РДТТ конструкции технологии материалы - XVIII

Liftoff> Тягу уменьшает перерасширение сопла

Как именно, можете объяснить на пальцах? И на сколько? Потом, там была не дивергентная часть сопла Лаваля, а кольцеобразная насадка. Уместно ли говорить о перерасширении сопла?

Liftoff>> Тягу уменьшает перерасширение сопла
CRC> Как именно, можете объяснить на пальцах? И на сколько? Потом, там была не дивергентная часть сопла Лаваля, а кольцеобразная насадка. Уместно ли говорить о перерасширении сопла?

Да.

Больше того, аналогичная кольцеобразная насадка на РД-0124 (он пустотный) тягу увеличивает.

Б.г.> Больше того, аналогичная кольцеобразная насадка на РД-0124 (он пустотный) тягу увеличивает.

Этот?

Б.г.>> Больше того, аналогичная кольцеобразная насадка на РД-0124 (он пустотный) тягу увеличивает.
CRC> Этот?http://www.kbkha.ru/upload/kpo/th/1662257392.jpg

Этот, да.

Б.г.> Этот, да.

хм.. мы говорим просто о насадке для сопла, которая есть его продолжение, или о цилиндрической насадке, как в случае с бортиками? Так конечно, чем длиннее сопло, тем лучше)

Б.г.>> Этот, да.
CRC> хм.. мы говорим просто о насадке для сопла, которая есть его продолжение, или о цилиндрической насадке, как в случае с бортиками? Так конечно, чем длиннее сопло, тем лучше)

Цилиндрическая насадка, общая для всех четырёх сопел, начинающаяся от термального экрана, который виден на этой крошечной картинке, и примерно в его диаметр. Заходит за срез сопел примерно на диаметр этих сопел. Не знаю, сколько это в метрах, полагаю, что несколько меньше одного.

Цилиндрическая, это точно, я читал об этом научную статью в каком-то сборнике. Даёт +2 секунды не помню, сколько, но вполне заметную величину к УИ

Б.г.> Цилиндрическая, это точно

Долго всматривался в картинку, цилиндрических частей сопла ни у одной из 4-х камер не увидел.

Б.г.>> Цилиндрическая, это точно
SashaMaks> Долго всматривался в картинку, цилиндрических частей сопла увидел.

А у серийного его и нету - это было предложение по повышению эффективности. Не внедрённое, т.к. на "Союзе" ему нету места, а на "Ангаре" нету ангары.

SashaMaks> ни у одной из 4-х камер не

Оно общее на все 4 камеры, как хвостовой отсек третьей ступени "Союза", но из ниобия и гладкое внутри.

CRC> Думаю, можно объяснить и попроще. Тороидальный вихрь в данном случае будет доставлять к выходу из дырочного сопла большое количество воздуха. Который будет тормозить реактивную струю, "подпирать" ее как "заслонка", создавая то самое противодавление на выходе из КС.


Смелое обьяснение. И снова в полном противоречии как с физическими законами, так и с практической аэродинамикой. Граничные условия: поток двухфазный, скорость потока в критике сопла - <1.0М. Из-за несгоревших частиц KNO3 и конденсации продуктов, поток в его развитии не достигает сверхзвуковых скоростей при давлениях в камере менее 1000 psi. Это стандартные характеристики всех РДТТ на топливе формулы KNSu. Поэтому сопло Лаваля, особенно большого удлинения использовать бессмысленно. Сам делал сравнительные испытания одного и того же двигателя с/без дивергентной насадки с практически одинаковыми результатами по тяге. Выход реактивной струи в затопленное пространство с давлением в 1 атм, может и сопровождается образованием турбулентных вихрей (vortex), но их влияние пренебрежимо мало из-за неравновесности процесса. Сразу за критикой в струе температура и давление на несколько порядков выше тех же параметров внутри окружающего атмосферного воротничка. Я уж не говорю о массовом расходе тяжёлых продуктов горения топлива в сечении струи, которое на порядки выше массы обьёма воздуха в воротничке, вовлечённого в движение. Поэтому какого-то заметного влияния на охлаждение/торможение струи и уменьшение тяги это произвести не может. Как не тормозит вылетающий из тоннеля состав, который также сопровождают вихри, возникающие на срезе тоннеля.
О сверхзвуковой скорости в вихре которая также здесь постулирована. Это не может соответствовать действительности, поскольку для разгона молекул газа до скоростей выше 1.0 М необходима длина свободного пробега (Hagena number) соответствующая давлению 10-4 - 10-5 Торр. А мы здесь говорим, напомню, о давлении в 1 Атм. Ну и разрежение внутри полости, приводящее к падения давления в затопленном пространстве по теории должно привести к увеличению тяги (thrust=Pchamber/Patm), а не наооборот.
Что касается взаимодействия реактивной струи (exhaust plume) с набегающим потоком при движении ракеты в атмосфере, то этот случай классический и рассмотрен подробно в ракетной аэродинамике. Именно в связи с коэффициентом донного сопротивления, входящим в общую формулу. Именно на срезе донышка ракеты, в результате ненадлежащего обтекания, образуются вихри, создающие разрежение в кормовой части, которое в дозвуковой области скоростей тормозит ракету, а в сверхзвуковой, наооборот, улучшает обтекание. Вот пример из G. Sutton, 7-ed, Rocket Propulsion Elements.

Б.г.> Оно общее на все 4 камеры, как хвостовой отсек третьей ступени "Союза", но из ниобия и гладкое внутри.

Про ниобий и "2 сек" пока только здесь
file:///C:/Users/1/Downloads/2483-6834-1-SM.pdf
"ы. Полученный
удельный импульс тяги 3104,8 м/с превышает требования ТЗ (3094 м/с) на начальном этапе разработки
двигателя."

a.c.> скорость потока в критике сопла - <1.0М. Из-за несгоревших частиц KNO3 и конденсации продуктов, поток в его развитии не достигает сверхзвуковых скоростей при давлениях в камере менее 1000 psi.
Вы не внимательны)) 1М в критике относится к самому горячему газу, но не к атмосфере.

a.c.>Поэтому сопло Лаваля, особенно большого удлинения использовать бессмысленно.
А сопло Лаваля с дивергентной частью в приведенных примерах и не используется.

a.c.> О сверхзвуковой скорости в вихре которая также здесь постулирована.
я этого не говорил,это Вы уже нагло наврали))) "близкой к звуковой",и опять таки к скорости звука в воздухе: 100-200 м/с

На мой взгляд, при определенных условиях реактивная струя может работать как генератор тороидального вихря. На мой взгляд в этом нет ничего необычного. Струя просто "подсасывает воздух".

a.c.> Что касается взаимодействия реактивной струи (exhaust plume) с набегающим потоком при движении ракеты в атмосфере,

Так дайте же пример взаимодействия реактивной струи с воздухом без движения ракеты в атмосфере)))) Мы сейчас об этом рассуждаем)

Зря Вы хамите, молодой человек. Вместо того, чтобы прислушаться, задуматься и восполнить пробелы в знаниях. К сожалению, дискуссии между нами быть не может, как из-за разницы в воспитании, так и в понимании процесса, который обсуждается. Вы явно в нём не разбираетесь и уж совсем не имеете ни научного, ни практического опыта. Про ракетные движки не буду (хотя их у меня есть столько, что Вам и не снилось), а вот сверхзвуковыми газовыми соплами (расчёт, проектирование, постройка и испытания) я занимался последние 10 лет в рамках исследования разделительных процессов в фотохимии. С получением огромного количества технологических данных, в том числе, например, исследований профилей истечения газовой струи с помощью интерференционных методов и теневого метода Шлирена. К предмету обсуждения могу предложить вот эту фотку (Шлирен) истечения струи закиси азота из сверхзвукового сопла в затопленное воздушное пространство. Испущена из сопла 1.2 мм с кольцевым буртиком 3 мм. Кроме узлов пучности (Shock diamonds) никаких других теневых структур в форме вортекса не наблюдается. Это результат собственных экспериментов, а не картинка с Ineta. Надеюсь будет интересна и полезна тем людям, которые хотят понять явление на базе научных представлений, а не толкований.

Liftoff>> Тягу уменьшает перерасширение сопла
CRC> Как именно, можете объяснить на пальцах? И на сколько? Потом, там была не дивергентная часть сопла Лаваля, а кольцеобразная насадка. Уместно ли говорить о перерасширении сопла?
Можно говорить. Мне нравится эта картинка, где тяга падает и при длинном сопле (кольцевой насадке), и при коротком.

a.c.> З Надеюсь будет интересна и полезна тем людям, которые хотят понять явление на базе научных представлений, а не толкований.

Спасибо. Достаточно просто для понимания в общих чертах. Для любителя больше и не надо.

a.c.> Зря Вы хамите, молодой человек.

Сами напросились, Вы же начали с вранья и наглости. И это кстати, от вас на форуме уже не впервой.

a.c.>Вместо того, чтобы прислушаться, задуматься и восполнить пробелы в знаниях. К сожалению, дискуссии между нами быть не может, как из-за разницы в воспитании, так и в понимании процесса, который обсуждается. Вы явно в нём не разбираетесь и уж совсем не имеете ни научного, ни практического опыта.

Да, в этом процессе не разбираюсь. Я выдвинул только гипотезу.


a.c.>К предмету обсуждения могу предложить вот эту фотку (Шлирен) истечения струи закиси азота из сверхзвукового сопла в затопленное воздушное пространство. Испущена из сопла 1.2 мм с кольцевым буртиком 3 мм.

А если буртик будет 10 мм, и в другой геометрии эксперимента - будет все тоже самое??? Вряд ли. Это просто частный случай, когда вихри не образуются. Или фотография плохого качества. Вот здесь, кстати

на стр.16, с помощью шлирен-визуализации изучались струи со скоростью от 140 до 370 м/с. Есть фотографии вихревых дорожек, "Использование метода PIV и вычисление мгновенного поля
завихренности течения показали, что видимые на рис. 7 отдельные струи в
действительности представляют собой цепочки вихрей распространяющихся под
углом к начальному направлению течения микроструи. В зависимости от величины
амплитуды, частоты акустического воздействия и скорости газа на срезе сопла
микроструйное течение может преобразовываться не только в две вихревые дорожки,
что наблюдалось ранее для макро- и министруй, но и в большее количество вихревых
дорожек, идущих под углом друг к другу. "


Значит, ваши исследования были так сказать "частным случаем", а может быть даже и вовсе халтурой, уж извините.

ГАЗОДИНАМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ТЕЧЕНИЯ И РАЗВИТИЕ ВОЗМУЩЕНИЙ В МИКРОСТРУЯХ

Здесь тоже интересно

Согласен, что моя гипотеза про красивый тороидальный вихрь была слишком смелой. Но ясен пень, что при импакте реактивной струи в неподвижный воздух вихри будут образовываться, и вихреообразование неизбежно будет отнимать энергию у реактивной струи!

Liftoff> Можно говорить. Мне нравится эта картинка, где тяга падает и при длинном сопле (кольцевой насадке), и при коротком.

Красивая картинка,идея ясна: Там где давление газов на дивергентную часть сопла меньше атмосферного, и происходит "чудо". Но цилиндрический насадок это не отнюдь не сопло Лаваля. И давление атмосферы на него будет всегда ортогонально движению струи. То, есть, никак в этом отношении влиять не будет, из-за перерасширения.

Как работает цилиндрический насадок Б.Г. на его примере, не знаю.

EG54> Спасибо. Достаточно просто для понимания в общих чертах. Для любителя больше и не надо.

Это правда. Есть достаточное количество литературы, где подобные процессы взаимодействия струи с атмосферой как в статике, так и в динамике описаны и исследованы. Кому дествительно интересно, прочтёт. Главный вывод должен быть в оценке представленного случая с точки зрения любительской практики. Попробую сформулировать apriori: никакого заметного влияния на тягу конструктивы, находящиеся на растояниях более 1 диаметра критики оказывать не могут в силу нестационарности процесса (без теплобмена со средой). Так, не оказывает заметного влияния, например, разогрев критики, особенно в двухфазном потоке. Тем более нет никакого влияния на тягу со стороны всевозможных деталей передней бобышки крепления двигателя в фюзе. Вот, например конструктивное решение для фиксации РДТТ "Rhino" прототипа ракеты зонда "Solaris 1S_300". Узел формы усечённого конуса (смотри схему из Sutton) имеет центральный канал для свободной посадки сопла двигателя, ограниченный буртиком высотой 4 мм. Радиальные каналы сделаны как для облегчения конструкции и охлаждения отсека, так и выполняют роль эжекторов для стабилизации тяги. Ракета была спроектирована и испытана ещё в 2004 г. Предполётные испытания двигателя выполнялись также в составе отсека и не выявили никаких отклонений от калибровочных стендовых. Двигатель H-Class с тягой Favg =150 N (335 N max).

CRC> Согласен, что моя гипотеза про красивый тороидальный вихрь была слишком смелой. Но ясен пень, что при импакте реактивной струи в неподвижный воздух вихри будут образовываться, и вихреообразование неизбежно будет отнимать энергию у реактивной струи!

Признание заблуждения (одного) публично, Вас хорошо характеризует. Однако Вы продолжаете вбрасывать новые. Вы бы все-таки открыли какой-нибудь книжка и посмотрели схему-график взаимодействия вытекающей реактивной струи с затопленной атмосферой. В том же G. Sutton (Rocketeer 's Bible). Теплообмен со средой и смешивание (в том числе и догорание продуктов ) начинается с расстояний многократно превышающих диаметр критики. То есть, когда реактивная струя уже сделала свою работу (совершила ТЯГУ). За счёт разницы давления в камере и окружающей среде. ВСЁ. Дальше начинается взаимодействие реактивной струи с набегающим потоком и пограничным слоем. Но это уже случай Jet Propulsion, который относится к системе ракеты. Я Вам возражаю только потому, что Вы пытаетесь навязать своё мнение, которое противоречит знанию и опыту. Ничего личного.

CRC>Но ясен пень, что при импакте реактивной струи в неподвижный воздух вихри будут образовываться, и вихреообразование неизбежно будет отнимать энергию у реактивной струи!

Ну, и на хрен тебе этот пень? Что творится со струей после мотора никому не интересно. В том-то и проблема, что буртик продляет мотор в ненужном направлении и приводит к ненужному взаимодействию струи с мотором.

a.c.> Ничего личного.

Аналогично! Убрал буртик, и все стало на свои места. Почему, отдельный вопрос, которым не буду заниматься сейчас (потом может быть) - у меня десятки пробных экспериментов. Но для меня факт был грустный и неожиданный, что с буртиком в описанной мной геометрии тяга уменьшилась в два раза. Почему, конечно не знаю.

RocKI> Ну, и на хрен тебе этот пень? Что творится со струей после мотора никому не интересно.

Если для новичка любителя важно просто сделать мотор и запустить ракету, то как экспериментатор-исследователь хочу увидеть немного дальше) Иногда это дает свои плоды. И потом, нужно стремиться понимать все, что ты делаешь. Для ракетостроения это не лишне.

RocKI>> Что творится со струей после мотора никому не интересно.
CRC> ... как экспериментатор-исследователь хочу увидеть немного дальше) Иногда это дает свои плоды. И потом, нужно стремиться понимать все, что ты делаешь. Для ракетостроения это не лишне.

Ну если как "экспериментатор-исследователь", тогда конечно. Только нужно вспомнить (прочитать) о методах статистической обработки результатов экспериментальных исследований, научиться систематизировать ошибки и выделять на их фоне результат, кореллирующийся с прикладной теорией. Вывод, сделанный на основе одного сравнительного испытания, нельзя использовать для построения даже приватной теории. И уж совсем не катит для отчёта или статьи. Это азы прикладной науки. На пути эксперимента бывает много неожиданных промежуточных значений. Запиши, отложи, запомни и иди дальше. Иначе за мелочами не поспеешь дело делать.Понимание иногда приходит после и совсем неожиданно.

CRC> Если для новичка любителя важно просто сделать мотор и запустить ракету, то как экспериментатор-исследователь хочу увидеть немного дальше) Для ракетостроения это не лишне.

Ничего не понял. Что ты исследуешь? Если исследовать струю, не нужен мотор. Если исследовать мотор, не нужна струя. Для мотора важны условия на срезе сопла и только. А ракете вообще по барабану. Получается для ракетостроения это как раз и лишнее.
Я ничего против не имею, но логика от меня ускользает.

CRC> Чтобы тяга упала, достаточно того, чтобы окружающий воздух был вовлечен в движение, например в виде вихря.
Движущийся воздух имеет всегда меньшее давление по сравнению с не движущимся.
Вихрь всегда снижение давления. Если бы было наоборот, то наши истребители использующие дополнительный искусственный вихрь получали снижение подъемной силы.Им , как понимаю, нужно всё наоборот.
Выдержки из вузовской лекции "Термодинамическая теория истечения газов"



Для себя сделал научно-популярные выводы.
100% энергии до среза сопла доставлены за срез сопла. 50% пошли в красную зону и превращены в кинетическую энергию струю. 50% ушли в синий треугольник вихревых потерь. Угол синего угольника зависит от перепада давления до и после и внешние устройства ни при чем. Сопло Лаваля способно лишь вернуть потеряные 50% на образование вихря не создающего полезной работы.Поэтому уместно говорить не о увеличении тяги с помощью Лаваля, а возвращении потерь с его помощью. 100% до-100% после и всё в работу.Лавалю за это спасибо.Параметры на срезе сопла не зависят от условий внешней среды. Бортик скорее можно отнести в внешнему фактору.( Проценты согласно твоего утверждения, условны)

a.c.> Ну если как "экспериментатор-исследователь", тогда конечно.

Ну как то пока в ваших советах не нуждаюсь, и так все хорошо получается))

RocKI> Ничего не понял. Что ты исследуешь?

Зачем?? Зачем отдельно моделировать то, что и так прекрасно получается в эксперименте? И потом уже сказал, что сейчас мне это не нужно.