Новости и проекты Роскосмоса

    RomanS

    Местный
    что такое "двигатель с центральным телом"?
    Эта штука называется клиновоздушный ракетный двигатель. Такая конструкция, как уже написал AlexF, призвана сделать двигатель более-менее эффективным для всего диапазона внешнего атмосферного давления от поверхности до орбиты.

    Проблема здесь в том, что для классического ракетного двигателя наиболее оптимальным условием работы является состояние, когда давление газа на срезе сопла равно внешнему давлению. Давление в свою очередь зависит от длины сопла - чем сильнее оно расширяется, тем меньше давление на срезе. Суть здесь в том, что и слишком длинное, и слишком короткое сопло приводят к потере эффективности двигателя по разным причинам.

    200px-Rocket_nozzle_expansion.svg.png

    Для ракет это создает трудности, ведь двигатели в процессе полета работают при разном внешнем давлении воздуха, и невозможно подобрать длину сопла, оптимальную для всего. На многоступенчатых ракетах эта проблема частично решается установкой разных сопел на разных ступенях. Например, на Falcon 9 обе ступени используют практически идентичные двигатель Merlin, но с разными соплами.

    Помимо этого есть идеи с выдвижными сопловыми насадками, увеличивающими длину сопла по мере набора высоты, или наоборот, низковысотные вкладыши внутри основного сопла, отделяемые в полете. Ну и еще одна довольно радикальная идея - аэроспайки, вообще отказывающиеся от традиционного сопла. Чтобы очень грубо представить себе, как они работают, можно вообразить, что будет, если обычное сопло распилить пополам вдоль, оставив только одну боковую стенку. Газ, выходя из камеры сгорания, начнет расширяться, упираясь в эту половинку, а с противоположной стороны его расширение будет ограничиваться наружным воздухом. "Жесткость" этой воздушной стенки будет зависеть от давления воздуха, тем самым такое воображаемое сопло будет само регулировать свой размер по мере падения атмосферного давления, подстраиваясь под оптимальные условия. Обычно такие двигатели делают либо линейными, насаживая в два ряда камеры сгорания вокруг центрального клина, либо тороидальными, как на картинке выше. Прототипов таких двигателей было уже сделано множество, причем полноразмерных, а не крошечных, как в посте выше, так что Маску нет никакого резона посылать сюда шпионов, лучше уж сразу пытаться стибрить XRS-2200 у Рокетдайнов.
    250px-Twin_Linear_Aerospike_XRS-2200_Engine_PLW_edit.jpg

    Но реально эксплуатируемых вариантов пока нет. Это такие двигатели "широкого профиля", работающие на всех высотах одинаково средненько. Пока для многоступенчатых ракет эффективнее делать разные двигатели для разных ступенях, чем один универсал. Другое дело одноступенчатые проекты, там такие двигатели любят. Но пока все SSTO на стадии картинок, аэроспайки тоже никому особо не нужны. Маску в том числе, видимо.
     

    SDA

    Старожил
    Эта штука называется клиновоздушный ракетный двигатель. Такая конструкция, как уже написал AlexF, призвана сделать двигатель более-менее эффективным для всего диапазона внешнего атмосферного давления от поверхности до орбиты.

    Проблема здесь в том, что для классического ракетного двигателя наиболее оптимальным условием работы является состояние, когда давление газа на срезе сопла равно внешнему давлению. Давление в свою очередь зависит от длины сопла - чем сильнее оно расширяется, тем меньше давление на срезе. Суть здесь в том, что и слишком длинное, и слишком короткое сопло приводят к потере эффективности двигателя по разным причинам.

    200px-Rocket_nozzle_expansion.svg.png

    Для ракет это создает трудности, ведь двигатели в процессе полета работают при разном внешнем давлении воздуха, и невозможно подобрать длину сопла, оптимальную для всего. На многоступенчатых ракетах эта проблема частично решается установкой разных сопел на разных ступенях. Например, на Falcon 9 обе ступени используют практически идентичные двигатель Merlin, но с разными соплами.

    Помимо этого есть идеи с выдвижными сопловыми насадками, увеличивающими длину сопла по мере набора высоты, или наоборот, низковысотные вкладыши внутри основного сопла, отделяемые в полете. Ну и еще одна довольно радикальная идея - аэроспайки, вообще отказывающиеся от традиционного сопла. Чтобы очень грубо представить себе, как они работают, можно вообразить, что будет, если обычное сопло распилить пополам вдоль, оставив только одну боковую стенку. Газ, выходя из камеры сгорания, начнет расширяться, упираясь в эту половинку, а с противоположной стороны его расширение будет ограничиваться наружным воздухом. "Жесткость" этой воздушной стенки будет зависеть от давления воздуха, тем самым такое воображаемое сопло будет само регулировать свой размер по мере падения атмосферного давления, подстраиваясь под оптимальные условия. Обычно такие двигатели делают либо линейными, насаживая в два ряда камеры сгорания вокруг центрального клина, либо тороидальными, как на картинке выше. Прототипов таких двигателей было уже сделано множество, причем полноразмерных, а не крошечных, как в посте выше, так что Маску нет никакого резона посылать сюда шпионов, лучше уж сразу пытаться стибрить XRS-2200 у Рокетдайнов.
    250px-Twin_Linear_Aerospike_XRS-2200_Engine_PLW_edit.jpg

    Но реально эксплуатируемых вариантов пока нет. Это такие двигатели "широкого профиля", работающие на всех высотах одинаково средненько. Пока для многоступенчатых ракет эффективнее делать разные двигатели для разных ступенях, чем один универсал. Другое дело одноступенчатые проекты, там такие двигатели любят. Но пока все SSTO на стадии картинок, аэроспайки тоже никому особо не нужны. Маску в том числе, видимо.
    Вы пишете про виртуальную наружную стенку их воздуха, которая сама себя регулирует.
    Но на фотографии российского и рокетдайновскгого двигателей поток газа каким-то чудесным образом сам "прилипает" к оставшейся стенке/конусу.
    Прямо изгибается вдоль неё.
    Как так получается? Почему не видно потока газа далеко от оставшейся стенки, там, где горячий газ в воздух упирается?
     

    RomanS

    Местный
    Вы пишете про виртуальную наружную стенку их воздуха, которая сама себя регулирует.
    Но на фотографии российского и рокетдайновскгого двигателей поток газа каким-то чудесным образом сам "прилипает" к оставшейся стенке/конусу.
    Прямо изгибается вдоль неё.
    Как так получается? Почему не видно потока газа далеко от оставшейся стенки, там, где горячий газ в воздух упирается?
    Он изгибается вдоль стенки главным образом из-за того, что камеры сгорания смотрят не вертикально вниз, а под углом, выдувая газ прямо на клин или конус. Внешняя стенка - граница струи. Сама струя выглядит тонкой из-за того, что атмосферное давление у поверхности довольно сильно ее сжимает (в чем, собственно, идея двигателя и заключается). Посмотрите, как выглядит выхлоп того же РД-180 у земли - тоже совсем не широкая струя.
    250px-RD-180_test_firing.jpg

    На большой высоте поток был бы куда шире. Но там и видно его будет хуже, выхлоп будет совсем прозрачный.
     

    Black Semargl

    Старожил
    Газ, выходя из камеры сгорания, начнет расширяться, упираясь в эту половинку, а с противоположной стороны его расширение будет ограничиваться наружным воздухом. "
    Но тут надо понимать, что сопло оно не просто так, а для передачи импульса ракете. Если же у нас "стенка из воздуха" то импульс теряется без пользы, разгоняя его.
     

    AlexF

    Старожил
    Но тут надо понимать, что сопло оно не просто так, а для передачи импульса ракете. Если же у нас "стенка из воздуха" то импульс теряется без пользы, разгоняя его.
    Сопло не для передачи импульса, а для обеспечения необходимых параметров струи - скорость истечения/давление.
    Пуля когда из ствола ружья вылетает - ствол не для "передачи импульса" а для получения необходимой скорости пули на срезе.
     

    Kit.

    Старожил
    Вы пишете про виртуальную наружную стенку их воздуха, которая сама себя регулирует.
    Но на фотографии российского и рокетдайновскгого двигателей поток газа каким-то чудесным образом сам "прилипает" к оставшейся стенке/конусу.
    Прямо изгибается вдоль неё.
    Как так получается? Почему не видно потока газа далеко от оставшейся стенки, там, где горячий газ в воздух упирается?
    Закон Бернулли?
     

    constructor

    Старожил
    Сопло не для передачи импульса, а для обеспечения необходимых параметров струи - скорость истечения/давление.
    Пуля когда из ствола ружья вылетает - ствол не для "передачи импульса" а для получения необходимой скорости пули на срезе.
    Ствол цилиндрический, а сопло - нет.
     

    alexfill2015

    Старожил

    SDA

    Старожил
    "Марафон" и "Скиф" в стадии авапроекта.
    "Гонец" в стадии техпроекта.
    Но уже кого-то там чему-то обучили, чтобы по спутнику в 3 дня изготавливать! )

    Мне понравилась этом интервью хорошая фраза про рост стоимости.
    Доллар вырос, цены в долларах выросли. Дефляторы, как бы их не рисовали ниже реальной инфляции, потихоньку цены увеличивают.
    Хоть кто-то не боится говорить об этом!
     
    Последнее редактирование:

    alexfill2015

    Старожил

    SDA

    Старожил
    Дожили! В стране нехватвет в больницах кислорода.
    И возник вопрос: двигатели питаются кислородом медицинского качества?
     

    shiro

    Модератор
    Дожили! В стране нехватвет в больницах кислорода.
    И возник вопрос: двигатели питаются кислородом медицинского качества?
    Хз, кислород он и есть кислород :)
    А с ковидом в Воронеже сейчас правда очень плохо, хуже чем прошлой осенью (хотя казалось бы куда уж хуже?)
     

    миг-21р

    Уралец
    В нашей городской проблема с кислородом в ковид отделении нарисовалась реально