Отиди на
Форум "Наука"

Топ Потребители

  1. Atom

    Atom

    Потребител


    • Харесвания

      10

    • Брой отговори

      3551


  2. resavsky

    resavsky

    Модератор История


    • Харесвания

      4

    • Брой отговори

      10390


  3. Skubi

    Skubi

    Потребител


    • Харесвания

      3

    • Брой отговори

      8036


  4. Exhemus

    Exhemus

    Потребител


    • Харесвания

      3

    • Брой отговори

      1288


Най-харесвано

Showing content with the highest reputation on 1.07.2021 от всички места

  1. Ние сме добре информирани за всички клюки около ракетите и космическите кораби, но малко информация има за техническите подробности, които не са видни от бегъл поглед. Много бъдещи и изпечени инженери си задават въпроса: Как е устроено това и защо? Те сигурно знаят за общите принципи, според които е построена ракетната техника - физически, химически и конструктивни. Обаче именно тънкостите са куриозното. Те именно изцеждат до последна капка всичко, което позволява природата. Ракетната техника съдържа на пръв поглед стандартни технически възли, но фактически те хич не са стандартни и понякога са точно обратното, на това което очакваме. Ще заппочна със метановите двигатели, заради последните клюки, макар, че ми се щеше да ги оставя за по-нататък, понеже са нещо сложно. Състезателите са Спейс Х и Блу Орижин Ето достъпните технически данни: Raptor Status Under development Liquid-fuel engine Propellant Liquid oxygen / liquid methane Mixture ratio 3.55 (78% O2, 22% CH4) Cycle Full-flow staged combustion Pumps 2 turbopumps Configuration Chamber 1 Nozzle ratio 40 (sea-level), >150 (vacuum) Performance Thrust 90–225 tf (0.88–2.21 MN)[3][4] Throttle range 40–100%[3] Thrust-to-weight ratio 200, sea-level, goal[5] <120, vacuum[6] Chamber pressure 300 bar (4,400 psi)[7][8] 330 bar (4,800 psi),[4] ~7 s test Isp (vac.) 378 s (3.71 km/s)[9] Isp (SL) 330 s (3.2 km/s) BE-4 Propellant Liquid oxygen / Liquefied natural gas Under development Performance Thrust (SL) 2.4 MN (240 tf; 540,000 lbf) Chamber pressure 134 bar (1,940 psi; 13.4 MPa) Тук ще добавя, че BE-4 работи с богата на кислород смес Mixture ratio >4 (точната стойност не е дадена), докато при Раптор Mixture ratio 3.55. Точното стехиометрично съотношение при метан е 4 (тегловно) Тук трябва да отговоря на резонния въпрос - защо се ползва нестехиометрично съотношение? Защо трябва да се носи празно тегло (гориво или окислител), които така и няма да добавят енергия. Няма ли това значително да влоши параметрите на ракетата? Оказва се, че няма! Първо - макс. температура в двигателя спада значително (при совалката от 2600 С спада на 2200 С) Второ - подобрява се адиабатния коефициент капа. Това значи, че при даден лимит на разширение на газовете /това е отношението на площта на гърлото към тази на изхода на двигателя/ ще се извлече максимална енергия като скорост на газовете (останалата просто им вдига температурата) Защо при нестехиометрично съотношение се вдига капа-та? Защото триатомната вода, бидейки изходен продукт има ниско капа = 1.38, докато двуатомните кислород и водород(от метана) имат капа = 1.42-1.43 . Разликата изглежда малка, но във формулите за ефективност капа е във степенния показател. Двата двигателя се различават, ако сте забелязали, по това, че БЕ-4 използва повече кислород, докато Раптора - повече гориво. Ако при Раптора се получава доста водород при разложението на метана, то той ще спечели до 0.01-0.02 макс. по-голямо капа. Не ми се вижда чак толкоз много? Обаче, при БЕ-4 има едно съществено предимство, благодарение на което дължината на ркетата може да се скъси до 1/3. Това е, че плътността на метана е 0.4-0.5 кг/л, докато на кислорода е 1.43 кг/л. Съотношение в полза на метана иска огромен резервоар. Оттук БЕ-4 печели сериозно от спестяване на общо тегло на ракетата. Раптора, освен това, ще страда от образуването на нагар, който всеки път трябва внимателно да се изчегъртва (нали ще е многоразов?) Друг проблем при него може да е водородната крехкост на металите. Друга разлика е, че Раптора работи с макс. налягане 300-330 атм.,докато БЕ-4 със 134 атм. Естествено това ще даде доста по-добър КПД на Раптора, но вдигането на такова налягане създава сериозни проблеми с турбопомпата, особено за метана. Кавитация и кипене вътре в помпата може да докарат срив в налягането и въобще тоя възел притежава изначална ненадеждност, при тези зададени параметри. Помпата няма да издържа на многоразовост, а разглобяването и проверките може да сведат на нищо ползата с подарък ненадеждност.
    1 1 харесано
This leaderboard is set to Sofia/GMT+03:00

За нас

Вече 15 години "Форум Наука" е онлайн и поддържа научни, исторически и любопитни дискусии с учени, експерти, любители, учители и ученици.

 

За контакти:

×
×
  • Create New...