И.И.>> диаметр критического сечения двигателя Ф-1 равен 75,39 см.Xan> Кстати, вот явный показатель, что опровергун НЕ инженер. Ну нисколечко!Xan> Для настоящего инженера так выражаться НЕПРИЛИЧНО!!! Xan> Все, кого в школе мучили черчением, это легко поймут!
Ах, преподаватель изящных манер. ЖЖЖЖЖ по физиономии видно
Миф об американском ЖРД F-1 и длинное
эхо этого мифа - ЖРД Мерлин
ЖРД F-1 (далее - Ф-1) является тем звеном, «потянув за которое можно вытащить всю цепь». Повторяю не дословно, но так говорил классик, упирая на то, что в каждом деле есть такое звено.
Можно по тысяче направлений доказывать, что американцы не летали на Луну. Есть ещё одно направление - американцы не создали ЖРД Ф-1, который в количестве 5 штук, должен был устанавливаться на первой ступени «лунной ракеты» «Сатурн-5».
А не было Ф-1, не было и «лунной ракеты», американцам не на чём было лететь на Луну. Значит, на Луну они не летали, потому что они не создали ЖРД Ф-1
В соответствии с мифом, ЖРД Ф-1 американцы создали ещё задолго до 12 апреля 1961 года
ЖРД Ф-1 выполнен по «открытой схеме» - без дожигания генераторного газа с избытком горючего (керосина), поэтому должен иметь выхлопной патрубок для отвода в окружающую среду генераторного газа (ГГ-газа), использованного для привода турбины.
Мощность, развиваемая турбиной, в частности, зависит и от перепада давления генераторного газа (ГГ-газа), который срабатывается в тракте турбины. Если за турбиной, например, 7 кгс/см2, а в газогенераторе 70 кгс/см2, то перепад на турбине 0,1.
Так перепад входит в формулу мощности турбины: «единица «минус» перепад в степени 0,2». Чем меньше значение отношения давления на выходе из турбины к давлению на входе, тем больше остаток от «единицы», который и характеризует вклад перепада в значение мощности, развиваемой на турбине.
А если за турбиной, например, давление 0,07, а в газогенераторе те же 70 кгс/см2, то перепад на турбине 0,001. Только такое снижение значения перепада давления (в сто раз!) позволяет увеличить мощность, снимаемую с турбины, в 2 раза.
На валу турбины смонтированы насосы горючего и окислителя, которые и подают в ЖРД компоненты топлива (КТ) окислитель и горючее, которые сжигаются в камере сгорания (КС) и в газогенераторе (ГГ). Продукты сгорания, истекающие из камеры через сопло, создают тягу. А ГГ-газ после турбины сбрасывается в окружающее пространство через выхлопной патрубок.
Особенностью ЖРД Ф-1 является то, что выхлопной патрубок ГГ-газа, использованного для привода турбины, с помощью коллектора, смонтированного на сверхзвуковой части сопла, сбрасывается на огневую стенку насадка на сопле камеры, тем самым, якобы, охлаждают его.
Это впервые в мире в США – и в последний раз во всём мире! Больше никто не пытался повторить опыт Ф-1.
Геометрическая степень расширения сопла ЖРД Ф-1 (с насадком) составляет, якобы, 16, а без насадка (до коллектора для сброса ГГ-газа) - 10
Время создания 1959 год:
«в марте 1959 года ЖРД Ф-1 в полной комплектации был успешно испытан на огневом стенде».
Так что от идеи создать такой ЖРД (1955 год) до получения стендового образца прошло немногим менее четырёх лет
Производитель Rocketdyne
Масса 9115 кг
Высота 5,79 м
Диаметр (диаметру среза насадка сопла) 3,76 м
Диаметр охлаждаемой части сопла камеры 2,97 м
Диаметр критического сечения 0,94 м
Тяга в пустоте 790 тс
Тяга на Земле 690 тс
Удельный импульс тяги в пустоте 304 с
Удельный импульс тяги на Земле 265 с
Соотношение расходов КТ через весь Ф-1 2,27
Соотношение расходов КТ через ГГ 0,42
Важно отметить, что в описаниях 1960-70 годов на Ф-1 значилось 640 кг теплоизоляции. Сейчас теплоизоляция отсутствует как в описаниях, так и на фотографиях не только ЖРД Ф-1, но и донной части первой ступени РН «Сатурн-5».
Как видно из приведенного списка данных, (повторимся) американцы уже в 1959 году создали ЖРД Ф-1 на топливе ЖК+керосин со значениями показателей, которые находятся на уровне 21 века – на уровне, скажем, 2017 года, особенно по значению удельного импульса тяги (УИТ), равном 265/305 с (на Земле/в пустоте).
Если сравнивать с «магией Маска», который создал в 21 веке «линейку ЖРД «Мерлин» с давлением в камере до 100 кгс/см2
По данным Википедии, Rocketdyne создала Ф-1 как бы на всякий случай.
«Первоначально Ф-1 был разработан в соответствии с запросом ВВС США от 1955 года о возможности создания очень большого ракетного двигателя. Конечным результатом этого запроса стали два разных двигателя: Е-1 и более крупный F-1. Двигатель Е-1 успешно прошёл стендовые огневые испытания, но был признан тупиковым вариантом, и был отменён в пользу более мощного ЖРД F-1».
«Американские ВВС впоследствии остановили дальнейшую отработку F-1 из-за отсутствия приложений для такого крупного двигателя. Однако НАСА, созданное в этот период времени, оценило пользу, которую может принести двигатель такой мощности, и заключило с Rocketdyne контракт на завершение его разработки. Испытания компонентов F-1 были начаты в 1957 году. Первое огневое испытание полностью скомпонованного тестового F-1 было совершено в марте 1959 года».
Как видите, кстати, - ровно так же, как «случайно тут у нас имеется рояль в кустах»
Ещё как бы на подсознании: «сделаем, авось пригодится» – а какие темпы!
«До создания ЖРД РД-170 тягой на Земле 740 тонн и твёрдотопливного ускорителя «Шаттла» F-1 являлся самым мощным летавшим ракетным двигателем в истории из когда-либо созданных. Был ЖРД М-1, который имел большую тягу, был испытан на стенде, но никогда не использовался».
Приведенные выше данные заимствованы из Википедии.
Других источников данных по значениям показателей Ф-1 нет. Скажем, нет данных от NASA или Rocketdyne. А если и найдём источник с показателями Ф-1, то это будет повторение википедии.
Но и приведенные данные – это всего лишь «шумовой» фон. Попытка опереться на какое-то значение показателя ведёт к тому, что адвокаты программы «Аполлон» оспаривают верность значения любого показателя, который только что, убеждали они Вас, является абсолютно достоверным
Так, оспаривается верность значений «16» и «10» - значений геометрической степени расширения сопла, значения «3,76 м» - диаметра среза сопла (выходное значению диаметра среза насадка сопла 3,76-0,2 метра).
Абсолютно запретной зоной для обсуждений является диаметр цилиндра камеры сгорания и её длина. Хотя, по многочисленным данным, диаметр цилиндра камеры сгорания должен быть более 1,5 метров, а длина (от днища форсуночной головки до сужения к критическому сечению) не менее 1,8 метра.
Поэтому, заимствованные значения показателей ничего не значат. Предлагается считать, что ЖРД Ф-1 в натуре был, и американцами он был использован на первой ступени «лунной ракеты» «Сатурн-5» для полётов на Луну.
А после этого память о ЖРД Ф-1 осталась лишь в картинках (фотографиях). Да ещё на дне океаническом должно лежать примерно 17 связок по 5 ЖРД Ф-1. Вот и нашёлся энтузиаст, некто Безос, который и вытащил с океанического дна останки одного разрушенного ЖРД Ф-1.
Лишь спустя полвека американцы снова берутся за компоненты топлива ЖК+керосин. Но это уже «частник Маск в космосе» - новая идея американцев для подражания: дескать, Маск отказался от разорительной кооперации и всё делает сам. Отсюда летучая фраза: «на входе металл, а на выходе ракеты» .
Маск якобы «начинает плясать» от достигнутого в разработке ЖРД - от «лунного ЖРД» LMDE, тем самым в разы снижает удельную стоимость выведения ПН в космос своими ракетами
Но ещё «всё вилами писано по воде», но «частник в космосе» с разбега наделал много двигателей, которые все называются Мерлин
Характеристики линейки двигателей Мерлин[23]
Двигат
ель Мерлин 1A Мерлин 1Ci Мерлин 1C Мерлин 1C Vac Мерлин 1C+ Мерлин 1D Мерлин 1D Vac Мерлин 1D+ Мерлин 1D Vac+
)
Соотно
шение LOX / RP-1 2.17 2.17 2.17 2.17 2.17 2.34 2.36 2.36 2.38
Тяга на уровне моря, кН 330 355 354 - 555 666 - 845 [29]
-
Тяга в вакууме, кН 376 401 408 420 628 734 801 914 [29]
934 [30]
УИ на уровне моря, с 253.7 264.5 267 - 275 282 - 286 -
УИ в
ваку
уме, с 288.5 302.5 304.8 336 311 320 347 321 347
Давле
ние в камере сгора
ния, МПа 5.39 6.08 6.14 6.14 6.77 9.72 9.72 10.8 10.8
Степень расши
рения сопла 14.5 16 16 117 ? 21.4 117 21.4 117
Вот в этом и материализовалась американская мечта 1955 года – «Первоначально Ф-1 был разработан в соответствии с запросом ВВС США от 1955 года о возможности создания очень большого ракетного двигателя».
Если история «частного космоса» насчитывает около 10 лет, то по этой «линейке» можно оценить безграничные финансы «частника» Маска. И тенденция такая, что чем больше он тратит средств, тем больший он долларовый миллиардер.
Хотя до сих пор успехи Маска более, чем скромные, но глобальный замах Маском – перехватить весь глобальный рынок космических запусков.
Дежавю - с начала 21 века «Боинг», создавая полностью водородную ракету Delta 4 H, ставил перед собой эту же задачу: перехватить весь глобальный рынок космических запусков..
По степени геометрического расширения сопла (см. таблицу) определяется предназначенность ЖРД «Мерлин»: (14,5-21,4) – для первой ступени ракеты; 117 – для второй и выше ступеней ракеты.
Производитель Rocketdyne SX
Merlin 1D
Масса, кг 9115
Высота, м 5,79
Выходной диаметр
среза сопла, м 3,56 1,3
Диаметр охлаждаемой
части сопла камеры, м 2,97 ?
Диаметр критического
сечения, м 0,94 0,28
Тяга в пустоте, тс 790 73
Тяга на Земле, тс 690 67
Удельный импульс
тяги в пустоте, с 304 320
Удельный импульс
тяги на Земле, с 265 282
Соотношение расходов
КТ через весь Ф-1 2,27 2,34
Соотношение расходов
КТ через ГГ 0,42 0,42-
Степень расширения
сопла камеры 16 21,4
Давление в КС, кгс/см2 70 97
Как видно из таблицы, спустя 50 лет американцы создали ЖРД на топливе ЖК+керосин по схеме без дожигания, со сбросом ГГ-газа в окружающее пространство, но по мощности в десять раз меньшей.
А пока они используют в своих мощных ракетах российский ЖРД РД-180. Но Маск не унывает, собирается штурмовать Марс и отправить на Марс для его колонизации 3000 человек: «живите и размножайтесь».
Для решения этой задачи он собирается сделать ракету «Хэви» с 27 «Мердинами» на первой ступени. То есть, американская мечта-ракета на топливе ЖК+керосин в перспективе должна базироваться на ЖРД тягой не более 100тс.
А пока, повторимся, американцы используют ЖРД российского производства РД-180. Чтобы это не выглядело парадоксально, американцы придумали «частника» Маска.
В таблице некоторые показатели выделены красным цветом. Это следствие американской «открытости»: «Всё опубликовали – ничего не скрыли». Скрывают! Значение диаметра выходного сечения сопла Мерлинов найти невозможно.
Поэтому диаметр выходного сечения сопла определён «в Масках». Предположено, что «один Маск» – это рост самого Маска и равен он 1,75 метра.
На фотографии представлены для некоторого сравнения ЖРД Ф-1 и Мерлин – 1Д. А рядом с Мерлином - сам Маск!
На фотографии Мерлина-1Д заметен диаметр критического сечения камеры, диаметр цилиндра камеры сгорания - примерно в два раза больше диаметра критического сечения. А длина цилиндра составляет примерно 1,1-1,2 диаметра самого цилиндра.
Что касается ЖРД Ф-1, то на его фотографии заметна только сверхзвуковая часть сопла в виде «ступы», заканчивающаяся критическим сечением. Над критическим сечением заметно нагромождение металлических конструкций в виде «вороньего гнезда».
По расчётам (если в ЖРД Ф-1 применено сопло типа Лаваля) диаметр критического сечения должен быть 75 см. По аналогии с ЖРД на топливе ЖК+керосин с давлением в камере сгорания до 100 кгс/см2, на фотографии Ф-1 должен быть заметен цилиндр камеры сгорания диаметром около 1,5 метров с длиной порядка 1,6-1,8 метра.
«Недостающая часть» на фотографии представлена красным контуром. А уже над этим цилиндром должна быть «надстройка»
Ничего такого на фотографиях ЖРД Ф-1 нет.
Фотографии в группе 1, 3, 4 являются фотографиями экземпляров ЖРД Ф-1, выставленных для публичного обозрения (музейные экспонаты). Фотография 2 – это рисунок из советского учебника «Теория ракетных двигателей авторов В.Е. Алемасов, А.Ф. Дрегалин, А.П. Тишин издания 1969 года.
Как видим, конструкция надстройки над «ступой» («воронье гнездо») более, чем за полувека так и не установилась – не приобрела единого вида.
А если приобщить «к делу» ещё одну фотографию ЖРД Ф-1, на фоне которого (типа горы Фудзиямы) фотографируются тамошние дикари, то и вообще – «отпад».
Обратите внимание: мужики в стандартной «спецухе» рабов на плантациях…
Мужики явно смущены, у них явно руки лишние и им их некуда девать. И только юная леди нашла правильное место для положения рук.
Но американцы не были бы американцами, если бы они забыли об ЖРД Ф-1 и не планировали такое величайшее достижение в ЖРД-строение не использовать в своих проектах будущих ракетных систем.
Поэтому у американцев большие виды на использование ЖРД Ф-1 в будущей SLS. Это якобы будущая ракетная система, идущая вслед за «Саткрном-5», за «Шаттлом» - для штурма Марса и далее везде.
А воспроизвести ЖРД Ф-1 американцы намерены с некоторым изменением в индексе: к «F-1» добавили «B» и получили почти тот же ЖРД - «F-1B»
Но, увы! «Мама мия»! Это уже не ЖРД F-1 – это уже ЖРД Merlin-1D
Главное отличие – выброшен коллектор для сброса ГГ-газа на огневую стенку насадка.
Особенность ГГ-газа с избытком керосина – содержание 14% смолы. Будь ЖРД Ф-1 реализован, то за 1 секунду в коллектор поступало бы 12 кг этой смолы. Эта смола за 15 секунд забивала бы коллектор. Поэтому 15 секунд – максимум работы виртуального ЖРД Ф-1.
В Мерлинах, американском достижении в области ЖРД-строения более, чем через полувека, эта смола сбрасывается в окружающую среду
Поэтому и в блеф ЖРД F-1B cброс ГГ-газа осуществляется в окружающее пространство. И это главное сродство с реализованным в металле ЖРД Мерлин.
И в этом месте я могу воскликнуть: «МОЯ РАБОТА!». Потому что впервые вопрос об этой смоле я поднял ещё в далёком 1999 году. Даже дату помню: 29 сентября 1999 года.
Но «воронье гнездо над «ступой» остаётся. И это главное сродство с ЖРД F-1B с ЖРД F-1. То есть, и ЖРД F-1B – блеф.
Л.В. Бацура 23.06.2017