bigdrum (bigdrum) wrote,
bigdrum
bigdrum

Categories:

Намедни...

...в США пролши испытания крупнейшего ТТРД.



Дура имеет 54 метра в длину, 3,7 метра в диаметре и массу 725 тонн, из которых топлива - не менее 500 тонн. Внушительная такая дура...

Что тут можно сказать?

США лидируют в разработке и производстве твердотопливных ракетных двигателей со времен Холодной войны. Это связано, в первую очередь, с развитием МБР для ПЛАРБ "Поларис" и "Трайдент". Огромный объем НИОКР, щедрое финансирование, колоссальнейшая испытательная программа НАСА по данному вопросу... С другой стороны, "фишкой" СССР были жидкотопливные ракеты, в частности - капсулированные ракеты с высококипящими реагентами. Связано это было с логичным развитием темы ФАУ - Р1 - Р7. И здесь, в области носителей на жидком топливе, в последнее время у США были некоторые проблемы, я имею в виду взрыв Антареса.

Давайте посмотрим на плюсы и минусы.

Жидкостной ракетный двигатель достаточно мал по размерам. Следовательно, "горячая зона", работающая в широком диапазоне температур и давлений - компактна. При работе на высококипящих компонентах у нас еще и множество ограничений по прочности материалов снимается (ну там, трещинообразование в металлах при температурах -100 и ниже - просто уходит). Мы можем малыми силами, небольшим дружным высокопрофессиональным коллективом качественно изготовить такой двигатель. И он будет прекрасно работать.

С другой стороны, при компактных размерах и малой массе ЖРД развивает большую тягу, и следовательно - стоит проблема надежного крепления, переносящего усилие на корпус ракеты. Учитывая возможные пульсации струи (т.н. акустическая нагрузка) это требует серьезных расчетов и конструкторских работ. Как пример - обрыв магистрали на карданном подвесе двигателя Антареса, который и привел к гибели ракеты.

Твердотопливный ракетный двигатель прост, как бревно. Сам корпус двигателя является корпусом ракеты, а учитывая высокое внутреннее давление, распирающее его - имеет еще и дополнительную прочность от "наддува" при сгорании топлива. Наливай да пей, так сказать...

С другой стороны, горячая зона ТТРД - это весь двигатель. Вообще весь. То есть весь корпус двигателя, по крайней мере внутренняя жаропрочная облицовка, работает в очень широком диапазоне давлений и температур. Учитывая то, что все материалы, применяемые в качестве твердых топлив имеют ненулевую проницаемость к инфракрасному излучению, по мере сгорания топливной шашки мы имеем распространяющуюся в шашке волну тепловой деформации, что выдывает нагрузки расширения-сжатия материала, при некачественном исполнении шашки приводящие к отрыву частей топлива от тела шашки и их свободному горению. Трещины в теле шашки недопустимы, каждая такая трещина вызывает разрушение тела шашки и прогар.

То есть для обеспечения надежной работы нам необходимо качественно изготовить не только двигатель, но и 50-метровый кусок взрывчатки сложного сечения, да еще и без вкраплений, флуктуаций плотности и колебаний состава по объему. А если мы вспомним про коэффициент теплового расширения, то поймем, что в процессе изготовления, хранения, транспортировки и так далее из-за колебаний температуры тело шашки может лопнуть уже внутри изготовленного двигателя.

Вы можете возразить про Шаттл, Трайденты с Поларисами и так далее. Я же отвечу - здесь совершенно не котируются крошки-Трайденты, а вот Челленджер уже показал, к чему может привести конструктивный недостаток  ТТРД и эффекты термического расширения-сжатия.

Кроме того, ЖРД сам по себе может производить акустическую нагрузку исключительно из-за неравномерной работы турбонасоса, что как бы парируется с помощью изменения тяги, и при наличии автоматики может поддаваться регулировке. ТТРД регулировать невозможно, а сам он представляет из себя один большой резонатор. Иными словами, если внутри ТТРД возникает из-за неравномерного горения (флюктуация плотности/состава смеси) скачок давления, то следствием этого идет ударная волна, распространяющаяся в теле топливной шашки, и никак повлиять на этот момент мы не можем.

Кстати, в том самом полете Спейс Шип Уан, который закончился катастрофой, дело вполне могло быть в некачественном изготовлении топливной шашки либо в разрушении топливной шашки внутренней ударной волной.

Приводим пример. Спейс Шаттл имел по два твердотопливных ускорителя, плюс ЖРД. Тяга формировалась из трех источников. Когда в рамках проекта Констеллейшн один ускоритель решили использовать в качестве первой ступени, вибрация была такая, что возникла угроза разрушения полезной нагрузки. Почему так? Потому что в Шаттле вибрации усреднялись, плюс сам топливный бак был грузом, поглощающим вибрации. А в системе с одним ТТРД вибрации гасить нечему.

ЖРД допускает аварийное отключение и повторный запуск, ТТРД - нет.

Наконец, последнее. НИОКР по ЖРД требует создания одного стенда, на котором испытывается один ЖРД - компактный и небольшой. Для НИОКР по ТТРД нужно производить двигатель целиком. И если для программы испытаний требуется провести 100 запусков РД, то вот вопрос - какой НИОКР будет дешевле? Лично я думаю, что 100 стендовых запусков ТТРД американская экономика пукнет, а значит - качество НИОКР будет ниже...

Вывод - американцы опять наступают на те же самые грабли. Причем грабли - дорогущие до ужаса. Алмазные, можно сказать, грабли, бриллиантовые...
Tags: Мысли дилетанта, Се ля ви...
Subscribe

  • Кстати...

    В контексте вот этого вот моего комментария... Любой лавинщик отдаст правую руку за БПЛА, который сможет оперативно отслеживать состояние…

  • Синемафилическое

    Посмотрел " Только не они". Объективно - ничем не хуже "Отряда самоубийц" или какого-нибудь "Человека-унитаза"... Уровень…

  • Опять двадцать пять...

    Вот только вот тут вот у нас была такая дискуссия. Мысль о влиянии белка на тробмозы я подумал самостоятельно, и она мне понравилась. Следует…

promo bigdrum february 17, 2019 22:31 6
Buy for 10 tokens
На мейл-ру пролетела очередная "желтая" новость, коих не счесть. Касательно контактов с инопланетянами. В силу чего, втыкая по причине небольшой эмоциональной раздолбанности, я вот тут вдруг решил взять и откомментировать это дело. Да, ребята! МЫ БУДЕМ ГОВОРИТЬ ОБ НЛО, ПРИШЕЛЬЦАХ…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 15 comments

  • Кстати...

    В контексте вот этого вот моего комментария... Любой лавинщик отдаст правую руку за БПЛА, который сможет оперативно отслеживать состояние…

  • Синемафилическое

    Посмотрел " Только не они". Объективно - ничем не хуже "Отряда самоубийц" или какого-нибудь "Человека-унитаза"... Уровень…

  • Опять двадцать пять...

    Вот только вот тут вот у нас была такая дискуссия. Мысль о влиянии белка на тробмозы я подумал самостоятельно, и она мне понравилась. Следует…