С Авиабазы - 4
Nikomo, Сегодня 20:25:41 #1615
Nikomo
Форум С.Кара-Мурзы : Статья
Pokrovsky~stanislav> Теплота сгорания углеводородного топлива около 30000 Дж/г https://vif2ne.org/nvz/forum/0/co/229764.htm
Это слишком большое число для двигателя керосин+кислород.
Теплотворная способность для топлива керосин+кислород 2200 ккал/кг = 9211 Дж/г
Теплотворная способность для топлива водород+кислород 3120 ккал/кг = 13063 Дж/г
Если взять такую теплотворную способность - 30000 Дж/г и кпд=0,6 для двигателя, тогда удельный импульс будет 465 сек (!), что больше, чем у водородно-кислородной смеси.
(а без учета кпд это будет аж 600 сек!)
Удельный импульс рассчитывают по формуле:
Pуд=корень(2*Hu/(g*A)), где Hu - теплота сгорания топлива, A = 1/59 Дж/г*м.
У авиационных двигателей, конечно, импульс намного больше, потому что они берут кислород из окружающего воздуха и с собой его не возят.
Pokrovsky~stanislav> Если, например, внутренняя стенка камеры сгорания передает тепло на внешнюю через металл при градиенте 10 градусов на мм, то для Ф-1 теплопроводность может передать удельный поток на порядок более высокий - только при градиенте 100 град/мм
как пример:
для материала стенки - нерж.сталь разница температур Тк - Тгс (на внутренней стенке, со стороны КС) составляет 2000° и более, перепад температур по толщине стенки КС - 300-600° и более, при этом стенка не нагревается более чем на 800°С, теплопроводность нержавейки 23 Вт/м.
Самый теплонапряженный участок в двигателе - это не КС, а критическое сечение.
При этом диаметр критического сечения - самый маленький во всем двигателе, а тепловой поток - самый большой (и это при том, что лучистый поток составляет ~10% от того, что в КС).
Так для двигателя, который взят для примера, удельный тепловой поток на участке КС - 3-4 Вт/м2, а на участке критического сечения - 6-7 Вт/м2.
(Температура в КС=2853°K, расход охладителя=2,7 кг/с,охладитель-керосин)
Pokrovsky~stanislav> Я изначально поставил вопрос несколько иначе. Двигатель только включается. Он еще только прогревает стенки. Керосин в трубках еще не почувствовал потоков.А температурные напряжения между лицевой стенкой и слоями, до которых тепловой поток еще не дошел, - перекрывают предел прочности тех никелевых сплавов
Вот если включить так двигатель, то он точно разлетится на куски.
При запуске ЖРД организуется плавное нарастание давления в ГГ и КС, расход постпенно увеличивается, тяга возрастает.
Если этого не делать, может возникнуть заброс давления.
Такой запуск осуществляется путем создания избыточной мощности на турбине за счет расходов компонентов топлива, реализующихся под действием перепада давления от баков до ГГ и КС.
Обеспечение плавного нарастания давления в ГГ и КС достигается соотвествующим выбором характеристик зажигания и дозирования компонентов топлива на пусковых режимах.
На начальном участке запуска двигателя, при низком давлении в ГГ турбина ТНА способна выдержать кратковременные температурные всплески до 1000°С и более. Это связано с тем, что в этот период запуска турбина еще не прогрета и плотность температурных потоков низкая.
Изменение температуры газов обеспечивается изменением соотношения компонентов топлива путем дозирования расходов окислителя и горючего.
Это дозирование осуществляется различными способами: программной перенастройкой регулирующих органов; вдувом газа в жидкостные магистрали, применением специальных емкостей, отбирающих или подающих дополнительно по определенному закону часть расхода компонента топлива и др.
В частности, у F-1, на старте изменялось соотношение компонентов в сторону увеличенного соотношения керосина к кислороду.
Затем эта смесь поджигалась, и по мере раскрутки ТНА, расход увеличивался, а соотношение компонентов менялось.
Так что температура не поднималась резким скачком, да даже на то, чтобы такую массу (вес около 5 тонн - только КС и сопло) прогреть, необходимо некоторое время.
Продолжительность запуска F-1 составляла около 6 секунд.
