Разоблачение F-1 (глава №14)
Автор |
Сообщение |
Yana
Зарегистрирован: Пт фев 17, 2012 6:41 pm Сообщений: 5266
|
Разоблачение F-1 (глава №14)
Цитата: Но суть в другом - разоблачение Ф-1 уже близко. Я все-таки надеюсь до конца этого полугодия ( ) выложить статью со своими выводами, где мы поговорим о ВЧ неустойчивостях в Ф-1... Уже лежит на сайте http://free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.htmЯ думаю, что оценка "сферического двигателя в вакууме" упустила принципиальные конструктивные особенности и различия F-1 (скоростная камера) и советских двигателей (изобарическая камера) ВЧ- пульсации возникают в результате стоячих волн пульсации давления/ концентрации в объеме камеры, что порождает пульсацию скорости сгорения, что в худшем случае приводит к детонации (объемному взрыву) смеси. Для изобарической (по определению) - существенным признаком является постоянное давление в пределах цилиндрической чести камеры сгорания, следовательно будет постоянная плотность смеси/продуктов горения и постоянная температура, от которой зависит скорость звука (скорость распространения дозвуковых скачков давления). Для изобарической камеры скорость звука и параметры стоячей волны пульсаций постоянна/ одинакова по длине оси камеры, что порождает поперечные пульсации с одинаковой длиной волны/ частотой во всем объеме камеры, которые суммируются. Имеем эффект объемного резонанаса. Дальше пульсации объема камеры передаются в зону конца испарения и начала горения, что формирует сгустки концентрации с повышенным давлением (с повышением концентрации скорость горения больше) что приводит к объемному взрыву в некотором локальном объеме. Но скоростная камера (а F-1 ближе к скоростной камере, чем к изобарической) имеет внутри цилиндрической части эффект адиабатического расшерения, линейная по оси скорость продуктов нарастает, объем увеличивается, плотность, давление и температура падает. Соответственно падает скорость звука. В результате для скоростной камеры пульсации давления (стоячая волна) имеют в каждом сечении по оси разную частоту и длину волны, следовательно не возникает объемный резонанс в камере, в каждом сечении камеры по оси своя частота резонанса, пульсации не только не складываются, но и вычитаются. Объемного (по оси камеры) резонанса нет. Я предполагаю, что перенос модели изобарической камеры (свойства горения одинаковы во всем объеме цилиндрической части) на скоростную (где свойства различны по оси камеры - некорректы и модель устойчивости изобарической камеры не применима к скоростной камере
|
Пт июл 06, 2012 7:14 am |
|
|
Yana
Зарегистрирован: Пт фев 17, 2012 6:41 pm Сообщений: 5266
|
Re: Разоблачение Ф-1 - free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.ht
Следующее принципиальное различие между F-1 и советскими двигателями - это ПРИНЦИП работы форсунок
У советских двигателей форсунки были центробежные (с хорошим распылением) и совмещенные (кроме форсунок пристеночного слоя).
В результате в точке конца испарения (равномерного в объеме) и начала горения имеем равномерно перемешаную паро-газовую смесь весьма склонную к объемному взрыву ("вакуумную" бомбу объемного взрыва мы проходили).
Можно утверждать, что советская ориентация на лучшее перемешивание компонент (а тем более схема газ-газ, где перемешиваются испаренные компоненты) - дает предрасположенность в ВЧ пульсациям.
Более того, утверждается, что неравномерность соотношений компонент в пределах производственного разброса совмещенных форсунок - порождает ВЧ нестабильность.
С другой стороны, у F-1 форсунки струйные, в виде отверстий (формирующих цилиндрическую струю). Распыление производится столкновением струй (предполанаем, что распыление хуже, чем для советских центробежных форсунок).
Изучение фотографий и схем в ветке "ЖРД F-1" дает распределение форсунок по дну камеры двигателя.
Принципиальной особенностью (не путать с северными принциперами) является одновременно присутствие форсунок в виде наклонных отвестий с распылением пересекающихся струй (Непроходимый объявил их запаявшимися на фотографиях) и перепендикулярными, цилиндрическая струя которых не рапыляется и уходит дальше в камеру, где испаряется и сгорает дальше по оси камеры, в результате зоны начала горения смещены/распределены по оси камеры.
Следующей особенностью F-1 являются НЕСОВМЕЩЕННЫЕ форсунки (впрыск топлива и кислорода распределены в пространстве). Схемы дают цилиндрические заны впрыска топлива и окислителя. В результате горение начинается не в объеме, а в поверхностном слое между цилиндрическими зонами топлива и окислителя по мере их перемешивания.
Объемный взрыв в цилиндрической зоне окислителя (нет топлива) и в цилиндрической зоне топлива (нет окислителя) - невозможен, а горение происходит в поверхностном слое по мере перемешивания компонент.
По схемам (на фотографиях это явно не видно) - сегменты дна камеры (разделенные перегородками) - смещены по оси камеры. В результате в разных сегментах точки конца испарения и начала горения смещены по оси камеры и пульсации в разных сегментах камеры разнесены в пространстве, что препятствует непосредственному резонансу.
Принципиальным отличием F-1 от советских двигателей является его линейный размер камеры сгорания, который разносит в пространстве по оси камеры зоны горения: 1. Разная высота сегментов днища 2. Разнесеные в пространстве форсунки топлива и окислителя без непосредственного смешивания компонент. 3. Форсунки с распылением пересечением струй и форсунки без распыления (испарение и горение происходит дальше по оси камеры) 4. Поверхностное горение по мере перемешивания цилиндрических зон топлива и окислителя F-1 вместо объемного горения в советских двигателях.
В результате конструктивно камера сгорания F-1 обеспечивает "медленное" сгорание компонет по оси камеры (накладывается адиабатическое расширение и нагрев горением) - за счет распределенного в пространстве (аналог пушечного выстрела, порох медленно прогрессивно сгорает на длине 2/3 ствола) происходит линейное наростание скорости газов без падения давления.
В результате разгон струи до скорости звука в советском двигателе на коротком участке сужения соппла заменен на распределенное ускорение газов по длине камеры F-1 (которая несравнимо больше, чем сужающаяся часть сопла изобарного двигателя).
В результате получаем, что энергетическая напряженность в зоне горения газофицированных и хорошо перемешаных компонент советского двигателя несравнимо больше, чем энергетическая напряженность горения на протяжении 2/3 длины камеры F-1
Совки пошли по пути максимально быстрого и максимально полного сгорания компонент для получения максимального импульса на пределе неустойчивости, а американы пожертвовали удельным испульсом, но получили устойчивую работу (горение) с низкой энергетикой по давлению и концентрации, но на несравнимо большей площади критического сечения, которая и дала тягу.
Более того, американы декларируют, что устойчивость F-1 была обеспечена за счет конфигкрации форсунок и впрыска топлива, в результате F-1 получил избыточный запас устойчивости даже при искуственных микровзрывах в камере.
Я предполагаю некорректным перенос без поправок модели локального горения всего топлива возле головки у советских двигателей на медленное горение по длине камеры сгорания F-1 по мере перемешивания компонент.
Резюме: именно размеры и длина двигателя F-1 обеспечивают устойчивость его работы при принципиально другой схеме впрыска компонент и "медленного" горения по камере сгорания по мере перемешивания компонент без возникновения "сгустков".
Резюме 2: Ни в одном из советских двигателей не было реализовано "медленное" горение по причине малой длины камеры сгорания (пролетное время через камеру сгорания).
Резюме 3: Применительно к статье анализа устойчивости, в модели ИЗОБАРИЧЕСКОЙ камеры советской схемы впрыска и горения - реализуем двигатель с тягой 2-3 раза меньше. Схема врыска и горения от F-1 Глушко и Ко никогда не испытывалась в реале.
Резюме 4: нет принципиального запрета, что бы F-1, за счет принципиально другой схемы впрыска и горения, был УСТОЙЧИВ
|
Пт июл 06, 2012 8:16 am |
|
|
Yana
Зарегистрирован: Пт фев 17, 2012 6:41 pm Сообщений: 5266
|
Re: Разоблачение Ф-1 - free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.ht
Собственно сравнение F-1 и совковых двигателей безполезно.
У двигателей этих групп разные принципы работы, разная физика горения компонент и разная физика устойчивости горения. И разная эмпирика моделей устойчивости.
Потому сравнение несравнимого ничего не дает.
Американы вероятно реализовали устойчивость F-1 c заявленными характеристиками ценой меньшего удельного импульса и большей стартовой массе топлива для того же полезного груза.
Пока не найдено принципиального запрета на существование F-1
|
Пт июл 06, 2012 8:21 am |
|
|
НеПрохожий
Зарегистрирован: Пн апр 11, 2011 8:46 pm Сообщений: 148380 Откуда: Томск
|
Re: Разоблачение Ф-1 - free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.ht
Понравилось про динамическую неустойчивость
_________________Большой Космический Обман США ЖЖ: http://neprohogi.livejournal.com/
|
Пт июл 06, 2012 8:22 am |
|
|
НеПрохожий
Зарегистрирован: Пн апр 11, 2011 8:46 pm Сообщений: 148380 Откуда: Томск
|
Re: Разоблачение Ф-1 - free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.ht
Вот это очень умно описано: Это те самые "загогулины" о которых неспециалисты не знали
_________________Большой Космический Обман США ЖЖ: http://neprohogi.livejournal.com/
|
Пт июл 06, 2012 8:25 am |
|
|
НеПрохожий
Зарегистрирован: Пн апр 11, 2011 8:46 pm Сообщений: 148380 Откуда: Томск
|
Re: Разоблачение Ф-1 - free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.ht
Очень грамотно и четко указано: "Таким образом, сущность детонации состоит в том, что ударная волна, возникшая вследствие «перекисного взрыва» и быстрого самовоспламенения несгоревшей части рабочей смеси перед фронтом пламени, стимулируют сгорание всей оставшейся рабочей смеси со сверхзвуковой скоростью.
Согласно перекисной теории детонации, повышение температур и давления в камере двигателя должно способствовать ускорению образования перекисных соединений и быстрейшему достижению критических концентраций, приводящих к детонации. Увеличение продолжительности пребывания последних порций топлива в камере сгорания также должно вести к образованию критических концентраций перекисных соединений и возникновению детонации." ОБ ЭТОМ НИКТО ЕЩЁ ТОЛКОМ НЕ ГОВОРИЛ. Вскользь что-то подобное обсуждалось , но не анализировалось
_________________Большой Космический Обман США ЖЖ: http://neprohogi.livejournal.com/
|
Пт июл 06, 2012 8:27 am |
|
|
Yana
Зарегистрирован: Пт фев 17, 2012 6:41 pm Сообщений: 5266
|
Re: Разоблачение Ф-1 - free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.ht
НеПрохожий писал(а): Вот это очень умно описано: Это те самые "загогулины" о которых неспециалисты не знали Для F-1 это не принципиально, потому как объемное горение для модели советского изобраного двигателя заменено послойным поверхностным горением поперек камеры и распределенным горением по длине камеры опять таки по мере смешивания компонент. В F-1 принципиально отсутствет стохастическая объемная зона гремучей паро-газовой смеси с равномерным перемешиванием компонент. Потому ВЧ пульсация по механизму объемных микровзровов принципиально невозможна по причине отсутствия объемов этих микровзрывов. Констуктивно схемное решение F-1 Глушко и Ко никогда не испытывалось в реале, для этой схемы у совков нет даже эмпирики.
|
Пт июл 06, 2012 8:33 am |
|
|
Yana
Зарегистрирован: Пт фев 17, 2012 6:41 pm Сообщений: 5266
|
Re: Разоблачение Ф-1 - free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.ht
НеПрохожий писал(а): Очень грамотно и четко указано: "Таким образом, сущность детонации состоит в том, что ударная волна, возникшая вследствие «перекисного взрыва» и быстрого самовоспламенения несгоревшей части рабочей смеси перед фронтом пламени, стимулируют сгорание всей оставшейся рабочей смеси со сверхзвуковой скоростью.
Согласно перекисной теории детонации, повышение температур и давления в камере двигателя должно способствовать ускорению образования перекисных соединений и быстрейшему достижению критических концентраций, приводящих к детонации. Увеличение продолжительности пребывания последних порций топлива в камере сгорания также должно вести к образованию критических концентраций перекисных соединений и возникновению детонации." ОБ ЭТОМ НИКТО ЕЩЁ ТОЛКОМ НЕ ГОВОРИЛ. Вскользь что-то подобное обсуждалось , но не анализировалось В предшествующем посте я уже изложил, что в F-1 отсутствуют условия для объемной детонации несгоревшего топлива, потому как конструктивно реализовано отсутствие именно ОБЪЕМОВ несгоревшего топлива.Нечему детонировать, для детонации необходим объем/масса, когда горение переходит в детонацию (тонкая разница между метательными и бризантными ВВ). Именно "медленное" поверхностное горение исключает возможность заброса давления и концентрации с последующим взрывом
|
Пт июл 06, 2012 8:38 am |
|
|
Велюров
Site Admin
Зарегистрирован: Вс апр 10, 2011 5:55 pm Сообщений: 2875
|
Re: Разоблачение Ф-1 - free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.ht
Яна, суммируя ваши доводы, кратко они звучат так: в камере Ф-1 дейстовали другие законы физики Начнем с простого - с теории Луиджи Крокко про ступенчатое выгорание топлива, так вот, - несгоревшее топливо существует всегда и везде, поскольку время преобразования тау - и дает оценку массы топлива в камере, которое еще не сгорело... Далее, кинетика горения керосина зависит только от степени окислителя и от давления и температуры (например по форме закона Аррениуса) - от формы камеры и от того, скоростная она или нет - кинетика горения керосина НИКАК не зависит, обратное утверждение будет лженаучно и бездоказательно. Предлагаю вам еще раз проштудировать все существующие работы по вопросам ВЧ-неустойчивостей и причине их возникновения. ПЫ.СЫ. да, чуть не забыл, это РД-107 строго говоря изобарная камера, РД-170 и НК-33 вполне себе скоростные... да и РД-253 тоже. Вот.
|
Пт июл 06, 2012 12:23 pm |
|
|
Велюров
Site Admin
Зарегистрирован: Вс апр 10, 2011 5:55 pm Сообщений: 2875
|
Re: Разоблачение Ф-1 - free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.ht
Yana писал(а): Резюме 2: Ни в одном из советских двигателей не было реализовано "медленное" горение по причине малой длины камеры сгорания (пролетное время через камеру сгорания). на самом деле все наоборот - советские камеры длинные, время пребывания в камере гораздо больше, чем в американских, а у американцев как раз камеры короткие так что неувязка вышла...
|
Пт июл 06, 2012 12:59 pm |
|
|
Yana
Зарегистрирован: Пт фев 17, 2012 6:41 pm Сообщений: 5266
|
Re: Разоблачение Ф-1 - free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.ht
Велюров писал(а): Яна, суммируя ваши доводы, кратко они звучат так: в камере Ф-1 дейстовали другие законы физики Достаточно другой геометри форсунок, а топливо без окислителя и окислитель без топлива не горят ни по какому закону физики. Я громко сомневаюсь, что горение для центробежных двухкомпонентных форсунок и для раздельных форсунок (часть без распыления) - будет одинаковая картинка во времени и пространстве. При отсутствии смешивания на форсунке будет не скачкообразное горение, а линейное по мере смешивания, а смешивание не может быть мгновенным. Статья расматривает "сферичекий двигатель в вакууме", а не конкретную конструктивную реализацию F-1 Крайний случай "абсурда" другой геометрии - в камеру заведены две трубы 10 сантиметров в диаметре, через которые вливается топливо и окислитель без смешивания. Будет ли распространятся логика статьи об ВЧ устойчивости на такую схему подачи топлива и окислителя ?
|
Пт июл 06, 2012 1:07 pm |
|
|
Yana
Зарегистрирован: Пт фев 17, 2012 6:41 pm Сообщений: 5266
|
Re: Разоблачение Ф-1 - free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.ht
Велюров писал(а): Yana писал(а): Резюме 2: Ни в одном из советских двигателей не было реализовано "медленное" горение по причине малой длины камеры сгорания (пролетное время через камеру сгорания). на самом деле все наоборот - советские камеры длинные, время пребывания в камере гораздо больше, чем в американских, а у американцев как раз камеры короткие так что неувязка вышла... В метрах длина камеры сгорания F-1 больше длины камеры сгорания РД-107 при соизмеримых скоростях движения газа. Потому время движения газа от дна и до критического сечения в F-1 больше Подчеркиваю, не пропорции, а абсолютные линейные размеры.
|
Пт июл 06, 2012 1:11 pm |
|
|
Lucum
Зарегистрирован: Вт июн 07, 2011 9:00 am Сообщений: 160
|
Re: Разоблачение Ф-1 - free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.ht
Yana писал(а): Следующее принципиальное различие между F-1 и советскими двигателями - это ПРИНЦИП работы форсунок… Ты хоть как-нибудь бы иллюстрировал своё выступление — ведь не все же озабочены жвачкой в дырках. Ну, или типа того. Кстати, на слух этот принцип — «взбалтывать, но не смешивать» — звучит как-то стрёмно. А топливо, как из-под хвоста Глиммунга, литься не будет?
|
Пт июл 06, 2012 3:02 pm |
|
|
BigPhil
Зарегистрирован: Пн апр 11, 2011 1:30 am Сообщений: 529
|
Re: Разоблачение Ф-1 - free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.ht
Yana, а вы не могли бы оперировать формулами и законами физики? А то получается пока, что вы машете перед профессором математики руками и на пальцах пытаетесь объяснить, в чём он не прав, когда написал на доске систему дифуравнений. По сути вы только что описали "казус 2-х принстонских учёных" (кстати, не знаете их фамилий?), которые в одиночку побороли ВЧ-нестабильность, манипулируя формой форсунок. Но они никому не сказали какими принципами руководствовались и уничтожили все свои записи. История не пощадила этих гениев и не сохранила их имена. --------------------------------- P.S. Да, и у вас того (ус отклеился) в речи проскакивают *** словечки "Непроходимый", "совки", вы уж следите за речью когда волнуетесь, пожалуйста.
|
Пт июл 06, 2012 4:19 pm |
|
|
Велюров
Site Admin
Зарегистрирован: Вс апр 10, 2011 5:55 pm Сообщений: 2875
|
Re: Разоблачение Ф-1 - free-inform.com/pepelaz/pepelaz-14.ht
Yana писал(а): В метрах длина камеры сгорания F-1 больше длины камеры сгорания РД-107 при соизмеримых скоростях движения газа. Потому время движения газа от дна и до критического сечения в F-1 больше
Подчеркиваю, не пропорции, а абсолютные линейные размеры. опять мимо кассы время пребывания газа в камере определяется как масса газа, находящегося в лбой момент в камере и создающий давление (масса газа в сосуде объемом Vкс) к массовому расходу топлива в секунду. известно, что время пребывания топлива в камере РД-107 равно 0,00559сек оценим время для Ф-1: диаметр камеры навскидку 1,15м длина ок. 1,5м - тогда объем такого цилиндра грубо 1,55куб.м. газ при Т=3500К, М=22,5г/моль и р=7МПа имеет плотность ~5,4кг/м.куб. тогда масса газа в камере 5,4*1,55 ~8,4кг при массовом расходе 2528кг/с (без 3% расхода на ТНА) имеем время 8,4/2528=0,0033сек т.е. время пребывания газа в камере РД-107 в полтора раза больше! да, ваши аргументы обходят стороной тот момент, что Н-1 прекрасно укладывается в критерий, тогда как проблема имеет место только с Ф-1 кстати, приведите пример ЛЮБОГО двигателя, кроме Ф-1, который бы находился в эксплуатации, но не соответствовал бы критерию
|
Пт июл 06, 2012 4:38 pm |
|
|
|
Кто сейчас на форуме |
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 142 |
|
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете добавлять вложения
|
|