Детонационные двигатели и некоторые другие вопросы

[Bell]

mihalchuk пишет:
Да ни причём тут полнота сгорания!

Причем-причем!

mihalchuk пишет:
В нормальных ЖРД в чистом кислороде всё сгорает, неполное сгорание там, где есть пристеночная топливная завеса.

В нормальных керосиновых ЖРД яркий выхлоп - свечение несгоревших частиц сажи А там еще дофига других продуктов неполного сгорания.

mihalchuk пишет:
Профит можно извлечь за счёт стехиометрического соотношения компонентов и уменьшения потерь на диссоциацию. Но это реально большие давления, за 1000 атмосфер.

Во фронте детонации - легко!

mihalchuk пишет:
И действительно температура будет под 6000 градусов.

Да ради бога!

mihalchuk пишет:
Но без мощного ТНА таких давлений не достичь.

Дык хотят подавать смесь периодически или квазипериодически МЕЖДУ циклами или волнами сгорания, когда давление, наоборот, много ниже обычного в КС ЖРД;)

[Shestoper]

Bell пишет:  :|
Тут, правда, пара вопросов возникает: 1. А нафига попу вся эта гармонь, если даст всего +10/15% в теории? 2. Куда девать тепло со стенок КС?

1. Если при росте УИ ещё и двигатель на десятки процентов дешевле ввиду снижения давления в ТНА - профит очевиден.
2. У двигателей с давлением в КС выше 10 МПа одного тепла, снятого со стенок КС, не хватает для обеспечения мощности ТНА. Поэтому есть специальный газогенератор, куда закачивают целиком один из компонент (в керосиновых движках - кислород, бо керосин коксуется), чуток другого компонента, они горят и получается горячий кислород с давлением до 60 МПа, идущий на привод ТНА.
Вот когда давление в КС измеряется в десятках атмосфер, то можно сделать двигатель без газогнератора. Охлаждающий КС компонент достаточно нагревается тепловым потоком КС, что его энергии хватает для закачки топлива в КС турбонасосным агрегатом.
К слову, схема детонационного движка может быть именно такой.

[Alexandr_A]

370 секунд, для метана это нормально?

[Alexandr_A]

mihalchuk пишет:
Да ни причём тут полнота сгорания! В нормальных ЖРД в чистом кислороде всё сгорает, неполное сгорание там, где есть пристеночная топливная завеса. Но это немного. Профит можно извлечь за счёт стехиометрического соотношения компонентов и уменьшения потерь на диссоциацию. Но это реально большие давления, за 1000 атмосфер. И действительно температура будет под 6000 градусов. Но без мощного ТНА таких давлений не достичь.

Основной механизм потерь в классическом RDE примерно такой: Поскольку смесь подается непрерывно, после прохода волны, спустя несколько градусов, начинается дефлаграционное горение новой порции, затем когда вона делает оборот смесь уже успевает разбросать. Часть смеси так и не попадает под детонационное горение.

Самое лучше решение этой проблемы походу предложено китайцами. 
https://ovrload.ru/f/72914_10.1016@j.applthermaleng.2016.07.166_(1).pdf

При наличии восьми волн двигающихся с примерно той же скоростью и в той же окружности, требуется большая скорость подачи смеси, и в таких условиях дефлаграция не успевает развиться. 
Хотя во всех прошлых исследованиях отмечалось, что появление второй, третьей волн уменьшает стабильность горения. Но полюбому будет проверка и в других лабах, там видно будет. 

[Shestoper]

Alexandr_A пишет:
370 секунд, для метана это нормально?

Не рекордно, но весьма прилично.

В том и смысл детонационных двигателей, что он по напряженности и стоимости может быть наподобие РД-107, но УИ 370 с против 300.

[mihalchuk]

Shestoper пишет:

В том и смысл детонационных двигателей, что он по напряженности и стоимости может быть наподобие РД-107, но УИ 370 с против 300.

Не верю я в это. Впрочем, если удастся создать дешёвые и надёжные двигатели для стартовых ускорителей, пусть и с меньшим УИ, уже будет хорошо.

[korund]

mihalchuk пишет:

Shestoper пишет:

В том и смысл детонационных двигателей, что он по напряженности и стоимости может быть наподобие РД-107, но УИ 370 с против 300.

Не верю я в это. Впрочем, если удастся создать дешёвые и надёжные двигатели для стартовых ускорителей, пусть и с меньшим УИ, уже будет хорошо.

Удивляюсь я вашей упёртости Михальчук.
если это упёртость...
Представьте себе обычный ЖРД с давлением в КС 500Бар с обычной плоской форсуночной головкой в котором горение обеспечивается бегающей по кругу детонационной волной.
Поскольку топливо-окислитель впрыскивается в тот момент когда детонационная волна прошла, то ТНА резко становится меньше размером и массой. Топливо-окислитель который, был отброшен  и не продетонировал (из за быстрой диффузии с уже прореагировавшими газами) дожигается точно так же как в обычном ЖРД, по ходу движения к соплу. Налицо явное увеличение УИ и уменьшение массы ЖРД? Нет?
Конечно городить такой гибрид дело малоперспективное. Лучше сразу нормальный детонационный двигатель.
Однако если вы не видите перспектив в детонационном горении может так поймёте.

[mihalchuk]

korund пишет:

mihalchuk пишет:

Shestoper пишет:

В том и смысл детонационных двигателей, что он по напряженности и стоимости может быть наподобие РД-107, но УИ 370 с против 300.

Не верю я в это. Впрочем, если удастся создать дешёвые и надёжные двигатели для стартовых ускорителей, пусть и с меньшим УИ, уже будет хорошо.

Удивляюсь я вашей упёртости Михальчук.
если это упёртость...
Представьте себе обычный ЖРД с давлением в КС 500Бар с обычной плоской форсуночной головкой в котором горение обеспечивается бегающей по кругу детонационной волной.
Поскольку топливо-окислитель впрыскивается в тот момент когда детонационная волна прошла, то ТНА резко становится меньше размером и массой. Топливо-окислитель который, был отброшен и не продетонировал (из за быстрой диффузии с уже прореагировавшими газами) дожигается точно так же как в обычном ЖРД, по ходу движения к соплу. Налицо явное увеличение УИ и уменьшение массы ЖРД? Нет?
Конечно городить такой гибрид дело малоперспективное. Лучше сразу нормальный детонационный двигатель.
Однако если вы не видите перспектив в детонационном горении может так поймёте.

Я - информированный оптимист, и знаю, что гонка за детонационным горением в ЖРД сродни ловле чёрного ротвейлера в тёмной комнате, притом, что там их не менее двух.
Обычный(?) ЖРД с давлением 500 бар представить сложно, но можно. Вот только в нём детонационная волна по кругу не побежит - необходима кольцевая камера. Значит, увеличится площадь поверхности. За детонационной волной обещают 6000 градусов, детонационная волна будет иметь продолжение по камере и соплу в виде ударной волны, которая будет срывать пристеночные завесы и пограничный слой - проблемы теплообмена резко возрастут.
По удельному импульсу. Если по соплу движется ударная волна, то она на сужениях будет косо отражаться, что приведёт к появлению в сверхзвуковом сопле неравномерностей давления на поперечном срезе потока. При дальнейшем расширении это перерастут в неравномерность скоростей отдельных областей потока на срезе сопла. Разделение потока по скоростям приводит к потерям общего УИ. Кроме того, наверняка возникнет неравномерность за счёт пульсаций, порождённых детонацией - это тоже потери УИ.
По тяге - она упадёт в несколько раз. Камера держит 500 бар. Например, детонация позволяет повысить давление в 20 раз. Тогда ТНА должен подавать в камеру топливо при давлении не менее 25 бар. Среднее давление в камере будет между 25 и 500 бар, с учётом сильной нелинейности графика - около 100 бар.
Добро пожаловать в тёмную комнату.

[Сергей]

mihalchuk пишет:
Я - информированный оптимист, и знаю, что гонка за детонационным горением в ЖРД сродни ловле чёрного ротвейлера в тёмной комнате, притом, что там их не менее двух.

Ну теперь вас точно обзовут, поскольку вы информированный оптимист, а ваши оппоненты просто оптимисты.

korund пишет:
Удивляюсь я вашей упёртости Михальчук.
если это упёртость...

Это еще цветочки.

[korund]

mihalchuk пишет:
Я - информированный оптимист, и знаю, что гонка за детонационным горением в ЖРД сродни ловле чёрного ротвейлера в тёмной комнате, притом, что там их не менее двух.

Рассуждаете как матёрый туфтовтиратель, те тоже если надо зарубить перспективную тему сначала объявляют что ею уже занимались без положительного результата, а уже дальше идут стандартное внушение, зомбирование, если надо диверсии и тупизм бессмысленный и беспощадный.

mihalchuk пишет:
Обычный(?) ЖРД с давлением 500 бар представить сложно, но можно. Вот только в нём детонационная волна по кругу не побежит - необходима кольцевая камера. Значит, увеличится площадь поверхности.

Кому необходима кольцевая камера? Вам? Да вам она точно нужна, надо же как-то доказать что белое это чёрное, а чёрное это белое.
Я год назад вам и другим ракетчикам, в этой теме рассказывал как надо делать детонационные двигатели. Год прошёл вы всё забыли? Плоская форсуночная головка, плоская спиральная детонационная волна, толщиной в миллиметры.

mihalchuk пишет:
За детонационной волной обещают 6000 градусов, детонационная волна будет иметь продолжение по камере и соплу в виде ударной волны, которая будет срывать пристеночные завесы и пограничный слой - проблемы теплообмена резко возрастут.

6000 градусов будет ударную волну после детонации останавливать - не надо детонационную волну останавливать., и всё будет нормально. НЕнужны никакие пристеночные завесы и пограничные слои.
бОльшая часть энергии будет находится в детонационной волне, повышенной температуре не откуда взяться

mihalchuk пишет:
По удельному импульсу. Если по соплу движется ударная волна, то она на сужениях будет косо отражаться, что приведёт к появлению в сверхзвуковом сопле неравномерностей давления на поперечном срезе потока. При дальнейшем расширении это перерастут в неравномерность скоростей отдельных областей потока на срезе сопла. Разделение потока по скоростям приводит к потерям общего УИ. Кроме того, наверняка возникнет неравномерность за счёт пульсаций, порождённых детонацией - это тоже потери УИ.

Блин высокочастотные колебания - это и есть микродетонация. Я же об этом писал, где вы были в этот момент? Просто если ещё поднять давление в КС микродетонация перерастает в большую детонацию. Я же предлагаю от большой контролируемой детонации двигаться к контролируемой микроддетонации. Так что все эти проблемы о которых вы пишите решаемы в рамках обычного жрд.

mihalchuk пишет:
По тяге - она упадёт в несколько раз. Камера держит 500 бар. Например, детонация позволяет повысить давление в 20 раз. Тогда ТНА должен подавать в камеру топливо при давлении не менее 25 бар. Среднее давление в камере будет между 25 и 500 бар, с учётом сильной нелинейности графика - около 100 бар.
Добро пожаловать в тёмную комнату.

Вы всё неправильно считаете обычное давлениев КС 500бар. Фронт детонационной волны скажем 3000бар. Давление в ТНА 25бар поскольку детонация "отскочив" от передней стенки КС создаёт после себя условно "вакуум" давление намнооого ниже чем в КС. О термобарических боеприпасах доводилось слышать? Там создаются давления после детонации в разы меньше атмосферы - условно "вакуум".
Так всего того что вы пишите не будет - а будет падение температуры в КС но это никак не уменьшит УИ поскольку ударные волны - это и есть импульс с КПД 100%.

[Алексей Любопытный]

mihalchuk пишет:
Если его не будет, то течение останется дозвуковым.

Мне вот это непонятно. Какова скорость взрыва?

Детонационное горение предполагает сверхзвуковое расширение газов. Зачем сопло Лавалля? Чтобы ускорить расширение ещё сильнее?

[Алексей Любопытный]

mihalchuk пишет:
Аналогично, можно подавать компоненты в камеру из резервуара с начальным давлением 1000 атмосфер, и, пока мы не закачиваем в резервуар продукты под таким давлением, цикла нет.

Цикличность и 1000 атмосфер?

Я думаю детонационные двигатели нужно воспринимать как поршневые. За процессом сжатия и расширения образуется разряжённая область, которая позволяет подать топливо с меньшим давлением.

[Алексей Любопытный]

Bell пишет:
А нафига попу вся эта гармонь, если даст всего +10/15% в теории?

Можно уменьшить массу подаваемого окислителя, который сейчас подаётся с избытком. При детонации такая смесь будет сгорать эффективнее чем при обычном горении.

Например в современных ВРД керосин действительно сгорает полностью, но реализуется это с помощью большого количества воздуха.

Отсюда и меньшие затраты на компрессор и на ТНА.

[Владимир Шпирько]

Zveruga пишет:
Детонационное горение предполагает сверхзвуковое расширение газов. Зачем сопло Лавалля?

Отнюдь....  Это ударная волна проходит через среду со сверхзвуковой скоростью, но за волной сжатья идет волна разряжения - более длительная по времени. И в результате основная масса продуктов реакции никуда! не движется...  Но может расширится как и при обычном дозвуковом горении.   

[Алексей Любопытный]

УИ = тяга / секундный расход топлива

причём, когда говорят про топливо забывают, что оно состоит из минимум двух компонентов - горючего и окислителя.

[Bell]

Zveruga пишет:

Bell пишет:
А нафига попу вся эта гармонь, если даст всего +10/15% в теории?

Можно уменьшить массу подаваемого окислителя, который сейчас подаётся с избытком. При детонации такая смесь будет сгорать эффективнее чем при обычном горении.

Мы тут говорим о ЖРД, а для него эти 10-15% означают одновременно и удельный импульс, и массу компонентов топлива.
Суть вопроса была в том, стоит ли гнаться за этими процентами, когда степень новизны и объем НИОКР чрезвычайно велики?
Примерно такую же прибавку дает метан, но на него до сих пор так никто и не сподобился, хотя там ничего "такого" нет.

Zveruga пишет:
Например в современных ВРД керосин действительно сгорает полностью, но реализуется это с помощью большого количества воздуха.
Отсюда и меньшие затраты на компрессор и на ТНА.

А вот это чушь.
Воздух ПОВЫШАЕТ у.и. ВРД. И степень двухконтурности двигателей только растет.

[Алексей Любопытный]

Bell пишет:
Воздух ПОВЫШАЕТ у.и. ВРД.

А я и не говорил про второй контур.     

Компрессоры становятся всё сложнее, тяжелее и дороже. Прямо безумие какое-то.

[Плейшнер]

Bell пишет:
Мы тут говорим о ЖРД, а для него эти 10-15% означают одновременно и удельный импульс, и массу компонентов топлива.
Суть вопроса была в том, стоит ли гнаться за этими процентами, когда степень новизны и объем НИОКР чрезвычайно велики?

Причем к вопросам устойчивости детонационного горения, скорее всего, еще и не приступали по большому счету.
А, насколько понял, срыв детонационного горения равен практически отказу двигателя

[Алексей Любопытный]

Плейшнер пишет:
к вопросам устойчивости детонационного горения, скорее всего, еще и не приступали по большому счету

На лабораторных моделях уже достигли непрерывной циклической детонации в десятки минут.

[Плейшнер]

Zveruga пишет:

Плейшнер пишет:
к вопросам устойчивости детонационного горения, скорее всего, еще и не приступали по большому счету

На лабораторных моделях уже достигли непрерывной циклической детонации в десятки минут.

Продолжительность и устойчивость не совсем одно и то же. Имеются в виду неустойчивости рабочего процесса в камере (пример -  НЧ или ВЧ в камере "обычного" двигателя )