Private Space Launch - создание ракеты на ГРД

Xan> А ты можешь симулятором определить плотность теплового потока для этого случая?

Можно попробовать. Но есть трудности. Если в Flow включить опцию расчёта больших скоростей, а без неё никак нельзя считать сверхзвук вообще, то при моделировании на скоростях обдува свыше 3000м/с программа упорно считает до последней итерации и даёт вроде не очень адекватный результат. Поэтому хотелось бы сравнить с чем-нибудь что получается в итоге.

Xan> Взять, например двухконусный нос (сначала тупой до половины диаметра, потом более острый), задать сразу поверхности носа температуру градусов 250, и для высот 20...60 км посчитать поток для махов 4...8.

Ты вроде тоже можешь посчитать. У меня сейчас на расчёте ракета, где нужно несколько сот вычислений сделать и половина уже есть. Комп только так пашет)) Попробовать можно, но это займёт некоторое время.

Yalex> На картинке обратите внимание на профиль температуры T, максимум достигается не на поверхности.

Интересно! А какой размер этих слоёв в мм? Надо попробовать сделать очень мелкую сетку в Flow, вдруг рассчитает такие профили...

П.С. небольшая анимация потока в Flow
http://sashapro.rocketworkshop.net/Animation1.avi

SashaMaks> Интересно! А какой размер этих слоёв в мм? Надо попробовать сделать очень мелкую сетку в Flow, вдруг рассчитает такие профили...

Толщина зависит от формы тела. Вообще по рассчету толщины и свойств пограничного слоя написана не одна монография) Я не возьмусь говорить о его толщине при конкретных условиях.

Yalex> На картинке
Да, какртинка это доходчиво, хотя без контекста не все понятно. Вопрос только в том, такой же профиль в носовой точке? Ведь именно там происходит торможение набегающего потока до нуля. А подстраховаться не повредит. Игла, может и не обязательно, а небольшую вставку из графита сделать не проблема. Ни по весу, ни по прочности, ни по затратам не напряжет. Сверху можно и слой теплозащиты дополнительно. Тут вопрос больше не в том, выгорит или не выгорит, мне кажется важнее потеря формы обтекателя и изменение коэффициента сопротивления не в лучшую сторону.

SashaMaks> на скоростях обдува свыше 3000м/с программа упорно считает до последней итерации и даёт вроде не очень адекватный результат.

Угу. У меня нагревалась за миллион градусов и падала.

SashaMaks> Ты вроде тоже можешь посчитать.

Я в это до конца не врубился, а жизнь кончается!

SashaMaks> Попробовать можно, но это займёт некоторое время.

Я б сам не стал приставать, но раз люди интересуются решил присоединиться.
Пока интересны не шибко большие скорости, до 3 км/с.
А в перспективе интересен спускаемый аппарат массой порядка сто граммов и площадью пара дм2.

Yalex>> На картинке обратите внимание на профиль температуры T, максимум достигается не на поверхности.
SashaMaks> Интересно! А какой размер этих слоёв в мм? Надо попробовать сделать очень мелкую сетку в Flow, вдруг рассчитает такие профили...

На картинке, как и понимаю, холодная железка в горячем воздухе, поэтому у поверхности холоднее.
А Flow, вроде, сам сетку постепенно уменьшает?

Yalex>> На картинке
RocKI> Да, какртинка это доходчиво, хотя без контекста не все понятно. Вопрос только в том, такой же профиль в носовой точке?

Картинка конечно идеализирована. Она из книги Полежаева и Юревича Тепловая защита. Но в целом дает адекватное представление. Если интересно что происходит на носу смотрите:

> Игла, может и не обязательно, а небольшую вставку из графита сделать не проблема. Ни по весу, ни по прочности, ни по затратам не напряжет. Сверху можно и слой теплозащиты дополнительно. Тут вопрос больше не в том, выгорит или не выгорит, мне кажется важнее потеря формы обтекателя и изменение коэффициента сопротивления не в лучшую сторону.

Графит( конструкционный) ни коим образом не теплозащитный материал, по крайней мере при таких тепловых потоках. Он теплостойкий, но как защита он никакой. Мы убедились в этом при работе над вариантами сопла. Конструкция теплозащитного "щитка" из графита потребует теплоизоляции, которая увеличит вес, проще сразу использовать теплозащиту без графита. Проблема нагрева обтекателя не существенна. Покроем сублиматором( с плотностью в 1 г на куб см), так как делают на больших ракетах. У них обтекатель на АУТ разогревается больше 1000 градусов. У нас и скорости поменьше и температуры. Фенольному углепластику все эти 4,5М не страшны, а с таким материалом мы уже работали. В конце концов применим что нибудь совсем технологичное типа термостойких полимеров( PEEK, PPS, PAI), опыт работы с ними у меня есть, да и пару кило я найду. С углеродным волокном эти полимеры имеют очень высокую теплостойкость.

Xan>На картинке, как и понимаю, холодная железка в горячем воздухе, поэтому у поверхности холоднее.

Не пугайте меня такими выводами . Картинка идеальный случай, с установившимся процессом обтекания, когда скорость стремиться к бесконечности, температура тоже. На больших скоростях основной подвод тепла происходит не из-за торможения потока, а из-за хим. реакций в сжатом слое. Одна только диссоциация азота( N2=N+N)) дает 33400 кДж на кг. А дальнейшая ионизация( N=N+e) еще 50000 кДж на кг. Обратите внимание что максимум температуры коррелирует с максимумом концентрации на профиле C( внизу). К тому же поверхность будет переизлучать тепло, она даже потенциально не способна поглотить все тепло.

Yalex> Если интересно что происходит на носу смотрите:
О! Вот я о чем и говорю. На носу оно совсем иначе. Т.е. там без малого наблюдается температура торможения. А это в наших условиях 500-900 С в течении 30 сек. Этого надо учитывать при разработке теплозащиты.


FRC>>> На высоте 90-100 км, ...принудительно раскрыть купол
Xan>> Простейшее - вложить внутрь купола завязанный гондон,
RocKI> Какой смысл ...

Просчитал вариант с парашютом. Получил прикольные вещи. Во-первых, действительно краеугольной точкой является высота 57-60 км. Во-вторых, раскрытие парашюта после этой высоты даже до апогея, мало влияет на высоту апогея. Например, стабилизирующий парашют диаметром 30см, открытый на высоте 61 км на взлете, уменьшает апогей всего на 0,5%. Тут есть один очень интересный вывод: раскрытие стабилизирующего парашюта можно поручить простейшему таймеру, поскольку допустима ошибка во времени около 1,5 минуты. Это позволяет сильно упростить электронику управления ССР.

Xan> Угу. У меня нагревалась за миллион градусов и падала.

Не миллиона градусов нет, но значения слегка выходят за пределы плавной кривой, может это и не существенно. Вот один из файлов данных расчёта по ракете с углом атаки 10гр (см. прикреп файл).

SashaMaks> Ты вроде тоже можешь посчитать.
Xan> Я в это до конца не врубился, а жизнь кончается!

Мне время тоже очень дорого. Тем более, что здесь скорости выходят за пределы возможных для полёта любительских ракет и особо тратиться на это смысла нет. Только разве что ради интереса.

SashaMaks> Попробовать можно, но это займёт некоторое время.
Xan> Пока интересны не шибко большие скорости, до 3 км/с.
Xan> А в перспективе интересен спускаемый аппарат массой порядка сто граммов и площадью пара дм2.

Это можно, но нужны более конкретные данные, форма, материал. И потом интересен не просто один расчёт, а множество таких расчётов от скорости потока и угла атаки. Потом это всё можно запихнуть в трёхмерный симулятор для ракет и проиграть все возможные ситуации, что я и хочу сделать.

Xan> А Flow, вроде, сам сетку постепенно уменьшает?

Сам в процессе расчёта он её не уменьшает, зато использует очень качественную интерполяцию по поверхности. Есть функция настройки, которая позволяет автоматически при построении сетки давать большее разбиение вблизи сложной геометрии тел. И это можно настраивать по уровням тремя регуляторами. Чем больше значение уровня, тем больше будет деление базовой ячейки на подячейки.

RLAN> Благополучно СА покрытые дубовым паркетом приземлялись, ничего не сгорало.
RLAN> Не надо преувеличивать.
RLAN> Дубовый обтекатель проблему решает, а уж текстолитовый и подавно.

3-5 см толщины, трех метров диаметра, абляционная капсула станций Венера- Вега из текстолита. Неориентированный вход в атмосферу Венеры на скорости 30 км/с. На 60 км парашют, на 30 км свободное падение на щитке-десселераторе. Из стали обтекатель и фюзеляж ракеты-зонда Orion и многих других аналогичных ракет калибра 200-250 мм использовавших парашюты для возвращения своих головных частей из стратосферы и параболических полётов на 100 и выше км. Все было просто, без лишних теорий и заморочек с "моделями". А для контроля выброса использовали как пиротехнические так и механические таймеры.

a_centaurus> Все было просто, без лишних теорий и заморочек с "моделями". А для контроля выброса использовали как пиротехнические так и механические таймеры.

Вынужден не согласиться. Во первых, сталь может и выдержит, но не всякий пластик устоит. Вот тут пустили на высоту 36км Qu8k пластмасса потекла. При падении в атмосферу с высот более 100км будет ещё хуже.

SashaMaks> Вынужден не согласиться.
С чем не согласиться ? С тем, что пластик от мыльницы нельзя применять как обтекатель на М>1 ?
Или с тем, что 30 лет назад меньше думали о свойствах материалов, чем сейчас ?
Сейчас, конечно, времена другие, компьютерная модель вряд ли есть достижение.
А надежно работающее "железо" по-прежнему - достижение !

SashaMaks>> Вынужден не согласиться.
Ckona> С чем не согласиться ?

С тем, что всё просто. У него у одного куча металлообрабатывающих станков в свободном доступе, а меня нет такого шика, как и у большинства других. Да и не нужно мне это, за композитами будущее. А вот тут думать нужно, что применять из них и как.

NNV> ...Должны позвонить.

Спасибо Коля.

FRC> Прессуем прямо в картонной бронировке ф33мм сплошной цилиндр, нагревем под усилием 5 тонн до 80-90С, на токарнике формируем центральный канал.

С какой связкой?

FRC>> Прессуем прямо в картонной бронировке ф33мм сплошной цилиндр, нагревем под усилием 5 тонн до 80-90С, на токарнике формируем центральный канал.
Serge77> С какой связкой?

Парафин 10%

FRC> Парафин 10%

Всё-таки вы решили делать работу, которая не пригодится для больших двигателей.
Почему бы не взять термопластичный полимер вместо этого парафина?

FRC> Прессуем прямо в картонной бронировке

И как оно по прочности?

RocKI> И как оно по прочности?
Как таблетки сухого спирта. Прочный изотропный материал. Обрабатывается на станке.
Судя по всему, важна степень помола.

FRC>> Парафин 10%
Serge77> Всё-таки вы решили делать работу, которая не пригодится для больших двигателей.
Serge77> Почему бы не взять термопластичный полимер вместо этого парафина?
Парафин помололи в кофемолке вместе с уротропином без проблем, открошив от свечки.
Как месить с полиамидами, даже если бы они и были в наличии - не очень понятно.
В перспективе добавка волокон полиамидов обсуждалась, в плане упрочнения шашки.
На калибрах порядка 40 мм такой необходимости, очевидно, нет. Похоже, парафин тоже можно убрать.
На настоящий момент - механические свойства уже не главное. Главное - скорость сублимации
для закиси, УИ, влияние добавок алюминия. Все это, по предварительным результатам судя,
уже можно мерить. Парафином, вероятно, можно корректировать скорость сублимации. Потом
можно уверенно считать конструкцию шашки на калибр 110 мм.

RocKI>> И как оно по прочности?
Vagrant> Как таблетки сухого спирта. Прочный изотропный материал. Обрабатывается на станке.
Vagrant> Судя по всему, важна степень помола.

Большое количество кристалличного наполнителя сильно понизит степень деформации перед разрушением, что очень опасно. Такие низкомодульные полимеры как парафин не поддаются упрочнению.

Vagrant>Как месить с полиамидами, даже если бы они и были в наличии - не очень понятно.

Так же как и с ПЭ в мельнице. С ПА возникнут проблемы при изготовлении шашки т.к. при Т меньше 250-260 градусов не удается спрессовать мололитную шашку.

FRC>> Парафин 10%
Serge77> Всё-таки вы решили делать работу, которая не пригодится для больших двигателей.
Serge77> Почему бы не взять термопластичный полимер вместо этого парафина?

После опытов с прессованием уротропина, не вижу проблем с увеличением калибра шашки. Материал получается прочным. Прессуется легко.
В любом случе, связующее какое-то нужно. Под рукой есть пока только парафин.

FRC> После опытов с прессованием уротропина, не вижу проблем с увеличением калибра шашки.

Послушайте вашего же члена команды:

Yalex> Большое количество кристалличного наполнителя сильно понизит степень деформации перед разрушением, что очень опасно. Такие низкомодульные полимеры как парафин не поддаются упрочнению.

Шашка непрочная и хрупкая. В двигателе, особенно при запуске, шашка испытывает скачки давления и прочие неприятности, особенно на больших калибрах. Она просто треснет или развалится на куски.