РДТТ конструкции технологии материалы - XVIII

mihail66> Представьте конструкцию, где срез сопла находится выше нижнего торца корпуса ракеты,

Может начать подсасывать воздух, в нижней части получится разрежение, которое будет тянуть ракету вниз.

mihail66>> Представьте конструкцию, где срез сопла находится выше нижнего торца корпуса ракеты,
Xan> Может начать подсасывать воздух, в нижней части получится разрежение, которое будет тянуть ракету вниз.

Чёй-то начал представлять как воздух начинает засасываться, и не представил.
Он же не может сосать воздух бесконечно (как в вакуумную цистерну), и давление должно выровняться.
Тут, мне представляется, возникнет эффект как с перерасширением среза сопла, что может убить Лаваля.
Если есть другие мысли, я с удовольствием...

mihail66> Чёй-то начал представлять как воздух начинает засасываться, и не представил.

Возьми мусорный пакет литров на 40-60. Собери в гармошку горло пакета, чтобы получилось небольшое отверстие, см 10. Отверстие прислони ко рту и сделай последний выдох Кин дза дза. Надуешь пакет на литра три. Теперь отнеси это отверстие от рта на сантиметров 30-40. И дунь с усилием в него. Пакет надуется полностью достаточно легко. Легкие одни и те же, а результат разный. И помогает нам Бернулли, открывший свой закон в Питере, специально для нас. В твоем случае получишь рукотворное донное сопротивление совсем незаметно.

EG54> .....И помогает нам Бернулли, открывший свой закон в Питере, специально для нас. В твоем случае получишь рукотворное донное сопротивление совсем незаметно.

И как же отразится "помощь" Бернулли с его донным сопротивлением на характеристики двигателя, да и полета в целом?

mihail66>> Представьте конструкцию, где срез сопла находится выше нижнего торца корпуса ракеты,
Xan> Может начать подсасывать воздух, в нижней части получится разрежение, которое будет тянуть ракету вниз.
С "помощью" Бернулли именно это и произойдет.
Будем что-то предпринимать, чтобы вытащить сопло наружу.

mihail66> Будем что-то предпринимать, чтобы вытащить сопло наружу.

Может прорезать отверстия и пусть невидимый дух Бернулли дует в нужном направлении вместе с р.струёй?

EG54> Может прорезать отверстия и пусть невидимый дух Бернулли дует в нужном направлении вместе с р.струёй?
Конструктивно не получится.
Здесь расположено соединение с нижней ступенью, а оно должно быть максимально герметичным.
Когда использовался испытательный (маленький) мотор, он был меньшего диаметра, и его сопловая часть свободно помещалась в соединительном отсеке.
Сделал проектный двигатель, он своим диаметром вплотную входит в корпус, и возник конструктивный "косяк".

Xan> Может начать подсасывать воздух, в нижней части получится разрежение, которое будет тянуть ракету вниз.

Столкнулся с этим, когда на моторчиках диаметром 16 мм сделал бортик 10 мм.Тяга упала в два раза)))

Xan>> Может начать подсасывать воздух, в нижней части получится разрежение, которое будет тянуть ракету вниз.
CRC> Столкнулся с этим, когда на моторчиках диаметром 16 мм сделал бортик 10 мм.Тяга упала в два раза)))

А это было как-то инструментально измерено?
У меня срез сопла получился утопленным на 14 мм.
Но при этом диаметр корпуса 63 мм, а диаметр выхода сопла 26 мм.
Резонно, что двухкратного снижения тяги не будет, но все же хочется понять 10 или 40% я потеряю!

Xan>> Может начать подсасывать воздух, в нижней части получится разрежение, которое будет тянуть ракету вниз.
CRC> Столкнулся с этим, когда на моторчиках диаметром 16 мм сделал бортик 10 мм.Тяга упала в два раза)))

Явление называется :"Взаимодействие реактивной газовой струи с придонной атмосферой ракеты в присутствии пограничного слоя". В нашем случае, (дозвуковые скорости) в незакрытой части хвоста ракеты, при её движении, возникнет зона с давлением, меньшим атмосферного... Насколько меньшим - зависит от нескольких факторов. От степени двухфазного состава струи (тоже наш случай), от формы донной части ракеты (прямая, коническая, параболическая), площади миделя ракеты, направления ветра и турбулентности, производимой оперением. Но в любом случае мы говорим о составляющей силе (там ещё несколько физических процессов интерферируют), которая apriori не превысит нескoлько N. Эта сила будет действовать только во время активного участка при работающем двигателе (несколько секунд) и будет пренебрежимо мала в сравнении с тягой. С другой стороны, падение давления на выходе из критической части сопла можно приветствовать: тяга, как известно, пропорциональна отношению давлений в камере и за срезом сопла. В конкретном случае получаем недорасширенную струю, испускаемую в пространство грубого подобия высотного сопла. Может не очень элегантно, но вполне терпимо.
В случае движения ракеты на пассивном участке основной вклад в донное сопротивление корпуса вносит отношение площади миделя к площади донышка и, конечно число М. Был бы жив Варбан, он бы послал нас к Курову и Должанскому, где на стр 232 рассматривается формула донного аэродинамического сопротивления снаряда.
Но в данном случае, даже заморачиваться не стоит с подобным казусом. Потери будут незаметными на фоне единичного непредсказуемого случая. А на утверждение о падении ТЯГИ ДВИГАТЕЛЯ (не скорости ракеты) в два раза, при увеличении буртика на 10 мм наверное, вообще не стоит обращать внимания. Этого не может быть, потому, что не может быть никогда. А если автор утверждения хочет доказать обратное, то необходимы экспериментальные статистические данные стендовых испытаний. На веру не принимается.

a.c.> А если автор утверждения хочет доказать обратное, то необходимы экспериментальные статистические данные стендовых испытаний. На веру не принимается.
mihail66> Резонно, что двухкратного снижения тяги не будет, но все же хочется понять 10 или 40% я потеряю!

1. Посмотрел свои движок - там бортик был именно 10 мм. Внешний диаметр 16 мм, внутренний 12 мм, диаметр сопла 2 мм. Это много, отношение высоты бортика к радиусу сопла 12/5=2,4 !!
2. Тяга движка изначально была 10Н. С бортиком она упала до 5Н - что в этом нереального? Площадь торца сопла (не всего движка) 1,13 см кв, что "для вакуума" дает 11Н. Значит там было пол-атмосферы.
3. А мне не нужно ничего доказывать кому либо: уже давно вышел на полупрофессиональный уровень, и знаю что делаю. Для меня потеря тяги была непонятной, пока не догадался, что дело было в бортике. Как его убрал, к великой радости все показатели пришли в норму.

a.c.> Явление называется :"Взаимодействие реактивной газовой струи с придонной атмосферой ракеты в присутствии пограничного слоя".

Я думаю, это другой случай. Донное сопротивление здесь не при чем. В данном случае струя РДТТ выходит в несвободное пространство. Возникает что-то типа "неправильное сопло" с резким перерасширением. Скорость на выходе с буртиков падает. Соответственно, падает и тяга.

RocKI> Возникает что-то типа "неправильное сопло" с резким перерасширением.

Очень может даже быть. И потом "турбулентность" (хотя это опр. не очень корректно) "гасит" реактивный поток?

CRC> И потом "турбулентность" (хотя это опр. не очень корректно) "гасит" реактивный поток?

Перерасширение приводит к скачкам давления и, по-видимому, турбулизации внешней части потока. Все это требует затрат энергии. Типа "гасит".
Насколько помню по литературе, потери от перерасширения (без трения) в сопле могут достигать 10-15%. Цифра 50%, конечно, требует отдельной проверки. Если кому-то это надо. Но при такой "ступеньке" все может быть.

RocKI> Насколько помню по литературе, потери от перерасширения (без трения) в сопле могут достигать 10-15%.
Значит, в моем бортике всё сложилось на редкость "удачно" ))) На 10-15% я бы даже и не обратил внимание, а вот 50% меня повергли в шок. Так как это приводит к соответствующему "снижению" СИ, а значит и загадочному "падению" теплотворной способности топлива.
RocKI>Цифра 50%, конечно, требует отдельной проверки. Если кому-то это надо.
Не-а, мой предмет это оптимизация работы движков, а не стремление доказать свою правоту))))

CRC> Значит, в моем бортике всё сложилось на редкость "удачно" ))) На 10-15% я бы даже и не обратил внимание, а вот 50% меня повергли в шок.

Наверняка там были и другие факторы. Например, резкое охлаждение двухфазного потока с образованием конденсата. Это еще до 10% потерь. Плюс повторяемость моторов... надеюсь, у тебя не ±50% И т.д. и т.п.
В любом случае, вполне очевидно, что развитые буртики делать нельзя.

RocKI> Наверняка там были и другие факторы. Например, резкое охлаждение двухфазного потока с образованием конденсата. Это еще до 10% потерь. Плюс повторяемость моторов... надеюсь, у тебя не ±50% И т.д. и т.п.

Уже объяснил, что повторяемость 10% меня устраивает. Это экспериментальные, научно-поисковые моторчики, которые мне приходится клепать десятками для оптимизации состава топлива и условий его приготовления.

RocKI> В любом случае, вполне очевидно, что развитые буртики делать нельзя.

Согласен! С бортиками просто перешел на новую технологию изготовления РД, что не замедлило сказаться)

Xan>>> Может начать подсасывать воздух,
mihail66> А это было как-то инструментально измерено?

Не замерил, но посмотрел.Ванна, шланг от душа, чуть "мусора" плавающего на воде и конструкция из банки, напоминающую твою конструкцию. Включил воду, пропустил струю воды через отверстие в середине банки. Видно как мусоринки прекрасно всасываются за борт корпуса "ракеты" внутрь, когда подплывают к срезу корпуса снаружи.

mihail66> Представьте конструкцию, где срез сопла находится выше нижнего торца корпуса ракеты, при этом выхлоп мотора корпуса ракеты не задевает (диаметры сопла и корпуса разные).

Уважаемые:
a_centaurus,
Xan,
RocKI,
EG54,
CRC - благодарю вас за то, что вы присоединились к обсуждению "застрявшей у меня занозы".
Мы сегодня с племянником, ожидая подходящих погодных условий для первого пуска "Проекта-63" долго на эту тему рассуждали.
После запуска (неудачного) постарался в иллюстрациях рассказать о наших измышлениях на этот счет.
*К самому запуску это не имеет никакого отношения (о нем позже, в соответствующих ветках).

При испытаниях двигателей на "плохом" стенде из китайского рыболовного безмена, мы обнаружили разную тягу в вариантах конструкции сопла 1 и 2.
(Испытывали топливо RNX в одной "стандартной" шашке).
В варианте 1 нам не известно теряется тяга или нет.
В варианте 2 тяга была больше на 5-7% (это со вставкой дающей условное расширение сопла х6)

mihail66> Уважаемые:

А вот теперь применительно к моей "занозе".
На иллюстрации 3 просто сопло Лаваля в тех же условиях, которое дает +20% "как с куста".
А на иллюстрации 4 как раз мой случай (выноска 2).
Так если в нормальных условиях (выноска 1) все прекрасно, а при условиях чрезмерно большой длинны краев бурта корпуса ракеты (выноска 3) просто не влетишь, то какая длина выставленного корпуса и какая тяга (на выноске 2) для нас так и осталась под вопросом.

mihail66> А вот теперь применительно к моей "занозе".

И теперь для меня непонятно, если критика со вставкой дает прирост тяги, а чрезмерный бурт корпуса ее понижает, то где граница?
Полагаю, что про перерасширение сопла здесь речи быть не может (газовый поток не касается краев корпуса ракеты).

С уважением к форуму,
Михаил66.

CRC> 2. Тяга движка изначально была 10Н. С бортиком она упала до 5Н -

Чтобы упала тяга нужно каким-то образом снизить скорость истечения топлива или количество отбрасываемой массы топлива. Значит нужно понять внешнее давление вокруг сопла и этим снизить тягу(или уменьшить диаметр сопла). Каким образом этого можно достичь не правильными бортиками? У нас же наоборот , есть снижение давления в зоне сопла. Критическое сечение сопла рассчитано на пропуск максимального количества топлива при рабочем давлении двигателя. И больше этого количества оно не пропустит не смотря понижение давления в районе сопла. Остается только ускорить эту порцию топлива за счет снижения внешнего давления. Даст ли это разброс в 50%? Плохие бортики или хорошие, но где те условия , которые снизят тягу? "Повышенное" давление в голове ракеты и пониженное давление в хвосте может затормозить скорость полета ракеты, но как оно может повлиять на тягу?

EG54> Чтобы упала тяга нужно каким-то образом снизить скорость истечения топлива или количество отбрасываемой массы топлива. Значит нужно понять внешнее давление вокруг сопла и этим снизить тягу(или уменьшить диаметр сопла).

EG54>но как оно может повлиять на тягу?

Последнее самое правильное как вопрос))))


Чтобы тяга упала, достаточно того, чтобы окружающий воздух был вовлечен в движение, например в виде вихря. Тогда энергия реактивной струи будет расходоваться на движение воздуха УЖЕ НА ВЫХОДЕ из критики (у меня было дырочное сопло), а не на создание импульса. Кстати тороидальный вихрь, вращающийся со скоростью близкой к звуковой, будет создавать разряжение на торце двигателя, и атмосфера будет давить на движок со стороны, противоположной истечению реактивной струи. То есть эффект будет уменьшать тягу.

Думаю, можно объяснить и попроще. Тороидальный вихрь в данном случае будет доставлять к выходу из дырочного сопла большое количество воздуха. Который будет тормозить реактивную струю, "подпирать" ее как "заслонка", создавая то самое противодавление на выходе из КС.

В любом случае бортик убрал, и этим страшно доволен

CRC>> 2. Тяга движка изначально была 10Н. С бортиком она упала до 5Н -
EG54> ... пониженное давление в хвосте может затормозить скорость полета ракеты, но как оно может повлиять на тягу?
Тягу уменьшает перерасширение сопла