Бессопловые двигатели

lincoln> Что скажете, уважаемые?

Ничего нового. Это обычная проблема ПХА-топлив: недостаточное давление в КС. Пульсирующее горение при низком давлении.

Костян1979> Резкое расширения газа при нагревании в канале приведет к повышению давления.

Нет.
Холодный газ нагревается и расширяется, но при этом он охлаждает горячий газ, который сжимается.
Так что примерно по нулям.
А вот испарение жидкости, за счёт того, что много тепла требует, давление снижает.

Костян1979> ИМХО если б это было возможно,

С охлаждением возможно. И делают. Многократно включаемые движки.

Костян1979> на ускорителях шатла это можно было предусмотреть, а так там есть возможность только сброса тяги.

Хм. Где про это написано?

Xan> Хм. Где про это написано?

Одно время я очень интересовался гибелью Челенжера и в одной из статей находил.
Там было написано что запуск ускорителей осуществляется спустя 2-3 сек. после включения ЖРД т.к. процесс не обратимый и отключить их уже не возможно, а только сбросить тягу (возможно путем отстрела сопла этого я не помню) и и отстрела ускорителей.

lincoln> Что скажете,уважаемые?

Эффектно, даже птички разлетелись. Да, скорее всего недостаток давления. Лучше делать сопловой двигатель, причем сопло может быть и не графит, т.е. с разгаром, но чтоб давление поддерживало.
А вот по весам однозначно - такие весы не годятся. Слишком инерционные.

Костян1979> Там было написано что запуск ускорителей осуществляется спустя 2-3 сек. после включения ЖРД т.к. процесс не обратимый и отключить их уже не возможно, а только сбросить тягу

Странно это.
В доке от изготовителя (ATC) ничего про это нет, никаких намёков.

lincoln> Видео горения столбика при атм.давлении.
lincoln> Onlinedisk - ваше хранилище файлов.
lincoln> Что скажете,уважаемые?
Что ж это за топливо, три раза тухло
Такое топливо обычно наоборот, горит так от спички что только руки успевай убирать. Скорее всего полимеризовалась связка плохо. Прочность топлива хреновая небось? Рассыпается?

Да, и паяльной лампой поджигать это слишком сурово ~%)))

Xan> В доке от изготовителя (ATC) ничего про это нет, никаких намёков.
Постараюсь найти но не обещаю. Много гугловских переводов читал. Статей на русском крайне мало было по интересующий меня теме и один док фильм находил очень хороший и даже дублированный.

umbriel> Что ж это за топливо, три раза тухло
В том то и дело,что тухло.Первый раз столкнулся с подобной проблемой. А в составе заменил только связку. По всей видимости этот силикон хорошо работает при больших давлениях, хотя не факт, если тестовый образец гас сам по себе..
Попробую еще раз подобный состав(тестовый образец),но с проверенным силиконом. посмотрим на результаты.
umbriel> Такое топливо обычно наоборот, горит так от спички что только руки успевай убирать. Скорее всего полимеризовалась связка плохо. Прочность топлива хреновая небось? Рассыпается?
Полимеризация длилась 3,5 суток. Разница между прожигом столбика до полимеризации и после, практически незаметна.Топливо упругое, не рассыпчатое, похожее на упругую резину.
umbriel> Да, и паяльной лампой поджигать это слишком сурово ~%)))
Сурово поджигать руками и спичками - можно легко обжечь пальцы

Это обычная проблема ПХА-топлив: недостаточное давление в КС. Пульсирующее горение при низком давлении. Serge77 много экспериментировал с ПХА-топливами и пришёл к такому выводу.


lincoln> Попробую еще раз подобный состав (тестовый образец), но с проверенным силиконом. Посмотрим на результаты.

Результаты будут те же. Связка здесь не при делах, не трать время и деньги; займись лучше сопловым вариантом. Сделаешь нормальный, относительно постоянный Кн - поднимешь давление в КС - пульсации прекратятся.

lincoln>> Что скажете,уважаемые?
RocKI> Эффектно, даже птички разлетелись.
Да,после испытаний в лесу стало как-то тихо..даже комары пропали

RocKI> Да, скорее всего недостаток давления. Лучше делать сопловой двигатель, причем сопло может быть и не графит, т.е. с разгаром, но чтоб давление поддерживало.
Мне наконец-то выточили новое сопло и графитовую вставку под него и я как раз хотел испытать этот состав в сопловом двигателе. Почему не рекомендуешь использовать графит? Вернее рекомендуешь сопло с разгаром..

RocKI> А вот по весам однозначно - такие весы не годятся. Слишком инерционные.
Это ясно,но цель не ставилась снять точные показания,хотелось увидеть порядок цифр. Надо собраться с силами и все-таки браться за стенд..

Non-conformist> Результаты будут те же. Связка здесь не при делах, не трать время и деньги; займись лучше сопловым вариантом. Сделаешь нормальный, относительно постоянный Кн - поднимешь давление в КС - пульсации прекратятся.

Конечно цель -это сопловые моторы,но уж больно привлекательны бессопловики простотой технологии производства..
Пока не знаю с какого КН начать. в какой лучше теме это обсудить?

lincoln> Пока не знаю с какого КН начать. В какой лучше теме это обсудить?

Мне кажется, что обсуждать вопрос минимального Кн, при котором начинается стабильное горение ПХА-топлива, лучше всего в "Твёрдых ракетных топливах".

Прежде всего тебе надо замерить скорость горения твоего топлива при атмосферном давлении (сжечь на воздухе забронированный сгораемой бронировкой цилиндрический образец с нарисованными на бронировке делениями, снимая процесс на видео). Потом спросить Serge77, какая скорость горения на воздухе была у его ПХА-топлива. Потом спросить у него же, какой Кн он давал этому топливу в своих тестовых торцевиках (торцевик или канальный в данном случае неважно, тебе важен Кн). Потом составить пропорцию, и пересчитать Кн Serge77 на скорость горения при атмосферном давлении ТВОЕГО варианта топлива. Потом прикинуть геометрию шашек, чтобы полученный расчётный Кн в процессе работы мотора изменялся минимально...

Примерно так, я думаю.

Ckona>> А как выключают "взрослые" ТТРД ?

Xan> Или сброс давления быстрым открытием дополнительных дырок,

Ага. Причем дополнительная дырка может быть и отстреленный сопловой блок. Но только в том случае, если в процессе гашения допустим большой импульс тяги по оси. Если нет (первые ступени), то приходится открывать дырки в противоположную часть двигателя. Иногда после/во время сброса основной части давления через тормозные сопла отстреливают и сопловой блок. Иногда сбрасывают газы по нормали к оси сопла - если заряд с глухим каналом. Короче - любой бардак за свои деньги
Главна дело - знать, с какой скорости следует сбрасывать давление для гарантированного гашения заряда. Для этого делают довольно длительные и дорогие натурные испытания. Метод называется дэпэдэтау (dp/dτ ). Очень хорошее название, потому что важно не дельта пэ, а темп сброса давления. Объясняю - если сбрасывать давление от p до 0.1p за 2 s, заряд не погаснет. Однако если сбросить от p до 0.5p за 0.1 s, заряд погаснет. Потому что темп сброса давления на порядок больше.
Правда, есть возможность повторного воспламенения, от нагретых элементов двигателя... горящее топливо охлаждается при сбросе давления, а вот аблирующие теплозащитные покрытия - нет. Вполне может произойти вспучивание остывающего (но нагретого до температуры абляции) покрытия с разбрызгиванием тлеющих раскаленных остатков на только что погасшую, слегка охлажденную поверхность заряда. И тогда образуется очаг воспламенения. И заряд может разгореться снова, и двигатель, даже с отстреленным соплом, будет давать тягу. Вот поэтому вслед за дэпэ-дэтау следует (вернее, может последовать):

Xan> или впрыском жидкости (например воды) которая испаряется и охлаждает газ в камере. От этого, опять же, давление падает и топливо гаснет.

Во время впрыска хладоагента давление в камере может даже подняться. Это не беда, если заряд не горит, потому что он при этом будет охлаждаться. Правда, в основном охлаждаются теплозащитные покрытия, потому что они гораздо более нагреты... помним - лучшая термозащита в двигателе является горящее топливо

Xan> Скачок давления должен быть достаточно большой.


Именно, я выше постарался заострить внимание

Xan> Пересказываю книжку:

Xan> Гаснет топливо потому, что при высоком давлении оно горит быстро и прогретый слой (в котором уже реакции начались) тонкий. А из-за большого давление передача тепла к нему из газа интенсивная. И прогрев топлива теплопроводностью тоже идёт с большой скоростью.
Xan> Если плавно уменьшать давление, передача тепла уменьшается, скорость падает и толщина прогретого слоя увеличивается, чтоб теплопроводностью вглубь меньше тепла уходило.
Xan> Но если давление уменьшить резко, передача тепла из газа уменьшится, а за счёт теплопроводности тепло из нагретого слоя уйдёт в глубину топлива и слой остынет. И перестанет разлагаться и в слое газа у поверхности прекратится горение и, соответственно, нагрев топлива.

 

Еще деталь - можно погасить заряд просто подачей хладоагента на рабочем режиме. И лучший хладоагент для этого - именно вода. Однако воду придется подавать много, и под давлением. Либо вытеснительная, либо турбонасосная подача. И в процессе гашения тяга сначала будет расти !

А это не нужно, именно поэтому впрыск воды применяют чаще всего после дэпэ-дэтау.

Если расписался, давайте бегло рассмотрим, в каких случаях приходится гасить двигатель.
Первый случай - регулирование суммарного импульса тяги. Это понятно. Есть некая одноступенчатая баллистическая ракета, и желательно, чтобы она могла стрелять не только далеко, но и близко. Если выбрать крутую траекторию и оставить двигатель отработать свой полный импульс, то время подлета увеличится в разы, и возмущения - тоже. Поэтому гасят двигатель, когда заряд еще не догорел. Полный аналог - переменный заряд у гаубиц.
Второй случай - обеспечение точной отработки импульса тяги. Чаще всего - в сочетании с первым, но может применяться и на однорежимных ракетах, типа космических носителей. Каким-то методом (акселерометры, регистрация параметров работы двигателя) определяют постоянно суммарный импульс по оси. И после достижения заданного, но ранее конца горения заряда включается система гашения заряда.
Третяя причина - разделение ступеней или головной части. Это понятно без особых объяснений... попробуйте разделить ракету, если работающий еще двигатель формирует перегрузка по оси в десяток g... иногда пробуют, и даже удачно
Четвертая - категорическое нежелание оставлять заряд работать до своего естественного гашения. Чаще всего из-за недопустимо высокого разброса по импульсу тяги в процессе погасания - представьте себе, как гаснет канально-щелевой заряд. Или того хуже - заряд со звездообразным каналом. Кроме разброса по импульсу следует иметь ввиду необходимость защищать двигатель в процессе догорания остатков топлива - а камера-то уже голенькая изнутри! Последнее - чисто практическое замечание - я отрабатывал заряд со звездообразным каналом, который прожигал камеру в процессе погасания.

А! Двигатель на старте не гасят, даже в аварийных случаях. Потому что гашение крупного РДТТ внешне похоже на подрыв двигателя системой самоликвидации, да и эффект примерно такой же

Xan> По изложениям у меня всегда тройки были!

Да ну, не тройка, а плюс в репу

Есть еще одна причина гасить РДТТ - желание посмотреть своими глазами на заряд, догоревший до определенного момента. Лично я проделывал это элементарным способом.
Заряд - вкладной, в носовой части стендового! двигателя - пружинный толкатель, а сопловой блок крепится пироболтами. Двигатель крепится в стапель слегка наклонно, и на некотором расстоянии ставится ванна с водой. В желаемом моменте пироболты подрываются и заряд прыгает в ванну Прижина - на всякий случай. По идеи, газы вполне увлекают шашку за собой.

Фишка - в подбор траектории заряда после вскрытия сопла. Двигатель не должен смотреть соплом на ванну, а то всю воду выплеснет

varban> рассмотрим, в каких случаях приходится гасить двигатель.
Что-то я не заметил основной причины, интересующей наших "пожарных". А именно - посмотреть форму заряда.
varban> Есть еще одна причина
Теперь вижу.

lincoln> При выходе на режим мотор давал громкий хлопок и гасил топливо,затем снова выход на режим.

Типичное поведение, когда не хватает давления для стабильного горения.
Просто на воздухе топливо хорошо горит?

В бессопловом двигателе вообще одни из самых худших условий для стабильного горения смесевых топлив из-за геометрии заряда и отсутствия сопла.

varban>

Как бы на тебя с вопросами напасть по моему прожекту по движкам?
Xan_Sedov на мылеру и в скайпе.

varban>>
Xan> Как бы на тебя с вопросами напасть по моему прожекту по движкам?
Xan> Xan_Sedov на мылеру и в скайпе.

А чего это за сепаратные переговоры? Нам тоже интересно, да и полезно.

Serge77> Просто на воздухе топливо хорошо горит?
На воздухе горит и гаснет- горение плохое. На 42й странице есть видео.

Serge77> В бессопловом двигателе вообще одни из самых худших условий для стабильного горения смесевых топлив из-за геометрии заряда и отсутствия сопла.
При использовании другого силикона пульсации наблюдались,но не такие сильные и при атм. давлении столбик горел стабильно и быстро.
Правда и состав был несколько другой:
ПХА 52
НБ(нитрат бария) 30
Магний 3
Силикон 15
на котором был успешно проведен запуск.

lincoln> На воздухе горит и гаснет- горение плохое

А, ну тогда какие вопросы? ;^))

lincoln>> На воздухе горит и гаснет- горение плохое
Serge77> А, ну тогда какие вопросы? ;^))

Для чистоты эксперимента повторю оба состава, но наоборот - поменяю силикон и прожгу на воздухе. Надеюсь, причина плохого горения будет более менее понятна

Serge77> А чего это за сепаратные переговоры? Нам тоже интересно, да и полезно.

... тем более, что я скайп запускаю раз в год, а что такое мылер - даже не знаю

Xan> Как бы на тебя с вопросами напасть по моему прожекту по движкам?

Поскольку я не отслеживаю весь форум, то надо сформулировать вопросы и задать их, можно и в отдельной теме. После того, как поток писанины в теме иссякнет, можно порезать и приклеить постинги в соответствующие места, или дать линк

Serge77> В бессопловом двигателе вообще одни из самых худших условий для стабильного горения смесевых топлив из-за геометрии заряда и отсутствия сопла.

Тут еще что надо иметь ввиду - минимальное давление устойчивого горения зависит от температуры заряда и от скорости обтекающего потока.

Чем меньше температура, тем выше приходится задирать давление. К примеру, нижний предел по температуре заряда (не воздуха!) - минус 10 градусов. Значит отработка критического сечения сопла при известной геометрии заряда начинаем на минусах. А максимальное давление в двигателе получают автоматически на плюсах. На нормальной температуре вообще нет смысла жечь заряды, поскольку там параметры имеют промежуточное значение между двумя граничными температурами.

Мораль - не оставляйте зимой свои двигатели ночью перед испытаниями в багажник машины - могут быть неприятные сюрпризы. Или летом - на солнцепеке

А со скоростью обтекающего потока сложнее.
Если шашка - торцевого горения, то топливо будет гореть при минимально возможном давлении. Если канальная, то приходится увеличивать давление, иначе двигатель начнет чихать. Плохо, что в случае длинных канальных зарядов скорость горения участков около соплового блока и так увеличивается из-за эррозионного горения. А в случае бессопловых - сложнее всего. Там приходится вплотную подбираться к давлению неустойчивого горения, но уже в конце горения заряда. И удлинение не всегда спасает - удлиняя заряд, мы увеличиваем давление неустойчивого горения.

varban> Поскольку я не отслеживаю весь форум, то надо сформулировать вопросы и задать их, можно и в отдельной теме.

Да, лучше сделать отдельную тему. Xan, начинай.