ЖРД в 500 УИ

[fagot]

Зачем Вас это ? И так очевидно, что при достаточно большом отношении температур (больше пяти раз примерно), разбавлять горячий неон холодным гелием невыгодно.

Кое для кого это не очевидно :wink:

И вообще, результаты программы - это не истины в последней инстанции. Тем более, программы не предназначены для расчёта подобных комбинаций.

Говорят, Астрой пользуются двигателисты-профессионалы и она дает неплохое совпадение с практикой. Но у нас тут проблемы не с результатами, а с их интерпретацией.

[fagot]

Формально это тоже неверно. Если, скажем, взять золотую или платиновую  пудру, толку никакого не будет. УИ сразу будет падать.

А я не формалист и знаю, какие металлы имел ввиду Старый :wink:

[fagot]

Ну, в случае водорода это тривиально - он тоже сдвигает равновесие в сторону дожигания кислорода. Или можно так сказать - добавив водорода, мы получаем "смесь" из керосинного и водородного двигателей, обоих с оптимальным соотношением компонентов.

Вообще-то в керосиннике нет лишнего кислорода, так что дожигать тут нечего. Другое дело, какая там будет кинетика - водород первым сгорит или керосин, это конечно усложняет расчет, но теплотворность все равно должна вырасти в сравнении с нестехиометрическим керосинником при равном снижении потерь на диссоциацию. Для простоты можно водородом разбавлять отдельно полученные продукты полного сгорания керосина, хотя тут тоже возможна реакция между СО2 и Н2, поэтому гелий для упрощения картины предпочтительней.

А вот что выгодее добавлять в стехиометрический керосинник -гелий или керосин, это неочевидно. На чем основано Ваше убеждение, что гелий выгодней ?

Хотя у жидкого гелия меньше энтальпия, чем у смеси СО и воды, образующихся при неполном сгорании керосина, из-за его высокой теплоемкости для равного снижения температуры гелия потребуется меньше и энтальпия газа в КС может упасть в меньшей степени, чем при использовании в качестве разбавителя продуктов неполного сгорания керосина.

[Старый]

ЖВ 28.6% ЖК 45.8% Be 25.6% Frozen 550.7 Shifting 554.7                                        
Frozen +89.2  Shifting +87.8
Возвращаясь к теме, двигатель на 500 сек УИ совершенно не проблема, если применять металлы как топливо.

Ого! А нам тут какието жалкие 500 сек парят... Осталось только придумать как пудру подмешивать.

[Гость 22]

Осталось только придумать как пудру подмешивать.

На Энергомаше это еще в 60-70 годах придумали: насосы, клапаны, форсунки, КС для порошкового компонента. Все было сделано в рамках работ над двигателем РД-560 для полета на Марс.

Форсунки и КС отрабатывали на модельном топливе - алюминиевой пудре; насос и клапан кроме алюминия на многих других веществах испытывали - в том числе на кварцевом песке. Пишут, что все надежно работало.

[Старый]

А как насосы качали пудру?

[чайник17]

Я же уже говорил, что прикол гелия именно в том, что и при комнатной температуре он обеспечивает солидный УИ свыше 2 км/с.

Это Вы Астрой такое насчитали?

Нет, формально Вы правы. Гелий при комнатной телературе может дать и 2, и 3, и 10 км/с. Только либо эта комната сауна, либо давление, мягко говоря, непрактично.

Даже при 100 МПа  (~1000 атм) и 300 К (~27С) гелий недотягивает до 2 км/с.

При близких к атмосферному давлениях гелий даёт < 1.8 км/с.

[чайник17]

Это хорошо, что вы от ранее заявленного SCl4 отказались. Вещество это при комнатной температуре неустойчниво, и никакого двинателя на нем не получится. SCl2 хоть и устойчив, но и с ним в камере получается примерно комнатная температура.

Я же уже говорил, что прикол гелия именно в том, что и при комнатной температуре он обеспечивает солидный УИ свыше 2 км/с. Значит, если энергию взаимодействия серы с хлором удастся использовать для испарения околокритического гелия и подогрева его до комнатной температуры, можно надеяться на получение 1400 м/с, а сами соединения серы с хлором никакой тяги создать не в состоянии.

На такое надеется нельзя. Другой прикол гелия состоит в том, что у него одна из наивысших теплоёмкостей из всех известных веществ.
Соответственно, если смешать разумный процент гелия криогенной температуры и тяжелого газа, температура сильно упадёт.

Сочетание обоих приколов у гелия (и водорода) вовсе не случайно.

Это просто закон сохранения энергии - если энтальпия (на единицу массы) мала как у криогенного гелия, так и у SCl2 комнатной температуры, у смеси энтальпия тоже будет мала - соответственно и скорость истечения будет небольшой.

[Гость 22]

А как насосы качали пудру?

Использовалась система подачи с винтовым насосом и контуром псевдоожижения порошка газом. Модельные компоненты (например, алюминиевую пудру) псевдоожижали азотом; штатный для РД-560 гидрид бериллия - водородом.

[ooo]

Берилий чудовищно дорог! А что с литием? Он ведь не много слабее. И сколь сложно и дорого гидрид алюминия или магния получить?

[fagot]

Ну раз спор заглох, можно подвести некоторые итоги целесообразности разбавления газа с большой энтальпией и молекулярной массой (для простоты назаваемым горячим) газом с малой энтальпией и массой (холодный).

Сначала рассмотрим идеальные газы. Если они имеют одинаковый показатель адиабаты, разбавление нецелесообразно при любой степени расширения. Если показатель адиабаты холодного газа больше чем у горячего, имеет смысл разбавление при ограниченной степени расширения. Т.к. k смеси определяется мольными долями газов, а энтальпия - массовыми, при разбавлении сначала рост k будет опережать падение энтальпии, а потом наоборот, в результате существует оптимум, при котором УИ максимален. При бесконечной степени расширения разбавление бессмысленно.

И наконец реальный двигатель, в нем диссоциация уменьшает энтальпию газа в КС, т.к. часть тепла переходит в энергию химических связей продуктов диссоциации, при рекомбинации тепло возвращается, но уже в сопле, т.е. расширение становится внутренне неадиабатическим. Это отражается в уменьшении показателя процесса расширения - аналога показателя адиабаты идеального газа.
Для использования той же простой формулы, что и для идеального газа, вводится понятие полной энтальпии, т.е. суммы энтальпии и энергии химических связей, которая может перейти в энтальпию в процессе рекомбинации. Тогда зная реальную температуру и молекулярную массу продуктов в КС можно подобрать показатель процесса т.о., чтобы энтальпия газа в КС была равна полной энтальпии, а газ считать идеальным. Разбавление холодным газом приводит к снижению температуры и следовательно уменьшению диссоциации, при этом благодаря высокой теплоемкости газа с малой молекулярной массой полная энтальпия уменьшается медленнее, чем температура и потери на дисоциацию, т.е показатель процесса расширения растет быстрее падения полной энтальпии. Если при этом показатель адиабаты разбавителя больше, чем у продуктов сгорания, ситуация еще улучшается. В общем получается аналог разбавления горячего идеального газа с меньшим k холодным газом с большим k, ну и естественно эффект будет только при ограниченной степени расширения.

[ooo]

Вместо берилия лучше фтор испоьзовать, он гораздо дешевле, и не все его соединения - ядовиты...
А с гелием можно и до 500 УИ на водороде получить.