Сверхбольшой РД внешнего расширения

Теги:космос
 
EE Татарин #21.09.2018 20:23
+
+1
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★☆

1. Традиционный аэроклинный ракетный двигатель подразумевает выдув ракетной струи на "половину" сопла, которая и отдаёт импульс ракете.
"Второй половиной" сопла, "подпирающей" факел работает атмосфера и набегающий поток. Одним из недостатков схемы являются высокие требования к охлаждению "половины" сопла большой площади.

2. Традиционный эжектор, позволяющий вовлечь внешний поток как халявное рабочее тело в создание импульса подразумевает длинную трубу, в которую выдувается быстрый поток. Критическим недостатком является минимальная длина трубы (жаропрочной и тяжёлой), при которой схема имеет хоть какой-то смысл: потери тут гораздо больше, чем приобретения.

...

Представим себе конструкцию, в которой сопло внешнего расширения обдувается ракетной струёй так, чтобы между соплом и ракетной струёй захватывался бы значительный поток из атмосферы. Тогда поток из атмосферы оказывается зажат между струёй РД и соплом, работая, как в традиционном эжекторе как относительно холодная струя, завесное охлаждение внешнего сопла, передающая бОльший импульс ракете.

Если представить, что реактивная струя не нейтрально-стехеометрична, а содержит некоторое количество недоокисленного горючего, то в этом "виртуальном" сопле будет происходить ещё и догорание с использованием воздуха как окислителя, превращая классический РД в ПВРД.

Поскольку из всей конструкции огромного виртуального сопла, реально существует лишь центральное тело, которое по совместительству должно являться корпусом ракеты/баком, этот ПВРД мы получаем почти бесплатно - ценой изменения формы и добавлением регенеративного охлаждения на поверхность центрального тела (и, возможно, криогенные теплообменники на поверхности, встречающиеся с потоком, потому что охладить его до "эжектора" нам выгодно).
При этом в 3-5 раз бОльший (консервативно) удельный импульс такого ПВРД позволяет усечь первую ступень миниум вдвое-втрое даже с учётом её утяжеления. Ну а "бесплатное" повышение материалоёмкости и прочности при введении системы охлаждения в огромное сопло даёт возможность естественным образом перейти к многоразовости.
Прикреплённые файлы:
 
...А неубитые медведи делили чьи-то шкуры с шумом. Боюсь, мы поздно осознали, к чему всё это приведёт.  68.0.3440.10668.0.3440.106
Это сообщение редактировалось 21.09.2018 в 21:14
DE Fakir #21.09.2018 20:55  @Татарин#21.09.2018 20:23
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Татарин> 2. Традиционный инжектор, позволяющий вовлечь внешний поток как халявное рабочее тело

Эжектор.


Татарин> Критическим недостатком является минимальная длина трубы (жаропрочной и тяжёлой), при которой схема имеет хоть какой-то смысл: потери тут гораздо больше, чем приобретения.

Главная проблема в том, что эжектор даёт значительный (двукратный) прирост тяги на стопе, при росте скорости его эффективность падает.


Дальше ты хочешь переизобрести некую вариацию на тему ракетно-прямоточного двигателя. Их было много разных (даже и несско похожие), там много своих тонкостей. То есть как бы да, всё здорово и многообещающе - но почему-то все не взлетели.
Прикреплённые файлы:
 
 51.051.0
EE Татарин #21.09.2018 21:14  @Fakir#21.09.2018 20:55
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★☆

Fakir> Эжектор.
Это возрастное, наверное, маразм. Клин на слова. Иногда эстонские слова в разговоре с немцами вставляю или английские - бессознательно! - в русскую речь. Было даже, что вообще неподходящие.

Fakir> Главная проблема в том, что эжектор даёт значительный (двукратный) прирост тяги на стопе, при росте скорости его эффективность падает.
Смысл затеи в том, чтобы дать. За счёт доиспользования температурного потенциала при высоком давлении - струя выходит перегретой (чтобы бороться с давлением так приходится делать), это тепло пригодно для нагрева потока, который срабатывает на сопле (и это ключевой момент затеи - заставить поток сработать на сопле).

Fakir> Дальше ты хочешь переизобрести некую вариацию на тему ракетно-прямоточного двигателя. Их было много разных (даже и несско похожие), там много своих тонкостей. То есть как бы да, всё здорово и многообещающе - но почему-то все не взлетели.
Да.
Я предлагаю посмотреть на то, что может взлететь. Комбинация РД внешнего расширения и ПВРД. ПВРД с соплом внешнего расширения хорош потому, что у него сопло в принципе может быть очень большое, как и расширение, собссно. В отличие от классических ПВРД.
...А неубитые медведи делили чьи-то шкуры с шумом. Боюсь, мы поздно осознали, к чему всё это приведёт.  68.0.3440.10668.0.3440.106
+
0 (+1/-1)
-
edit
 
UA Sergeef #22.09.2018 00:54  @Татарин#21.09.2018 21:14
+
-1
-
edit
 

Sergeef

опытный
★★★
Сверхбольшой может быть только РДТТ, но суть не в этом, ну это уже не сопло внешнего расширения, Хотите сделать тонкий диффузор? В таком случае заторможенный пограничный слой воздуха перекроет кольцевой промежуток диффузора и скорость воздуха в нем сильно упадет, возможно даже вытекание воздуха в обратную сторону, плюс не будет сжатия воздуха в диффузоре, и он не сможет сработать в сопле при расширении. Дохлое дело, прямоточники почти ни у кого не работоспособны.
Звезды ждут своих покорителей  22

Naib

опытный

Если не использовать неких вариантов "вентилятора-нагнетателя", то мы имеем 10 тонн атмосферы на квадратный метр сечения ракеты, которые в теории можно использовать как дополнительное рабочее тело при вертикальном взлёте. И то, при переходе звукового барьера куда будет сносить воздух - это отдельный вопрос.

Если взять условный Ф-9 с диаметром 4 метра и массой 550 тонн, то полный дополнительный запас атмосферы - порядка 120 тонн. Около 30% от запаса топлива/окислителя. С ростом размеров ракеты это отношение будет ещё уменьшаться. Овчинка точно стоит выделки?
 68.0.3440.10668.0.3440.106
DE Fakir #22.09.2018 21:24  @Татарин#21.09.2018 21:14
+
-1
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Татарин> Смысл затеи в том, чтобы дать. За счёт доиспользования температурного потенциала при высоком давлении - струя выходит перегретой (чтобы бороться с давлением так приходится делать), это тепло пригодно для нагрева потока, который срабатывает на сопле (и это ключевой момент затеи - заставить поток сработать на сопле).

Это ОЧЕНЬ сложно, особенно в том варианте, к-й ты предлагаешь.
Тепломассообмен - а в твоём концепте роль теплообмена весьма велика, по построению - эффективен в газах и жидкостях лишь при очень развитой турбулентности (теплопроводность, как ты понимаешь, сама по себе мала, плюс и времени очень мало).
Поскольку вся эта штука открытая, то опять же по построению давление мало а, значит, мала и плотность (причём она изначально значительно ниже, чем у окружающей среды) - что еще дополнительно осложняет организацию правильной турбулентности.
Откуда и все проблемы и недостатки.
 51.051.0

в начало страницы | новое
 
Поиск
Поддержка
Поддержи форум!
ЯндексЯндекс. ДеньгиХочу такую же кнопку
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru