камеры, можно вводить достаточный избыток одного из компонентов. Для того же, чтобы использовать одновременно и преимущества стехиометрического состава топлива и большого перепада давления с целью получить наибольшую скорость истечения, можно производить впрыскивание недостающего компонента в канал сопла в том месте, где температура уже достаточно низка
А.А.Штернфельд. Ведение в космонавтику.Второе изд. М.: Наука, - 1974 г.- стр. 83.(глава VII. Физико-химические процессы. Пункт 5. Влияние диссоциации).

Или Вам нужна отсканированная страница из книги?
_______
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,93028#msg-93028

Скажу, опять-таки, одно - на наружное охлаждение уходил не весь керосин, а 70% только от всего общего расхода.

 

Ой! А я написал 3%. - Как для газогенератора.

Спасибо.

70% - это 0.7*2570/3.27=550 кг керосина в секунду.

Теплоемкость берем по трансформаторному маслу при температуре 80 градусов - 2 кДж/(кг*К). Для оценок эта цифра удобна. Хотя сама теплоемкость с температурой растет. Уже при 120 это 2.26.

Подогрев керосина в регенеративной рубашке - более 500 градусов

550*2000*500=5.5*10⁸ Вт
И даже больше, если учесть довольно быстрый рост теплоемкости с температурой.
При площади поверхности охлаждаемой стенки камеры сгорания порядка единиц квадратных метров это как раз 10⁴ Вт/см2= 10 кВт/см2. - Причем в штатном режиме работы двигателя. - Это как раз та цифра, в которой Вы сомневались.

А всего-то надо было не полениться взять калькулятор.
________
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,93038#msg-93038

Для Покровского это, наверное, открытие, что порох не взрывается. Хоть погуглил бы что-ли... а то пишет, не зная предмета. Строго говоря, дымный порох, по современной классификации, не относится к взрывчатым веществам, потому что в нем не происходит взрыва, в том смысле, как это понимается нынче (хотя уже и давно).

 

А Вы еще и новохронолог, получается.

Про Чесменское сражение, в котором турецкие корабли взрывались на собственном порохе, - врут историки?

И Лев Николаевич Толстой совсем изоврался. У него князь Андрей Болконский как раз получил смертельное ранение от взрыва гранаты.

Ну не взрывается черный порох - и все тут...

Правда, у Никомо появилась оговорка: в том смысле, как это понимается нынче.
Короче, если бы турки понимали взрыв в современном смысле, то они типа могли бы и Чесменское сражение выиграть, а не тысячами взлетать на воздух. Турки, одним словом...

_______
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,93055#msg-93055

Есть только одно пояснение. Покровский полагает, что в КС распыливают сразу всю порцию топливной смеси, а потом поджигают. Такое называется пушечным запуском. Для больших двигателей такой запуск неприемлем, именно как раз по причине заброса давления в КС, что может привести к разрушению двигателя. Поэтому, для воспламенения подают меньший расход топлива, постепенно плавно (или ступенчато) увеличивая расход.
Нет взрыва при воспламенении, потому что нет скоростей распространения пламени, измеряемых в км/с.

 

Беситься совершенно никчему. И выдумывать за Покровского что-то тоже не надо.

Впрочем, разъясняю уже не Никомо, а читателям.

Скорость распространения пламени по топливной смеси - не тождественна полному сгоранию этой смеси.
Ровно как в случае горения леса. Ветер дунул - и пламя быстро охватило верхушки деревьев. Скорость распространения пламени лишь чуть медленнее скорости ветра. Но сами деревья будут гореть после этого часами.

Еще очень хорошая аналогия вспышка костра. на притухший до углей костер кладут сухие ветки. Они начинают дымиться белым дымом. Происходит термическое разложение древесины, возгонка из нее каких-то смол и пр. Костер окутывается этим густым белым дымом. Но пламени еще нет. И вдруг - весь этот объем дыма одновременно вспыхивает. Происходит что-то типа взрыва, но очень слабенького. И после этого все ветки по всему костру оказываются охваченными пламенем. Вся основная энергетика горения костра - от сгорания самих веток. Причем медленного. Но вспышка, за счет которой они начинают гореть повсеместно, - распространяется от места, где условия возгорания сформировались, - очень быстро. Со скоростью звука и более. Только энергия, выделяющаяся в этом процессе стремительного воспламененения газовых продуктов разложения древесины, - невелика. На легкий звук "Пых!" хватает. А вот разнести что-то в клочья - она не может.

Практически то же самое происходит в случае поджига смеси воздуха с парами спирта в опустевшей бутылке водки. Стремительное со скоростью звука и выше распространение реакции горения. Но взрыв слабенький. В парообразном состоянии находится слишком мало спирта.

Либо Никомо совсем безграмотен, либо преднамеренно подменяет друг другом разные процессы. Причем с точки зрения вопроса об удельной мощности тепловыделения на стенке это для него совершенно бесполезно. Он вообще не удосуживается что-либо оценивать численно. - Хотя бы из баланса тепла в топливе при регенеративном охлаждении.
_________
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,93069#msg-93069

Вообще-то газ из ГГ проходит критическое сечение. Но не в ГГ, а перед лопатками турбины. И с чего эта струя будет занимать непропорционально большую часть его сечения? Она что, не может смешиваться с основным потоком? основной поток не способен этот выхлоп увлечь? А главное - давление. Давление в выхлопе с турбины должно быть намного выше давления в сопле, чтобы оно могло занять большую часть. А оно больше, но не так много. Вот, давление окружающей среды больше, чем давление на срезе, почти в два раза. А пламя что, занимает только часть сопла?

 

Да, перед лопатками турбины газ и вправду проходит свое критическое сечение, но после этого расходует львиную долю приобретенной кинетической энергии - на то, чтобы крутить турбину, - и тормозится.

О смешении. Некоторое смешение, конечно, есть - за счет диффузии. А сами сверхзвуковые потоки в соплах - ламинарные, слоистые. То, что влезло в поток из газоотводных трубок, - будет течь преимущественно своими трубками тока.

О давлении. Для того, чтобы занять непропорционально большую часть сечения - никаких сверхдавлений не надо. Надо чтобы просто давление струи в соответствующем сечении не препятствовало выходу газа из выхлопных трубок.
Поскольку сечение соответствующего участка расширительной части сопла рассчитано на прием дополнительной порции газов, они и занимают отведенную им часть сечения. При близких давлениях газ основного потока и газ из газогенератора - имеют приблизительно одинаковый удельный объем. Но скорость выхлопа - значительно ниже скорости основного потока в его центральной части. Соответственно для прохода этого потока выхлопа требуется заметно большее сечение, чем в среднем для основного потока. Вот и получается, что 3% газов заполняют 12-15% сечения сопла в его периферийной части.
Элементарно.

Давление окружающей среды здесь мало на что влияет.

В струе статическое давление газов может быть меньше давления окружающей среды, но существует еще и давление скоростного напора. Львиная доля энергии газов сосредоточена в их поступательной скорости. Вырываясь из сопла струя действует на воздух как твердый поршень. Гоня перед собой ударную волну. И эта ударная волна в конце концов превращается в стоячий(относительно корпуса ракеты) скачок уплотнения. Который находится в осевом направлении достаточно далеко от среза сопла. Но своими - краями замыкается на корпус.
На этом скачке уплотнения скорость прохождения газов через поверхность скачка - строго равна скорости звука в окружающем воздухе. Указанный "стоячий" скачок по мере подъема ракеты медленно удаляется от ракеты.

Давление за скачком - приблизительно в 2 раза больше давления в окружающей среде. Откуда такое? - если на срезе оно было меньше?
В термализующемся газе кинетическая энергия потихоньку распределяется по степеням свободы молекул. И давление нарастает за счет уменьшения кинетической энергии направленного движения.


Так вот, изменения, происходящие на этой удаленной от ракеты поверхности скачка, - до набора ракетой сверхзвуковой скорости - в принципе доходят до КС, но ввиду удаленности самой поверхности, - в виде весьма малых изменений.

Хорошая аналогия здесь - реакция катушки провода на перемещение около нее куска железа. Если близко, то наводится весьма серьезная э.д.с. По мере удаления куска, сигнал ослабевает по кубическому закону.

__________
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,93080#msg-93080

Для Покровского, вероятно, теперь нет разницы между миллисекундой и секундой. И про ударные волны он что-то позабыл...
То есть, он теперь полагает, что достаточно до 500 гр нагреть никелевый сплав (неважно чем) и в нем уже происходят модификации кристаллической решетки, ударные волны, и пр.
Зачем тогда Покровскому лазер, а? Это ж можно любой горелкой получить, даже больше температуру.

 

Совсем ничего Покровский не забыл.
Все в порядке. Нам важно, чтобы напряжения достигли уровня, при котором начинаются сдвиги вещества. Вот на этом уровне
1) Быстро нарастает общее количество дислокаций(приблизительно в 1000 раз)
2) Повышается скорость их движения - до скорости звука в металле - как раз вблизи разрушения хрупких материалов и при напряжениях начала пластической деформации для пластичных.
3) Кооперативное движение дислокаций со скоростью звука - и есть то, что называется ударными волнами в металле.

Миллисекунда или секунда тут ни причем. Если за счет слишком высокой скорости нагрева материала реализуются сжимающие или растягивающие напряжения на уровне предела пластичности, материал многократно, то здесь, то там срывается в скольжение фрагментов друг относительно друга. И генерятся сопровождающие какждый акт скольжения кооперативные движения дислокаций, т.е. ударные волны.

А чем нагреть - и вправду не важно. Лишь бы скорость изменения температуры поверхности была достаточно высока. В практике использования жаропрочных изделий существует понятие - тепловой удар.
Кстати, на тепловой удар при пуске двигателя - конструкторы Ф-1 наверняка рассчитывали.
Они просто не знали, что при этом в инконеле накапливаются опасные фазовые изменения.

Кстати, после 1969 года, когда жаропрочность никелевых сплавов была четко увязана с объемной долей гамма-штрих фазы, были предприняты попытки создавать сплавы, полностью состоящие из гамма-штрих фазы. И при этом было обнаружено, что материал получается слабым - трещит по межзеренным границам. А пытались - потому что теоретические представления о природе жаропрочности - были совсем еще плохонькие.

Новые ответы Покровскому:

Ну вот, все три круга в наличии. Поскольку Покровский не ответил на вопрос, как долго он собирается бегать по этим кругам, приходится полагать, что долго...

Pokrovsky>
Не волнуйтесь. Мне не нужно отношение компонент на стенке. Мне нужно, чтобы Вы подтвердили именно сказанную Вами фразу:
Вначале тепло достигает именно керосина - внутри КС по стенкам течет поток керосина (завесное охлаждение).
Это касается вопроса механизма передачи тепла на металл стенки. Не то прямо - излучением и горячими газовыми частицами. Не то через поток жидкого керосина

 

Я и не волнуюсь. Покровскому нужен механизм завесного охлаждения? Пожалуйста.

При внутреннем охлаждении задача состоит в том, чтобы путем создания около стенок слоя газа пониженной температуры или же жидкостной и паровой завесы в значительной степени снизить тепловые потоки идущие в стенки.
Снижение температуры газа в пристеночном слое достигается искусственным обогащением горючим пристеночного слоя.
Если на внутреннее охлаждение подается жидкость, то под действием сильных тепловых потоков она испаряется и над слоем жидкости создается защитный слой из паров жидкости. Таким образом, получается как бы два защитных слоя: пара и жидкости. Вдали от места подачи жидкость испаряется, но защитный слой пара, остающийся у стенки, еще предохраняет на некотором участке стенку от прогорания.
Тепло от горячих продуктов сгорания отдается не непосредственно металлической стенке, а защитной пленке и расходуется на нагревание и испарение пленки, а также на перегрев пленки пара, получающегося при кипении жидкости. Кроме того, пленка жидкости, обладающая отражающими свойствами, может играть роль экрана, защищающего стенку камеры двигателя от воздействия лучистых тепловых потоков.

 

Этого достаточно Покровскому? Или ему еще что-то непонятно?

Pokrovsky> А неравномерное по камере соотношение компонент - из другой оперы. Как раз из области того, что якобы ну никак не мог сказать Штернфельд.

Из какой "другой оперы"? Другое соотношение компонентов не стенке КС - это и есть завесное охлаждение. Что, Покровскому и это непонятно? Тогда он тупой.

Pokrovsky> А.А.Штернфельд. Ведение в космонавтику.Второе изд. М.: Наука, - 1974 г.- стр. 83.(глава VII. Физико-химические процессы. Пункт 5. Влияние диссоциации). Или Вам нужна отсканированная страница из книги?

Нет, отсканированная страница не нужна. Эта книга у меня есть. Дело в том, что Штернфельд вот таким не совсем обычным образом пишет именно про завесное охлаждение в КС. Покровский же придумал все шиворот-навыворот. Так что у Штернфельда все верно. А у Покровского - неверно.
И, поскольку такое описание у Штернфельда как бы несколько сбивает с толку, то Покровский вообразил, будто бы у Штернфельда изложен некий особенный способ понижения температуры в КС.
Почему не может быть того, что описал Покровский, я ранее объяснял. Разберем детально Штернфельда.
Как можно прочесть то, что пишет Штернфельд? Примерно так: в КС изменили соотношение компонентов с перевесом горючего, затем в центральную часть КС добавляют недостающее количество окислителя, доводя до стехиометрического соотношения, а у стенок - остался перевес горючего. Любое другое прочтение - бессмысленно. Но, если Покровский хочет буквоедства, тогда прочтем Штернфельда буквально. Что же получается? Изменяем соотношение компонентов в КС, а затем вводим недостающее количество другого компонента в сопло(?). Ладно, допустим что так (хотя вещь бессмысленная - никто не организовывает горение в сопле. Тяга и так уменьшается из-за смещения соотношения компонентов, так что введение в сопло чего угодно, хоть святой воды, вызовет только дополнительные потери тяги). Ну, так и в этом случае выходит, что температура в КС понижается за счет изменения соотношения компонентов, в КС более никаких изменений не происходит, а только в сопле.
Зря Покровский пытается выкрутиться. Доказательство очень жесткое - термохимический расчет.
Так что там писал Покровский?

Pokrovsky> Передайте 7-40, что он ДЯТЕЛ. Он поймет...

Ну вот, теперь дятел - Покровский. Поймет ли?

Цитата:
Скажу, опять-таки, одно - на наружное охлаждение уходил не весь керосин, а 70% только от всего общего расхода.
Pokrovsky>
Ой! А я написал 3%. - Как для газогенератора.
Спасибо.

 

Покровский, как всегда торопится. Зря спасибо говорил. То, что 70% керосина уходило на наружное охлаждение, не означает, что на завесу уходило 30%.
Ну, как я и говорил - стоит Покровскому дать какие-нибудь сведения, как он тут же из них сочиняет черте-что невероятное.
А все потому, что торопится. Наверное, надо быстрее бежать по кругу...

Pokrovsky>
При площади поверхности охлаждаемой стенки камеры сгорания порядка единиц квадратных метров это как раз 10⁴ Вт/см2= 10 кВт/см2. - Причем в штатном режиме работы двигателя. - Это как раз та цифра, в которой Вы сомневались.
А всего-то надо было не полениться взять калькулятор.

 

Кто, я сомневался? Я же с самого начала указал, что эта цифра относится к суммарному теплопотоку, а не к лучистому, как писал в своей статье Покровский.
Ведь писал же это Покровский в своей статье?

Pokrovsky> А при пуске? А при пуске масштаб лучистых потоков на поверхность моментально возрастает до уровня 10⁴-10⁵ Вт/см2

 

Один и тот же расчет, но на разный манер Покровский делает многократно. А зачем? Еще один круг?

Pokrovsky>
А Вы еще и новохронолог, получается.
Про Чесменское сражение, в котором турецкие корабли взрывались на собственном порохе, - врут историки?
...(поскипано)

 

Ну вот, это мне Покровский пишет : "не волнуйтесь". Да ему самому не мешало бы успокоиться. Вместо того чтобы проявлять эмоции и приводить художественные произведения в пример, Покровскому было бы лучше поинтересоваться, в чем тут дело, но нет. Покровскому надо бежать по кругу, ему некогда...
Что там в составе дымного пороха? Нитрат калия, уголь и сера? Ну, уголь не взрывается, сера тоже. Нитрат калия взрывается? Ай-яй-яй! Нитрат калия еще недавно можно было купить в магазине для садоводов, он там продавался как удобрение - калийная селитра. Это что же получается? Взрывчатку, которой можно разворотить полмагазина, продавали просто так, и никаких предосторожностей?
Но Покровский их разоблачил! Ишь, диверсанты! Больше продавать не будут.
Ладно, пусть Покровский еще побегает по кругу, раз это ему так нравится, вместо того, чтобы разобраться, в чем же дело.

Pokrovsky> Впрочем, разъясняю уже не Никомо, а читателям.

А читателей становится все меньше и меньше... похоже, что читателям надоел бесконечный бег по трем кругам в пустоте.

Pokrovsky> Скорость распространения пламени по топливной смеси - не тождественна полному сгоранию этой смеси.

Конечно, не тождественна. Как может скорость быть тождественна сгоранию?
А если нормальным языком - то сгорание и не может быть полным, вследствие диссоциации ПС и нестехиометрического соотношения компонентов топлива. Так что потери при сгорании есть всегда. Есть только полнота сгорания, а не полное сгорание.

Pokrovsky> Вся основная энергетика горения костра - от сгорания самих веток. Причем медленного. Но вспышка, за счет которой они начинают гореть повсеместно, - распространяется от места, где условия возгорания сформировались, - очень быстро. Со скоростью звука и более. Только энергия, выделяющаяся в этом процессе стремительного воспламененения газовых продуктов разложения древесины, - невелика. На легкий звук "Пых!" хватает. А вот разнести что-то в клочья - она не может

Это вот про то, что такое воспламенение:

Возможны два предельных режима теплового воспламенения: 1) самовоспламенение, при к-ром подводимое тепло успевает равномерно распределиться по всему реакц. объему; ускорение р-ции начинается в центре этого объема, где условия теплоотвода наихудшие; 2) зажигание, к-рое происходит при столь интенсивном прогреве системы от внеш. источника, что подводимое тепло не успевает равномерно распределиться по всему объему и ускорение р-ции начинается в поверхностных слоях в-ва. Самовоспламенение обычно приводит к объемному горению, зажигание - к волне горения.

 

конечно, разнести в клочья не может - ударной волны нет. А "взрыв" без ударной волны - уже не является взрывом. В лучшем случае - быстрым горением.

При взрыве любого типа происходит резкое возрастание давления в-ва, окружающая очаг взрыва среда испытывает сильное сжатие и приходит в движение, к-рое передается от слоя к слою, - возникает взрывная волна. Скачкообразное изменение состояния в-ва (давления, плотности, скорости движения) на фронте взрывной волны, распространяющееся со скоростью, превышающей скорость звука в среде, представляет собой ударную волну.

 

еще раз: разница именно в скорости распространения пламени - при взрыве скорость измеряется км/с, при горении и воспламенении - см/с, самое большее - неск. м/с, что далеко от км/с. И при взрыве возникает сильный саморазогрев, не такой, как при зажигании, потому что взрыв - адиабатический процесс.

Pokrovsky> Он вообще не удосуживается что-либо оценивать численно. - Хотя бы из баланса тепла в топливе при регенеративном охлаждении.

Да цифры-то есть (про охлаждение). Вот только я боюсь... что Покровский, если я стану приводить данные, станет опять жульничать с этими цифрами, или будет их игнорировать.
Это не так, да? Я ведь привел довольно много численных значений (и расчетных тоже). Однако Покровский пишет: "вообще не удосуживается что-либо оценивать численно". Это так Покровский издевается, или как это понимать? А то ведь я тоже могу сказать - Покровский ничего никогда не оценивает численно. Тогда это будет справедливо.

Pokrovsky> Либо Никомо совсем безграмотен, либо преднамеренно подменяет друг другом разные процессы.

Взаимно - Либо Покровский совсем безграмотен, либо преднамеренно подменяет друг другом разные процессы. Правда, я больше склоняюсь к тому, что преднамеренно...

Pokrovsky> Да, перед лопатками турбины газ и вправду проходит свое критическое сечение, но после этого расходует львиную долю приобретенной кинетической энергии - на то, чтобы крутить турбину, - и тормозится.

Что ж, попробуем оценить, насколько тормозится. Давление на входе сопел турбины 66,5 атм., давление на выходе с турбины 4 атм., температура на входе в турбину 790 гр., температура на выходе с турбины 614 гр. Получается разница скоростей примерно 300 м/с. Это похоже на правду - окружная максимальная скорость турбин = 300...400 м/с. Скорость газов на входе в турбину примерно 1200 м/с. Значит, на выходе будет примерно 900 м/с. Это, конечно, не 2500 м/с, но тоже не так уж мало. А львиная доля - это сколько?

Pokrovsky> О смешении. Некоторое смешение, конечно, есть - за счет диффузии. А сами сверхзвуковые потоки в соплах - ламинарные, слоистые. То, что влезло в поток из газоотводных трубок, - будет течь преимущественно своими трубками тока.

Однако, при движении газа вдоль стенок ввиду больших скоростей всегда образуется турбулентный пограничный слой. Так что некоторое перемешивание - вполне возможно.
И еще: если бы поток в сопле был бы полностью ламинарным, потерь тяги в соплах бы не было. Реально есть движение несколько непараллельное и неравномерное, что и приводит к потерям.
И вдувается газ с турбины под небольшим углом, почти параллельно основному потоку. Конечно, основной поток отходит от стенок, иначе охлаждение было бы неэффективно. Вот только этот отход от стенок относительно невелик. А Покровскому-то надо, чтобы он был велик! Или Покровский будет за каждый процент цепляться?

Pokrovsky> Вот и получается, что 3% газов заполняют 12-15% сечения сопла в его периферийной части.

И 12%-15% это заметно большая часть сопла?
Кстати, этот поток располагается неравномерно - из-за особенностей геометрии жалюзи и их неравномерном короблении от нагрева. Так что именно ламинарным его не очень назовешь.
И еще: максимальный эффект охлаждения газом достигается тогда, когда газ вдувается параллельно основному потоку, на максимально возможной скорости и на минимальном разделении газового потока.

Pokrovsky> И эта ударная волна в конце концов превращается в стоячий(относительно корпуса ракеты) скачок уплотнения. Который находится в осевом направлении достаточно далеко от среза сопла. Но своими - краями замыкается на корпус.

Этот скачок уплотнения имеет бочкообразную форму и краями не замыкается ни на корпус, ни на сопло, а начинается недалеко от среза сопла. Но не на самом срезе. Другим концом он заканчивается на диске Маха.

Pokrovsky> Так вот, изменения, происходящие на этой удаленной от ракеты поверхности скачка, - до набора ракетой сверхзвуковой скорости - в принципе доходят до КС, но ввиду удаленности самой поверхности, - в виде весьма малых изменений.

Эти изменения, да еще и находящиеся вне двигателя, не доходят до КС. Слишком большой перепад давлений, скачки уплотнений тоже не доходят - нет переноса.
А иначе, по логике Покровского, давление окружающей среды должно оказывать влияние на горение в КС. Давление меняется с подъемом на высоту, значит, эти изменения давления должны доходить и до КС. И влиять на горение.
Нет, если они малые, как пишет Покровский, то что их тогда учитывать? Покровскому ведь надо большое влияние чтобы было. А его-то и нет.

Pokrovsky> Давление окружающей среды здесь мало на что влияет.

Вот и эти изменения, как пишет Покровский, мало на что влияют в КС. Несмотря на то, что давление окружающей среды весьма заметно влияет на величину тяги двигателя и скорость истечения из сопла.

Pokrovsky>
Нам важно, чтобы напряжения достигли уровня, при котором начинаются сдвиги вещества. Вот на этом уровне
1) Быстро нарастает общее количество дислокаций(приблизительно в 1000 раз)
2) Повышается скорость их движения - до скорости звука в металле - как раз вблизи разрушения хрупких материалов и при напряжениях начала пластической деформации для пластичных.
3) Кооперативное движение дислокаций со скоростью звука - и есть то, что называется ударными волнами в металле.

 

Ну вот, опять Покровский жульничает (а больше ничего ему и не остается). Все это происходит при местном нагреве, когда окружающие участки не успевают прогреваться. Нагретый участок расширяется, холодный нет. Вот отсюда и дислокации - нагретому участку некуда расширяться – мешают ненагретые.
Покровский на свою голову название книжки-то привел. Там-то как раз и описан механизм структурных изменений. А Покровский этот механизм - скрывает, чтобы обманывать.
Ну вот зачем Покровский все это пишет? Ведь можно открыть книжку и прочитать. Покровский, наверное, рассчитывает, что читать не будут (действительно, мало кто возьмется читать), и поверят ему на слово.
В КС источник тепла - объемный, не точечный. И прогрев не в одном месте происходит, а по всей поверхности.
(Предвижу, что теперь Покровский будет говорить, что в книжке не так написано, что это надо понимать духовно, и пр.)

Pokrovsky> Миллисекунда или секунда тут ни причем.

Очень даже при чем. Неужели у Покровского был лазер мощностью 100 Мегаватт? Он с ядерной накачкой, что ли?

Pokrovsky> мыслю-то я иначе, чем оппонент, однако

Да, у Покровского мышление иное... не понять нам его, ох не понять.
И не надоедает ему по кругам ходить...

http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,93694#msg-93694

http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,93484#msg-93484
Влад, Аполлоны не использовали гравитационный разворот.

Никомо, от Покровского:
_______
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,93694#msg-93694

Цитата:
Покровский, как всегда торопится. Зря спасибо говорил. То, что 70% керосина уходило на наружное охлаждение, не означает, что на завесу уходило 30%.

 

Конечно, не означает.
А у кого еще, кроме самого Никомо, такая глупая мысль появлялась?
________
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,93782#msg-93782
Честно говоря, мне тоже до чертиков надоело бегать по кругу.

Давайте зафиксируем достигнутое.

1) Вопрос по пороху - подвис из-за Чесменского сражения. Дело давнее и темное. Может, и вправду не взрывались турки вместе с кораблями, а горели на медленном огне. - Впрочем, как басурамнам, врагам Бога и Истины - и достойно было.
Поскольку эти, становящиеся уже вполне богословскими, вопросы не имеют отношения к камере сгорания(разве что к перспективе ее авторов и защитников), - я готов прекратить прения по вопросу взрываемости/невзрываемости пороха.

2) Вы вспомнили про ламинарность или "почти" ламинарность. - Но у нас, на самом деле, чистых процессов не существует. Любой изотермический, адиабатический и пр. процесс - должен быть бесконечно медленным, а реальные процессы всегда несколько отличаются от модельных.
Заодно Вы вспомнили про потери скорости на турбине. У меня есть некоторые сомнения в Вашей оценке снижения скорости. Но, как назло, под рукой нет ни одной книги по турбинам. Для меня это вопрос на периферии специальности. Лет 20 я этого дела просто не касался. Однако лет 20 назад я долго себе уяснял вопрос именно о соотношении начальной и конечной скорости. - Но... не помню, восстанавливать надо. - Со временем разберем и этот вопрос. А пока отдвинем как вторичный.
Резюме по пункту: газы выхлопа газогенератора и турбины ТНА - действительно, должны занимать непропорционально(в отношении к массовому расходу) большую часть сечения сопла. Пока мы сошлись на приблизительно 9%. - Уже вполне прилично.

3) По Штернфельду.
Вы, наверное, не обратили внимания, что в книге вариант Штернфельда отнесен к разделу "Влияние диссоциации". И вариант Штернфельда полностью игнорирует вопросы теплопередачи на стенку. Просто: в центре температура снижается, а на периферии - она и так не высока. Сгорание дополнительного топлива не шибко ее повышает.
Метод является принципиальным, т.е. пригодным для двигателей с разной конструкцией, разными давлениями и температурами в КС.
Для завесного охлаждения - важно прежде всего поглощение в слое жидкости на стенке и в парах топлива. И это никак не связывается с тем, что в центре добавили окислителя.
Разумеется, работает и эффект Штернфельда.

Но это никоим образом не отрицает того, что, кроме "единственного " способа тупого изменения общего соотношения компонент, есть по меньшей мере и способ снижения температуры, заключающийся в перераспределении топлива и окислителя по разным участкам КС.

Впрочем, если Вы собираетесь оспаривать это утверждение, оспаривайте.
Но с четкой формулировкой типа: перераспределение компонент при постоянном их общем соотношении по объему камеры - температура в камере измениться не может.
И - доказательство, пожалуйста. Ибо - ничего очевидного в такого рода утверждении нет.

4) Мы остановились на том, что просто по балансу тепла в керосине охлаждения получилось, что общий поток, снимаемый с трубок стенки КС составил 550 Мвт.
При этом мы воспользовались теплоемкостью керосина 2000 кДж/(кг*К).
Я указал, что теплоемкость с ростом температуры растет. При 120 градусах теплоемкость аналогичного вещества - трансформаторного масла - составляет 2260 аДж/(кг*К).
Я посмотрел теплоемкость октана. При нормальной температуре она составляет 2230 Дж/(кг*К).
Т.е. для более корректной(а не порядковой) оценки я имею полное право воспользоваться хотя бы этой цифрой. Она приводит к общему(по 5 двигателям) теплосъему 700 МВт.

Примем в качестве модели, что охлаждаемая часть КС имеет вид цилиндра высотой 1 м и диаметром 1 м(чуть шире критического сечения диаметром 0.92 м). Тогда средняя энергонапряженность охлаждаемого участка КС равна
700:5:3.14=44.6 МВт/м2 ~ 4.5 кВт/см2.

Это несколько меньше, чем 10 кВт/см2, но это СРЕДНЯЯ энергонапряженость.
Пока никаких рассуждений. Просто фиксируем эту цифру для СТАЦИОНАРНОГО режима работы КС.
__________
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,93793#msg-93793
Мы получили среднюю стационарную энергонапряженность охлаждаемой поверхности КС 44.5 МВт/м2.

Теплопроводность жаропрочных никелевых сплавов, аналогичных инконелю Х-750 составляет при 1000 грудусов Цельсия около 26-28 Вт/(м*К)(Справочник. Физические величины)

Таким образом, если бы поверхность КС была плоская, разница температур между охлаждаемой керосином внутренней поверхностью и поверхностью, повернутой к пламени КС, составляла бы:

dT= (44.5*10⁶)*(3*10^-4)28)~ 477 К

Но поверхность не плоская. А кривая - трубки представляют собой цилиндры. Отношение полудлины окружности к диаметру 1.57. Соответственно поверхность теплопередачи в 1.57 раза больше учтенной нами. Перепад температур - в 1.57 раза ниже.

477:1.57 ~ 304 К

Керосин в систему охлаждения КС поступает в лучшем случае при комнатной температуре около 300 К(без учета нагрева при сжатии в ТНА)

300 + 304 = 604 К

Без учета перепада температурных сопротивлений на двух границах керосин-инконель и инконель-керосин температура жидкого керосина в самом холодном месте охлаждаемой стенки не имеет права быть ниже 604 К.

Теперь напоминаю:
В тракте охлаждения F-1 давление не ниже 8 МПа. Критическая температура для керосина - 678°К.


Т.е. даже без учета термических сопротивлений, без учета нагрева керосина в ТНА, без учета собственно прохождения тепла через керосин(тоже теплопроводностного, но при меньшем коэф. теплопроводности, т.е. с большим перепадом температур по толщине слоя керосина), - жидкий керосин имеет возможность омывать около 1/7 поверхности охлаждения. Надо всей остальной поверхностью - это уже вещество в закритическом состоянии.

Повторю: мы пренебрегли термическими сопротивлениями на двух поверхностях теплопередачи и температурным перепадом по самому слою керосина. Добавка этих составляющих расчетной температуры керосина на поверхности стенки КС - делают охлаждаемую жидкостью часть стенки - пренебрежимо малой.

Видимо, поэтому у Шунейко никакого пленочного охлаждения для стенки КС не обозначено, только регенеративное:
Охлаждение камеры сгорания и сопла - регенеративное, горючим

Замечу, что при снижении температуры стенки процентов на 15%, т.е. градусов на 50 для самых холодных участков делает температуру керосинового слоя на холоднях участках около 550 К, а на горячих - около 750. При этом существование пленки жидкого керосина на поверхности КС становится возможным для половины поверхности камеры.

Т.е. немного менее энергонапряженный двигатель, чем Ф-1, имеет возмоность вполне всерьез защищать стенки жидким керосином. А вот для Ф-1 это не проходит ПО ФАКТИЧЕСКОМУ тепловому потоку. Не выдуманному из теоретических моделей, а по декларируемому в документах НАСА.

________
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,93810#msg-93810
Вернемся к термическим напряжениям в стенке.

Никомо говорит о нагреве соседних участков.
Ближайший соседний участок - это слой металла инконелевой трубки, расположенный четь ближе к теплоносителю и чуть дальше от камеры сгорания. В пределах толщины 0.3 мм.

Как мы видели из 6.3, средний по поверхности камеры сгорания перепад температур между поверхностью, обращенной к пламени, и поверхностью, обращенной к теплоносителю - 304 К.

При меньшем перепаде - в стационарном режиме невозможна теплопередача, соответствующая данным НАСА о температуре керосина на выходе из регенеративной системы охлаждения.

Считаем напряжения, возникающие в СТАЦИОНАРНОМ режиме между этими слоями металла.

Е - модуль Юнга никеля - 2*10^11.
У сплава он может несколько отличаться, но не принципиально.

m - коэффициент Пуассона. Для никеля - 0.28
a - коэф. термического расширения - для никеля 1.2*10^-5

Термомеханические напряжения:

Y~ dT*E*a/(1-m) =304*2*10¹¹*1.2*10-5/0.72 ~ 1 ГПа.

Это превышает напряжения пластической деформации никелевых жаропрочных сплавов(600 МПа) - более, чем в 1.5 раза.
Временная прочность(из расчета 100 часов) для очень качественных отлитых изделий из никелевых жаропрочных сплавов с высоким содержанием гамма-штрих фазы(т.е. не поддающихся прокатке в трубки) - достигает 800 МПа. А тут - заметно больше. Да для не сильно прочного сплава(поддающегося прокатке), для которого длительная жаропрочность скачет в предела 400-700 МПа(по данным работы 1969 года, цитированой в статье).

Так что о пусковых режимах можно вообще не говорить.

Напряжения в режиме стационарной работы двигателя превышают предел пластичности. И могут обеспечивать работу машины только очень кратковременно.
Разумеется, - это для нормальных металлов.

А для материала, который еще и изменяет свои внутренние характеристики при таких напряжениях, - все несколько хуже.

Прошу еще раз обратить внимание: не применено вообще никаких моделей образования теплового потока на трубках. Только данные НАСА по работе ренеративной системы.

__________
http://supernovum.ru/forum/read.php?2,90109,93822#msg-93822

Pokrovsky> Миллисекунда или секунда тут ни причем.
Очень даже при чем. Неужели у Покровского был лазер мощностью 100 Мегаватт? Он с ядерной накачкой, что ли?

 

У Покровского не было образцов с облучаемой поверхностью квадратный метр.
________

Читал Википедию и обнаружил интересный фактик. F-1, двигатель Сатурна, требовал впрыскивания топливной смеси с очень сильным переизбытком топлива по отношению к окислителю. Для керосина RP-1 нормальный Oxidizer to Fuel Ratio - 2.56, а F-1 потреблял топливо и окислитель в соотношении 2.27

Я по быстрому просмотрел странички других ракетных двигателей - вроде они ни в чем подобном замечены не были.