Детонационные двигатели и некоторые другие вопросы

[Блудный]

pkl пишет:

А двигатели эти к чему прикручивать?

К чему угодно. "С хорошим мотором и ворота полетят"

А я то думал, что характеристики ЖРД уже выжаты до предела

Ну по размышлении не очень-то много они и добавят.  В общем-то всё ограничивается энергетикой топлива. ЖРД и так близко к барьеру подобрались. А вот если в авиационных удастся реализовать такое горение скачок будет заметнее.

[Павел73]

Какой УИ? Какая тяга? Какая масса двигателя? Ни слова не сказано! И пока не скажут, всё это - ни о чём.

[Mark]

Павел73 пишет:
Какой УИ? Какая тяга? Какая масса двигателя? Ни слова не сказано! И пока не скажут, всё это - ни о чём.

Пока он экспериментальный двигатель, УИ ок 10-15% болле от сегодняшних керосиновых двигатели

 

В качестве примера можно для оценки преимуществ ИДД использовать параметры маршевых ЖРД Спейс Шаттла. Давление за ТНА жидкого водорода около 500 атм. Давление в камере сгорания 210 атм. Чтобы обеспечить аналогичные условия сжигания топлива в ИДД, компоненты нужно подавать под давлением не более 10 атм.



Таким образом основным преимуществом использования детонационного горения в
ЖРД нужно признать не потенциальное увеличение КПД и удельного импульса а радикальное снижение стоимости двигателя.


От .ООО-НОЦ Динамика и ООО Проблемная лаборатория Турбомашины, Санкт Петербург : 

[Alexandr_A]

Блудный пишет:
26.08.2016 22:14:37
            
            
               

            
         
            
          Сообщение   
             E-mail   
            
         
            
                Цит

Устойчивая детонация только на третьей и пятой секундах?
Где статья в научном журнале? Без графиков нещитова. ))

[Salo]

http://fpi.gov.ru/press/news/20160826

Россия первой успешно испытала детонационный жидкостный ракетный двигатель нового поколения на экологически чистом топливе

 
              

Специализированная лаборатория «Детонационные ЖРД», созданная в 2014 году на базе АО НПО «Энергомаш» - ведущего российского предприятия космической отрасли, провела первые в мире успешные испытания полноразмерного демонстратора детонационного жидкостного ракетного двигателя на топливной паре кислород-керосин. Исследовательские работы проводились учеными совместно с коллегами из Новосибирского института гидродинамики им. М.А.Лаврентьева Сибирского отделения РАН и Московского авиационного института.

Россия является безусловным мировым лидером в разработке и производстве ракетных двигателей. Но на текущий момент классические жидкостные ракетные двигатели вплотную подошли к своему теоретическому пределу по удельным параметрам.

Идея использовать детонационный режим горения, как наиболее термодинамически выгодный способ сжигания топлива, впервые был предложен советскими учеными еще в середине прошлого века. Однако, практически реализовать этот режим удалось только сейчас.

«Значение успеха этих испытаний для опережающего развития отечественного двигателестроения трудно переоценить. Мы шли к этому результату два года и безусловно удовлетворены им. За ракетными двигателями такого рода будущее»     Владимир Чванов, заместитель генерального директора,  главный конструктор НПО «Энергомаш»

 Как рассказали специалисты предприятия, занятые на исследовательских работах по проекту, в настоящее время работы перешли из стадии расчётных исследований и моделирования в стадию огневых испытаний. По результатам проведенной расчетно-теоретической работы созданы три наиболее перспективных варианта компоновочных схем демонстраторов новейших двигателей, теоретически способных существенно превзойти существующие мировые разработки по удельным характеристикам.

При проведённых в июле-августе текущего года испытаниях двух первых в России полноразмерных демонстраторов детонационного ЖРД впервые в мире были зарегистрированы установившиеся режимы непрерывной спиновой детонации с частотой вращения поперечных детонационных волн около 20 кГц на топливной паре кислород-керосин. В этих испытаниях удалось добиться получения различного количества детонационных волн, уравновешивающих вибрационные и ударные нагрузки друг друга.

«Полученные результаты имеют по истине общемировое значение и впечатляют своей уникальностью. Мы взялись за сложную задачу - доказать возможность организовать детонацию в кислородно-керосиновых ракетных двигателях. И сейчас мы можем твердо сказать, что это возможно, и мы знаем, как это сделать. Но мы не собираемся останавливаться на достигнутом и надеемся уже в ближайшее время дать практические подтверждения всех остальных заявленных характеристик»  Игорь Денисов, заместитель генерального директора Фонда - руководитель направления  физико-технических исследований

Кроме того, кооперации институтов удалось добиться работоспособности демонстраторов в течение нескольких пусков в условиях экстремальных детонационных нагрузок и сверхвысоких температур. Это стало возможным за счет специально разработанных Центром им. М.В.Келдыша для нужд проекта теплозащитных покрытий уникального состава.

«Проведенные экспериментальные исследования позволили наглядно подтвердить теоретическую возможность создания отечественного детонационного кислородно-керосинового ЖРД для ракетной техники нового поколения. Многие ведущие страны вплотную занимаются разработками детонационных двигателей, но сколько-нибудь серьезных успехов на данном виде топлива еще никто не добивался»  Борис Сатовский, руководитель проектной группы Фонда

 

«Мы будем продолжать начатые разработки и проводить дальнейшие испытания созданных демонстраторов на режимах повышенной сложности. Но и уже достигнутые результаты внушают нам серьезный оптимизм. Это действительно мощный научно-технический прорыв, который должен послужить прогрессу не только нашей страны, но и всего мира»    Сергей Маркин,  руководитель проекта Фонда

 

[Danila Rom]

Сильные слова используют. Может че и вышло стоящее.

[Георгий]

Salo пишет:
Сергей Маркин, руководитель проекта Фонда

эт что за молодой покемон? что за молодой да успешный мальчик? кто откармливает?

[Алексей Любопытный]

Пожилые не могут предложить революционных идей из-за естественной деградации воображения со временем. Вы уж извините. Это и меня касается. Со временем многие возможности мозга теряются.

[Mark]

Георгий Бугов пишет:

Salo

пишет:
Сергей Маркин, руководитель проекта Фонда

эт что за молодой покемон? что за молодой да успешный мальчик? кто откармливает?

Mолодые всегда более прогрессивные от старых ! 

[Георгий]

Zveruga пишет:
Пожилые не могут предложить революционных идей из-за естественной деградации воображения со временем

возможно.
но старички в случае правильного начального направления и сохранения адекватности и критичности в реальных делах полезнее.

прожэкт менегер то тут причем. или он получил сертификацию PMI или Prince2 и готов двигать науку и технику?

[Георгий]

Zveruga пишет:
Со временем многие возможности мозга теряются.

причем тут органическая деградация головного мозга.

Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы; но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий. / Козьма Прутков

заматеревшие уже не так быстро бегают потому что 
привыкли к комфорту бытовому и деловой степенности
их не пошлют туда не знаю куда на неопробованное направление, которое может дать профит, а может и прогореть

[Mark]

Павел73 пишет:
Какой УИ? Какая тяга? Какая масса двигателя? Ни слова не сказано! И пока не скажут, всё это - ни о чём.

Я, бы так еще сказал.

1) Топливо метан радикально упрощает ракетныe двигатели, ето факт.

2) Толъко, детонационный двигатель еще более упрощает конструкцию, очень низкая цена и масса, простота конструкции, высокий УИ более от метана. 

3) Сравним двигатель Ангары до РД-191 детонационны двигателъ, это только оценка:

УИ- 345с
Масса двигателя около 800-900 кг
Цена около 75-90 милионов рубли 

[Алексей Любопытный]

Раз появилось видео об испытании серьёзного прототипа в серьёзном заведении, то я теперь могу рассказать о некоторых невероятных и шокирующих моментах.

1. На разработку технологии детонационного горения ушло 20 лет и 5 миллионов долларов.
2. Детонационный двигатель с соплом в виде вращающегося диска с отверстиями по окружности торца присоединённый к генератору позволяет получать 1 кВт*ч энергии от 50-70 грамм органического топлива. Для сравнения современные тепловые электростанции получают такое количество за счёт использования до 300 грамм топлива. Т. е. КПД в два пять раз выше и достигает 80-90%. При этом сама конструкция генератора не использует лопатки и вообще примитивна по сравнению со всеми имеющимися видами двигателей, а температура выхлопа невероятно низкая, можно свободно держать руку в потоке реактивной струи (привет Старому).
3. Температура в точках детонации достигает таких величин, что газы переходят в состояние ионизированной плазмы (распад которых и забирает тепло). Можно производить прямой съём тока как в МГД генераторах, только без катушек и магнитов (агрегат выглядит как два диска с нанесёнными на них по спирали проводниками, один диск вращается относительно другого, а между дисками проходит расширяющаяся детонационная струя).
4. Детонационный двигатель весом 10 кг (без системы подачи топлива, элементов крепления к станине) позволяет развивать тягу порядка 10 тонн.
5. Судя по видеоролику был использован дисковый завихритель - генератор детонации. Возможно щелевой.


Вот такие невероятные вещи. Сначала была эпоха пара. Потом наступила эпоха двигателей внутреннего сгорания. А сейчас наступает эпоха двигателей детонационного сгорания, которая совершит для человечества точно такую же революцию, какую совершил двигатель Дизеля.

[Danila Rom]

Зверюга явно из секты свидетелей детонационных двигателей.

[Татарин]

Danila Rom пишет:
Зверюга явно из секты свидетелей детонационных двигателей.

Зверюга - человек очень своеобразный.
Но вообще, детонационное горение - это очень интересная тема для двигателей и без всяких сект.

Хотя бы скоростью горения и, как следствие, потенциальной удельной мощностью. 
Второй, интересный ракетчикам, пункт - большое давление на сопле без потери УИ и без сверхзаморок со сверхвысоким давлением. Ну и ТНА резко упрощается (в потенциале - вплоть до исчезновения).
Третье - присоединённая масса (воздуха) при работе в атмосфере. Потенциально детонационный двигатель за счёт этого может _увеличить_ УИ при работе у земли (в отличие от равновесных двигателей), вплоть до 800-1200с без использования кислорода воздуха как окислителя, просто используя воздух как рабочее тело. И это - без входных компрессоров, при возможности работать на скоростях до десятков М и т.д.

На техническом горизонте не видно ВООБЩЕ никаких других технологий, способных радикально удешевить вывод ПН на орбиту с Земли. Ядерный двигатель, лазерная или микроволновая запитка с земли - скорее физические идеи, не более.
А многорежимные альтернативы и идеи типа "пять типов двигателей на одной ракете" - скорее, технодрочерство, попытка увеличить мозг динозавра за счёт его откорма. В реальности такое не взлетает.

Вне зависимости от того, что там получилось у "Энергии" - вот ЭТО и есть реальный путь в космос.
И кстати, путь к реальной многоразовости тоже: чем выше УИ - тем выгоднее многоразовость.

[Дмитрий З.]

Zveruga пишет:
Вот такие невероятные вещи... наступает эпоха двигателей детонационного сгорания

Татарин пишет:
Вне зависимости от того, что там получилось у "Энергии" - вот ЭТО и есть реальный путь в космос, ... путь к реальной многоразовости...

Так, ну а признаки, что "молодые и горячие" заморские инженерА уже кинулись удешевлять свое производство такими чудесными двигателями имеются? Что конкурирующие (if any) коллективы говорят?

[Татарин]

Дмитрий З. пишет:

Zveruga пишет:
Вот такие невероятные вещи... наступает эпоха двигателей детонационного сгорания

Татарин пишет:
Вне зависимости от того, что там получилось у "Энергии" - вот ЭТО и есть реальный путь в космос, ... путь к реальной многоразовости...

Так, ну а признаки, что "молодые и горячие" заморские инженерА уже кинулись удешевлять свое производство такими чудесными двигателями имеются? Что конкурирующие (if any) коллективы говорят?

Вообще, далеко не только признаки.

Но при чём тут вообще заморские инженера-то? Типа, если в Штатах чего-то не делают, то оно заведомо не надо?
Тут такой системный дефект в подходе, что нет смысла это обсуждать вообще. Всё когда-то и где-то делалось в первый раз.

[Shestoper]

Татарин пишет: 

На техническом горизонте не видно ВООБЩЕ никаких других технологий, способных радикально удешевить вывод ПН на орбиту с Земли. Ядерный двигатель, лазерная или микроволновая запитка с земли - скорее физические идеи, не более.
А многорежимные альтернативы и идеи типа "пять типов двигателей на одной ракете" - скорее, технодрочерство, попытка увеличить мозг динозавра за счёт его откорма. В реальности такое не взлетает.

Вне зависимости от того, что там получилось у "Энергии" - вот ЭТО и есть реальный путь в космос.
И кстати, путь к реальной многоразовости тоже: чем выше УИ - тем выгоднее многоразовость.

Согласен. 
Вот и ещё один вариант удешевления вывода - многоразовые ракеты с высоким УИ и дешёвыми двигателями.
Для доступа на НОО - вполне возможная альтернатива по критерию стоимость/эффективность электромагнитной катапульте и ракете с внешним лазерным приводом.

Назло антикосмистам, у космонавтики есть сразу несколько альтернативных путей для качественного рывка в развитии.

[Danila Rom]

Татарин пишет:
Хотя бы скоростью горения

Можно и так поднять:


ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЙ СПОСОБ СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО
ТОПЛИВА С ПРИМЕНЕНИЕМ КВАЗИОПТИЧЕСКОГО СВЧ-ПУЧКА


Предмет исследования. 
Рассмотрена проблема разработки малоэмиссионных камер сгорания с уменьшенным выбросом окислов азота NOx, работающих на природном или сжиженном газе. Изучена возможность сжигания особо бедных топливных смесей. Для инициирования зажигания и стабилизации горения используется разряд, сгенерированный квазиоптическим СВЧ-излучением. Основные результаты. При инициировании зажигания стримерным разрядом получено увеличение скорости горения примерно в четыре раза по сравнению с обычным искровым зажиганием и существенное увеличение полноты сгорания. Продемонстрировано зажигание стримерным разрядом особо бедной топливно-воздушной смеси с коэффициентом избытка окислителя больше предела воспламенения при нормальных условиях. Судя по косвенным признакам, при инициировании горения СВЧ-разрядом, созданным квазиоптическим излучением, зажигание имеет нетепловой характер. СВЧ-разряд возбуждает атомы кислорода, в результате чего генерируется мощное ультрафиолетовое излучение, которое вызывает образование холодной неравновесной плазмы с лавинообразным нарастанием числа свободных электронов. Стримерный разряд распространяется со скоростью порядка 5 км/с, поэтому инициирование зажигания происходит сразу по всему объему. Температура топливной смеси в месте инициирования зажигания не превышает 400 К. За счет отсутствия при горении областей с высокой температурой, которые ответственны за термический механизм Зельдовича образования NOx, а также за счет высокой скорости горения, в результате чего не успевает развиться механизм Фенимора образования «быстрых NOx», судя по всему, исключается образование NOx в заметных количествах. Затраты энергии сравнимы с искровым зажиганием. Практическая значимость. Изучаемая технология предназначена для внедрения в области двигателей внутреннего сгорания, энергетических газовых турбин, газотурбинных газоперекачивающих агрегатов, работающих на природном газе.

Ключевые слова
малоэмиссионные камеры сгорания, квазиоптическое СВЧ-излучение, холодная неравновесная плазма, сжигание
бедных топливных смесей, эмиссия оксидов азота





http://ntv.ifmo.ru/file/article/15512.pdf

[Дмитрий З.]

Татарин пишет:
Вообще, далеко не только признаки.

Можно ссылочки почитать? Очень интересно (никакого сарказме или еще чего).

Но при чём тут вообще заморские инженера-то? Типа, если в Штатах чего-то не делают, то оно заведомо не надо?    
Тут такой системный дефект в подходе, что нет смысла это обсуждать вообще. Всё когда-то и где-то делалось в первый раз.

Про то, что "что-то не надо" никто не говорил. Нет никакого дефекта и подхода. Есть объективная реальность в которой вне зависимости от того, какую замечательную штуку могут спроектировать в России до реального применения в каких то серьезных проектах она если и дойдет, то лет через 20-30-40 (и то не факт). Некому и негде и не на что это внедрять, будь это хоть 1000 раз лучше.

В отличие от ракетчиков других стран, которые продемонстрировали что могут внедрить и начать использовать в реальных проектах в течении 10-15 лет.

Мне интересны перспективы реального применения, а не чисто теоретизирования/исследования/демонстраторы технологий.