От Pokrovsky~stanislav
К А.Б.
Дата 17.09.2007 14:50:57
Рубрики Крах СССР; Манипуляция;

Re: Будем, будем...

>Потому что наука - это уровень "что происходит" - а "железяка" - это уже уровень "как сделать" - вариантов поболее. чем в науке. И уровень - именно что инженерный.

Металлофизика - это "что происходит".

Тот же алюминий - весьма мягкий металл. А прочные алюминиевые сплавы только потому прочные, что в них специальной подгонкой состава и средств термообработки формируются т.н. "зоны Гинье-Престона",- наноразмерные сегрегации, искажающие в своих ближних окрестностях решетку, - которые тормозят сдвиги атомных плоскостей друг относительно друга. А это и есть увеличение твердости и прочности.
Технология превращения заготовки в деталь не должна допускать растворения этих зон. Поэтому задачка оказывается весьма и весьма не инженерной.
Но монографии, в которых осознаны, обоснованы и более-менее стройно представлены и дислокационная теория, и теория зон Гинье-Престона - это вторая половина 60-х - 70-е.

В области жаропрочных сплавов ситуация не легче. жаропрочные фазы распадаются. Для их стабилизации надо вносить какие-то дополнительные легирующие добавки. И все это - не на компьютере клавишами стучать. Плавки, измерения, выводы, прогнозы, попытки понять, что, как, на что и почему влияет. Конечно, случайное получение материала - не исключается. Но уж больно велико разнообразие вариантов. Нужна научная логика поисков. Более-менее адекватная теория "как происходит", которая в 60-е только создавалась и обосновывалась.
От А.Б.
К Pokrovsky~stanislav (17.09.2007 14:50:57)
Дата 17.09.2007 16:21:46

Re: Тем не менее...

Инженерный подход - если нам надо "простоять" пару минут, то какой запас материала устроит? Сколько это будет стоить в м/с в тоге? И т.п. - решаемо. Опять же - то самое "испарение меди" - как вариант. В конце-концов - какие у вас основания говорить что "использованный материал не обеспечивает необходимой прочности в условиях работы двигателя"?

Просто вам так кажется?
От Pokrovsky~stanislav
К А.Б. (17.09.2007 16:21:46)
Дата 17.09.2007 20:35:52

Re: Тем не

>>Инженерный подход - если нам надо "простоять" пару минут, то какой запас материала устроит? Сколько это будет стоить в м/с в тоге? И т.п. - решаемо. Опять же - то самое "испарение меди" - как вариант. В конце-концов - какие у вас основания говорить что "использованный материал не обеспечивает необходимой прочности в условиях работы двигателя"?
>
>>Просто вам так кажется?
>
>Вы несколько сместили акцент.
>Я абсолютно не имел бы ничего против, если бы американцы использовали традиционный материал - жаропрочную ферритную сталь. Которая по истечении 168 секунд работы двигателя представляла бы собой тихий ужас, но выполнение задачки обеспечила бы.
>Я бы не против, если бы американцы использовали тот же вольфрам, "потеющий" медью. Хотя удивился бы большому разрыву в датах применения: в СССР в 80-е этот материал был из числа новых - не идейно, но был обеспечен технологической инфраструктурой. Т.е. с ним было все понятно, как бороться при изготовлении детеалей.

>Но никелевый жаропрочный сплав, примененный американцами -???

>Материал, очень чувствительный к объемной доле т.н. "гамма-штрих" фазы. Дисперсионное твердение с образованием этой фазы обеспечивает прочность и сопротивление ползучести. Скажем, прочность испытываемых никелевых сплавов при 760 градусах, при изменении количества выделившейся гамма-штрих фазы в диапазоне 15-65% возрастает в 1.5 раза. А при 980 градусах - раз в 15-17(при снижении самой прочности по сравнению с 760 градусами в 10-3.5 раза, - т.е. при весьма стремительном снижении прочности с ростом температуры применения)

>С другой стороны, при превышении этой объемной долей 50% такие сплавы уже нельзя подвергать горячей деформации - изделия получать только точным литьем.

>И тут же: в этой самой гамма-штрих фазе происходят активные диффузионные процессы, приводящие к выделению легирующих добавок в виде пленок или игл на границах зерен и способствующие хрупкому разрушению.

>Все бы ничего, но работы, в которых это все исследуется, датируются 1967-78 годами. Работа, в которой только выявляется важность этой интерметаллидной гамма-штрих фазы - немецкая работа 1967 года.

>Как видим, неопределенность по содержанию данной фазы, на влияние которой еще никто к моменту готовности первой ракеты С-5 не обратил внимания, способна влиять на прочность в десятки раз! Ошибка в технологии может приводить к возникновению зародышей хрупкого разрушения. Прожиг двигателя на стенде - к стремительной диффузии легирующих элементов и последующему хрупкому разрушению сопла в полете. Масштаб минимума прочности исследованных образцов, который я вижу на графике, всего-то при 980 градусах - опускается до 1 - 17 кГ/мм2(в зависимости от содержания фазы). .

Одни только термические напряжения, возникающие при работе материала в высокотемпературных условиях, сопоставимы, а в моменты нагрева-охлаждения намного превышают те минимальные, до которых опускаются никелевые сплавы при неправильных объемных соотношениях гамма-штрих фазы.

Но до 1967 года это науке не известно. Статья 1967 года - это по сути расшифровка наукой неустойчивости температурно-прочностных характеристик данного класса сплавов. Когда по непонятным причинам два образца одного и того же сплава имеют прочности, отличающиеся на порядок-полтора.
Как такой материал можно было использовать для сопла Ф-1 - для меня необъяснимо.
От А.Б.
К Pokrovsky~stanislav (17.09.2007 20:35:52)
Дата 17.09.2007 20:49:46

Re: А немецкое "наследство"?

Вполне могло дать путь к... пусть не обоснованный научно, но этакое "ноу-хау" как делать.

Про булат - вон - тоже пока теорий не создано, а он - был. :)
От Pokrovsky~stanislav
К А.Б. (17.09.2007 20:49:46)
Дата 18.09.2007 00:48:28

Re: А немецкое...

>Вполне могло дать путь к... пусть не обоснованный научно, но этакое "ноу-хау" как делать.

>Про булат - вон - тоже пока теорий не создано, а он - был. :)

Никаких проблем и с немецким наследством.
В этой области как раз очень четко прослеживается история вопроса и его логика.

Была создана жаропрочная сталь. Немцами. Были попытки легирования сталей такими-то и такими-то металлами, следствием ряда из них было получение жаропрочных аналогов.
Следующим ходом оказалась игра с самими легирующими элементами - получение сплавов, в которых железо само уже было не основным элементом, а одной из возможных присадок.

И все эти попытки осуществлялись в 50-х годах. Приходили к материалам, имевшим сопоставимые с жаропрочной сталью прочностные характеристики на уровнях температур 800-900 градусов, улучшенные по сравнению со сталью износостойкие и коррозионностойкие характеристики, но вот дальше дело не шло.
Не было научной парадигмы для вычисления причин упрочнения. И потому для поиска причин неустойчивости характеристик получаемых материалов.

Базис парадигмы дала теория дислокаций. К началу 60-х эта теория еще не была ни общепринятой, ни даже толком признанной. В СССР работал один из энтузиастов дислокационной теории Орлов. Который как раз в начале 60-х таки сумел обеспечить идею настолько явным доказательным материалом, что далее она уже не встречала сопротивления. В 1966 году она вошла в учебник Гуляева "Металловедение" - прямо с использованием демонстрационных фотографий Орлова.

Дислокация - линейный дефект. Масса таких хаотично расположенных дефектов препятствует движению атомных плоскостей под нагрузкой. Но... есть ведь и дефекты объемные - те самые выделения - зоны Гинье-Престона, те самые наноразмерные интерметаллидные фазы, которые тоже своим существованием могут препятствовать движению атомных плоскостей! - Идея влияния такого рода выделений родилась немедленно по следам дислокационной теории, в качестве ее следствия. И эта догадка является в достаточной степени датированной - между доказательствами в пользу первоначально абстрактной и практически умозрительной дислокационной идеи - в самом начале 60-х - и началом сознательного применения идеи влияния наноразмерных выделений на прочностные свойства в пионерских работах 1965-67. С наработкой значительного технологически значимого экспериментального материала к 1970 г.
В 1973 уже появляются монографии, в которых влияние выделений как бы систематизируется и обрастает теоретическими выкладками(в СССР - Уманский).
__________________________________

Работы по созданию жаропрочных сплавов велись и в США. И я не сомневаюсь, что указанные в отчете 1976 года сплавы могли появиться в США в 1959-1963 - причем ровно под теми названиями, что и в отчете.
Но эти сплавы до появления теории влияния выделений - не могли использоваться при температурах 1000 и более градусов. Они могли использоваться при 550 градусах в паровых турбинах, при 700-800 для лопаток турбин турборективных двигателей.
Но стать материалами, в которых можно было быть уверенными, для температур 1000-1200 они могли только после идейного прорыва теории дислокаций и ее наследницы -теории выделений когерентных с решеткой фаз - зон Гинье-Престона. После появления этих идей становится очевидной зависимость прочностных свойств от параметра, поддающегося управлению. Теми или иными методами добиваются выделения указанных фаз в контролируемом количестве, определяют режимы деградации этих фаз - и тогда сплав состава 1959 года разработки - становится принадлежащим к группе "суперсплавов" - за счет специфии обработки.
И таких сплавов было много. Но суперсплавами они для американских металлургов становятся одномоментно - в 1970 году. Это была сенсация указанного года. Три года от нахождения фазы, ответственной за прочность никелевых жаропрочных сплавов до слова "суперсплавы" - нормально. Но в 1967 г. Ф-1 как бы уже летал...
От А.Б.
К Pokrovsky~stanislav (18.09.2007 00:48:28)
Дата 18.09.2007 09:04:39

Re: Отпадаю...

>И я не сомневаюсь, что указанные в отчете 1976 года сплавы могли появиться в США в 1959-1963 - причем ровно под теми названиями, что и в отчете.
>Но эти сплавы до появления теории влияния выделений - не могли использоваться при температурах 1000 и более градусов.

Вообще, прам на пол, вслед за челюстью... "Main logic circuit failure" :)

>Но стать материалами, в которых можно было быть уверенными, для температур 1000-1200 они могли только после идейного прорыва...

Вы полагаете, что американский инженер не мог "грубо попробовать "ВЖИВУЮ"?
Благо что денег на изготовление стенда, двигателя и на топливо-окислитель у него было... И материал - не такой "строго фондируемый" как в СССР?

Отпад!! :))
От Pokrovsky~stanislav
К А.Б. (18.09.2007 09:04:39)
Дата 18.09.2007 18:50:11

Re: Отпадаю...

>Вы полагаете, что американский инженер не мог "грубо попробовать "ВЖИВУЮ"?
>Благо что денег на изготовление стенда, двигателя и на топливо-окислитель у него было... И материал - не такой "строго фондируемый" как в СССР?

Мог попробовать - и даже пробовал. Но ситуация с жаропрочными сплавами весьма и весьма напоминает ситуацию с флаттером. Пробовали. Сотни или даже тысячи самолетов превратили в обломки - пока наука не вычислила причину и не дала рекомендацию - разместить на плоскостях противофлаттерные грузы, смещающие центр тяжести и парализующие резонанс. А до этого - гибла техника, гибли пилоты - и никакого результата. Вложенные деньги не прошибали физические препятствия. Их прошибли только мозги.

В нашем случае, исходя из цифр, видимых на графиках из неплохого сборника "Металловедение. Сталь". Справ. изд. в 2-х т.: Пер. с нем. Т.2. Применение. В 2-х кн.Кн.1. Под ред. С.Б.Масленкова, - М.:Металлургия, 1995, 447 с. -

- следует, что ситуация по никелевым жаропрочным сплавам была вполне аналогична ситуации с флаттером. Сколько денег ни вкладывай, сколько лбом об стену ни бейся, пока не поймешь, в чем физическая причина, - все попытки будут оканчиваться разрушением сопла. В полете - превращением ракеты из космической в жуткую противотанковую или еще какой-либо более непредсказуемый по поведению вариант.

Выход - дешевый. Но - требующий понимания физической сути.
Пока мозги/человечества/ до него не дозрели, все миллиарды долларов, выделенные на "Аполлон" могли быть с легкостью сожжены в одной-единственной проблеме жаропрочных материалов для камеры сгорания и сопла. - И с вероятностью получения позитивного результата не суть выше вероятности написания "Войны и мир" обезьяной, стучащей по клавишам.
_________________________________

Обращаю внимание. Мы вышли на базовый тезис защитников( о котором они, может быть, и сами не догадываются: "сила есть - ума не надо".

Т.е. Коль могучее государство США изыскало безумные средства и бросило их в "Аполлон", то и результаты обязаны были бы быть. - Шиш! Можно создать десятки НИИ, провести сотни испытаний в надежде "закидать трупами", - и не получить результата. А результат появляется в результате мозговой работы одного-единственного научного сотрудника( в военной аналогии - полководца), который усматривает основу проблемы - и находит обходной путь.

Во второй половине 60-х укрепившаяся советская государственность, возглавляемая полуграмотными политработниками Великой Отечественной войны, - могла согласиться на ничуть не менее безграмотную логику американских бизнесменов и политиков, что масштаб средств, брошенных в разработку ракеты для лунных полетов, - автоматически определяет позитивность результата. Возразить этому ущербному тезису - оказалось некому.

Редчайший гений, дотянувшийся до весомого поста, Королев, - умер. А гении(высочайшие таланты), рождающиеся ежечасно в глубинке, - не имели веса ни в науке, ни в политике. И их слово - просто ничего не значило. Тем более - в условиях откровенного противодействия.
От Игорь С.
К Pokrovsky~stanislav (18.09.2007 18:50:11)
Дата 18.09.2007 21:11:36

Т - 34 не было?

>>Вы полагаете, что американский инженер не мог "грубо попробовать "ВЖИВУЮ"?
>>Благо что денег на изготовление стенда, двигателя и на топливо-окислитель у него было... И материал - не такой "строго фондируемый" как в СССР?
>
>Мог попробовать - и даже пробовал. Но ситуация с жаропрочными сплавами весьма и весьма напоминает ситуацию с флаттером.

а ситуацию со сваркой под флюсом, теорию которой разработали только после Великой Отечественной - не напоминает? Т-34 не было, если следовать вашей логике? Уж будьте последовательны...

Атомную бомбу сделали не умея считать уравнение переноса нейтронов и не имея файлов взаимодействия нейтронов с веществом. Хиросима - тоже афера?

с точки зрения практики Солнце вращается вокруг Земли
От Pokrovsky~stanislav
К Игорь С. (18.09.2007 21:11:36)
Дата 18.09.2007 21:26:52

Re: Т -...

Речь не о теории - а о догадке.
В случае ядерной реакции - это догадка о коэффициенте вопроизводства нейтронов.

В случае жаропрочных сплавов - догадка о торможении атомных плоскостей дислокациями, а следом - прочими несовершенствами решетки - выделениями.
От Игорь С.
К Pokrovsky~stanislav (18.09.2007 21:26:52)
Дата 23.09.2007 09:30:34

И кто из работавших с Т-34

>В случае жаропрочных сплавов - догадка о торможении атомных плоскостей дислокациями, а следом - прочими несовершенствами решетки - выделениями.

И кто при создании сварки под флюсом для Т-34 думал о "торможении атомных плоскостей дислокациями"?

Мне правда интересно, просветите?

Кстати, а есть информация, что температура в КС С-5 была существено выше, чем в КС других ракет в это же время, скажем советстких?



с точки зрения практики Солнце вращается вокруг Земли
От Pokrovsky~stanislav
К Игорь С. (23.09.2007 09:30:34)
Дата 24.09.2007 22:03:04

Re: И кто...

>>В случае жаропрочных сплавов - догадка о торможении атомных плоскостей дислокациями, а следом - прочими несовершенствами решетки - выделениями.
>
>И кто при создании сварки под флюсом для Т-34 думал о "торможении атомных плоскостей дислокациями"?

>Мне правда интересно, просветите?

Просвещу. Никто.

Для задачки, стоявшей перед создателями Т-34 это было преждевременно. Еще не были выбраны структурные резервы(примерно 120 вариантов структуры решетки, возникающей при различном легировании сталей) повышения прочности. Структурные резервы были в основном выбраны к 1960-м. Первый и наиболее яркий пример преодоления проблемы дальнейшего повышения прочности новыми средствами после достижения потолка возможностей структурных средств - это как раз жаропрочные материалы типа обсуждаемых никелевых сплавов.

Но и это не все.
При производстве танковой брони Т-34 понятие прочности как бы несколько потустороннее.
В советском варианте противоснарядной защиты упор делался на ударную вязкость материала. Т.е. на диссипацию энергии снаряда за счет пластической деформации брони.
Альтернативный немецкий вариант - ставка на диссипацию энергии снаряда на множественных разрушениях хрупкой брони, возникающих в окрестности удара.

>Кстати, а есть информация, что температура в КС С-5 была существено выше, чем в КС других ракет в это же время, скажем советстких?

Нет у меня такой информации. Есть умозаключения.

Я понимаю, что Вы хотите спросить. И знаю, как ответить. Но сформулируйте, пожалуйста, свой вопрос сами.

Чтобы, типа, я свой биссер не рассыпал...- ну типа: зря.
От 7-40
К Pokrovsky~stanislav (24.09.2007 22:03:04)
Дата 25.09.2007 02:47:41

Re: И кто...

>>Кстати, а есть информация, что температура в КС С-5 была существено выше, чем в КС других ракет в это же время, скажем советстких?
>
>Нет у меня такой информации. Есть умозаключения.

Нет информации? Одни домыслы? Ах, какая жалость... ;) Так и не состоялось разоблачение... :(

И зачем Вы только распинались на столько абзацев несколькими постами выше? Хорошо, что я это не читал, правда? Вы бы сразу начинали с последнего поста: дескать, дальше я напишу несколько абзацев домыслов, если кому интересно - ... Ну а мне домыслы не интересны.
От Pokrovsky~stanislav
К 7-40 (25.09.2007 02:47:41)
Дата 26.09.2007 03:10:35

Re: И кто...

>Хорошо, что я это не читал, правда?

А чего ж тут хорошего?
Прочли бы - глядишь, чуть-чуть лучше бы понимали, в какой тупичок Вы с любимыми Вами насовцами попали.

Тупик не в том, что температура была существенно или несущественно выше.

А в том, что на этой температуре(которая то ли чуть выше, то ли чуть ниже, но того же масштаба) в 1967 году применение никелевых жаропрочных сплавов в их тогдашнем виде - было не просто дорогим и бесполезным, но еще и недопустимым. Опасным.

Ну а адекватность собственной модели роста энергонапряженности стенок с ростом размера камеры - я типа только что обосновал в посте про оптическую толщу.
От А.Б.
К Pokrovsky~stanislav (18.09.2007 18:50:11)
Дата 18.09.2007 20:56:42

Re: Патетики много, довдодов... хм.

Все сводится к "так-таки и не могли". Вы забыли ИМХО туда дописать - претензий к тезису - не было бы. А так... не вижу в чем невозможность.
Вижу совмещение слишком разных интервалов времени - самолет "жужжит" часами, а ЖРД - меньше 3 минут... Технически - "проблемность задач" несопоставимая по сути.
От Pokrovsky~stanislav
К А.Б. (18.09.2007 20:56:42)
Дата 18.09.2007 21:35:47

Re: Патетики много,...

Еще раз: поведение никелевых жаропрочных сплавов до догадки о влиянии гамма-штрих фазы представляло собой хаос великолепных и никчемных характеристик - без намека на закономерности их появления.- И обе крайности присутствовали буквально в материалах одной плавки.

Механизм дисперсионного твердения, создающий новую фазу, -достаточно тонкий. В таком-то диапазоне температур, с такой-то скоростью... Чуть в сторонке от этого диапазона - она стремительно распадается. А дальше - скорость распада резко снижается.
От А.Б.
К Pokrovsky~stanislav (18.09.2007 21:35:47)
Дата 18.09.2007 21:53:48

Re: Опять 25 и снова - не то...

Вам надо бы взять в ум модель явления "поведение сопла из никелевого сплава №№№№№ под воздействием высокотемпературной газовой струи". В руки - взять карандаш, бумагу и "клаву" компа. И представить расчет - когда (по вашей модели) материал сопла прогорит до потери прочности конструкцией.
И если получится около... кстати - а сколько двигатель работает? :) - то появится весомый повод засомневаться - а летали ли...

И никакими горами патетики и доводов - "оне не знали и знать не могли - а значит и не было того вовсе" - рассчетный подход не заменить. Усвойте же эту простую мысль!
От Pokrovsky~stanislav
К А.Б. (18.09.2007 21:53:48)
Дата 20.09.2007 15:19:26

Re: Опять 25

>Вам надо бы взять в ум модель явления "поведение сопла из никелевого сплава №№№№№ под воздействием высокотемпературной газовой струи". В руки - взять карандаш, бумагу и "клаву" компа. И представить расчет - когда (по вашей модели) материал сопла прогорит до потери прочности конструкцией.
>И если получится около... кстати - а сколько двигатель работает? :) - то появится весомый повод засомневаться - а летали ли...

О, господи! Я же Вам дал цифру. Думал, что Вы со стула упадете.

Ладно, выполню оценку.

Долговременная прочность никелевого сплава без фазовой модификации опускается до 1 кГ/мм2. Между длительной прочностью и прочностью временной(т.е. напряжением, при котором разрушение материала почти моментальное) есть приблизительное соотношение масштаба 10(или даже меньше).

Итак: на какой-то части материала, не прошедшего фазовую модификацию) разрыв наступает при
10 кГ/мм2=10^8 Па

Откуда такому напряжению взяться? Тепло идет сквозь стенку камеры сгорания. Сторона, обращенная к пламени горячее, задняя стенка холоднее. Масштаб разности температур - сотни градусов.
Коэф. линейного расширения 10^-5/град
Типичный металлический модуль Юнга 10^11 Па.

При разности температур нагреваемого слоя и слоя внутри стенки 100 грудусов приходим к достижению уровня растягивающих напряжений, действующих на внутренний слой, равного прочности по отношению к моментальному разрыву. Причем эти напряжения реализуются на всей стенке камеры сгорания. Если хоть один небольшой участок материала будет иметь столь низкую прочность, разрыв материала происходит в первые же несколько секунд после запуска двигателя(при типичной температуропроводности 10^-6 время прогрева нескольких миллиметров стенки как раз и составляет несколько секунд). Прямо в процессе прогрева стенки.

Далее. Вершина трещины становится концентратором напряжений. Возникнув в глубине материала, трещина со скоростью звука в металле(масштаба 3000-5000 м/с) выбирается на поверхности, образуя сквозной разрыв. Давление в камере сгорания по версии Сатурна-5 60 атмосфер. Происходит прорыв газов и невыгоревших топлива и окислителя за пределы камеры сгорания.
Выгорания материала стенки для этого не нужно. - Вообще.
______________________________

А вот когда нам удается гарантировать в 10 раз большую прочность материала при 1000 градусов, а при меньших температурах она и сама по себе заметно выше, тогда никакие термонапряжения не могут разорвать сплав. Разрыв может возникнуть только на технологических дефектах или в местах концентрации напряжений, возникающих от внешних источников. Например, в узлах или наоборот пучностях стоячей акустической волны. И это уже и вправду инженерная проблема. Дефектоскопии, соблюдения технологических режимов, акустических расчетов или измерений и т.д.
____________________________________


Но собственно вопрос о материале я ставлю в иной плоскости. Не в смысле аргумента против полетов.

Я просто показал, что создание ракеты и двигателя не было просто инженерной задачкой, а имело таки нерешенные научные проблемы.

Американцы могли в принципе создать необходимый материал -методом уворовывания с помощью шпионажа, например, советского аналога и технологии создания в нем фазово-модифицированного состояния. У нас в это же время явно шли такие разработки. Например, в том же самом Институте металлургии им.А.А.Байкова АН СССР(ИМЕТ).
И они, в связи с их востребованностью со стороны ракетчиков, - были засекречены. Но ряд косвенных признаков указывает, что у нас соответствующие материалы получали уже в 1963-65 годах. Т.е. конкретно по жаропрочным материалам об этом свидетельствует динамика роста и награждений соответствующего завлаба ИМЕТ. И почти одновременный старт там же целой серии работ по получению других материалов - но по аналогичной методе фазовой модификации.
От А.Б.
К Pokrovsky~stanislav (20.09.2007 15:19:26)
Дата 20.09.2007 19:35:14

Re: Так где данные стендовых продувок....

в которых двигатель через несколько секунд получал "фрагментированное" сопло? Есть?

Если нет - то вам снова надо пересмотреть свои расчеты, как всегда - на порядок величин. Хотя мне думается - что надо будет на 2 порядка поправок вносить. :)
От Pokrovsky~stanislav
К А.Б. (20.09.2007 19:35:14)
Дата 20.09.2007 20:17:09

Re: Так где...

>в которых двигатель через несколько секунд получал "фрагментированное" сопло? Есть?

А сам двигатель Ф-1 есть? - Пока именно это подвергается большому сомнению.

>Если нет - то вам снова надо пересмотреть свои расчеты, как всегда - на порядок величин. Хотя мне думается - что надо будет на 2 порядка поправок вносить. :)

Вы имеете возможность внести коррекцию в оценку на основании своих, более точных представлений.

От А.Б.
К Pokrovsky~stanislav (20.09.2007 20:17:09)
Дата 20.09.2007 21:59:42

Re: Подожду пока...

>А сам двигатель Ф-1 есть? - Пока именно это подвергается большому сомнению.

Этот пункт не перестанет вызывать сомнения. А там - и посчитаем. :)
От Pokrovsky~stanislav
К А.Б. (20.09.2007 21:59:42)
Дата 20.09.2007 22:14:16

Re: Подожду пока...

>>А сам двигатель Ф-1 есть? - Пока именно это подвергается большому сомнению.
>
>Этот пункт не перестанет вызывать сомнения. А там - и посчитаем. :)

Странная у Вас логика.
Если мы признаем факт существования рабочего Ф-1 в версии НАСА, то в чем нам остается сомневаться?

От Pokrovsky~stanislav
К Pokrovsky~stanislav (20.09.2007 15:19:26)
Дата 20.09.2007 16:18:49

Re: Опять 25

>О, господи! Я же Вам дал цифру. Думал, что Вы со стула упадете.

Что я имел в виду, говоря про стул и про падение с него?

1 кГ/мм2 - это предел прочности графита.

Бакелит - сополимер фенола и формальдегида, - основа чуть ли не самых древних фено-формальдегидных пластмасс, из которых до недавнего времени делали розетки, патроны для лампочек, - имеет предел прочности 2-3 кГ/мм2

Теперь Вы поняли мою мысль, из какого по прочности материала должны были бы американцы делать камеру сгорания к 1967 году?
От Pokrovsky~stanislav
К Pokrovsky~stanislav (20.09.2007 15:19:26)
Дата 20.09.2007 15:26:42

Re: Опять 25

>Итак: на какой-то части материала, не прошедшего фазовую модификацию) разрыв наступает при
>10 кГ/мм2=10^8 Па

>Откуда такому напряжению взяться? Тепло идет сквозь стенку камеры сгорания. Сторона, обращенная к пламени горячее, задняя стенка холоднее. Масштаб разности температур - сотни градусов.
>Коэф. линейного расширения 10^-5/град
>Типичный металлический модуль Юнга 10^11 Па.

>При разности температур нагреваемого слоя и слоя внутри стенки 100 грудусов приходим к достижению уровня растягивающих напряжений, действующих на внутренний слой, равного прочности по отношению к моментальному разрыву.

Неаккуратно получилось, типа: подставляй цифры сам. А как? Разъясняю:

Понятно, что термоупругие напряжения(10^8) равны произведению модуля Юнга(10^11) на относительную деформацию(10^-3), которая сама получается перемножением разности температур(100) на коэф.линейного расширения(10^-5)
От А.Б.
К Pokrovsky~stanislav (20.09.2007 15:26:42)
Дата 20.09.2007 19:40:06

Re: Чтобы не ошиьбаться - надо так.

Сперва узнать - какой поток тепла идет через стенку сопла. Потом - можно будет рассчитать градиент температур по толщине. Потом, можно будет посчитать "геометрию" расширения материала сопла. Вкупе со знанием об изменении модуля Юнга с температурой... можно будет прикинуть - какая часть конструкции "держит" нагрузку. И по силам ли ей это. :)
От Pokrovsky~stanislav
К А.Б. (20.09.2007 19:40:06)
Дата 20.09.2007 22:10:23

Вот так надо:

>Сперва узнать - какой поток тепла идет через стенку сопла. Потом - можно будет рассчитать градиент температур по толщине. Потом, можно будет посчитать "геометрию" расширения материала сопла. Вкупе со знанием об изменении модуля Юнга с температурой... можно будет прикинуть - какая часть конструкции "держит" нагрузку. И по силам ли ей это. :)

Страна советов...


http://www.j-pm.ru/?archive&a=630

О ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ МЕТАЛЛОВ
Резюме:Осуществлено теоретическое и экспериментальное определение величины относительного изменения модуля Юнга (Е/Ео) металлов в интервале температур от комнатной до температуры плавления включительно. Показано, что это изменение зависит от гомологической температуры, а не от абсолютного ее значения. Установлено, что минимальная величина (E/Eo)min для нерелаксированного, адиабатического модуля составляет ~0,7, а для релаксированного, изотермического ~0,5.
№2 – 1998 г.
Авторы:Б.М.Драпкин, В.К.Кононенко, Б.Н.Леонов

Модуль Юнга матричного материала никелевых сплавов(т.е. самого никеля) при комнатной температуре Е=2х10^11.

В обсуждаемой оценке я занизил величину в два раза против комнатной. Именно потому, что очень хорошо представлял, что модуль Юнга уменьшается. Но не более, чем вдвое. Реально - масштаба 70% от модуля Юнга при комнатной температуре. Тем более, что до температуры плавления как бы далековато.

При расчете разности температур следует внести еще один множитель (1-x), где х-коэффициент Пуассона. Для никеля х=0.28.

Вот и смотрите. 0.7х0.72 ~ 0.5
Не так ли?
Т.е. по модулю Юнга ошибки как бы и нет вообще.

Температура стенки камеры сгорания масштаба 1000 градусов автоматически следует из выбора американцами материала. Высокожаропрочные стали, которые уже не нужно было специально разрабатывать, позволяли работать на температуре 900 градусов даже в длительном режиме. А не только краткосрочно.
Выигрыш в массе? - При содержании никеля в сплавах более 50% и плотности никеля на 1 г/см3 -наиболее вероятен именно проигрыш. Сверхлегкие жаропрочные алюмо-никелевые сплавы - это уже разработки 80-х и даже 90-х.

Наличие температурных градиентов масштаба 100 градусов на мм следует хотя бы из того, что обратная стенка охлаждается керосином. А толщина стенок КС - несколько миллиметров.

Я в приведенной оценке, по давно сложившейся лазерной привычке, пользуюсь упрощенной формулой, которая прекрасно работает при высокой скорости нагрева-охлаждения. В таких случаях опущенный мной сомножитель, учитывающий толщину материала, и содержащий сложную и неудобоваримую функцию свойств материала, - просто устремляется к единице. Возникающая ошибка - в пользу меньших перепадов температур, требующихся для разрушения более толстых материалов. Экспериментально - приблизительно по закону корня квадратного из толщины(в миллиметрах).
_____________________________________________________

Теперь об ошибке на порядок-два и т.п.
Современные жаропрочные никелевые сплавы работают до температур 1100 градусов. А в диапазоне температур 900-1000 длительная прочность этих сплавов опускается как раз до указанной мной критической отметочки 10^8 Па. На этой отметочке они начинают деформироваться в циклической нагрузке. И в конце концов за сколько-то циклов разрушаются. Т.н. малоцикловое разрушение.
Соответственно временная прочность -приблизительно на порядок выше. - Именно такие требования к сплавам я и предъявлял.






От А.Б.
К Pokrovsky~stanislav (20.09.2007 22:10:23)
Дата 20.09.2007 22:51:43

Re: Намек не дошле. Продолжу.

Помимо того - с ростом температуры меняются еще многие свойства материала. И придется "обсчитывать" весь объем и реальную картину напряжений в нем. А не ваше "одностлойное" умозаключение.
От Pokrovsky~stanislav
К А.Б. (20.09.2007 22:51:43)
Дата 21.09.2007 00:49:14

Re: Намек не...

>Помимо того - с ростом температуры меняются еще многие свойства материала. И придется "обсчитывать" весь объем и реальную картину напряжений в нем. А не ваше "одностлойное" умозаключение.

Да кто ж Вам мешает? Был бы я Вашим Главным конструктором, - выгнал бы с порога. Типа взашей - да с лестницы.

А поскольку я не Ваш начальник, не Ваш Главный конструктор, скрупулезный КОНСТРУКТОРСКИЙ расчет Вам никто не мешает выполнить.

Итак, Вам необходимо иметь двигатель с тягой 650-700 тонн. Выбирайте материалы, их характеристики, схему работы агрегата... Напоминаю, из-за термоупругих напряжений Вы не сможете правильно просчитать корпус. Он у Вас(и у меня тоже) - изогнется при нагреве - в сторону пламени. Изгиб зависит от свойств материала, который еще не выбран. А выбрать материал при скрупулезном расчете Вы сможете только после точного расчета энергопотоков. Зависящих от геометрии взаимодействия пламени, охлаждающих струй и поверхности... геометрия которой(определяющая все прочие геометрии) - зависит от материала, который еще не выбран....

До встречи в ПОСЛЕ-СЛЕДУЮЩЕЙ жизни.
От Pokrovsky~stanislav
К Pokrovsky~stanislav (21.09.2007 00:49:14)
Дата 21.09.2007 01:45:38

Не договорил...

>До встречи в ПОСЛЕ-СЛЕДУЮЩЕЙ жизни.

А я, грешный, вернусь к своим делам, которые я из года в год строю по принципу разумной достаточности: на пальцах просчитанные системы охлаждения и вентиляции лазера и лазерного участка, подъемник собственной разработки с вдесятеро более дешевой элементной базой, чем предлагал конструктор, металлоизделия с 3 термообработками, которые круто превосходят по надежности германские, так еще и раз в 5 дешевле германских изделий на выходе из завода, склеивающие устройства с шестеренками из фанеры и храповиками из оргстекла...

А время от времени рождается мысль: благо наши предки не были такими идиотами, чтобы вместо изготовления лука и стрелы, - в первую очередь изучать аэродинамику полета этой стрелы.

Теперь намек понят?
От А.Б.
К Pokrovsky~stanislav (21.09.2007 01:45:38)
Дата 21.09.2007 11:18:56

Re: :)

Валяйте-валяйте...

На досуге - прикину каков должен быь поток через металлическую пластину. чтобы у нее был градиент температуры в сотни градусов. Эту прикидку - несложно сделать. :)
От Pokrovsky~stanislav
К А.Б. (21.09.2007 11:18:56)
Дата 21.09.2007 14:33:18

Re: :)

>Валяйте-валяйте...

>На досуге - прикину каков должен быь поток через металлическую пластину. чтобы у нее был градиент температуры в сотни градусов. Эту прикидку - несложно сделать. :)

А чего там прикидывать на досуге? Одно действие.

При градиенте 100 град/мм=10^5 град/м и теплопроводности 20-40 Вт/(м град) тепловой поток (2-4)МВт/м2.

Типичный поток ракетной техники и тепловыделяющих элементов атомных реакторов - лидеров по рабочей теплонапряженности

Для сравнения:
Поток через сталь горячего утюга 0.1 МВт/м2
От Pokrovsky~stanislav
К А.Б. (18.09.2007 20:56:42)
Дата 18.09.2007 21:24:02

Re: Патетики много,...

>Все сводится к "так-таки и не могли". Вы забыли ИМХО туда дописать - претензий к тезису - не было бы. А так... не вижу в чем невозможность.
>Вижу совмещение слишком разных интервалов времени - самолет "жужжит" часами, а ЖРД - меньше 3 минут... Технически - "проблемность задач" несопоставимая по сути.

Самолеты в 20-е разрушались в считанные секунды по достижении характерной скорости.

ЖРД ракетв выходит на режим за считанные секунды.