Гигантские ЖРД ракеты. Возможны или нет?

[Sergey772012]

Это первая мысль, которая мне пришла в голову. Но не могу же я (мы тут все) быть настолько умными, а они - настолько дебилами?
Гм...
Возможно есть некая засада... Черт в деталях?
Гм...
А какие есть догадки-идеи у народа?
« Последнее редактирование: Вчера в 21:08:10 от alex_semenov »

Александр, может быть дело в том, что:
Недостатки эжектора - Шум и вибрации. Во время работы эжектор может создавать шум и вибрации, что может быть нежелательным в некоторых приложениях.

[alex_semenov]

Недостатки эжектора - Шум и вибрации.

Ясный пень!
У кого не было дома пылесоса "ракета" с таким эжекторным пульвилизатором для побелки стен? Всё детство помню как помогал маме белить из него!
Шум и вибрация!
Но как раз "шум и вибрации" (те же продольные колебания пого) - это "второе имя" термина "ракета-носитель" (шутка).

Добавить ли такой эжектор именно ракете больше шума и вибрации чем уже имеется в  ЖРД-ракете или напротив снизит?
Вопрос неоднозначный.
На что я опираюсь?
Если часть энергии струи (скажем 10-25%) уйдёт на "подсос" воздуха (эжекцию), а не просто превратится в энтропию от столкновения в окружающим воздухом, то может быть и ШУМА будет, напротив, в итоге меньше? Больше ушло в полезную работу, значит меньше в шум!
Да, эжектор шумит (и вибрирует) по сравнению с обычным тихим "правильным" насосом. Но в нашем случае (когда терять и так нечего) может наоборот эжектор будет приглушать шум ЖРД выхлопа? А дополнительная тяга напротив (в силу инерционности процесса) сглаживать пого на ракете? То есть уменьшат тряску?

[Алексей Николаевич.]

Оппонент привел тезис,

Я дико извиняюсь.
Вас часто душнилой называют ваши собеседники?
Всегда такая манера и стиль изложения,или это так,для понтов здесь?
Вот правда интересно.

[Алексей Николаевич.]

дополнительная тяга

Пришло в голову что то.
Возможно хороший эксперимент,(сравнение) был бы.
Применить РДТТ в виде трубы в трубе.
Кольцевой зазор наполнить топливом.
На стенде проверять тягу.
Внутренняя труба сквозная.
Так же, можно подавать в неё воздух,имитируя набор скорости...

[alex_semenov]

Такая идя была.
Ни раз.
Еще в ГИДР разрабатывали прямоточную твердотопливную ракету. Более того. Был такое проект баллистической ракеты "Гном" (о зенитных ракетах - не говорю).
Более того. Я думаю эффект повышения удельного импулса внешним воздухо сейчас во всю используется в ГПРВД системах типа "Циркон". Хотя там конечно сверхзвуковая динамика (ну не на жидком же топливе работает "Цирков"! Это же глупо!).

Почему космические ракетчики эту тему не прокачивают?
Так а что они вообще качают?
Я же сказал что в отрасли - БОЛОТО! Застой. С 1975-го года там всё на тормозах! Смысла двигаться вперёд не было и до сих пор нет.
Всё что им было надо они получили на старых-добрых ракетах, которые получили развитие в 50х-60х годах.
Ну да, допиливают ЖРД до предела совершенства. Допиливают технологии (тех же баков, сварка трением например).
То есть идёт идеоадоптация. Рационализаци. Не изобретение нового.
Никаких араморфозов.
Ароморфоз происходит тогда, когда появляется эмерджентность (неотложная необходимость). А в космонавтике до сих пор ничего такого нет (если не считать прыщь на ровном месте - Маска). Все революционноые идеи повисли в воздухе.
Шаттл - последня (и неудачная) попытка радикальной инновации. На ней всё и "замёрзло".
Та же посадка назад ступени на хвост, которую "изобрёл" Маск. Это же предлагалось еще в начале 60х! Все эти проекты гипертяжей должны были "падать" с неба на старт и садиться на двигателях либо плавно на грунт, либо плюхаться в воду.
Я подозреваю, что то же случилось и с эжекторной левитацией ракеты.
Идея высказана... но не до развития ее было. Поэтому все побежали как слоны к более привычному.

[Алексей Николаевич.]

прямоточную твердотопливную ракету.

Да,помню.
Ещё интересно было полужидкостная ракета
Где топливо твёрдое по стенкам,а подача жидкого кислорода из одного бака.
Видимо это и дало в развитии такую штуку как ПРДТТ.
Да...
Тогда и до 60-х, мир фонтанировал блестящими идеями...

[alex_semenov]

Вот последний писк.
Артиллерийский снаряд с прямоточно-пороховым двигателем.



Тот самый 155-й калибн... Дальность, кажется, в 4 раза дальше чем у просто активно-реактивного снаряда (эти появились еще в 50х).


Снаряд M549(A1) в разрезе.

Хотя тут надо чётко отличать именно прямоточку и эжектор (терминологию не знаю). Вы можете использовать воздух для повышения удельного импульса (не путать тут со скоростью истечения!) из окружающей среды двояко. Либо как дополнительное РАБОЧЕЕ ТЕЛО (ракетную массу), либо и как дополнительную ракетную массу и как ОКИСЛИТЕЛЬ для топлива (твёрдого, жидкого, не важно). Второй способ - экономичней первого (даёт вам лучший эффект). И все эти новые военные игрушки - такие. Но в нашем случае (эжекторный прирост тяги ракеты-носителя на старте) - это только первый случай. Воздух тут не горит. Он просто всасывается с использованием уже отработанной энергии ЖРД-струи. То есть такой эффект будет тем же и, скажем, в атмосфере Венеры и на Титане (например).

[Sergey772012]

НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко в 2014 году запатентовали уже "Способ эжектирования атмосферного воздуха для увеличения тяги маршевой двигательной установки ракеты-носителя и компоновка штыревого соплового блока для его осуществления", патент RU 2 744 528 C2. данное изобретение позволяет увеличить тягу маршевой двигательной установки (ДУ) ракеты-носителя (РН), повысить удельный импульс тяги многокамерной ДУ с ЖРД первой и второй ступеней РН двухступенчатой РН с параллельным расположением ступеней

[Sergey772012]

 Впервые в ракетной технике конструкторами ОКБ-1 под руководством С.П. Королева в 1963 году был предложен способ эжектирования набегающего потока атмосферного воздуха через специальные устройства и протоки в хвостовом отсеке РН для увеличения тяги многокамерной маршевой ДУ РН Н-1 при создании средств выведения космических аппаратов для лунной программы СССР [1].

 
Недостатки в выбранной ОКБ-1 конструкции маршевой ДУ РН Н-1 и газовода стартового устройства не позволили разработчикам к началу 1965 года реализовать предложенный способ с использованием конструктивно-компоновочной схемы ДУ и хвостового отсека первой ступени РН. Более того, при летных испытаниях РН проявился отрицательный эффект эжекции газа из донной области истекающими потоками газа ДУ первой ступени РН, а также колебательный режим изменения донного давления. Снижение донного давление при диаметре миделя РН 16 м приводило к потере общей тяги многокамерной ДУ, собранной из 30 ЖРД НК-15 [23]. Пульсации донного давления приводили к разрушению элементов конструкции ДУ РН. Положительный эффект от проточной эжекции атмосферного воздуха в донную область первой ступени РН Н-1 случайно проявился 21 февраля 1969 года при первом аварийном пуске РН. С третей по десятую секунды полета РН в результате кратковременного скачка напряжения системой контроля работы двигателя «КОРД» был выдан ложный сигнал на выключение двух исправных диаметрально противоположных камер ЖРД НК-15 (номера 12 и 24) из 24 двигателей, расположенных по окружности. Забор атмосферного воздуха в донную область произошел через два образовавшихся протока между соседними работающими камерами ЖРД НК-15. За счет увеличения донного давления и эффекта эжекции воздуха уменьшилось донное аэродинамическое сопротивление первой ступени РН, соответственно увеличилась эффективная (т.е. с учетом донного давления) суммарная тяга многокамерной ДУ на атмосферном участке полета до 68,7 секунды, после которой произошло аварийное выключение всех ЖРД.

[Sergey772012]

Александр, все-таки Вы были правы, на Н-1 предполагался эжектор

[alex_semenov]

НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко в 2014 году запатентовали уже "Способ эжектирования атмосферного воздуха для увеличения тяги маршевой двигательной установки ракеты-носителя и компоновка штыревого соплового блока для его осуществления", патент RU 2 744 528 C2. данное изобретение позволяет увеличить тягу маршевой двигательной установки (ДУ) ракеты-носителя (РН), повысить удельный импульс тяги многокамерной ДУ с ЖРД первой и второй ступеней РН двухступенчатой РН с параллельным расположением ступеней

Скока?! (с)
Во сколько раз повысить? На сколько процентов? Мой расчёт-прикидка показывает что тягу можно поднять эжектором в два раза (и это слишком круто что бы быть правдой)!
Ну и картинки где?
Что за это надо заплетать (конструкторам-ракетчикам)?
"Тема сисек не раскрыта" (с)
 

[alex_semenov]

Александр, все-таки Вы были правы, на Н-1 предполагался эжектор

Эх! Посмотреть бы чертёж! Ну и цифры... Какой предполагался эффект? Нафик тогда вообще были нужны эти 6 дополнительных донных двигателя?

Впервые в ракетной технике конструкторами ОКБ-1 под руководством С.П. Королева в 1963 году был предложен способ эжектирования набегающего потока атмосферного воздуха через специальные устройства и протоки в хвостовом отсеке РН для увеличения тяги многокамерной маршевой ДУ РН Н-1 при создании средств выведения космических аппаратов для лунной программы СССР [1].

 
Недостатки в выбранной ОКБ-1 конструкции маршевой ДУ РН Н-1 и газовода стартового устройства не позволили разработчикам к началу 1965 года реализовать предложенный способ с использованием конструктивно-компоновочной схемы ДУ и хвостового отсека первой ступени РН. Более того, при летных испытаниях РН проявился отрицательный эффект эжекции газа из донной области истекающими потоками газа ДУ первой ступени РН, а также колебательный режим изменения донного давления. Снижение донного давление при диаметре миделя РН 16 м приводило к потере общей тяги многокамерной ДУ, собранной из 30 ЖРД НК-15 [23]. Пульсации донного давления приводили к разрушению элементов конструкции ДУ РН. Положительный эффект от проточной эжекции атмосферного воздуха в донную область первой ступени РН Н-1 случайно проявился 21 февраля 1969 года при первом аварийном пуске РН. С третей по десятую секунды полета РН в результате кратковременного скачка напряжения системой контроля работы двигателя «КОРД» был выдан ложный сигнал на выключение двух исправных диаметрально противоположных камер ЖРД НК-15 (номера 12 и 24) из 24 двигателей, расположенных по окружности. Забор атмосферного воздуха в донную область произошел через два образовавшихся протока между соседними работающими камерами ЖРД НК-15. За счет увеличения донного давления и эффекта эжекции воздуха уменьшилось донное аэродинамическое сопротивление первой ступени РН, соответственно увеличилась эффективная (т.е. с учетом донного давления) суммарная тяга многокамерной ДУ на атмосферном участке полета до 68,7 секунды, после которой произошло аварийное выключение всех ЖРД.

Вау! (как говорят "партнёры").
Про отключенную пару двигателей я знаю. И, кстати, именно эта выключенная КОРДОМ пара (как считается) и не дала возможности проявиться крутящему моменту по крену (вдоль продольной оси ракеты), что проявилось на третьем пуске, когда все двигатели на подъеме работали идеально ( ракету начало крутить и эффект закрутки явно как-то связан с донным сопротивлением H-1).
Читал есть исследование, показывающее что при таком кольцевом расположении двигателей возникает закручивающий момент (винт), но если в кольце выхлопа сделать симметничный просвет (что и было на первом пуске) то напротив возникнет стабилизация. И в общем-то несложно понять почему. Эжектирующийся через "просвет" воздух по-идее может стабилирировать вращение (втекать воздуху в просвет проще, а природа ищет простые пути).

Чем шикарна именно эта схема эжектона на Н-1?



В обычном эжекторе, как я понимаю, важную роль играет длина ДИФФУЗОРА  где происходит "всасывание" (кстати, слегка дать расширение кольцевому выхлопу - было бы совсем идеально!). Но эта же длина дифузора в  насосе - это трение воздуха от неподвижную стенку (и чем больше насос, тем ниже такое трение). Но как раз в нашем случае эжектор должен работать идеально. Именно стенка эжектора (кольцевой выхлоп) и тянет воздух по центру!!!
Я подозреваю, что до 50% энергии струи могло работать на эжектор... Ну внутренняя часть тянет воздух, наружняя часть выхлопа - бесполезно трётся об атмосферу. Реальность конечно окажется скромней.



И теперь посмотрите на длину эжекторной трубы у Н-1 (реальное фото):



Длина "трубы" явно больше самой ракеты. то есть метров 100 минимум! КПД должен быть у такого насоса очень хорошим!
Я даже подумать успел, что на старте (когда нет такой большой трубы, она не сформирована еще) тяга эжектора будет небольшой, не максимальной и поэтому даже подумал применить на первых секундах впрыск воды "под сопла" чтобы подняться на высоту стартовой башни и включить эжектор на полную (воду можно было бы попробовать подать и со стола!), так как без полной тяги эжектора более тяжёлая ракета просто не поднялась бы.

Еще тонкость. Связанная с кручением H-1 в третьем пуске. Ясно что именно эжекторы могли бы еще и управлять стабилизацией ракеты при подъеме. Хотя как это сделать - надо еще думать. Хотя кажется что достаточно поставить в поток "рули", но это вряд ли поможет. Всё одно все потоки выходят в одно донное отверстие по центру. Ну если не получится - то и бог с ним!
Кстати. Можно было бы предложить даже схему с эжектором и 6-ю центральными двигателями. Но тогда выход втянутого воздуха был бы кольцом. И конструкция нижней части ракеты вообще выглядит чем-то головокружительным... (я только не понял зачем центральные двигатели, если эжектор тянет как надо а их всё равно отключают еще в воздухе, авария последней ракеты и была в результате гидроудара, вызванного плановым отключением центральных 6-и двигателей так как масса ракеты уменьшилась и надо было снизить тягу).

Конаныхин рассказывате, что нижней части ракете ("в храме" по Чертоку) было чудовищное сплетение труб (которые и приводили к авариям по его мнению). И возникает ощущение что воздуховодам там места не было. Но если посмотреть вот эту схему...



... то места под сферическими баками для кольцевого воздуховодов было достаточно даже при наличии 6-и центральных двигателей. А без них (один сплошной воздушный канал к дну) - ТЕМ БОЛЕЕ! Эжектор тут просто тупо напрашивается! Кажется, прорежь окна и дно и всё заработает! Чудо случится (шутка)
 

[Karagy]

Оппонент привел тезис,

Я дико извиняюсь.
Вас часто душнилой называют ваши собеседники?
Всегда такая манера и стиль изложения,или это так,для понтов здесь?
Вот правда интересно.

Совершенно нормальная манера и стиль изложения.
А вы всегда хамите незнакомым людям?

[alex_semenov]

А вы всегда хамите незнакомым людям?

Позволю ответить за вопрошаемого (и постораться затушить флейм на корню шуткой)
Нет. Только классово-чуждым незнакомцам!
Но надо отдать должное Павлу, он достаточно спокойно (как нейросеть GPT) относится к подобным выпадам (сам пробовал ему хамить).
Что умеет то умеет!  Умница!
А может быть он маньяк и считает, что месть - блюдо, которое надо есть холодным? Кто же знает?

[Sergey772012]

Увеличение тяги при применении эжектора возможно на 20-30%

[alex_semenov]

Увеличение тяги при применении эжектора возможно на 20-30%

А было 1.8! Куда делось?!!!!
 
Я уже было обрадоваля... Но вы - исправили.
А почему так мало? Нет, дарёному коню в зубы не глядят. Но всё же. Обидно! На треть уменьшилась тяга!
 
Где почитать бы с фотмулами, цифрами?

Нашёл я  патент RU 2 744 528 C2



Чего так поздно запатентовали идею? Аж 2021 год! Идея то древняя, небось!
И я смотрю тут применили почти что клин...

[Sergey772012]

Патент 2014 г.
В некоторых источниках увеличение тяги возможно до 30-50 %

[Александр Овчар]

Где почитать бы с фотмулами, цифрами?

Я же привел ссылку на эксперимент НАСА с подробным отчетом и переводом на RU.

Paxson, D. E. and Wilson, J. Unsteady Ejector Performance: An Experimental Investigation Using a Pulsejet Driver, Paper AIAA-2002-3915, 2002.

https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20030002821/downloads/20030002821.pdf

https://www.researchgate.net/publication/24286028_Unsteady_Ejector_Performance_An_Experimental_Investigation_Using_a_Pulsejet_Driver

Описано экспериментальное исследование, в ходе которого измерялись увеличение тяги и унос массы для различных простых цилиндрических эжекторов, приводимых в движение импульсным реактивным двигателем, работающим на бензине. Эжекторы имели разную длину, диаметр и входной радиус. Также были проведены измерения для определения влияния на производительность расстояния между выходом импульсной струи и входом в эжектор. Также были проведены ограниченные испытания для определения влияния формы поперечного сечения драйвера. Для всех трех параметров эжектора найдены оптимальные значения с точки зрения увеличения тяги. Иначе обстояло дело с уносом массы, который монотонно увеличивался с увеличением диаметра эжектора. Таким образом, было обнаружено, что увеличение тяги не обязательно напрямую связано с уносом массы, как это часто полагают для эжекторов. Были получены значения увеличения пиковой тяги 1,8. Также наблюдались пиковые значения уноса массы, в 30 раз превышающие массовый расход привода. Представлены подробности экспериментальной установки и результатов. Предварительный анализ результатов показывает, что повышение производительности, полученное при использовании нестационарной струи (первичного источника) по сравнению с эжекторами сопоставимых размеров, приводимых в движение стационарными струями, обусловлено, прежде всего, структурой стартового вихревого течения, связанного с первой

[Sergey772012]

https://cyberleninka.ru/article/n/tyagovaya-effektivnost-ezhektora-so-sverhzvukovym-soplom/viewer
Тяговая эффективность эжектора со сверхзвуковым соплом

[alex_semenov]

Патент 2014 г.
В некоторых источниках увеличение тяги возможно до 30-50 %

Моё инженерное чутьё подсказывает, что да +100% тяги выкрутить не получится (это дейcтвительно манна небесная, природа так не шутит). Но с другой стороны, вертолётный расчёт выше показывает, что на H-1 достаточно было 1/4  энергии струи что бы получить эти 100% в плюс!
И ведь смотрите....



Зона всасывания минимум 20 метров! А скорей (судя по тому как далеко уходит остаточный хвост) и все 50 м! То есть выброшенные из сопел газы пробиваются сквозь воздух на 180 метров прежде чем совсем "раствориться" в окружающем воздухе. То есть израсходовать свою НАПРАВЛЕННУЮ энергию на трение и превратить всё в тепло. Но у кольцевого выхлопа трение внутренне и внешнее.  И внутренне в обычной ракете создавало подсос разряжения. Создавало донное сопротивление ракеты.
Но если бы были каналы, по центру двигался столб воздуха диаметром 5-10 метров разогнанный трением ракетной струи. И этот столб (как показывает расчёт школьной задачки) требовал бы только 25% от полезной мощности кольцевого выхлопа.
Да, внутри мы имеем лишь половину трения (наружнее трение выхлопа тоже увлекает воздух но бесполезно). То есть нам надо что бы внутренне трение работало с эффективностью 50% и тогда  нужные нам 25% (что бы плучить 100% левитацию) мы получим!
Ничего физически невозможного я тут не вижу. Но... по-видимому всё-таки всё не так хорошо... И если можно получить 50% от тяги (то есть механический КПД  преобразования энергии ракетной струи в "вертолётных" подсос 12%) то уже хорошо...

Я же привел ссылку на эксперимент НАСА с подробным отчетом и переводом на RU.

https://cyberleninka.ru/article/n/tyagovaya-effektivnost-ezhektora-so-sverhzvukovym-soplom/viewer
Тяговая эффективность эжектора со сверхзвуковым соплом

Спасибо, парни! Пошёл учить матчасть...

Кстати. У меня есть уже следующая идея в развитие этой... Рояль в кустах...  Она уж точно даст 100% падения веса при отрыве от стола...

Музыкальная пауза