РД на метане

[Плейшнер]

Сергей пишет:
Газ из ГГ должен иметь максимально равномерную температуру в поперечном сечении с минимальными отклонениями от номинала, это важно для надежной работы турбины при заданной производительности.

Искандер пишет:
Блу про ВЕ4 писали о борьбе с неравномерностью горения, чтобы не дай Бог горячий газ не попал на турбину и это не уменьшило срок её жизни.

Равномерность температуры важна для "рекордных" турбин, работающих при высокой температуре, а если использовать "обыкновенную"?

[Сергей]

Дмитрий В. пишет:

Salo пишет:
На вонючке попытки выйти за барьер были. Это прежде всего 15Д13 с давлением в КС 115 атм и 11Д425А с давлением в КС 150 атм.

Хммм.... В воспоминаниях Декстера (НК №8, 2014 г.) говорится о 150 атм:

 Заместитель главного конструктора по расчётам С.А.Кирзнер и начальник отдела перспективного проектирования В.В.Старовойтенков предложили в традиционной схеме без дожигания «сместить» оптимум давления за счёт существенного повышения среднего коэффициента полезного действия ТНА. Была разработана эффективная двухступенчатая турбина, КПД которой был вдвое выше применявшихся ранее одноступенчатых. Был принят ряд мероприятий по повышению эффективности центробежных насосов, усовершенствована система выхлопа, обеспечившая максимальное расширение генераторного газа на турбине и максимально возможную тягу выхлопных труб. С такими мероприятиями можно было повысить давление в камере до 150 атм . При этом потери удельного импульса составили всего 1.3% от теоретически возможного.

Логичное предложение, только помимо УИ, оптимум по давлению будет зависеть и от изменения массы ДУ при росте давления, и от особенностей конкретной РН - изменения частных производных  ПН по сухой массе , УИ, массе топлива.  
 А с точки зрения КПД , двухступенчатая турбина (диск Кертиса) часто применялась в сочетании с многоступенчатым центробежным насосом на ТЭЦ для подачи питательной воды в котлоагрегаты.

[Плейшнер]

Дмитрий В. пишет:
Была разработана эффективная двухступенчатая турбина, КПД которой был вдвое выше применявшихся ранее одноступенчатых.

0,73х2=1,46
146%
   

[Искандер]

Плейшнер пишет:

Сергей пишет:
Газ из ГГ должен иметь максимально равномерную температуру в поперечном сечении с минимальными отклонениями от номинала, это важно для надежной работы турбины при заданной производительности.

Искандер пишет:
Блу про ВЕ4 писали о борьбе с неравномерностью горения, чтобы не дай Бог горячий газ не попал на турбину и это не уменьшило срок её жизни.

Равномерность температуры важна для "рекордных" турбин, работающих при высокой температуре, а если использовать "обыкновенную"?

Что Блу, что SpaceX создают именно рекордные по проектной кратности использования двигатели. И у Блу уж точно не пинтл-форсунка.
Может как-то и возможно, но это к спецам-материаловедам. Насколько помню - Блу писали что пятна горения могут достигать 3000 градусов, а для нормальной долгой жизни турбины нужен однородный газ значительно более низкой температуры ~600 (?). 

[Salo]

Дмитрий В. пишет:
При этом потери удельного импульса составили всего 1.3% от теоретически возможного

В том, что смогут сделать ТНА сомнений нет.

[Seerndv]

Старый пишет что с ВЧ всё решено, а народ продолжает решать:
 
https://mipt.ru/upload/6d8/f_3552gk-arphe8fe71f.pdf
 
 

Воздействие перегородок на рабочий процесс в камере сгорания теоретически  изучено  недостаточно  и  оптимизация  их  конфигурации  до  сих  пор
опирается на эксперименты. Поэтому исследование демпфирующего механизма антипульсационных перегородок является актуальной научной задачей, решение которой позволит объяснить механизм демпфирования колебаний, создать теоретические методы оптимизации размеров перегородок и оценки их эффективности. 

[Apollo13]

Jeff Foust‏ @jeff_foust May 22

Ariane Cornell, Blue Origin: key for us in the next few months is continued BE-4 engine testing. Up to 70% thrust, 114-sec duration. #SpaceTechExpo

[Salo]

http://militarynews.ru/story.asp?rid=2&nid=483111

Интервью генерального директора НПО Энергомаш Игоря Арбузова
 
 

   - Игорь Александрович, недавно стало известно, что воронежское "Конструкторское бюро химавтоматики" (КБХА) завершило разработку технического предложения и эскизного проекта опытного образца кислородно-метанового ракетного двигателя тягой 85 тонн. В каких изделиях он может найти практическое применение? В чем его преимущества? Когда можно ожидать начала его серийного производства?
 
 - Работы по созданию двигателя с использованием сжиженного природного газа ведутся довольно длительное время и в нашей стране, и в США, и в Европе, в частности во Франции. Это не случайно. Во-первых, все мы понимаем, что рынок ориентирован на создание максимально простых и надежных решений. Во-вторых, перед всеми стоит вопрос существенного удешевления двигательных установок.
 
 В наибольшей степени этим требованиям сегодня отвечает метан, поскольку он имеет наиболее развитую сырьевую базу, а по энергетике превосходит керосин.
 
 Кроме того, если говорить об отдалённой перспективе, то метан по результатам разного рода исследований, есть и на Луне, и на Марсе, поэтому существует возможность в будущем использовать и такие ресурсы.
 
 Совместно с КБХА, мы провели значительный объем опытно-конструкторских работ по созданию опытного образца двигателя. На сегодняшний день это в большей степени научно – технический задел, поскольку пока нет средства выведения, на который мог бы быть установлен такой двигатель. По крайней мере, в той версии федеральной космической программы, которая есть сегодня.
 
 Вместе с тем, сегодня есть понимание перспективности использования метанового двигателя на ракетах–носителях, выводящих 6 – 8 тонн полезных нагрузок на низкую околоземную орбиту. Мировой рынок после 2020 года оценивается примерно в 180 запусков такого рода полезных нагрузок ежегодно. Естественно, было бы неразумно не использовать наши возможности и не стать участниками этого рынка. Поэтому сейчас эта тема активно изучается, в том числе на фоне недавно обсуждавшегося в Правительстве РФ вопроса о более активном использовании сжиженного природного газа в наземных транспортных средствах.
 
 Кроме того, на космодроме "Восточный" "Газпром" создает инфраструктуру по транспортировке, переработке и использованию сжиженного газа, в том числе в транспортных средствах космодрома. Создание универсального решения позволит в будущем более широко использовать там этот вид топлива.
 
- Кто главные конкуренты России в этом направлении?
 
 - Наибольшая степень готовности сегодня у американской компании Blue Origin, она ведет активные работы по созданию двигателя BE-4, который должен заменить двигатель РД-180, поставляемый нами для американской компании ULA. Летные испытания BE-4 на создаваемой ракете-носителе (РН) Vulcan, судя по сообщениям прессы, планируется провести на рубеже 2020-2021 годов. В начале этого года они уже провели первые успешные испытания этого двигателя. Как будут дальше развиваться события, посмотрим.
 
 Отмечу, что подобные работы ведутся, не только в Blue Origin, но и в других компаниях. Многие из них ориентированы на создание многоразового двигателя и метан - это наиболее универсальное средство, позволяющее с использованием меньших ресурсов и вложений, восстановить агрегат для повторного использования ступени. Газ практически не дает нагара, агрегаты не испытывают таких нагрузок, как при использовании других видов топлива, например, смеси кислорода с керосином или кислород-водородного топлива.
 
- Наш российский двигатель также разрабатывается с возможностью многоразового использования?
 
 - Естественно. Это одна из основных целей. Хотя опыт применения многоразовых систем у нас есть, как вы помните. Я говорю о проекте "Энергия – Буран". Там был не метановый двигатель, но, тем не менее, примененный там РД-170 был сертифицирован на 10-кратное использование.
 
- О каких-то сроках можно говорить?
 
 - Я думаю, до 2020 года мы должны создать двигатель в металле, провести испытания, еще раз подтвердить все его характеристики. А дальше вопрос к ракетчикам - они должны определить возможность применения этого двигателя для своих нужд.
 

[Искандер]

На Луне нашли залежи метана... Я опять что-то пропустил )))

[Neru]

Искандер пишет:
На Луне нашли залежи метана... Я опять что-то пропустил )))

Добывают методом гидроразрыва мозга. Но это секретная информация.

[Плейшнер]

Интервью генерального директора НПО Энергомаш Игоря Арбузова 
Вместе с тем, сегодня есть понимание перспективности использования метанового двигателя на ракетах–носителях, выводящих 6 – 8 тонн полезных нагрузок на низкую околоземную орбиту

Какая неожиданность ! Ну надо же.   

[silent.sasha silent]

ктото писал на сайте, что нк33 это двигатель с нереально долгим временем работы и надежностью...
а можно на базе этого нк33 сделать аналогичный по тяге двигатель на топливе метане ? или сделать так чтобы 4 или 2 таких метановых двигателя заменяли бы рд170 как по тяге так и по габариту? массу можно и полегше сделать. это наперспективу дальнюю то есть ... для замены кирасинового союз5 ...
так можно ?

[Дмитрий В.]

silent.sasha silent пишет:
ктото писал на сайте, что нк33 это двигатель с нереально долгим временем работы и надежностью...
а можно на базе этого нк33 сделать аналогичный по тяге двигатель на топливе метане ? или сделать так чтобы 4 или 2 таких метановых двигателя заменяли бы рд170 как по тяге так и по габариту? массу можно и полегше сделать. это наперспективу дальнюю то есть ... для замены кирасинового союз5 ...
так можно ?

РД0162 чем не устраивает?

[Neru]

Дмитрий В. пишет:
РД0162 чем не устраивает?

Сложный. Две турбины. Только эскизный проект - что получится на самом деле - вопрос.
И люди с этого форума мечтают об метановом открытой схемы, этот - закрытой.
А так-то да. 4 шт РД-0162 заменяют РД-170.

[Neru]

silent.sasha silent пишет:
для замены кирасинового союз5 ...

А Союза-5 пока никакого нет. И будет ли он керосиновым - тоже вопрос. Информации минимум, впечатление что руководство понимает, что он нужен, а определиться никак не может.
По новостям же было: кто-то Рогозину расхвалил метан и теперь в течении 3 месяцев рассмотрят метан в Союзе-5.

[Denis Voronin]

silent.sasha silent пишет:
ктото писал на сайте, что нк33 это двигатель с нереально долгим временем работы и надежностью...

Так то оно да, но этих движков нет.

Их делали во времена лунной гонки, все аварии свалили на двигатели, в итоге постановили всё нахрен уничтожить, но Кузнецов заныкал то что было произведено где-то на дальнем складе... вот сейчас с этого склада их и берут. А производства нет, т.е. вообще нет, ни станков ни людей, а может и чертежи того.

[Дмитрий В.]

Neru пишет:

Дмитрий В. пишет:
РД0162 чем не устраивает?

Сложный. Две турбины. Только эскизный проект - что получится на самом деле - вопрос.
И люди с этого форума мечтают об метановом открытой схемы, этот - закрытой.
А так-то да. 4 шт РД-0162 заменяют РД-170.

1) Не напряженный, но высокие уджельные параметры
2) Возможность форсирования
3) Один из немногих метановых ЖРД, по которому делается и испытывается железо.

[Neru]

Дмитрий В.,  поживём - увидим. Если нашепчут сладко-сладко на ушко ракетному шефу - может что-то и будет метановое.

[Neru]

НПО "Энергомаш": детали российских ракетных двигателей планируется "выращивать" 
15 июня, 9:00 UTC+3 

Петр Левочкин © Пресс-служба НПО "Энергомаш"
 

Спойлер

— Как продвигается разработка кислородно-метанового двигателя, какие результаты получены? 
— В настоящее время КБХА и НПО "Энергомаш" в рамках опытно-конструкторской работы отрабатывают технологии использования метана в качестве компонента топлива в перспективных ЖРД — это формирование научно-технического задела на будущее. Выпущен эскизный проект, где рассмотрены все типы схем ЖРД. В ближайшее время должен пройти научно-технический совет интегрированной структуры ракетного двигателестроения по выбору варианта для дальнейшей разработки. Но, к сожалению, конкретной ракеты-носителя, под которую разрабатывается двигатель, пока нет. 
— Зачем нужен двигатель на метане? 
— В свое время основатель НПО "Энергомаш" Валентин Глушко, возглавляя совет по ракетным топливам при Академии наук, исследовал комбинации веществ в качестве окислителя и горючего применительно к ракетным топливам. Была исследована практически вся таблица Менделеева, в том числе и метан. И в результате было показано, что при более высоком удельном импульсе (на примерно 10–15%), чем у кислородно-керосиновых ЖРД, баки РН с метаном той же массы, что и керосин, будут тяжелее из-за более чем двухкратной разницы плотности (конструкция самого бака будет весить больше — прим. ТАСС). Ожидаемого эффекта для первых ступеней не будет. Поэтому, проведя ряд теоретических проработок, НПО "Энергомаш" в дальнейшем сосредоточилось на работах с традиционными компонентами топлива, такого как кислород и керосин.
Другое дело верхние ступени РН. Там, где согласно законам физики влияние удельного импульса выше, энергетическая эффективность метана может обеспечить вывод большой массы полезной нагрузки. Понимая это, Центр Келдыша совместно с КБХА и КБХМ продолжили исследования по возможности использования метана в ракетных двигателях. Надо отдать должное их успехам в этом направлении, так как сегодня проведены не только теоретические исследования, но и самые настоящие огневые испытания ракетных двигателей на кислородно-метановом топливе. В отрасли накоплен определенный опыт работы с таким взрывоопасным веществом как метан.
Кроме того, на основе созданных в КБХА проектов ЖРД на метане в РКЦ "Прогресс" разработана линейка ракет от легкого до сверхтяжелых классов под этот вид топлива. Создание научно-технического задела по метановому направлению продолжается, тем более что в перспективе метан должен быть более дешевым компонентом топлива из-за его широкой сырьевой базы. К тому же метан есть на Марсе, и уже сегодня некоторые компании создают двигатель и ракету для полетов к Красной планете на метане, ставя задачу вернуться домой на топливе, добытом там.

[свернуть]

Мне кажется, что истинные причины нынешнего интереса к метану различаются в США и в России. 
В США Илон Маск разрабатывает метановый двигатель с прицелом на Марс, ну и плюс сэкономить на топливе для сверхтяжа.
В России причина - истощение единственного месторождения нефти, из которого делают ракетный керосин.

Петр Левочкин совершенно верно ссылается на исследования эффективности различных видов ракетного топлива. Но почему-то молчит об таком параметре как доступность. А именно доступность ракетного керосина будет проблемой, если промедлить с переходом на метан.

В США такой проблемы нет, т.к. распространенные и добываемые в США сорта нефти хорошо подходят для выработки из неё ракетного керосина. 
 

[Искандер]

Neru пишет:
Мне кажется, что истинные причины нынешнего интереса к метану различаются в США и в России.
В США Илон Маск разрабатывает метановый двигатель с прицелом на Марс, ну и плюс сэкономить на топливе для сверхтяжа.
В России причина - истощение единственного месторождения нефти, из которого делают ракетный керосин.

Петр Левочкин совершенно верно ссылается на исследования эффективности различных видов ракетного топлива. Но почему-то молчит об таком параметре как доступность. А именно доступность ракетного керосина будет проблемой, если промедлить с переходом на метан.

В США такой проблемы нет, т.к. распространенные и добываемые в США сорта нефти хорошо подходят для выработки из неё ракетного керосина.

В США метановые двигатели изначально разрабатывают для многоразовых РН. 
Для первых ступеней одноразовых РН метан определённого преимущества над керосином не имеет, Глушко доказал. Поэтому идея использования метана на одноразовых носителях в России, при наличии конкретных транспортно-габаритных ограничений, очень сомнительна - при одинаковых физических размерах метановая ступень менее эффективна чем керосиновая.
ULA собирается ставить многоразовый ВЕ-4 на одноразовый Вулкан только потому что он будет, в одноразовой варианте ВЕ-4 в теории супернадежен, у них нет проблем с  производством и транспортировкой ступеней с диаметром 5м, его характеристики не хуже чем у АR-1.

Стоимость топлива составляет доли процента в стоимости пуска РН, поэтому сделать керосин необходимых кондиций даже из неудобного сырья не большая проблема. Стоимость и доступность топлива сколь нибудь заметна лишь для  многоразовых тяжёлых и супертяжелых носителей с большой кратностью использования.