Private Space Launch - создание ракеты на ГРД

FRC> Полный импульс 22N и, насколько понимаю, УИ ок. 220 сек.

В микрогибриде окислитель берётся (конденсированную часть) примерно как 7-7.5 г (если повезёт). Парафин также не весь сгорает, а уходит в конденсат. Поэтому, в лучшем случае за 1.4 с (а это много для парафина) может сгореть около 9 г. И It должен быть (тем более для смещённого вектора тяги) не БОЛЕЕ 17 N*s. Isp не более 170-190 с. Уж поверь моей стастистике из 500 тестовых испытаний. Когда в научных исследованиях результат вылезает за общий уровень, его тщательно проверяют. Проверьте стенд. Он может на малых тягах давать ошибку. Добудьте лабораторные весы с точностью отсчёта 0.001 г. Тогда можно делать вразумительные заключения. И ещё: если используете систему SI в расчётах (N, N*s, s) тогда график тяги не ДОЛЖЕН быть в кгс. А как считается It?

FRC> Второй прожиг - это микрогибрид на капсуле N2O (8g).

FRC> Полный импульс 22N и, насколько понимаю, УИ ок. 220 сек.

FRC> На видео видно, что факел в бок дует. Это перекосило сопло.

Поддержу a_centaurus'а, не похож этот тест на 220с.
И тут не в расчетах дело.
Визуально непохоже.
Тем более, почти на одной закиси такой у.и. не получится (да и с несоосным факелом).

FRC> Isp - 185sec.
Это приличный УИ. Но обязательно проверьте вычисления.

RocKI> Это приличный УИ. Но обязательно проверьте вычисления.

И методику получения исходных данных с РП двигателя. Советую также посчитать preformance (теоретическую) в программе RPA. Правда, формула уротропина там не присутствует. Но, ради такого дела, можно связаться с автором (Alex. Ponomarenko). Вам все равно придётся представлять модель процесса. И, поскольку, hexamethylenthetramine (уротропин) ранее в гибридных схемах не использовался (поиск проводили?) то придётся все эмпирические коэффициенты в законе горения выводить самим. Пока непонятна роль азота в химической реакции. Не связывает ли он кислород, образовавшийся вследствие диссоциации закиси (которого и так мало)?

a_centaurus> .. Вам все равно придётся представлять модель процесса. И, поскольку, hexamethylenthetramine (уротропин) ранее в гибридных схемах не использовался (поиск проводили?) то придётся все эмпирические коэффициенты в законе горения выводить самим. Пока непонятна роль азота в химической реакции. Не связывает ли он кислород, образовавшийся вследствие диссоциации закиси (которого и так мало)?

Результаты стараемся тщательно обсчитывать. Но проверяться, конечно, будем.
Не знаю, стоит ли пока тревожить автора RPA, т.к. наши упражнения направлены на решение задачи постройки конкретного двигателя под конкретную задачу, а не глубокое изучение топливной пары. К тому же, кол-во связки и усилие прессования очень сильно влияют на параметры. Можно ли будет учесть это в программе?
Vagrant и Yalex изучали опыт по паре уротропин + кислород. Исходные данные брали (частично) оттуда. Лучше они ответят по процессу.

FRC> Результаты стараемся тщательно обсчитывать. Но проверяться, конечно, будем.

Поверь, я только за, что бы ваши двигатели стали еще круче, а у.и. еще выше.
И на видео очень неплохой прожиг.
И в пике там наверняка отличные показатели. Но всякие хвосты, падения давления, несгоревшие остатки очень садят эксплуатационные показатели.
Ведь не у.и. важен сам по себе. Например несгоревший остаток - возможная потеря суммарного импульса - увеличенная остаточная масса - все это потеря скорости.
Думаю надо хорошо посчитать теоретический у.и. , оптимальное соотношение компонентов и добиваться приближения к такому результату в тестах.

RocKI>> Это приличный УИ. Но обязательно проверьте вычисления.
a_centaurus> ... Вам все равно придётся представлять модель процесса. И, поскольку, hexamethylenthetramine (уротропин) ранее в гибридных схемах не использовался (поиск проводили?) то придётся все эмпирические коэффициенты в законе горения выводить самим.

Ну да, при расчете УИ микрогибрида, не вникая в ситуацию, посчитал присланный п почте график.
Поскольку 8 грамм топлива там отвешивались на весах с дискретой 2 грамма, то никаких
сомнений в достоверности результата ни у кого небыло с самого начала. По порядку совпало?
Вроде совпало... Ну и чудесно. Значит прибор работает. Теперь можно чистить хвосты и занималться
полноценными измерениями.

По поводу серии испытаний двигателя с уротропином. В химческом отношении уротропин, как горючее -
достаточно традиционное решение. Для сравнения уротропин - С3N2H6, НДМГ у Протона и Сатаны -
С2N2H8.По составу похуже,зато нетоксичен. У нас вообще марки "пищевой".
В гибридных схемах распространены полиамидные топлива.
По сотаву это примерно одно и то же. Надо полагать, что и УИ сопоставим. Но уротропин лучше
подходит по совокупности свойств. По уротропину в гибридных схемах опубликован ряд статей.
Нами использовалась немецкая работа, где детально исследовалась пара уротропин-кислород.
Там приведены нужные зависимости, больше в виде графиков. Мы частично померили эти цифры.
Они для пары уротропин-закись оказались близки.

FRC>> Результаты стараемся тщательно обсчитывать. Но проверяться, конечно, будем.
RLAN> Поверь, я только за, что бы ваши двигатели стали еще круче, а у.и. еще выше.

У нас есть целевой УИ. Нам желательно забраться выше 220. Приводимые цифры получены
достаточно добросовестно потому, что мы сидим уже где-то вблизи предельных
значений УИ, и, занимаясь оптимизацией, вынуждены мерить точно. Иначе не почуствуешь
эффекта от вносимых изменений.
Что до термодинамических расчетов, то сложно понять, как их интерпретировать
применительно к топливам с добавкой алюминия. Сейчас мы проверим принципиальный вопрос -
а есть ли вообще заметный эффект от добавки металла? А расчетами, возможно, займемся
задним числом.

Бросается в глаза схожесть формы графика тяги с графиком тяги водяной ракеты.

Vagrant> Нами использовалась немецкая работа, где детально исследовалась пара уротропин-кислород.
Vagrant> Там приведены нужные зависимости, больше в виде графиков. Мы частично померили эти цифры.
Vagrant> Они для пары уротропин-закись оказались близки.

Но вы же знаете о том, что конденсированная фаза в капсуле, после её открытия занимает только часть всей массы закиси. Для микрогибрида её определили как 6-7 г. В зависимости от давления в камере. И соотношение O/F получается гораздо выше, чем для нормальных двигателей. У меня в среднем получалось 7:1. С парафином процесс идет быстрее чем с полиамидными твёрдыми топливами. Примерно 1.2 s против 1.45 s с nylon poliamide 6.6. И если масса сгоревшего топлива была 8 г (7+1) то It и Is не могут принять заявленные высокие значения (22 N*s,220 s). Это противоречит внутренней баллистике топлива.
Интересно было бы посмотреть ссылку на (статья) кислород -уротропин. Если это так (они оказались близки), то закись как окислитель эффективнее кислорода?

Vagrant>> Они для пары уротропин-закись оказались близки.
a_centaurus> Но вы же знаете о том, что конденсированная фаза в капсуле, после её открытия занимает только часть всей массы закиси. Для микрогибрида её определили как 6-7 г.a_centaurus> Интересно было бы посмотреть ссылку на (статья) кислород -уротропин. Если это так (они оказались близки), то закись как окислитель эффективнее кислорода?

Waidmann, W., "Thrust Modulation in Hybrid Rocket Engines,"
Journal of. Propulsion, Vol. 4, No. 5, September/October 1988.
Не смог прицепить сам файл - весит около мегабайта. Я ошибся, там кислород вдувают
с вспомогательными целями (расширяют диапазон регулировки), основной окислитель - азотка.
Близкими оказались интересующие нас параметры. Так скорость сублимации по статье от 0,5
до 1 мм/с в диапазоне давлений от 30 до 50 АТИ. у нас получилось 0,75 мм/с при 45 АТИ.
Эта величина и закладывалась в конструкцию до прожигов, как первое приближение.
УИ там повыше до 260.
Что до эффективности закись vs кислород, то где-то уже обсуждалось, что оптимум - это смесь.
УИ мы обычно считаем грубо:
площадь графика тяги деленная на изменение веса двигателя после прожига.
В конце серии померим еще дифференциальную величину при двух разных заправках закиси.
Думаю, результат будет ближе к цифрам для большого, тщательно сделанного мотора.
А с микрогибридом, помимо ошибок взвешивания были, видимо и другие проколы.

Vagrant> Не смог прицепить сам файл - весит около мегабайта. Я ошибся, там кислород вдувают

Спасибо, понятно.

Vagrant> По поводу серии испытаний двигателя с уротропином. В химческом отношении уротропин, как горючее -
Vagrant> достаточно традиционное решение.

Да, в пиротехнике. Но не для УИ, а для понижения температуры пламени и увеличения размера факела.

> Для сравнения уротропин - С3N2H6, НДМГ у Протона и Сатаны -
Vagrant> С2N2H8.

Абсолютно разные вещи, просто несравнимы. Гидразины используют только по одной причине - связь N-N содержит энергию, которая при горении выделяется и повышает УИ. В уротропине ничего подобного нет.

Vagrant> В гибридных схемах распространены полиамидные топлива.
Vagrant> По сотаву это примерно одно и то же.

Тоже абсолютно непохоже на уротропин.

> Надо полагать, что и УИ сопоставим.

А почему "полагать"? Вы что, в PROPEP УИ не считаете?

Serge77> Абсолютно разные вещи, просто несравнимы. Гидразины используют только по одной причине - связь N-N содержит энергию, которая при горении выделяется и повышает УИ. В уротропине ничего подобного нет.

Связи N-N конечно нет) Но в остальном уротропин почти тоже самое.
Выбор гидразина в качестве топлива продиктован множеством причин, важен комплекс свойств, а не только удельный импульс и вы прекрасно это знаете Если бы была важна лишь энергетика то в качестве топлив выбирали бы сильные восстановители типа гидридов.
В случае уротропина мы тоже выбираем комплекс свойств, не последнее из которых коммерческая доступность. Схема двигателя позволяет сделать допущение что в зону реакции окисления попадают продукты термической деструкции уротропина, а не сам уротропин. Тут аналогию с РДТТ проводить нельзя.

Yalex> Связи N-N конечно нет) Но в остальном уротропин почти тоже самое.

УИ меньше. А остальное неважно.

Yalex> Выбор гидразина в качестве топлива продиктован множеством причин, важен комплекс свойств, а не только удельный импульс

Единственная причина, почему используется гидразин, а не гораздо более дешевые и совершенно не токсичные скипидар или фурфуриловый спирт - это УИ.

Yalex> В случае уротропина мы тоже выбираем комплекс свойств, не последнее из которых коммерческая доступность. Схема двигателя позволяет сделать допущение что в зону реакции окисления попадают продукты термической деструкции уротропина, а не сам уротропин. Тут аналогию с РДТТ проводить нельзя.

В зону реакции попадает возогнанный и частично разложенный уротропин. Это одинаково для любого процесса горения, хоть на воздухе.

Vagrant>> уротропин, как горючее -
Vagrant>> достаточно традиционное решение.
Serge77> Да, в пиротехнике.Serge77> Абсолютно разные вещи, просто несравнимы. Гидразины
используют только по одной причине - связь N-N содержит энергию, которая при горении выделяется и повышает УИ. В уротропине ничего подобного нет.
Гидразин, как водится, используют по совокупности причин, помимо высокого импульса,
(у углеводородов он выше), он самовоспламеняется, имеет высокую плотность и длительно хранится.
Уротропин мы тоже используем по совокупности причин, главная - при наших размерностях
нам лучше всего подходит скорость сублимации, ну и там высокая плотность,
отсутствие жидкой фазы (сразу сублимируется в газ),
удобное соотношение по массе с закисью (примерно 4:1),
нетоксичен (в отличии от всего, что содержит связь N-N),
доступен (проходит по известному критерию цена < 1$/фунт) и т.д.
Vagrant>> В гибридных схемах распространены полиамидные топлива.
Vagrant>> По сотаву это примерно одно и то же.
Serge77> Тоже абсолютно непохоже на уротропин.
"Похоже" значило похожий элементный состав, что, собственно, и обсуждалось.
Впрочем типы связей здесь тоже соответсвуют, а то, что уротропин не полимер
в нашем случае предпочтительней.
>> Надо полагать, что и УИ сопоставим.
Serge77> А почему "полагать"? Вы что, в PROPEP УИ не считаете?
Я не считал, может FRC из любопытства, мы до сих пор жгли только парафин, чего там считать?
Все опубликовано. По полиамидам и уротропину тоже есть данные (см. ссылку выше).
Сейчас мы предполагаем вводить в состав алюминий и расчитываем пока
главным образом на измерения, хотя a_centaurus и пугает, что от создания полноценной модели
нам все равно не отвертеться.

Yalex>> Связи N-N конечно нет) Но в остальном уротропин почти тоже самое.
Serge77> УИ меньше. А остальное неважно.
Может тогда, в духе позитивной критики, есть лучшие предложения?

Vagrant> Гидразин, как водится, используют по совокупности причин, помимо высокого импульса,
Vagrant> (у углеводородов он выше)

Нет, у углеводородов ниже.

> он самовоспламеняется, имеет высокую плотность и длительно хранится.

То же самое относится к скипидару и фурфуриловому спирту, плюс они гораздо дешевле и нетоксичны. Однако используют НДМГ, для которого ещё и пришлось создавать специальное производство с нуля.

Vagrant> Уротропин мы тоже используем по совокупности причин
Vagrant> нетоксичен (в отличии от всего, что содержит связь N-N)

Так он и не содержит N-N

Vagrant> "Похоже" значило похожий элементный состав, что, собственно, и обсуждалось.

Значит выражайся точнее. Элементный состав очень редко отражает какие-то важные для ракетных топлив свойства.

Serge77>> А почему "полагать"? Вы что, в PROPEP УИ не считаете?
Vagrant> Я не считал, может FRC из любопытства, мы до сих пор жгли только парафин, чего там считать?

Так вы же сейчас выбираете топливо, хотите добавлять металл, и т.д. Как можно это делать вслепую, ничего не считая? Тем более, что расчёт делается за минуту. И сразу отбрасывает доводы типа "это похоже на гидразин".

Vagrant> Гидразин, как водится, используют по совокупности причин, помимо высокого импульса,
Vagrant> (у углеводородов он выше), он самовоспламеняется, имеет высокую плотность и длительно хранится.
Vagrant> Уротропин...
Можно еще добавить, что оба требуют для сгорания уменьшенное количество окислителя, а из-за невысокой температуры горения потери на диссоциацию продуктов сгорания невелеки.

Vagrant> Может тогда, в духе позитивной критики, есть лучшие предложения?

Предложения у меня были, я писал месяц или два назад.