Ракеты вертикального взлета и посадки

А для плохо понимающих, в чём прорыв? Больше тяга больше вес поднять можно? Или с обычным весом но летит быстрей?
большее давление дает как больший удельный импульс (ракета может нести меньше топлива чтобы достичь нужной скорости) и так и большую тягу (в ракету можно залить больше топлива и она оторвется).

у американцев не было опыта создания двигателя замкнутого цикла на углеводороде с высоким давлением - был RS-25 на водороде, но там другие ограничения и другие проблемы (давление меньше, но сам водород штука поганая). при повышении давления в КС начинаются неприятные явления, как высокочастотные колебания, нестабильность горения и прочая фигня.

маск решал вопрос средствами 21 века, трехмерное моделирование процесса горения в КС на неравномерной сетке с использованием вейвлет-преобразований. на кластере из GPU.
 
Только теперь создали ЖРД, который обошел вариант движка Глушко. Гениальным был конструктором Валентин Петрович.
вообще-то нельзя напрямую сравнивать метан и керосин. так как нельзя сравнивать RD-180 и RS-25 - у последнего водородный насос пошустрее
 
тем кто не особо интересуется темой, могу постараться объяснить в чем тут вообще дело.

чтобы ракетный двигатель работал, надо чтобы кто-то качал топливо в камеру сгорания. все мощные двигатели используют для этого газогенератор(ГГ) (есть исключение, РД-107 от фонбрауновских на перекеси водорода) - маленькую камеру сгорания, где какое-то количество горючего и окислителя смешиваются, сгорают и крутят турбину, которая крутит насос, который и качает топливо и окислитель в основную камеру сгорания. далее основных вариантов 2)
1) выбросить продукты горения из ГГ после турбины нафиг. это двигатель открытого цикла, например F-1, Мерлин, РД-107.
2) направить выхлоп из ГГ в основную камеру сгорания. это двигатель с дожиганием генераторного газа, частный случай замкнутого цикла.

чтобы схема 1) работала, надо чтобы давление на выходе из турбины было больше, чем атмосферное. например 100 атмосфер до турбины, 2 атмосферы после.

чтобы схема 2) работала, надо чтобы давление на выходе из турбины было больше, чем давление в КС (например 200). Т.е. 305 атмосфер до, 205 после. Получается, что во 2) топливный насос трудится значительно сильнее, а значит и мощность турбины должна быть больше ( по итогу в разы)

Теперь посмотрим на турбину. Если жечь горючку и керосин в идеальном соотношении, то турбина сгорит. Поэтому берут соотношение с большим количеством окислителя (кислый газ) или горючего (сладкий газ).

Рассмотрим открытую керосинку:
- если мы сделаем ей кислый ГГ, то раскаленный кислород на выходе из ГГ может поджечь турбину, трубу, стартовый стол и саму ракету
- если мы сделаем ей сладкий ГГ, то в раскаленном пару будут молекулы углерода, которые в виде сажи слегка засрут выходной тракт и на этом проблемы ограничатся. поэтому все открытые керосинки на сладком газе

Теперь рассмотрим закрытый водородник RS-25
- если мы сделаем ей кислый ГГ, то раскаленный кислород на выходе из ГГ может поджечь турбину, трубу в КС
- если мы сделаем сладкий ГГ, то раскаленный пар войдет в КС и ничего страшного не случится.
потому закрытие водородники на кислом газе. засада тут одна - у него 2 ГГ и 2 турбины - одна крутит насос водорода и одна крутит насос кислорода. и есть гипотетическая ситуация, что водород и кислород прореагируют в турбонасосе. но, как-то справляются

Посмотрим на замкнутую керосинку
- если мы сделаем ей кислый ГГ, то раскаленный кислород на выходе из ГГ может поджечь турбину, трубу в КС. причем давление то выше, чем в КС, по памяти там кислород 800 градусов и 300 атмосфер. любой дефект на трубе или биологическая частица - взрыв.
- если мы сделаем сладкий ГГ, то сажа засрет вообще все и двигатель ей забьется.
потому, если кто-то и решил делать закрытую керосинку, то с кислым ГГ и отважной борьбой со взрывом
 
теперь посмотрим, что дает нам метан. у него чуть более высокий УИ чем у керосина, но ниже плотность, потому ракета получается больше и это компенсирует преимущество удельного импульса. российский двигателист клепиков защитил дисер на тему открытого метанового двигателя среднего давления повышенной надежности. но на него забили болт.

поскольку в метане только один атом углерода, то сгорая в недостатке кислорода он образует пар с атомарным углеродом и практически не образует сажи - это позволяет делать двигатель как с кислым ГГ, там и со сладким.
безос выбрал вариант закрытого двигателя на кислом газе, но с очень скромным давлением в ГГ. получается УИ близкий к РД-180, но более безопасный, потому что давление раскаленного кислорода меньше.

маск пошел по другому пути - собрав все шишки и бонусы. он выбрал двигатель с полной газификацией компонентов. т.е. из одного ГГ идет кислый газ и крутит насос кислорода. из второго ГГ идет сладкий газ и крутит насос метана. зачем такие трудности?
дело в том, что мощность турбины пропорциональна потоку рабочего тела через нее и перепаду давлений. а раз все рабочее тело проходит через турбины, то перепад давлений можно сделать меньшим - повысив надежность системы. или наоборот, заставить работать турбины на той же мощности, но повысить тягу - это на выбор. получается двигатель с двумя режимами - безопасный и тяговитый. первых хорош для второй ступени, второй для первой. дополнительное преимущество - топливо и окислитель никогда не смешиваются в насосе и он не взрывается.

почему амриканцы не стали делать в 70ые замкнутые керосинки? потому что они пошли по схеме водород + ТТУ, а керосинкам оставили удел дешевых и простых двигателей (из которых и вырос мерлин). в ссср с водородом долго не складывалось, ТТУ тоже не было, керосинки казались единственным выходом и потому их мучили до упора - взрывы РД-170 разносили здания и сжигали тестовые ступени.
 

Progressor

Модератор
Команда форума
Вчера Раптор достиг давления 268,9 бар. Испытание продолжалось примерно 10 секунд.
Главный конструктор «Энергомаша» Петр Левочкин прокомментировал заявление основателя SpaceX Илона Маска о российском двигателе РД–180. Ответ опубликовал «Роскосмос».

«Господин Маск, не будучи техническим специалистом, не учитывает, что в двигателе РД–180 для ракеты–носителя Atlas используется совершенно другая топливная схема», – говорится в заявлении Левочкина. По его словам, сравнение Маска не было корректным: «Это как сравнивать дизельный и бензиновый двигатель внутреннего сгорания». «Энергомаш» сертифицировал двигатель с запасом в 10%, т. е. давление в камере сгорания РД–180 – выше 280 атмосфер, отмечает Левочкин.
 
маск пошел по другому пути - собрав все шишки и бонусы. он выбрал двигатель с полной газификацией компонентов..
Двигатель с полной газификацией компонентов, это как раз та тема о которую Глушко сломал зубы.
После чего он решил заняться чем нибудь попроще... Создать тот же РД-170.
 
теперь посмотрим, что дает нам метан. у него чуть более высокий УИ чем у керосина, но ниже плотность, потому ракета получается больше и это компенсирует преимущество удельного импульса. российский двигателист клепиков защитил дисер на тему открытого метанового двигателя среднего давления повышенной надежности. но на него забили болт.

поскольку в метане только один атом углерода, то сгорая в недостатке кислорода он образует пар с атомарным углеродом и практически не образует сажи - это позволяет делать двигатель как с кислым ГГ, там и со сладким.
безос выбрал вариант закрытого двигателя на кислом газе, но с очень скромным давлением в ГГ. получается УИ близкий к РД-180, но более безопасный, потому что давление раскаленного кислорода меньше.

маск пошел по другому пути - собрав все шишки и бонусы. он выбрал двигатель с полной газификацией компонентов. т.е. из одного ГГ идет кислый газ и крутит насос кислорода. из второго ГГ идет сладкий газ и крутит насос метана. зачем такие трудности?
дело в том, что мощность турбины пропорциональна потоку рабочего тела через нее и перепаду давлений. а раз все рабочее тело проходит через турбины, то перепад давлений можно сделать меньшим - повысив надежность системы. или наоборот, заставить работать турбины на той же мощности, но повысить тягу - это на выбор. получается двигатель с двумя режимами - безопасный и тяговитый. первых хорош для второй ступени, второй для первой. дополнительное преимущество - топливо и окислитель никогда не смешиваются в насосе и он не взрывается.

почему амриканцы не стали делать в 70ые замкнутые керосинки? потому что они пошли по схеме водород + ТТУ, а керосинкам оставили удел дешевых и простых двигателей (из которых и вырос мерлин). в ссср с водородом долго не складывалось, ТТУ тоже не было, керосинки казались единственным выходом и потому их мучили до упора - взрывы РД-170 разносили здания и сжигали тестовые ступени.
А не пытались создать альтернативу насосам? Что-нибудь вроде бладдера в топливном баке который выталкивает топливо к двигателям.
 
А не пытались создать альтернативу насосам? Что-нибудь вроде бладдера в топливном баке который выталкивает топливо к двигателям.
Тогда бак должен держать давление большое и будет очень дорогим и тяжельім
 
Вообще-то наоборот. Наддув разгружает конструкцию. Поэтому вытеснительную подачу так любили на первых ракетах.
Такое используется и сейчас на небольших движках .
Я не представляю условньій фалькон с баками , рассчитанньіми на 100 атмосфер
 
Такое используется и сейчас на небольших движках .
Я не представляю условньій фалькон с баками , рассчитанньіми на 100 атмосфер
Здесь путаница. Наддув никакого отношения к давлению в камере сгорания не имеет. Это лишь способ стабилизировать выход топлива по мере его расхода и, как справедливо заметил Прочнист, способ облегчить баки.

260 атм - это огромные силы. Обратите внимание на количество шпилек, удерживающих крышку камеры сгорания, и расстояние между ними.


Но по давлению лимит определяет даже не камера сгорания, а окислительный газогенератор. 269 бар у Raptor говорит о ~700 бар в окислительном газогенераторе.
 
260 атм - это огромные силы. Обратите внимание на количество шпилек, удерживающих крышку камеры сгорания,
Да уж...
Рекетчики любят нагнать дешевые понты на ровном месте, - даление, шпильки :D
260 атм! Содрогнитесь в изумлении...
При этом в далеком от ракет, реальном мире насосами с намного большим давлением торгуют по подворотням.
Вот хотя бы 3000 бар, и никаких изумлений.
https://www.google.com/amp/s/www.wo.../diesel-units/ecomaster-mk3-99142670.amp.html
 
А не пытались создать альтернативу насосам? Что-нибудь вроде бладдера в топливном баке который выталкивает топливо к двигателям.
эта фигня там есть. вопрос в том, что выталкивать надо с давлением, большим, чем давление в камере сгорания. а все это толкатели в лучшем случае несколько атмосфер.

есть вариант - просто взять толстый и тяжелый бак, накачать туда топлива и гелий под давлением в 40-50 атмосфер - будет работать, но где-то до 20-40 тонн веса, не более
 
Да уж...
Рекетчики любят нагнать дешевые понты на ровном месте, - даление, шпильки :D
260 атм! Содрогнитесь в изумлении...
При этом в далеком от ракет, реальном мире насосами с намного большим давлением торгуют по подворотням.
Вот хотя бы 3000 бар, и никаких изумлений.
https://www.google.com/amp/s/www.wo.../diesel-units/ecomaster-mk3-99142670.amp.html
вам слово кавитация знакомо? знаете что оно у кислорода и воды немного разное. причем на самом деле у мощных двигателей 2 насоса, так что повышение давления идет в 2 этапа
 
Двигатель с полной газификацией компонентов, это как раз та тема о которую Глушко сломал зубы.
После чего он решил заняться чем нибудь попроще... Создать тот же РД-170.
он занимался там вонючкой, у нее нет таких проблем с прожиганием металла и сажей. надо было только сделать нормальный компутерный контроллер - в 70ые не смогли. RS-25 так же неустойчив и управляется контроллером нормально
 
У Лина по проекту двигатель вытеснительный был.

Не взлетело.
1) в первых арианах было - летал
2) сейчас вектор-вольверин - летает
но решение больше подходит для двигателей спутников где и применяется в 99% случаев
 
Здесь путаница. Наддув никакого отношения к давлению в камере сгорания не имеет. Это лишь способ стабилизировать выход топлива по мере его расхода и, как справедливо заметил Прочнист, способ облегчить баки.

260 атм - это огромные силы. Обратите внимание на количество шпилек, удерживающих крышку камеры сгорания, и расстояние между ними.


Но по давлению лимит определяет даже не камера сгорания, а окислительный газогенератор. 269 бар у Raptor говорит о ~700 бар в окислительном газогенераторе.
Вьіше вообще насосьі предлагали вьікинуть
 
вам слово кавитация знакомо? знаете что оно у кислорода и воды немного разное. причем на самом деле у мощных двигателей 2 насоса, так что повышение давления идет в 2 этапа
Кавитация от рязряжения а не от давления. Наддув и вес самого топлива помогает. В авиации преднасосы обычно когда потребитель топлива выше чем бак.