Элементарно, Ватсон!

bigdrum — 05.08.2024

Тут сорока на хвосте принесла новость...



Двигатель похудел почти на тридцать процентов, и при этом прибавил в фитнесе. Все в ахуе, как так, как так?



А вместе с тем все не просто просто, о очень просто. Маск изменил схему двигателя.

Раньше Раптор был двигателем замкнутого цикла с полной газификацией компонент. А теперь он - двигатель замкнутого цикла С ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ ГАЗИФИКАЦИЕЙ КОМПОНЕНТ.

Поясняю.

В схеме с полной газификацией необходимо сжигать в турбокомпрессоре столько топлива, чтобы обе компоненты топлива сменили свое агрегатное состояние на газообразное. И весь остальной топливный тракт вплоть до форсунок строится из расчета на то, что он работает с газообразными компонентами. При этом, поскольку компоненты используются для охлаждения сопла и камеры сгорания, эти компоненты перед поступление в форсунки поглощают тепло как обычный газ - удельной теплоемкостью.

Схема с двухступенчатой газификацией компонент строится иначе.

В турбокомпрессоре есть два режима - стартовый и маршевый. На стартовом режиме мы имеем малый расход топлива, а доля сжигаемого выбирается так, чтобы происходила ПОЛНАЯ газификация. Это необходимо для соблюдения баланса топлива и окислителя на режимах малой тяги, то есть, когда качество горения КРИТИЧНО. При увеличении тяги турбокомпрессор переходит в режим НЕПОЛНОЙ газификации компонент. То есть, и горючее, и окислитель, представляют из себя пульпу из газа и капелек.

С точки зрения любого ракетного двигателя такое питание - полная задница и билет в один конец. Однако Маск это обошел. Очень просто.

При работе двигателя сопло, критическое сечение и камера сгорания разогреваются. В нормальных двигателях они охлаждаются потоком газифицированного топлива. Однако на охлаждающем бублике сопла и критического сечения у Маска не газ, а пульпа, к тому же под действием всяких перегрузок и центробежных сил сепарированная на жидкость и газ. Смотрим дальше.

Количество тепла, выделяемое на критическом сечении и сопле, ОГРОМНО. Соответственно, охлаждения много не бывает. И если холодный двигатель просто холодный, то хоть чуть-чуть поработавший в эти местах очень горячий. И эта температура приводит к кипению негазифицированной части топлива. Фазовый переход отбирает намного больше тепла, чем теплоемкость полученного газа, и потому эти компоненты двигателя получаются ПЕРЕОХЛАЖДЕННЫМИ. И в процессе этого переохлаждения получается полная газификация топлива - то есть камера сгорания работает нормально, до нее пульпа не долетает.

Использовав тепло, которое просто непродуктивное в ракетном двигателе, Маск снизил затраты на газификацию плюс охладил двигатель, отчего у него и пропала необходимость в термоизоляции чувствительных компонент.

На режиме запуска двигатель работает с полной газификацией, при переходе в маршевый режим переходит в режим частичной газификации с второй ступенью газификации в рубашке охлаждения. Благодаря использованию теплоемкости фазового перехода негазифицированного топлива и паразитному теплу на сопле и критическом сечении снижаются затраты на газификацию и улучшается тепловой режим работы двигателя. Отчего сам двигатель можно сделать легче, исходя из более комфортного теплового режима.



Но вот система управления, которая все это реализует - система управления у Маска конская!

И да. Предвидя вопрос - а как же так и почему? Отвечаем. Керосин дает сажу, а сажа в форсунках очень нехорошая штука. Взрывоопасная... Так вот - у Маска не керосин, а метан. С метаном такое проходит.


.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив