Горение твердого топлива в ракете

Теги:космос
 
1 2 3
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★★
> И так, ракета на твердом топливе является по своей сути трубкой с порохом. При горении топлива факел перемещается с одного края трубки в другой, при этом заходя все глубже и глубже.

Это только часть схем РДТТ. Но будем говорить пока об этой. Называю ее: монозаряд торцевого горения. Сопло[вой блок] - сзади. Самые распространенные РД все же с канальным зарядом.
Но преимущество названной МиГом схема - высокий коэффициент заполнения камеры, приближающийся к 1.

> Меня интересует не наступают ли какие-то страшные изменения в газодинамике по мере выгорания топлива?

Газодинамика тут простая, проще, чем у других РДТТ.
Включайте воображение и представляйте себе:
Перед запуском шашка занимает весь объем камеры. Она по всей поверхности защищена негорючим составом, который называется бронировкой (если кто броней назовет, + не отходя от кассы :biggrin: [img]biggrin.gif[/img] [img]biggrin.gif[/img]). Или, как вариант, вклеена (залита) в камере (контрольный вопрос - какое должно быть топливо, чтобы можно было снаряжать двигатель прочноскрепленным (термин) зарядом?)
Открытая, незащищенная часть - только торец заряда. Он по торце и горит после запуска. Фронт горения - плоскость, перемещающаяся со скоростью горения ОТ сопла.

Соответственно, продукты горения перемещаются к соплу, но с небольшой скоростью, приблизительно во столько раз меньше критической (скорость звука при данный условиях), наскольку меньше площадь критсечения (дырочка :) ) сопла, отнесенной к площади заряда. Так что вроде ничего страшного и не происходит - ведь поток максимально невозмущенный - течет себе по трубе.
И изменение газодинамики при этой схеме просто нет.

> И еще - газы ведь выходят через сопло, которое со временем отдаляется от точки горения. Не наступает ли уменьшение тяги в этом случае?

Нет. Конечно, если сопло не разгорает, что вообще говоря, всегда имеет место быть.
Если есть заметный разгар сопла, то и тяга упадет, поскольку упадет давление, что в свою очередь повлечет падение скорости горения и увеличение время работы двигателя.
Поэтому в случаях продолжительной работы такого движка делают сопла (или во всяком случае, вставки в критсечения) из тугоплавких, эрозионно-стойких материалов. Но от наждака в случае металлизированных топлив (Al2O3, aka корунд, используется для производства абразивных дисков ;) ), летящий со скоростью несколько километров в секунду мало что спасает. Поэтому приходится учитывать и считать изменеиие тяги от разгара. Если речь идет о баллиститном, неметаллизированном топливе, то вольфрам, молибден и т.п. держат спокойно около 10 секунд (смотри движки ПТУРСов - у них как правило сопла из жельного куска молибдена).
А перемещение фронта горения на тягу никак не сказывается, другое дело, что центр масс двигателя гуляет довольно значительно, что не есть хорошо для баллистиков, ну да они привычны ко всяким извращениям (не помню случая проблем с устойчивостью... если все штатно работает; если нет, бывало, что все в грязи плюхались с надеждой уменьшить площадь поражения [img]biggrin.gif[/img])

Так вот, если вернуться к вопросу, поставленный МиГом, проблемы в случае "трубки с порохом" не те, что он говорит, а совсем другие:
- перемещение центра масс;
- долговременное воздействие горячих и абразивных газов на камеру и необходимость в серьезной теплозащите;
- низкая тяга (самая низкая из всех схем);
- невозможность сделать длину двигателя независимым от время работы. Поясняю. Скорость горения топлива - от 1 до 100 (уже на сам деле, но нас порядок интересует) mm/s. Отсюда невозможность сделать, скажем, двигатель длиною 2 метров с временем работы меньше 20 секунд. А если я хочу 2 секунды? Как у ГРАДов?

И напоследок вопрос: А если будут трещины в заряде, что будет?
 

MiG
Реконструктор

опытный

Вчера спросил Варбаныча, он обещал объяснить :)
И так, ракета на твердом топливе является по своей сути трубкой с порохом. При горении топлива факел перемещается с одного края трубки в другой, при этом заходя все глубже и глубже. Меня интересует не наступают ли какие-то страшные изменения в газодинамике по мере выгорания топлива?
И еще - газы ведь выходят через сопло, которое со временем отдаляется от точки горения. Не наступает ли уменьшение тяги в этом случае?
 

MiG
Реконструктор

опытный

В общем, понял :)
А можно работу двигателя остановить?
И что будет, если заряде трещины? БУМ? :)
 

Fakas

опытный

MiG>В общем, понял :)
Варбан еще не упомянул основные зависимости.
Тяга двигателя зависит от давления в КС. Давление в свою очередь от поверхности горения заряда. Если с процессом горения площадь заряда увеличиается, то растет и тяга и наоборот.
В сл-е заряда торцевого горения полщадь постоянна, сл-но постоянна и тяга. Но этот сл-й самый простой. Есть заряды, кот-е имеют сложный закон горения (т.е. грубо говоря зависимость площади горения от времени) и тяга может изменяться весьма причудливо :) .
MiG>А можно работу двигателя остановить?
Да, есть два способа.
1. Очевиден — потушить заряд. Для этого ставятся гасители — пироустройства заполненные либо хладагентом (вода и пр. по вкусу :) ) либо порошком. Применяется дл РДТТ многоразового пуска.
2. Раскрытие КС. В чем суть. ТТ могут гореть в нек-м диапазоне давления-температуры, т.е. если например давление не высокое, то нек-е топлива ты не подожжешь. Для того что б поджечь заряд воспламенитель должен обеспечить определенное давление и температуру в КС (давление на этапе воспламенения держит сопловая мембрана). Так вот, если давление в КС в процессе горения резко сбросить, то заряд потухнет. В зависимости от двигателя (т.е. топлива, давления, размеров и пр.) можно просто открыть окна сброса давления в КС (или например специальные ретросопла, кот-е обеспечат точность суммарного импульса), а можно и всю переднюю или заднюю крышку КС отстрелить. Ессн-но этот способ однократного применения :) .

MiG>И что будет, если заряде трещины? БУМ? :)
Ну площадь горения то резко возрастет. Значит будет заброс давления. А дальше уже все зависит от прочности КС :) — БУУУМ или просто понесет со страшной силой. Как правило БУМ :) .

PS
Во елы, помню ведь еще :) . Если что напутал, забыл — Варбан подправит :) .
PPS
А есть еще такая штука как эрозионное горение.... ;)
Sapienti sat !  

MiG
Реконструктор

опытный

Ага.
А почему взорвался "Чаланджер"? Ведь говорят, что если ускорители имели возможность выключится, то шатл остался бы живым.
 

Fakas

опытный

MiG>Ага.
MiG>А почему взорвался "Чаланджер"? Ведь говорят, что если ускорители имели возможность выключится, то шатл остался бы живым.
Ну во первых основные способы отсечки тяги я тебе описал. Вот и подумай, насколько просто их применить на РДТТ таких размеров и тяги. AFAIK у SRB только один способ отсечки тяги — по полному выгоранию топлива. Они не зря сначала SSME при старте поджигают. Если боковики разгорелись — все назад пути нету.
А во вторых они похоже не смогли обнаружить своевременно раскрытие стыка SRB. Если бы обнаружили, то наверно прореагировали бы.
Sapienti sat !  
MiG>>Ага.
MiG>>А почему взорвался "Чаланджер"? Ведь говорят, что если ускорители имели возможность выключится, то шатл остался бы живым.
Fakas>Если боковики разгорелись — все назад пути нету.

Точно, шаттловкие ускорители выключить нельзя. Показывали детально видеозапись КАК всё было - из борта ускорителя вырывается огонёк (судя по пропорциям - метра полтора "огонёк"), как раз в борт бака с горючкой. Какое-то время всё держится, а потом - БУМ. За те пару секунд между началом огонька и бумом разглядеть визуально крохотный огонёк, и принять довольно смелое (коллегиальное :) ) решение (если это возможно) отстыковать ускорители на взлёте, весьма маловероятно :)

А всё из-за менеджмента, гнали коней, инженеров не слушали...
 
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★★
В общем правильно вы написали... только еще пара замечании по боковикам Шаттла.

1. По выбору РДТТ в качестве первой ступени SS.
Выброр - чисто политико-экономический. Таким образом нагрузили коллег-пороховиков и они смогли снизить цены на стратегические ракеты.

2. По колличеству проведеных испытаний.
Их было всего 7 штук. 4 доводочных и 3 - на соответствие с техусловиями. Где-то полгода перед взрывом у нас на кафедре* мужики взяли и попробовали оценить надеждность SRB по советским методикам. Она и вышла 2 девятки, мы их даже дразнили - говорили, что у амов очевидно другое распределение Гаусса.
И вдруг - вот тебе... Сразу языки прикусили.
По действующим тогда стандартам надеждность ракетных двигателей первой ступени МБР должна быть не ниже 5 девяток, что обеспечивалось заметно большим объемом испытания - больше, чем на порядок!
Кстати, тогда говорили, что в пилотируемой космонавтике требования к надеждности такие же...

Кстати, общее настроение было сочувственное, злорадства не наблюдалось. Хотя были как раз годы противостояния, и именно в околоракетной области.

Но все-таки Анимус немножко не прав - я считаю, что виноваты именно разработчики - съекономили на испытаниях и это им аукнулось. А потом массу денег и времени выбросили на отработку...

Дурацкая это вещь - РДТТ в пилотируемом космосе использовать. Скромное мнение пороховика ;)


* химия и технология порохов и топлив, как раз тогда я учился на 4 курсе
 
varban>Но все-таки Анимус немножко не прав - я считаю, что виноваты именно разработчики - съекономили на испытаниях и это им аукнулось. А потом массу денег и времени выбросили на отработку...

На самом деле это не я, а инженеры НАСА :) Я деталей не помню, но инженеры говорили что при данных условиях (ночью перед стартом была слишком низкая температура, или что-то в этом духе) пуск опасен, а манагмент сказал "Поехали! Это приказ". Ну они и поехали...
Да, ясно что техника виновата. Но можно было предотвратить, просто послушав инженеров. Но эти манагеры ведь всё знают лучше всех, иттить-их-растуда... Вероятно думают что компетенция пропорциональна зарплате! :)
 
BG Реконструктор #01.07.2001 09:21
+
-
edit
 
>бумом разглядеть визуально крохотный огонёк, и принять довольно смелое (коллегиальное ) решение (если это возможно) отстыковать ускорители на взлёте, весьма маловероятно

Это дело автоматики. Я помню, что на нашем Союз-е был случай, когда автоматика отстрелила капсулу пару секунд до взрыва ракеты.
 
RU CaRRibeaN #01.07.2001 10:26
+
-
edit
 

CaRRibeaN

координатор

Ой, анимус, да бросьте вы на манагеров выливать свою желчь. Если вы считаете что они не нужны - это ваши проблемы. Однако в данном случае подумайте - люди которые скомандовали "поехали" несои всю ответсвенность за пуск. И расплатились по полной.

А инженеры, что инженеры... Думаете если бы на них легла бы вся эта ответсвенность на программу STS, что бы они посоветовали? Вот 100% - "пускай летит и как можно раньше".
Shadows of Invasion.  
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★★
> (ночью перед стартом была слишком низкая температура, или что-то в этом духе) пуск опасен

Я слышал эту версию. Но она мне не кажется слышком достоверной, и вот почему:

I Если отказ произошел из-за низкой температуры (вернее - большой температурный перепад между внутренными и внешными слоями топлива и/или ЗКС*.
1. Выход за температурно-временными ограничениями по эксплуатации зарядов - только в этом случае манагеры виноваты, но и тут стреляющим надо было отказаться выполнять приказ, поскольку штатная работа не гарантируется ТУ на заряд.
2. Неправильно определены температуро-временные ограничения - тут виноваты разработчики и заказчики. Мало испытывали! Манагеры ни при чем. Они смотрят на состояние заряда и на изменение температуры окр. среды во времени. Типа такой диалог:
- Нет запрета по ТУ?
- Нет, но на грани!
- Не интересно, что на грани, заряд же работоспособен. Пускать и всё!
3. Температуро-временные ограничения отсутствовали или были нечетко установлены. Ну, тут виноваты разработчики и заказчики.
II Брак в ЗКС кормовой секции. Тогда авария все равно бы произошла. Виноваты разработчики и заказчики, а в случае не выполнения полной программы испытании (что невероятно

) - производители.



Вроде все возможности?


*защитно-крепящий слой, а не ингибитор или там лейнер; ингибитор в русском языке - антоним катализатора, а лейнер - из жизни орудийных стволов ;)
 
RU Владимир Малюх #02.07.2001 04:49
+
-
edit
 
au>Да, ясно что техника виновата. Но можно было предотвратить, просто послушав инженеров. Но эти манагеры ведь всё знают лучше всех, иттить-их-растуда...

Полегче. Напомню, что т.н. "манагерами" были в частности такие люди как Н.Н. Поликарпов, А.Н. Туполев, А.И. Микоян, П.О. Сухой, С.П. Королев и сотни других, не менее уважаемых дюдей. Они, в отличие от многих, отличаются именно тем что МОГЛИ взять на СЕБЯ отвественность за дело и БРАЛИ.

В данном случае ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ошибка была допущена куда раньше, чем допуск к этому запуску. РДТТ были спроектированы и особенно испытаны скажем так "не по правилам", рано или поздно это могло случиться со слишком большой вероятностью.
Maschinen muessen "idiotensicher" werden  
Владимир Малюх>Полегче. Напомню, что т.н. "манагерами" были в частности такие люди как Н.Н. Поликарпов, А.Н. Туполев, А.И. Микоян, П.О. Сухой, С.П. Королев и сотни других, не менее уважаемых дюдей

От вы, Владимир, не разобравшись в контексте... опять ;) Такие люди как [*] и не ведали, что на их совести миллиард баксов, семь покойников, и семь лет (?) перерыва в полётах и ещё куча вторичных проблем висят... :biggrin:

Варбан:
Насколько я помню эту историю, она проходит по вашему [твоему :) ] варианту I.1, I.2. Ночью перед запуском температура была "не та" (не знаю какая именно "не та", но ниже чего-то допустимого), а в день пуска - нормальная. Инженеры знали об этом и сказали что пускать низзя, а манагмент сказал пускать нуна, ибо. Видимо в основном полагаясь на текущие данные и нетехнические нужды (были и такие вроде)..
Это история должна быть в сети - кому интересно, то найдёт. Кстати, может следующие причины сыграли свою роль (укол зонтиком Малюху :) ):
1. Advanced design is any design that is beyond understanding of higher management. (Шаттл явно подходит под это описание :) )
2. Nothing is impossible to the man who does not have to do that. (..и поэтому - "поехали!" :) )
 
MiG>Это дело автоматики. Я помню, что на нашем Союз-е был случай, когда автоматика отстрелила капсулу пару секунд до взрыва ракеты.

Ага ... автоматика.... две кнопки и 2 мужика....
один нажал её на 3 секунде пожара а другой за секунду до взрыва...
 
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★★
Да, САС Союзов управляют операторы.
 
BG Реконструктор #02.07.2001 08:55
+
-
edit
 
2 Владимир
>Напомню, что т.н. "манагерами" были в частности такие люди как Н.Н. Поликарпов, А.Н. Туполев, А.И. Микоян, П.О. Сухой, С.П. Королев и сотни других, не менее уважаемых дюдей. Они, в отличие от многих, отличаются именно тем что МОГЛИ взять на СЕБЯ отвественность за дело и БРАЛИ.

А я напоминаю, что прежде, чем эти люди стали манагерами, они были конструкторами. Гениальными. Если человек прошел вес путь к вершине, то он вполне заслужил быть там. И можно уверенно твердить, что такой тип директора не допустит ошибок.
Я сам работаю в зарубежной компании. У них очень фундаментальная слабость, граничущая с глупостью: технологичными процессами управляют люди, которые нифига не понимают их суть и никакого отношения к технике не имеют, разве что какие-то очень мгливые догадки о происходящем. У них просто из ВУЗ-а выходит какой-то "специалист по управлению", тупой как дуб и ленивый как нажравшейся кот. И этот "специалист" идет управлять конструирование и производство самолетов, ракет, ядерных реакторов, ПО и т.д.
Поетому ракеты ихние взрываются как китайские фоерверки, самолеты падают как груши, а софт глючит и максимально НЕ использует возможности аппаратной части.

Так что, Володя, слова против заподного типа директора не пустые. В них есть очень большой смысл. :)
 
BG Реконструктор #02.07.2001 08:58
+
-
edit
 
>Ага ... автоматика.... две кнопки и 2 мужика....
один нажал её на 3 секунде пожара а другой за секунду до взрыва...

Во, быстрые какие. :)
Они не тренировались случайно на Mortal Combat? :biggrin:
 
+
-
edit
 

Balancer
Guest

гость
>>Ага ... автоматика.... две кнопки и 2 мужика....
MiG>один нажал её на 3 секунде пожара а другой за секунду до взрыва...
MiG>Во, быстрые какие. :)
MiG>Они не тренировались случайно на Mortal Combat? :biggrin:

Нормальное дело. И, между прочим, они очень долго раздумывали. Или, что вернее, не тренировались в такой ситуации. Нормальная реакция профессионала на ожидаемое событие - 0,1..0,2. сек, на неожиданное - 0,3..0,5. Средним считают, обычно, 0,3сек. Всё остальное - или черезчур затянутый анализ ситуации, или нерешительность.
 
RU Владимир Малюх #02.07.2001 13:12
+
-
edit
 
Владимир Малюх>>Полегче. Напомню, что т.н. "манагерами" были в частности такие люди как Н.Н. Поликарпов, А.Н. Туполев, А.И. Микоян, П.О. Сухой, С.П. Королев и сотни других, не менее уважаемых дюдей

au>От вы, Владимир, не разобравшись в контексте... опять ;)

Контекст именно тот.

au>Такие люди как [*] и не ведали, что на их совести миллиард баксов, семь покойников, и семь лет (?) перерыва в полётах и ещё куча вторичных проблем висят... :biggrin:

А ведал СП, когда отдавал команду на запуск скажем Восхода, не оснащенного НИКАКИМИ средствами спасения экипажа? Ведал ли он, чем закончится эпопея с разработкой ракеты Н-1 и последующим "замораживением работ на многие годы"?А ведал А.И. Микоян, отдавая приказы на первый вылет машин? И что ведал Н.Н. Поликарпов отдавая приказ на вылет Чкалова на И-180? Итд итп.

Ведают эти люди только тем, что им докладывают их подчиненные - технические спецы. И уж дальше на совести обеих сторон, насколько упрямо один докладывает о неисправности и насколько упрямо же другой этому докладу не придает значения, буде он доложен.


au>Инженеры знали об этом и сказали что пускать низзя, а манагмент сказал пускать нуна, ибо. Видимо в основном полагаясь на текущие данные и нетехнические нужды (были и такие вроде)..
au>Это история должна быть в сети - кому интересно,

Описанная журналистами? - нет уж, спасибо, упаси боже от их "описаний".

au>1. Advanced design is any design that is beyond understanding of higher management. (Шаттл явно подходит под это описание :) )

Ну и что? Вы что, всерьез думаете что скажем Генеральный или пусть даже Главный конструктор в курсе всех технических деталей и нюансов работы таких сложных изделий как КА и самолеты? Вы плохо знаете как устроена промышленность...
Maschinen muessen "idiotensicher" werden  
Владимир, ну что вы своё недоразумение раздуваете...
В последних сообщениях речь шла о "Челленджере", о нём я и говорил, а вы и Королёва сюда вмешали %-)

au>>1. Advanced design is any design that is beyond understanding of higher management. (Шаттл явно подходит под это описание :) )

Владимир Малюх>Ну и что?

UNDERSTANDING /= DETAILED_KNOWLEDGE !!!
 
RU Владимир Малюх #02.07.2001 13:24
+
-
edit
 
MiG>2 Владимир
>>Напомню, что т.н. "манагерами" были в частности такие люди как Н.Н. Поликарпов, А.Н. Туполев, А.И. Микоян, П.О. Сухой, С.П. Королев и сотни других, не менее уважаемых дюдей. Они, в отличие от многих, отличаются именно тем что МОГЛИ взять на СЕБЯ отвественность за дело и БРАЛИ.

MiG>А я напоминаю, что прежде, чем эти люди стали манагерами, они были конструкторами. Гениальными.

Во-первых, не все и не всегда, читайте подробнее их биографии, поищите образцы гениальных конструкций сделанных именно ими. Я гворю именно про технические решения. Очень удивитесь.

Во-вторых, вы, я вижу, не представляете себе сути работы проектировщика, конструктора, главного конструктора и генерального конструктора. Умение классно компоновать, рассчитывать узлы и агрегаты совсем не означает умения эффективно управлять тем, как это же делают другие, при том делают правильно и ко времени и не делают того чего не нужно.

MiG>Если человек прошел весь путь к вершине, то он вполне заслужил быть там. И можно уверенно твердить, что такой тип директора не допустит ошибок.

:) святая наивность...

MiG>Я сам работаю в зарубежной компании. У них очень фундаментальная слабость, граничущая с глупостью: технологичными процессами управляют люди, которые нифига не понимают их суть и никакого отношения к технике не имеют,

Если они такие глупые - почему такие богатые? И почему вы работаете на них а не они на вас? Просто кто-то очень неглупый построил систему так, чтобы ошибки людей не сильно сказывались на робте техники и наоборот.

MiG>Поетому ракеты ихние взрываются как китайские фоерверки,

Про "фейрверки" Н-1 напомнить?

MiG>самолеты падают как груши,

Выписать череду катастроф Ту-22 например? Заложенных по сути самой концепцией самолета, кстати.

MiG>а софт глючит...

Другого софта господа "умные" вообще не сделали..

MiG>Так что, Володя, слова против заподного типа директора не пустые. В них есть очень большой смысл. :)

ну-ну, нет такого типа "западный" или "восточный", есть - "правильный" и "неправильный".
Maschinen muessen "idiotensicher" werden  
MiG>2 Владимир
MiG>А я напоминаю, что прежде, чем эти люди стали манагерами, они были конструкторами. Гениальными. ...
И этот "специалист" идет управлять конструирование и производство самолетов, ракет, ядерных реакторов, ПО и т.д.

ВОТ...
Послушайте МиГа, если я вам не по душе :)
 
Владимир Малюх>ну-ну, нет такого типа "западный" или "восточный", есть - "правильный" и "неправильный".

Есть как раз западный, есть скорее всего и восточный. А вот правильного и неправильного нет - есть эффективный и неэффективный.
Западный/восточный определяется традициями (которые влияют на будущего руководителя), школами (кто с MBA), эффективность же определяется по результатам работы.

-- начало лёгкого оффтопика
Сравните рост ресурсопотребления винды и породистых юниксов - вот пример неэффективной и эффективной работы, соответственно. На что ХР нужно 128 метров в минимуме - НЕ ПОНИМАЮ.
-- конец оффтопика
 
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
RU Владимир Малюх #02.07.2001 13:42
+
-
edit
 
au>>>1. Advanced design is any design that is beyond understanding of higher management. (Шаттл явно подходит под это описание :) )

Владимир Малюх>>Ну и что?

au>*UNDERSTANDING /= DETAILED_KNOWLEDGE !!!*

Вы всерьез верите, что т.н. "понимание в общем" - достаточно? Что Генреальный конструктор авиационного КБ действительно понимает и должен понимать работу скажем РЛС с ФАР и тут же аэроупругость, вихревую аэродинамику, физиологию летчкиа а заодно и принципы разработки встроенного ПО и методики оценки себестоимости изделий? Вам точно не стать генеральным :)

В первую очередь Генеральный должен уметь понимать как подбирать людей на те или иные участки работы, быть уверенным именно в их компетентности и умело делегировать им эту работу. Все сам узнать не сможешь, просто времени не хватит, а в результатет нифига и не сделаешь. Почитайте историю успешных главных и генеральных конструкторов.

PS: Что-то я в толк не возьму, что нынче в институтах не учат что ли, тому как организована работа в промышленности? Прописные истины приходится рассказывать.

PPS: Вам же Варбан ясным языком рассказал, что ТЕХНИЧЕСКИ авария РДТТ Шаттла была предопределена еще на этапе испытаний, неужели не ясно что это - инженерная ошибка. Что где тонко -там и рвется?
Maschinen muessen "idiotensicher" werden  
1 2 3

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru