X-33 must die ?

Теги:космос
 

Alek

опытный


Умер (или почти умер) проект Х-33 :( Революции не произойдет! Говорят в авиации есть правило что если в новой машине больше 30% новизны - не полетит! А тут и принципиально новый двигатель, и одноступенчатая схема, и новая технология изготовления баков, и еще, и еще! Всем хорош был проект (и даже с экологической точки зрения), но окозался слишком сложен и как следствие дорог. Даже для богатых амов. А жаль - красиво смотрелся! Упсс! Помянем :)
 
RU CaRRibeaN #01.06.2001 17:46
+
-
edit
 

CaRRibeaN

координатор

Да вы уж и 40 дней пропустили с поминками :)

Я понял что он не полетит когда ради облегчения амы решили заменить кабельную сеть на радио. %)
Shadows of Invasion.  

hcube

старожил
★★
Считать амы не умеют ;-). Что оно не полетит было ясно с самого начала. Нужно было безбашенное массовое совершенство, чтобы это чудо вышло на орбиту. А чтобы что-то вывело - еще более безбашенное.
На месте амов я бы не хоронил это безобразие, а слабал бы на его основе новый проект с многоразовыми ускорителями первой стумени, хотя бы и твердотопливными. Подвесить их, например, под брюхо. И получился бы шаттл, у которого топливный бак садится вместе с орбитером.
Убей в себе зомби!  
+
-
edit
 

avmich

координатор

Они этого совершенства как раз пытались добиться, делая композитные баки. Уверен, выход на орбиту просчитывался заранее. А вот то, что НАСА посчитало, что корабль басперспективен... Насколько я понял, слоистый композит пропустил внутрь себя водород - который обладает высокой проникающей способностью. При нагревании водород стал газообразным, выйти не успел - и расслоил композит. Вот интересно - насколько сложно, например, сделать покрытие, этот самый водород практически не пропускающее? Эдакий тефлон на внутренней стенке баков - а может, и совсем не тефлон - который просто "держит" жидкий H2 внутри? Ведь с такими баками X-33 здорово легче, чем с алюминиевыми...

А насчёт 30% новизны - это всего лишь эмпирическое наблюдение. Чего стоит самолёт братьев Райт - 100% новизны - или даже Вояджер Рутана, с первым кругосветным беспосадочным... Не, X-33 - хороший проект, инженерно.
 

Alek

опытный
avmich>А насчёт 30% новизны - это всего лишь эмпирическое наблюдение. Чего стоит самолёт братьев Райт - 100% новизны - или даже Вояджер Рутана,

Самолет братьев Райт имел новизны даже меньше чем 30% ! Это был уже опробываный планер с установленным на него ДВС, который кстате тоже уже был использован на аэросанях. Самолет Берта Рутана тоже вряд ли имел больше 30% новизны так как были использованы серийные узлы и опробированные технологии. А основной новизной было то что он представлял собой сплошной топливный бак. С Х-33 же все по другому, здесь практически все в новинку. Но я думаю что его можно все таки было поднять в воздух, вложив еще миллиардик другой :)

Насчет разрушения бака я читал несколько другую версию - что в соты попал влажный воздух и замерз в результате охлаждения при заливки LH2.
 

Alek

опытный


Что это мы тут видем на рисунке рядом с VentureStar'ом? Уж не SOTV ли? :)
 
RU CaRRibeaN #03.06.2001 14:44
+
-
edit
 

CaRRibeaN

координатор

Мдаааа... Тут мы видем ахххиренную дуру венчарстара (у нее размах - за 30 метров) и рядом с ней продвинутый РБ с маааахонькой ПН. Киллограм так 400 :)

Что такая напряженка с массовым совершенством? :) А картинка - классная
Shadows of Invasion.  
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★★
Не можешь понять, потому как рисунки ламерские. Попробую после обеда помочь твоему горю :)
 

hcube

старожил
★★
Очень просто. Что делает нагретый газ? Расширяется. Что делает расширяющийся газ? Давит на стенку. По нормали к стенке, соответственно. Роль второй стенки, очевидно, играет расширяющийся в пустоту газ. Так что, раз амы говорят, что можно - наверное, можно ;-). В атмосфере, ясно дело, оно работать должно лучше, чем в космосе.
Но все-таки с парочкой твердотопливных бустеров или с четырьмя спасаемыми блоками А оно бы летало куда лучше ;-)
Убей в себе зомби!  

AP

втянувшийся

Есть много всякого образовательного материала для "простого народа", например здесь:
How Aerospike Engine Works

Весьма просто и доступно :)
 
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★★
Вот один неламерский рисунок:

А тут - ламерски напечатанные фотки огневых испытании при разном давлении окружаюшей атмосферы:

На первом - давление большое, струя прижата к центральному телу.
На третьем почти вакуум, струя распушилась. Второй - промежуточный.
Таким образом, из-за хитрого использования взаимодействии скачков уплотнения, внешняя стенка сопла отсутствует, а ее роль играет результантный скачок.
Такое сопло приспосабливается к давлению на "срезе" (который здесь отсутствует). Таким образом, истечение всегда расчетное, нет ни недо-, ни пере- расширения; потери отсутствуют.
И последнее замечание - центральное тело, которое по идеи должно быть гиперболоид вращения, укорочено за счет вдува газа в задонную область. Это дает значительные экономии массы.

Вывод - сопло с внешным расширением в идеале эквивалентно регулируемому соплу. У него отсутствуют потери на нерасчетность истечения. Но присутствуют другие - к примеру - непараллельность струи у него больше, а часть энтальпии потока тратится на образование скачков и связанной с этим турбулентность. Поэтому его пока выгодно использовать только на всережимных двигателей, и поэтому оно не получило широкое распространение, а если считать лётных экземпляров - и никакое.
Но на него обращают внимание даже твердотопливники, так что все впереди.
И еще - сопло с внешным расширением - один из примеров красивейших инженерных решений в ракетостроение.
 

Alek

опытный
Если все так хорошо и красиво, почему же ни кто до сих пор не летает на подобных движках? По крайней мере я об этом не знаю. Видимо есть сложности которые перевешивают приимущества? В чем проблемма?
 

AP

втянувшийся

1. Недостаточно надежное охлаждение сопла (в варианте проточного охлаждения; это связанно с увеличенной по сравнению с обычным соплом площадью поверхности).
Пока что даже на "летавшем" (на SR-71 :) двигателе применялось "стационарное" водянное охлаждение.

2. Относительно сложная конструкция и, как следствие, более низкая надежность - в основном из-за наличия большого количества камер (thrust cells).

Конечно, это все решаемые проблемы и летать такие двигатели еще будут.
 
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★★
Насчет увеличенной поверхности сходу не сказать.
Да, у линейного движка она больше, но у кольцевого - меньше, чем у нормального, с колокольчиковым соплом.

А вот то, что периметр критики больше, и гораздо, это удручает - это место двигателя, где теплонагрузка самая большая.

Но я согласен - такие движки лететь будут... да пора им уже - более 30 лет им, и ни одного лётного, одни демки ;)
 
+
-
edit
 

TheFreak

старожил

AP>Конечно, это все решаемые проблемы и летать такие двигатели еще будут.

Что-то я в этом сомневаюсь. По крайней мере не в массовом порядке. Они нужны, разве что, для одноступенчатого носителя, а при энергетике хим. топлива сделать таковой весьма затруднительно. А если его и сделать, то будет он, как говорится, economically unsound.
 

AP

втянувшийся

varban>А вот то, что периметр критики больше, и гораздо,
>это удручает - это место двигателя, где теплонагрузка
>самая большая.
Немного не так: там самая большая плотность теплового потока в стенку для обычного сопла - и как раз из-за малого диаметра критики. Но то, что площадь, обтекаемая наиболее горячим газом, такая большая - действительно проблема для охлаждения.

Насчет "быть или не быть": если преодолеть все трудности, то в результате можно получить универсальный, т.е. относительно лекго масштабируемый до требуемой тяги, двигатель с большим, чем у обычных, диапазоном дросселирования и изменения вектора тяги.
Технологию изготовления (особенно в случае линейного сопла) можно упростить значительно, а следовательно - снизить стоимость. Ремонтнопригодность опять же лучше.

В общем, плюслв так много, что залетать он просто обязан :)
 
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★★
varban> А вот то, что периметр критики больше, и гораздо, это удручает - это место двигателя, где теплонагрузка
самая большая.

AP> Немного не так: там самая большая плотность теплового потока в стенку для обычного сопла - и как раз из-за малого диаметра критики.

А у линейного/кольцевого не так разве?

И потом, почему Вы думаете, что при одинаковых параметров потока теплонагрузка на единицу площади в круглом сопло больше, чем в линейном?

Поставим мысленный эксперимент.
Делаем две камеры, одинакового объема и формы.
Одна из них заканчивается круговым, другая - кольцевым соплом. С одинаковой площадью и без сверхзвуковой части.
Камеры делаем массивными, без охлаждения, из жаропрочного материала.
Запускаем движки на короткое время, чтобы не прогорели.
На одинаковых расходах и компонентах.
Измеряем:
Давление в КС
Тяга
Температура потока
После отсечки компонентов накрываем камеры теплоизоляционным контейнером и ждем, пока выровняется температура. Таким образом изображаем примитивный калориметр - меряем какое колличество тепла передалось стенькам.

После того определяем линейный разгар сопла. И отсюда - площади сопла.

Оцените качествено параметров.
 

Fakas

опытный

К преимуществам двигателей внешнего расширения можно еще добавить:
1. Конструктивно легче сделать такой двигатель модульным и отрабатывать один модуль вместо целого движка.
2. В случае линейного двигателя УВТ можно осуществлять разнотягом "линеек".
Эти преимущества имеют место быть именно в сл-е XRS-2200.
Ну а компоновочка получается вообще блеск :) . Все внутри.
AP>>Конечно, это все решаемые проблемы и летать такие двигатели еще будут.
Добавля также еще одну проблему :) . Тяжелее реализовать схему с предкамерной турбиной. Я лично себе газовод такой слабо представляю :) .

TheFreak>Что-то я в этом сомневаюсь. По крайней мере не в массовом порядке. Они нужны, разве что, для одноступенчатого носителя, а при энергетике хим. топлива сделать таковой весьма затруднительно. А если его и сделать, то будет он, как говорится, economically unsound.
Ну как сказать. Вот видишь, с сабжем им приперло, вот и вытаскивали как могли, даже на потерях на нерасчетность хотели сэкономить. Но причина закрытия Х-33 отнюдь не в ЖРД. С ним похоже все было более мнее ОК.
Что касается "использовать-ннеиспользовать"... Будут такие движки, никуда просто не деться. Это IMHO следующий шаг в развитии ЖРД и вполне логичный.
Sapienti sat !  

AP

втянувшийся

>почему Вы думаете, что при одинаковых параметров
>потока теплонагрузка на единицу площади в круглом сопло
>больше, чем в линейном?
При одинаковом сечении периметр круга намиеньший из всех возможных форм.

>А у линейного/кольцевого не так разве?
Мы зря спорим. Вы, безусловно, правы: в критическом сечении, какой бы формы оно ни было, теплонапряженность максимальная - на то оно и критическое :) . Просто в круглом сопле будет больше абсолютная величина плотности теплового потока (из-за меньшего периметра/площади поврхности) - конечно, при одинаковых параметров потока.

Я же хотел подчеркнуть другое: в aerospike бОльшей проблемой является не величина потока (которая в среднем даже меньше, чем в круглом сопле - см. выше), а именно большая площадь поверхности, требуемая охлаждения: просто-напросто количества охладителя может не хватить :) В наиболее горячих зонах сопла, имеющих наибольший периметр поперечного сечения, скорость охладителя в рубашке может оказаться ниже допустимого значения. Именно поэтому такие двигатели целесообразно делать либо водородниками, либо трехкомпонентными LOX/LH/что-нибудь-еще. На сегодня, наверное, только использованием водорода можно решить проблему охлаждения.

Ну еще и при помощи ablative материалов, наверное.
 

AP

втянувшийся

>в aerospike бОльшей проблемой является не величина потока
>(которая в среднем даже меньше, чем в круглом сопле - см.
>выше), а именно большая площадь поверхности

Поправка (сам, пока про калориметр не напомнили :) )

в aerospike бОльшей проблемой является не величина плотности потока (которая в среднем даже меньше, чем в круглом сопле - см. выше), а именно большая площадь поверхности

Fakas>Тяжелее реализовать схему с предкамерной турбиной. Я лично
Fakas>себе газовод такой слабо представляю.
Наверное, в таком двигателе легче реализовать расширительную схему. Тогда даже большая площадь сопла станет плюсом :)
 

Alek

опытный

Я никак не могу понять, как может работать такой реактивный двигатель, без сопла? Может кто объяснит мне бестолковому, очень популярно и доступно?
 

AP

втянувшийся

>И все-таки я закончу эксперимент :)
>КС с круглым соплом холоднее, тоесть, она
>отняла меньшее колличества тепла у газа
Ваш эксперимент хорошо иллюстрирует проблему с охлаждением в aerospike :)

>Что до аблирующих материалов, их в ЖРД не применяют, за
>исключением одной конструкции :) Факас ее заметил с год назад
>и целую лабораторку сделал на http://space.org.ru; потом мы ее
>и на форуме обсуждали.
Если не ошибаюсь, он писал про монструозный BA-2, кажется.
Но кроме него есть еще один двигатель и намного симпатичнее - я имею в виду MC-1 Fastrac.

>... их в ЖРД не применяют, ...
"Не применяли" - так будет точнее: BA-2, Fastrac - уже два.
И если плоские сопла с внешним обтеканием все-таки "пойдут", то все может сильно измениться (два огромных плюса для технолога: горячая стенка является внешней, да еще и плоской :) )
 
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★★
И все-таки я закончу эксперимент :)

Давление в обеих КС - примерно одинаковое.

Тяга у КС с круглым соплом - больше.

Температура потока за соплом у камеры с круглым соплом больше

После окончания рабоы примитивные калоримертические определения нам показывают, что КС с круглым соплом холоднее, тоесть, она отняла меньшее колличества тепла у газа. И поэтому тяга у нее выше.

Линейный разгар обеих сопел примерно одинаков.
А вот увеличение площади критсечения - нет; у круглой сопло меньше разгорает.

Почему это так?
Потому что площадь, омываемая газами в случае круглого сопла - меньше.
Если не верите, гляньте на уравнение теплопередачи. Вы увидите, что передача тепла к поверхности определяется главным образом критерием Рейнольдса, поскольку другие параметры - одинаковы, вкл. и скорость.
Но не только увеличение Re играет роль; если учесть, что периметр кольцевого сопла в разы превышает периметр круглого, то тогда положение усугубляется.

Но эти потери не такие значительные и с лихвой перекрываются выигрышем из-за приспособимости сопла с внешным расширением к атмосферному давлению (уже не в модельном эксперименте).

Что до аблирующих материалов, их в ЖРД не применяют, за исключением одной конструкции :) Факас ее заметил с год назад и целую лабораторку сделал на http://space.org.ru; потом мы ее и на форуме обсуждали.

А мысленный эксперимент дасть такие результаты, не сомневайтесь.
Не такой он и мысленный ;) , правда, температура за соплом не удалось толком померить. Там были несколько конструкции сопел - с центральным телом, плоские, круглые и семисопловые.
 
+
-
edit
 

TheFreak

старожил

Fakas> Но причина закрытия Х-33 отнюдь не в ЖРД. С ним похоже все было более мнее ОК.

Так я об этом и говорю. Проблема не в самом движке, а в том куда его ставить. Если не получается сделать одноступенчатый носитель, то зачем нужен движек и для атмосферы и для вакуума? По-моему, сейчас больший экономический потенциал у максимально простых дешевых движков для одноразовых многоступенчатых носителей. Если не случится какой-нибудь революции в материаловедении, конечно.
 
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)

AP

втянувшийся

>> Но кроме него есть еще один двигатель и намного
>> симпатичнее - я имею в виду MC-1 Fastrac.
> А киньте ссылку, если у Вас она под рукой,
> интересно посмотреть.
Этот двигатель разработан в MSFC (поэтому второе его название MC-1 - Marshal Center 1). Тяга примерно 30 тонн (точнее 60,000 pounds).
Конструкция максимально упрощена: открытая схема, композитная камера с аблативным покрытием.

Может быть, Факас возмется за еще одну лабораторку - про MC-1 на этот раз. Как пример более изящного решения дешевого двигателя (по сравнению с BA-2 :) )

Изначально предназначался для X-34. Однако успехи по созданию двигателя превосходят успехи по самолету, поэтому сейчас его позиционируют как двигатель для любых перспективных малых РН.
www.msfc.nasa.gov/NEWSROOM/background/facts/fastrac.htm
Fastrac
Вообще же можно найти довольно много ссылок через поисковые машины. В том числе довольно интересные картинки

TheFreak>По-моему, сейчас больший экономический потенциал у максимально простых дешевых движков для одноразовых многоступенчатых носителей

Именно таким делается Fastrac :) .
 

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