Материаловедческий вопрос по гипотетическим орудийным стволам.

Какие нужны параметры?
 
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★☆
Fakir> ...но это ЕСЛИ решить проблему стабильного детонационного горения :) Что получится проще и раньше, она или сверхзвуковое - трудно сказать.
Fakir> Хотя идея по-любому обещающая.

Нашел только одно упоминание и то журноламерское:
Для того, чтобы достичь минимального времени реакции на обстрел баллистических целей, прорвавших дальний эшелон перехвата, надо было создать шахтные пусковые установки (ШПУ) с крышками, отлетающими за доли секунды после получения команды на пуск. По утверждению очевидцев испытаний, скорость изделия настолько огромна, что невозможно увидеть ракету при выходе из ШПУ и уследить за ней в момент полета. В камерах сгорания двигателей происходит не горение, а управляемый взрыв ..... Считается, что взрывная тяга ТТРД 53Т6 может достигать 1000 т, после чего головная часть противоракеты отделяется от основной ступени.
 
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  3.6.133.6.13

hsm

опытный

Wyvern-2> Нашел только одно упоминание и то журноламерское:
Двигатель этой ракеты работает несколько секунд, за это время сгорает шашка толщиной несколько десятков см, скорость протекания процесса на взрыв совсем не похожа. :)
 2.0.0.202.0.0.20
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Мда, начинают закрадываться подозрения, что тезисы о достижимости вакуумного УИ 700+ с изначально исходили от фриков...


СОЗДАНИЕ ИМПУЛЬСА ЗА СЧЕТ ЭФФЕКТА ПРИСОЕДИНЕНИЯ СОБСТВЕННОЙ МАССЫ В ГАЗАХ, ЖИДКОСТЯХ И ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ

В.И.Богданов
(ОАО «НПО «Сатурн», г. Рыбинск)

На базе результатов экспериментальных и расчетных исследований пульсирующих рабочих процессов реактивных двигателей, а так же теоретических положений физики взрыва показана возможность создания (увеличения) импульса за счет присоединения собственной массы газа. Эффективность взаимодействия масс газа определяется его модулем упругости

К=кrТR

и параметрами рабочих пульсаций. Получены предварительные результаты испытаний пульсирующей двигательной установки в вакууме.

Представлена схема двигательной установки с взаимодействующими твердыми телами. На ней выполнен мысленный эксперимент, доказывающий возможность создания импульса без выброса реактивной массы при наличии внешней силы – силы тяжести. Это согласуется с уравнением Мещерского в общем виде. Для твердотельных инерцоидов такой внешней силой может быть сила упругого взаимодействия его конструктивных элементов при их несимметричном жесткостном исполнении. Объяснение эффекта не выходит за пределы классической механики.

Показаны также проявления эффекта взаимодействия масс в крыле с пульсирующим обтеканием воздухом, экспериментальной буровой установке с пульсирующей подачей раствора, газодинамическом резонаторе – усилителе тяги.
 



Впрочем, во втором тезисе автор уже насчёт инерцоидов не заикается, говорит только правдоподобные вещи о присоединении массы воздуха. Может, в первом чё-то другое хотел сказать, но криво выразился, хз.

ВЛИЯНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАСС ГАЗА НА ТЯГОВУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПУЛЬСИРУЮЩИХ ДВИГАТЕЛЕЙ
В.И.Богданов, Д.С.Ханталин
(ОАО «НПО «Сатурн», г. Рыбинск)

Замедление прогресса в характеристиках традиционных ГТД p = сonst, рост их стоимости, возникшая необходимость в силовых установках нового назначения: разгонных двигателях для воздушно – космических самолетов, дешевых двигателях для беспилотных летательных аппаратов (БЛА) сегодня вызывают все больший интерес к циклу с подводом теплоты при постоянном объеме V = сonst.

Однако исследования рабочего процесса пульсирующих реактивных двигателей показывают значительные расхождения между экспериментальными и расчетными результатами. Иногда они не находят физического обоснования и противоречат законам сохранения.

В настоящее время существует проблема объяснения явления увеличения удельного импульса, намного превышающего расчетный квазистационарный, в многоцикловом, особенно в высокочастотном рабочем процессе пульсирующих двигателей без эжекторного усилителя тяги.

Известное из теории взрыва расчетно-теоретическое исследование единичного цикла (одномерного разлета продуктов детонации – газа) показывает возможность увеличения импульса в атмосфере в 3 раза по сравнению с вакуумом за счет волнового присоединения дополнительной массы воздуха.

С целью определения влияния на тяговые характеристики пульсирующих двигателей механико-геометрических соотношений с помощью современных численных методов в достаточно простой постановке задачи выполнены расчетные исследования пульсирующих рабочих процессов. Это позволило выявить физические основы и особенности явлений, происходящих в колебательном рабочем процессе при взаимодействии масс газа, вызывающее в определенных условиях значительное увеличение импульса.

Показано, что эффективность взаимодействия (присоединения) масс газа в рабочем процессе будут определять его механико-геометрические соотношения (частота, скважность рабочих пульсаций, геометрия цикловых масс).

В результате проведенного исследования появляется возможность установления взаимосвязи тяговой эффективности пульсирующих двигателей с их механико-геометрическими соотношениями.

Выявление и изучение эффекта прироста тяги над квазистационарной пульсирующих двигателей, работающих в разреженной газовой среде (технический вакуум) при взаимодействии цикловых масс, в настоящее время представляет собой важную задачу для аэрокосмической техники.

С целью решения этой задачи выполнено расчетное исследование сферического газодинамического резонатора – усилителя тяги в условиях атмосферы.

Показано, что результаты расчета сферического резонатора в условиях атмосферы верифицированы экспериментальными данными.

Расчет пульсирующего рабочего процесса сферического резонатора в условиях вакуума представляет собой сложную задачу и требует дальнейшего совершенствования физико-математической модели. Решение этой задачи позволит управлять механико-геометрическими соотношениями резонатора для достижения максимальной тяговой эффективности.
 
 3.6.33.6.3

ing

втянувшийся

Я участвовал в этой программе в конце 80-х начале 90-х., то есть у ее начала.
Суть появления этой идеи в следующем.
При отработке РТТД имелись режимы с неполным сгоранием и детонацией на срезе сопла продуктов сгорания. При этом регистрировались ипульсы запредельные.
Анализ и последующие опытные работы показали, что дополнительный импульс получается за счет "лишней" массы. Или это часть несгоревшего топлива ускореная продуктами взрыва (в этом случае в вакууме в среднем за период работы двигателя будут в конечном случае "убытки") либо это присоединение массы со стороны (воздуха, для торпед воды).
Исходя из такого понимая был изготовлен макетный образец детанационной ячейки (диаметр 60 мм, для тех кто понимает), работающей на воздушно-коросиновой смеси.
Надежно зарегистрировано увеличения импульса относительно звукового сопла при тех же параметрах в 2.5 раза. Проведенные тогда же модельные рассчеты показали возможность сохранения дополнительного импульса и при больших дозвуковых скоростях движения аппарата в воздухе.
ing
 7.07.0

ing

втянувшийся

И видимо можно дополнить.

В принципе если бы удалось поднять давление в камере ЖРД за 1000 и более ати это существенно повысило бы импульс (максимальный импульс ЖРД принадлежит РД-170, около 3200 н*с/кг). Такую камеру в традиционном исполнении трудно представить. Но можно изгтовить сверхзвуковую часть сопла без дозвуковой части и собственно камеры и детанировать в ней жидкую смесь топлива и окислителя. Это переход не к изохоре. а по ударной адиабате. Такой аппарат возможно будет иметь средний импульс существенно выше чем в рекордных ЖРД.
ing
 7.07.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
ing> И видимо можно дополнить.

Да сразу уж надо картину с циклом ДВРД. Благо это всё давно украдено.

ing> В принципе если бы удалось поднять давление в камере ЖРД за 1000 и более ати это существенно повысило бы импульс

Не повысило бы существенно. Какие-то слёзы бы выжало. Даже не на 10%, поди.
Повышение давления проценты выжимает в плане УИ. Преимущество разве что в компактности, но напряжённость изделия (следовательно - цена) растёт, так что целесообразность движков с давлением в камере выше 100 атм вызывает большие сомнения. Не стоят те 10-15 с УИ таких денег. Лучше уж на метан перейти.

Горение топливной смеси происходит в режиме детонации. Детонационная волна распространяется в топливной смеси гораздо быстрее, чем звуковая, поэтому за время химической реакции детонационного горения объём топливной смеси не успевает существенно увеличиться, а давление возрастает скачкообразно (до значений свыше 100 ат), таким образом имеет место изохорический (при постоянном объёме) нагрев рабочего тела. После этого начинается фаза расширения рабочего тела в сопле с образованием реактивной струи.

Потенциальным преимуществом детонационного ПуВРД считается термический КПД более высокий, чем в ВРД любого другого типа.
 


Для ВРД повышение давления за 100 атм - довольно круто, но для ЖРД не бог весть, революции трудно ожидать.

Соответственно да, в случае ВРД повышается КПД процентов на 10-15%, а УИ - значительно, больше 30%.
Но для ЖРД такого прироста ожидать не приходится.
Так что, вероятнее всего, там в самом деле если и имеется значительный прирост - то на атмосферном участке.

ing> (максимальный импульс ЖРД принадлежит РД-170, около 3200 н*с/кг).

Чиво-чиво?! :D
Это у этой керосинки-то максимальный УИ?!
Это по тяге он рекордсмен. А УИ весьма унылый. 37 с - даже для керосинки не рекорд.
Прикреплённые файлы:
цикл Хамфри.jpg (скачать) [149,63 кбайт, 25 загрузок] [attach=210003]
 
 
 3.6.33.6.3
Это сообщение редактировалось 08.02.2011 в 16:50

ing

втянувшийся

Fakir> Не повысило бы существенно. Какие-то слёзы бы выжало. Даже не на 10%, поди.

это при использовании газовых смесей процесс V-const добавляет только 10-15%
Fakir> Это по тяге он рекордсмен. А УИ весьма унылый. 37 с - даже для керосинки не рекорд.
Эта керосинка лучший двигатель планеты в этом классе. Другие двигатели близкого масштаба значительно уступают ему.
ing
 7.07.0

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Покопался немного по американской литературе. Действительно, практически всё преимущество заключается именно в ином термодинамическом цикле устройства (фактически цикле Хамфри), за счёт чего и получается некоторый - небольшой, 5-15% - прирост УИ.
Цифирь УИ выше 700 с встретил только один раз, и там говорилось о двигателе на воздушно-топливной смеси, и там вообще не очень понятно, что и как имелось в виду - на кота широко, на собаку узко.
О влиянии атмосферы нигде ни слова толком не попалось.

Ну, в контексте исходного поста топика вывод зато прост - смысла именно в детонации пороха в орудии никакого. Выгоды цикла Хамфри один чорт не получить, т.к. объём процесса и без того задан, инерционностью снаряда, так что по факту сгорание в любом раскладе с хорошей точностью является изохорическим.
 3.6.33.6.3

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru