Автор: Кулев Глеб, кандидат технических наук
Краткое содержание
Быстрое освоение космического пространства столкнулось с проблемой, связанной с недостаточной эффективностью современных ракетный двигателей.
В качестве решения этой проблемы предложена концепция реактивного двигателя на новых принципах работы, использующий комбинацию известных физических законов и обладающий преимуществами перед известными типами реактивных двигателей.
Статья представляет собой результаты испытания трёх модификаций реактивных двигателей на новых принципах работы и их анализ. В статье рассмотрены физические принципы работы реактивного двигателя на новых принципах, его преимущества и проблемы, возникающие при его создании.
Используемые в статье физические величины
Cf = коэффициент тяги
Dcn = критическое сечение сопла, mm
Dicc = диаметр камеры сгорания, mm
F = тяга двигателя, N (кгс)
Isp = удельный импульс, s
Lcc = длина камеры сгорания, mm
Mf = массовый секундный расход окислителя и топлива, g/s
Pcc = давление в камере сгорания, kPa (kg/cm2)
Pp = давление подачи топлива перед двигателем, kPa (kg/cm2)
Rf = частота вращения газов в камере сгорания, Hz
t = время, s
V = скорость истечения газовой струи, m/s
Vcc = скорость вращения газовой струи в камере сгорания, m/s
Введение
В настоящее время существует два основных типа ракетных двигателей: химические ракетные двигатели (жидкостный, или твердотельный) и электрические ракетные двигатели (ионный, или плазменный). Первые обладают большой тягой (F) и не высоким удельным импульсом, вторые низкой тягой и высоким удельным импульсом (Isp). Представляется интересным объединение этих двух типов ракетных двигателей в один гибридный вариант. Целью при этом является получить высокие тяговые характеристики, с существенно более высоким удельным импульсом. Методом достижения этой цели явилось создание концепции реактивного двигателя на новых принципах. Данное исследование проводилось в течение ряда лет, с проведением большого количества экспериментов. Часть результатов этих исследований представлена в данной статье, в виде отчета о испытаниях трёх модификаций реактивных двигателей (РД), работающих по схеме на новых принципах.
Рассмотрим кратко существующие схемы работы РД. Работу химических РД рассмотрим на примере жидкостного РД. В камеру сгорания (КС) подаётся смесь топлива с окислителем (в основном аксиально, вдоль оси двигателя), где происходит ее горение с образованием большого количества газов. Скорость движения этого количества газов в камере сгорания РД незначительна и обычно в расчётах не используется. Увеличение скорости газовой струи происходит в сопле Лаваля, состоящего из дозвуковой и сверхзвуковых частей (существующая схема работы РД).[1] При этом надо учитывать, что любой ракетный двигатель выбрасывает из сопла слабо ионизированную плазму. В пламени углеводородного топлива присутствуют заряженные частицы. Экспериментально обнаружено, что концентрация ионов (положительно заряженные частицы, или протоны) и электронов (отрицательно заряженные частицы) в пламени может на 4-6 порядков превышать концентрацию, которая наблюдалась бы при чисто термическом механизме ионизации, и фактически пламя может вести себя как слабо ионизированная плазма. Однако, температура пламени недостаточна для того, чтобы компоненты смеси могли ионизироваться в результате столкновений молекул между собой.[5] Сами же заряженные частицы в пламени двигаются хаотично и никакого влияния на работу жидкостного РД не оказывают.
Принцип работы ионных, или плазменных РД использует заряженные частицы. С начала рабочее тело, обычно какой-либо газ, ионизируется, затем разгоняется в магнитном поле и выбрасывается из двигателя, с применением сопловой части, или без неё, со скоростью реактивной струи существенно большей чем у жидкостных РД. Однако тяга таких двигателей не велика, а расход электрической энергии велик. Так же возникает проблема разделения разноимённых зарядов, чтобы разогнать заряды одного знака, в то время как заряды другого знака должны быть выведены за зоны действия ускоряющего поля. Однако эффективно разделить заряды крайне сложно. Этому препятствуют мощные кулоновские силы притяжения, возникающие между разноименно заряженными сгустками плазмы и немедленно восстанавливающие электрическое равновесие.[2] Жидкостные РД и плазменные РД сейчас бурно развиваются, появляется всё больше их разновидностей и модификаций, но не следует ожидать каких-либо существенных улучшений характеристик их работы.
Рассмотрим, что предлагается в данной работе. В концепции двигателя на новых принципах предлагается использовать заряженные частицы, возникающие в процессе горения топлива, с целью перехода от дефлаграционного турбулентного горения к плазменному горению, позволяющему существенно улучшить характеристики РД.
Возможность заряженных частиц влиять на характеристики горения изучены достаточно хорошо. Например: если пламя горящей свечи поместить в электромагнитное поле, то произойдёт так называемый «эффект бабочки» (смотри рис.1), или разделение и отклонение пламени свечи на две горизонтальные противоположено направленные части. Это происходит из-за свободных положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных электронов в пламени свечи. При этом надо отметить, что правая часть пламени, содержащая положительно заряженные ионы, существенно больше левой части пламени, содержащей отрицательно заряженные электроны. Объясняется это тем, что масса иона примерно в 1800 раз больше массы электрона и соответственно возможность влиять на процессы горения в электромагнитном поле у ионов существенно больше.[3] Из этого можно сделать вывод о том что, количество свободных ионов и электронов в пламени достаточно для того что бы существенно влиять на процессы происходящие при горении углеводородного топлива, при определённых внешних воздействиях.
Как ведут себя заряженные частицы в плазме? Ответ на данный вопрос даёт исследование, проведённое на МКС под названием «Плазменный кристалл». Кратко исследование можно описать так: в низкотемпературную плазму вводятся пылевые частицы заданного размера в условиях микрогравитации с видео регистрацией происходящих процессов. Рассмотрим один из выводов этой работы: при взаимопроникновении облаков микрочастиц различного диаметра возможно спонтанное образование стабильных пространственных структур в плазме (смотри рис.2) линий, цепочек, или проходов.[4] Из этого можно сделать вывод что плазма, при определенных, условиях может создавать пространственную структуру и в пределах этой структуры взаимодействовать на больших расстояниях.
Взаимодействие частиц в плазме является, строго говоря не парным, а коллективным, то есть одновременно взаимодействует друг с другом большое количество частиц.[6]
Так же надо учитывать, что при температурах более 2000 градусов в камере сгорания РД уже частично происходят изменения вида химических связей и как следствие происходит соответствующее увеличение запаса химической энергии, при ещё более высоких температурах, которые в существующих жидкостных РД ещё не достигнуты, может происходить тепловая ионизация, сопровождающаяся затратой энергии и изменяющая внутреннюю энергию газа, увеличивая ее запас.[7]
Сделаем общий вывод: методы повышения ионизации связанны с резким повышением температуры в камере сгорания (КС), или сильным электромагнитным воздействием, связанным с большим расходом электроэнергии, что трудно осуществимо в двигателях летательных аппаратов.
Краткое описание концепции РД на новых принципах и его конструкции
В концепции двигателя на новых принципах для повышения эффективности его работы используется комбинация трех факторов: температура, давление и гравитация. В качестве гравитации в двигателе выступает центробежная сила, возникающая при вращении газа и продуктов горения в КС, с приданием частицам газа максимально упорядоченного движения (тангенциальное, движение по окружности газа в КС). В камере сгорания такого типа средняя кинетическая энергия частиц (вызванная центробежной силой и скоростью вращения газа) может быть больше потенциальной энергии их взаимодействия и такую газовую среду можно будет назвать плазмой. При увеличении давления и скорости движения газов в камере сгорания плазменные свойства частиц будут нарастать, что будет приводить к увеличению эффективности работы двигателя.
Краткое описание конструкции РД на новых принципах. Камера сгорания представляет собой цилиндр с внутренним диаметром Dicc-50 мм и длиной Lcc-300 мм, заканчивающаяся конусным соплом, без сверхзвуковой части. Критическое сечение сопла диаметр Dcn-30 мм. В качестве топлива используется стехиометрическая смесь метана (CH4) и кислорода (O2) в газообразном состоянии. Топливная смесь в камере сгорания подаётся тангенциально (по окружности КС). Всего было проведено три серии испытаний (двигатели РД1, РД2, РД3), с одинаковой геометрией камеры сгорания и сопла, но с разной конструкцией форсунок в КС (смотри рис.3).
Испытание РД1
А. Цель испытания, устройство, описание испытания
Целью испытания РД1 является проверка возможности его работы в цикле, на новых принципах. Конструкция РД1 представляет собой гибрид существующей схемы работы (схема с аксиальной подачей топлива, вдоль оси двигателя), и схемы на новых принципах работы (схема с тангенциальной подачей топлива, по окружности КС). РД1 спроектирован так, чтобы первую часть времени работать по схеме близкой к существующей, а с определенного времени перейти на новый принцип работы. Это достигнуто с помощью расположенных специальным образом форсунок в КС и последовательным их включением. Внешний вид РД1 и схема расположения форсунок в поперечном разрезе, смотри рис.4.
Порядок работы РД1 следующий: в первую секунду работы, включаются первые две форсунки (нумерация от дна КС) и подаётся 26 грамм газовой смеси в секунду, затем каждую последующую секунду включается последовательно по одной форсунке (расход газовой смеси по 13 грамм в секунду на одну форсунку) и так далее до 10 секунды включительно, с замером тяги (F) в ньютонах, каждую секунду. Испытания РД1, с по кадровой съёмке (1 кадр в секунду), рис.5.
B. Результаты испытания, анализ, выводы
Результаты испытания РД1 сведены в общий график, рис.6.
С 1 по 5 секунду РД1 работает по схеме близкой к существующей (топливо подается вдоль оси двигателя), количество используемых форсунок недостаточно для тангенциальной раскрутки газовой смеси. Эта зона работы представлена на Рис.6-желтый сектор (1).
С 5 по 6 секунды РД1 автоматически перешёл с существующей схемы работы (аксиальная подача топлива, вдоль оси двигателя), в режим на новых принципах работы (тангенциальная подача топливной смеси). Рис.6, 5-6 секунды. Количество подключенных форсунок достаточно для тангенциальной раскрутки топливной смеси в КС.
С 6 по 10 секунды РД1 работает по схеме на новых принципах. Топливная смесь в КС подаётся постоянно тангенциально, смотри Рис.3. Характеристики работы РД1 в режиме на новых принципах представлены на Рис.6-зелёный сектор (2).
Анализируя с 5 по 6 секунды работы РД1 видно, что:
Реактивная струя двигателя изменилась, стала ярче плотнее и короче.
Массовый расход топливной смеси (Mf) возрос с 78 до 91 грамма в секунду, в 1.17 раза.
Тяга (F) возросла с 40 Н (4.1 кгс) до 145 H (14.8 кгс), в 3.6 раза.
Скорость истечения реактивной струи (V) выросла с 512 м/с до 1593 м/с, более чем в 3 раза.
Схемы работы двигателя на 5 секунде рис.7, на 6 секунде рис.8.
На пятой секунде двигатель работает по схеме близкой к существующей (топливо подаётся вдоль оси двигателя). Данные: скорость газовой смеси и продуктов горения в КС близка нулю, тяга F-40 Н (4.1 кгс), массовый расход Mf-78 грамм в секунду, скорость истечения V-512 м/с.
На 6 секунде двигатель работает по схеме на новых принципах (топливо подаётся тангенциально). Данные: скорость продуктов горения В КС не равна нулю, тяга F-145 Н (14.8 кгс), массовый расход Mf-91 грамм в секунду, скорость истечения V-1593 м/с.
В процессе испытаний РД1 был осуществлён переход во время работы двигателя с одного цикла на другой. Серьезных замечаний по результатам испытаний не было.
Из физических законов известно, что скорость истечения газовой струи из диффузора не может быть выше локальной скорости звука, а сама локальная скорость звука пропорциональная корню квадратному температуры в КС (для пары метан-кислород при горении в КС приблизительно 900 м/с). С 1 по 5 секунду испытания скорость истечения до звуковая, до 512 м/с, что соответствует локальной скорости звука и работе двигателя по схеме близкой к существующей. Однако, с 6 по 10 секунды скорость истечения становится более 1593 м/с и соответственно скорость истечения реактивной струи становится сверхзвуковой. При этом надо учитывать, что сверхзвуковая часть сопла у РД1 отсутствует.
Что произошло? С 1 по 5 секунды все происходит согласно работе двигателя по существующей схеме, при этом надо учитывать, что скорость продуктов горения в КС близка к нулю. Фактически в КС РД1 только потенциальная энергия (ее характеризует температура и давление в КС), кинетическая энергия в КС двигателя практически равна нулю, а преобразование потенциальной энергии в кинетическую происходит только в сопловой части. А вот с 6 по 10 секунды всё по-другому, в двигателе на новых принципах изначально топливо подаётся тангенциально из форсунок в КС и обладает существенной скоростью, соответственно уже в КС доля кинетической энергии велика. Появляется дополнительная ступень для увеличения скорости истечения реактивной струи помимо сопловой части.
По результатам испытаний РД1 можно сделать вывод, что цикл на новых принципах, в исследованном диапазоне эффективней (рис.8), по сравнению с существующей схемой работы (рис.7), а сама схема на новых принципах представляет практический интерес.
Следующим вариантом РД на новых принципах было испытание РД2 с изменённой конструкцией КС.
Испытание РД2
А. Цель испытания, устройство, описание испытания
Целью испытания РД2 является исследование его работы на новых принципах и получение дроссельной характеристики двигателя. Измерялась тяга (F) и давление подачи топлива на входе, перед двигателем (Pp). Для РД2 схема расположения форсунок и направление вращения газов в поперечном разрезе (со стороны сопла) в КС смотри рис.9.
Порядок проведения экспериментов для РД2 следующий. Проводятся четыре отдельных эксперимента с последовательным увеличением давления подачи топлива на входе, перед двигателем и замером тяги двигателя. В каждом эксперименте задействованы сразу все форсунки в КС. РД2 показал максимальную тягу F-420 Н (42,8 кгс), при давлении подачи топливной смеси Pp-700 кПа (7,1 kg/cm2).
Во время работы первого образца РД2 (всего было испытано три модификации РД2), при давлении подачи топлива Pp-700 кПа, произошёл быстрый (1-2 секунды) эффект прогара сопла двигателя, вследствие смещения газовой струи от центральной оси. Противоположная от прогара сторона сопла не была повреждена. По повреждению (эффект прогара) сопла хорошо видно, как происходит разворот газовой струи из поперечного вращения в продольное движение реактивной струи. Эффект прогара и разворота газовой струи, смотри рис.10.
Одновременно с этим был отмечен ещё один эффект. В КС РД2 топливная смесь в КС подается по часовой стрелке (рис.9), а при выходе реактивной струи из двигателя, помимо основного продольного перемещения реактивной струи, появляется медленный вращательный эффект всего объема газа реактивной струи.
Вращение реактивной струи происходит в противоположном направлении (против часовой стрелки) от вращения газа в КС (по часовой стрелке), направление вращения которого задается форсунками. Этот вращательный эффект реактивной струи появляется сразу при пуске двигателя, даже при самых низких давлениях подачи топлива. Схематическое движение газовой струи в РД2 смотри рис.11.
Для предотвращения повреждения сопла при испытании второго двигателя РД2, было применено охлаждение сопловой части и изменена схема подключения форсунок. Однако, повреждение сопла повторилось в том же самом месте.
При испытании третьего двигателя РД2, ещё раз была изменена схема подключения форсунок, а сам двигатель перевёрнут на 180 градусов, но эффект прогара произошёл и этом случае, в том же самом месте, только с противоположной стороны.
Устранить эффект прогара перечисленными выше методами не удалось.
B. Результаты испытания, анализ, выводы
РД2 стабильно работал и показал тягу (F) в диапазоне 0-420 H при давлении подачи (Pp) газовой смеси от 0-700 kPa. При более высоком Pp происходил эффект прогара сопла. Полученных данных в этом диапазоне до 700 kPa достаточно для построения дроссельной характеристики РД2 (Pp-тяга). Дроссельная характеристика, смотри рис.12, представляет собой квадратичную зависимость. Все двигатели со стандартной схемой работы имеют линейную дроссельную характеристику. При квадратичной зависимости, в отличии от линейной, динамика роста удельного импульса (Isp) будет выше.
Обсудим перечисленные эффекты и данные. Выше достаточно подробно описан эффект прогара сопла и эффект медленного вращения реактивной струи при выходе из двигателя. Оба эти эффекта надо рассматривать совместно и объясняются они переходом дефлаграционного горения в плазменное, в КС и сопле у РД2. Струя, выходящая из двигателя, обладает связанностью и коллективными эффектами характерными для плазмы. Процесс нарастания плазменных свойств происходит плавно, по мере повышения давления в КС. Медленное вращение реактивной струи при выходе из двигателя известно в физике и называется дрейфом. Сам же дрейф характерен для плазмы (смотри рис.13).
Исходя из плазменных свойства реактивной струи, можно смоделировать процессы, происходящие в РД2. Учитывая коллективные свойства и связанность в газовой (реактивной) струе, при плазменном горении, можно объяснить эффект прогара сопла. А саму струю можно представить в виде пружины (учитывая её связанность и коллективные свойства). В этом случае реактивная струя, выходящая из сопла, за счёт ее разворота в противоположную сторону относительно струи в КС, прижимается к стенке диффузора сопла, в результате чего происходит эффект прогара (рис.14).
Соответственно, учитывая схему работы РД2 и процессы происходящие при его работе можно сделать вывод, что этим процессом можно управлять через изменение конструкции КС. Изменив направление движения газовой струи на противоположное в КС, можно устранить эффект прогара сопла. Изменённая схема смотри рис.15.
Изменённая схема (рис.15) реализована и испытана в РД3.
Испытание РД3
А. Цель испытания, устройство, описание испытания
Целью испытания РД3 является исследование режимов работы РД с учетом изменений в конструкции КС согласно рис.15 (направление вращения газов в КС против часовой стрелки). Измерялась тяга (F), давление в КС (Pcc), давление подачи топлива перед двигателем (Pp), записаны спектры звука во время работы двигателя. Для РД3 схема расположения форсунок и направление вращения газов в поперечном разрезе (со стороны сопла) в КС смотри рис.16. Внешний вид РД3 смотри рис.17. РД2 и РД3 внешне не отличаются, все их конструктивное отличие заключается в КС, у РД2 вращение газов в КС по часовой стрелке, а у РД3 в КС против часовой стрелки. Сопловая часть, геометрические размеры форсунок и их количество одинаковые. Порядок проведения экспериментов для РД3 следующий. Проводятся три отдельных эксперимента с последовательным увеличением давления подачи топлива на входе перед двигателем (Pp), с замером тяги (F) и замером давления в камере сгорания (Pcc). В каждом эксперименте задействованы сразу все форсунки в КС. РД3 показал максимальную тягу (F) 2340 H (239 кгс), при давлении подачи топливной смеси (Pp) 2900 kPa (30 kg/cm2) и давлении в КС (Pcc) 2027 kPa (20 kg/cm2).
Доработка схемы работы РД3 согласно рис.15, полностью устранила эффект прогара сопла, явление дрейфа реактивной струи при работе двигателя сохранилось. Вращение (дрейф) реактивной струи при выходе из двигателя и движение газовой струи в КС однонаправленные (смотри рис.18). Двигатель устойчиво работал во всём исследованном диапазоне. Для всех трёх испытаний использовался один двигатель РД3.
B. Результаты испытания, анализ основных данных
РД3 устойчиво работал во всех исследованных диапазонах. Замечаний по работе двигателя не обнаружено. По результатам испытаний построено три графика. Первые два — это дроссельные характеристики (рис.19), взаимосвязь давления подачи топлива перед двигателем (Pp график 2), или давлении в камере сгорания (Pcc график 1) и тяги (F). Третьим графиком является взаимосвязь давления подачи топлива перед двигателем (Pp) и давлением в камере сгорания (Pcc) (рис.21).
Дроссельные характеристики
Проанализировав дроссельные характеристики (рис.19) можно сделать вывод что обе кривые имеют квадратичную зависимость и соответствуют друг другу по динамике их изменения, что в принципе логично. А сами графики, как и в случае с дроссельными характеристиками у РД2 имеют квадратичную, а не линейную зависимость, как у двигателей со стандартной схемой работы, что лучше. Так как у
РД3 и РД2 размеры КС, сопла, сечение форсунок и их количество одинаковы, разное только направление вращения газовой смеси в КС то объединим их дроссельные характеристики (рис.12 и 19) по подаче топлива (Pp) и тяге (F) в один график, объединённых дроссельных характеристик РД2 и РД3 (рис.20). В целом характеристики обоих двигателей хорошо согласуются, квадратичная зависимость сохраняется, однако сектор 2 (РД3) выглядит предпочтительнее, чем сектор 1 (РД2). В секторе 2 динамика роста тяги (F) будет выше.
Анализ давления подачи топлива (Pp), и давления в КС (Pcc)
Проанализировав график для РД3 взаимозависимости (рис.21) давления подачи топливной смеси перед двигателем (Pp) и давлением в камере сгорания (Pcc) можно сделать следующий вывод, что при увеличении давления подачи топлива в двигатель, разница давлений сокращается, что является положительным моментом в процессе работы двигателя. Уменьшаются энергетические затраты на подачу топлива в двигатель, режимы работы турбокомпрессора двигателя становятся более щадящими и экономичными. Возможно достижение более высоких давлений в КС, при более низких давлениях турбокомпрессора. Рассмотрим почему это происходит.
У двигателя с существующей схемой работы (рис.22) при подаче газовой смеси в КС приходится преодолевать встречное сопротивление расширяющихся газов при его горении (частично при встречных векторах действующих сил).
В схеме на новых принципах работы РД (рис.23) газовая смесь подаётся по окружности, что создаёт эффект инжекции. Соответственно, вектора действующих сил становятся однонаправленные, сопротивление при подачи газовой смеси снижается.
Анализ спектра звука.
При испытаниях РД3 был записан спектр звука во время испытаний. Рассмотрим и проанализируем эти данные. Скорость газовой струи при её вращении в КС четко прослеживается в спектре звука РД3. При выключении подачи газовой смеси в КС в спектре звука прослеживается плавное снижение частоты вращения газовой струи, с максимальный частоты, до нулевых значений. Проанализированные спектры звука представлены на рис. 24, 25, 26.
Зная частоту вращения газа и диаметр КС (Dicc- 50 mm) можно определить скорость газовой струи в КС.
Анализ рис. 24, 25, 26 показал, что скорость газовой струи в КС при увеличении давления в КС изменяется с 314 до 353 m/s и имеет тенденцию к увеличению скорости. Помимо определения скорости газовой струи, анализ спектра показывает отсутствие низкочастотных колебаний опасных для любых типов двигателей.
Коэффициент тяги (Cf)
Данных, полученных в результате испытаний достаточно для расчета коэффициента тяги (Cf). Для этого надо знать тягу (F), площадь сопла (расчет по Dicc) и давление в КС (Pcc).
Чем больше значение коэффициент тяги (Cf), тем эффективнее сопловая часть и соответственно эффективнее сам двигатель. Коэффициент тяги (Cf) равен тяге (F) РД, делённой на давление в КС (Pcc) и площадь критического сечения сопла (из Dicc).
Коэффициент тяги (Cf) состоит из суммы двух значений, дозвуковой части сопла его значение до 1.2 и сверхзвуковой части, диапазон, 0.5-0.8. У поверхности земли общее значение до 2 (сумма дозвуковой части и сверхзвуковой частей).
Для РД3 коэффициент тяги получен по данным первого испытания при тяге F-867 H и составил Cf=1.8. Для сравнения у РД-180 при максимальном давлении и тяге и соплом, состоящим из дозвуковой и сверхзвуковой частей Cf=1.73. При этом надо
учитывать, что у РД3 сверхзвуковая часть сопла отсутствует. В случае двигателя на новых принципах это объясняется плазменными свойствами газовой струи, и как следствие возможностью устранить ограничения, связанные с преодолением сверхзвуковой скорости, при истечении реактивной струей из диффузора. Что в стандартной схеме работы РД в принципе невозможно (при превышении локальной сверхзвуковой скорости происходит эффект запирания, диффузора, или сопла, со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями). Подробнее смотри испытание РД1. Так же не надо забывать, что уже в КС газ имеет высокую скорость, а в сопловой части происходит его дальнейший рост.
Регулирование тяги РД3 и его диапазон
У РД3 во время испытаний был протестирован режим работы при минимальном давлении в КС и, как следствие, при минимальной тяге. Испытания показали, что тяга регулируется равномерно в диапазоне от нуля и до максимальных значений.
Сразу после пуска реактивная струя имеет сверхзвуковую скорость (рис.27), при малых значениях тяги и давления. Соответственно, громкого хлопка при включении двигателя на максимальную мощность не будет.
Регулирование тяги у РД3 возможно на 100 процентах рабочего диапазона. У двигателей с существующей схемой только около 50 процентов диапазона являются рабочими. Явления неустойчивости процесса горения, включающее в себя скачки давления в КС и опасные низко частотные вибрации, отсутствуют.
Анализ реактивной струи двигателя РД3
Реактивная струя, выходящая из двигателя с существующей схемой работы (рис.28), выглядит как череда скачков уплотнения (скачки Маха), представляющие собой периодическое изменение скорости и давления. Естественно, это негативно действует на реактивную струю, снижая ее эффективность.
При пуске двигателя на новых принципах РД3 (рис.27) наблюдается максимальное количество скачков Маха, расположенных равномерно вдоль реактивной струи. По мере повышения давления в КС, скачки Маха сдвигаются почти полностью к соплу и начинают исчезать (рисунок 29 a, b). При максимально испытанном давлении в КС, для РД3 (рисунок 29 c), они полностью исчезли (кроме первого сверхзвукового скачка Маха).
Рис.29. RE3 : a) тест 1, b) тест 2, c) тест 3.
Реактивная струя выглядит оптимально: ее переходный слой резко очерчен, она равномерна по структуре и в целом напоминает струю плазменных двигателей. Степень расширения реактивной струи оптимальна.
Анализ плазменных свойств РД1, РД2, РД3, схема двигателя на новых принципах работы
Сразу после пуска РД2, РД3 при низком давлении в КС, струя газов, выходящая из сопла, ведёт себя как плазма. Почему это происходит в двигателе на новых принципах? Давайте разберёмся.
В двигателе с существующей схемой работы, горение в КС имеет вид турбулентного горения (рис.30). Как уже писалось выше в обычном пламени уже
достаточно заряженных частиц, и они способны при определённых условиях воздействовать на процесс горения. Но, при турбулентном горении газа в КС (что характерно для двигателя с существующей схемой) движение элементарных частиц хаотическое, без системное. Любое воздействие на эти частицы, в том числе и с помощью электромагнитного поля, не приведёт к каким-либо существенно положительным эффектам в работе двигателя, с существующей схемой работы.
В двигателе на новых принципах все по-другому. У двигателя на новых принципах изначально проработаны процессы упорядоченного движения газовых частиц, как топлива, так и продуктов сгорания в КС. Рассмотрим основные из них. Топливо в КС двигателя подаётся тангенциально (по окружности КС), по всей ее площади. Подача топлива в КС происходит с помощью щелевых форсунок (рис.31), с целью придать топливу максимально ламинарное (упорядоченное) движение.
Вращательное движение с большой скоростью топлива и продуктов сгорания создаёт существенную центробежную силу, так же усиливающий ламинарный эффект, за счёт более равномерного распределения газа и продуктов сгорания по стенкам КС. Уже при низком давлении в КС, при пуске двигателя, струя газов, выходящая из сопла, ведёт себя как слабо ионизированная плазма, количество ионизированных частиц составляет в общем объёме доли процента. Однако, плазменные свойства проявляются сразу и их можно определить как стационарные, постоянно действующие. Каждая частица взаимодействует с многими другими окружающими ее частицами, вследствие чего частицы плазмы, помимо хаотического теплового движения, могут участвовать в различных упорядоченных движениях. Проявлением плазменных свойств, в первый момент после пуска, является изменение направления вращения струи газов при выходе из сопла РД2 (смотри рис.32). Более подробно это описано в разделе о испытании РД2.
Справа схема работы РД2 (рис.32c), газы в камере сгорания вращаются по часовой стрелке (если смотреть со стороны сопла), это задается блоком щелевых форсунок в КС, а газы выходящие из сопла меняют направление вращения (дрейфа), на противоположное, против часовой стрелки. На левой фотографии (рис.32a) показан момент пуска двигателя РД2 и появления дрейфа. На центральной фотографии (рис.32b) показан эффект дрейфа в момент превышения скорости звука (Скачки Маха). Эффект дрейфа на обоих фотографиях происходит в противоположном направлении от вращения газовой смеси в КС.
Благодаря коллективным взаимодействиям, плазма ведёт себя как своеобразная упругая среда, в которой легко возбуждаются и распространяются различного рода колебания и волны. В качестве примера можно привести возможность измерения частотных характеристик в КС (смотри рис.33).
Для сравнения на рис.34 приведен спектр звука работы РД с существующей схемой работы. Частотные характеристики почти равномерно распределены по всему спектру.
Перечислим кратко некоторые выявленные во время испытаний РД1, РД2, РД3 проявления плазменных свойств:
При испытаниях РД1 в дроссельных характеристиках двигателя был обнаружен резкий всплеск тяги при практически неизменном уровне расхода топлива, что невозможно для двигателя с существующей схемой работы.
Дрейф. Медленное вращение газовой струи против часовой стрелки (если смотреть со стороны сопла на двигатель).
Возможность управлять плазменной струей, с целью предотвращения эффекта прогара сопла (смотри испытание РД2, РД3). При дефлаграционном горении это невозможно.
Изменение дроссельных характеристик (Pcc-тяга) с линейной функции на квадратичную.
Плавное исчезновение скачков Маха в реактивной струе по мере увеличения давления в КС и нарастания плазменных свойств.
Коэффициент тяги РД с соплом, без сверхзвуковой части, при низком давлении в КС, аномально высокой Cf=1.8.
По результатам испытаний двигателей на новых принципах рассмотрим физическую схему работы РД3 и опишем процесс, происходящий в двигателе.
Как писалось в введении, в процессе горения в пламени уже есть существенное количество положительно и отрицательно заряженных частиц, способных при определённых внешних воздействиях влиять на процесс горения (эффект <<бабочки>>) и проявлять плазменные свойства. При подаче топлива тангенциально и его горении, газ начинает вращаться с большой скоростью (353 m/s) в КС. При этом возникает существенная центробежная сила. Центробежная сила равна произведению квадрата скорости газового потока (353 m/s) на секундный расход топливной смеси (применим 1 kg/s), делённые на радиус КС (25 mm). Естественно, эта сила перераспределена по всей площадь поверхности КС (КС: радиус R-25 mm, длина h-300 mm). Соответственно учитывая перечисленные выше данные, центробежная сила равна 1000 H на 1 mm^2. Что является существенной силой, влияющей на процессы, происходящие в КС. Ещё раз повторю, при обычном горении уже образуется достаточное количество свободных заряженных частиц, а в случае же воздействия на горение центробежной силы, их количество существенно увеличивается. Учитывая, что процесс горения происходит на большой скорости, и при воздействии центробежной силы, а масса положительно заряженных протонов в 1800 раз больше отрицательно заряженных электронов, происходит процесс их разделения. Более тяжелые протоны начинают вращаться с большой скоростью по максимальному диаметру в КС, а лёгкие электроны остаются в её центральной части. Понятно, что проблема разделения разноимённых зарядов, в схеме на новых принципах происходит естественным путём, без каких-либо энергозатрат. Разделение заряженных частиц и вращение (движение) положительно заряженных частиц с большой скоростью приводит к возникновению магнитного поля в двигателе на новых принципах. Естественно, если есть движущееся магнитное поле, то возникает и электричкой ток. Этим и объясняется образование плазменной струи в двигателе. Касательно возникновения дрейфа реактивной струи при её выходе из двигателя (при работе газовая струя, выходящая из двигателя, начинает вращаться против часовой стрелки, если смотреть со стороны сопла на двигатель), это явление совпадает с правилом правой руки, или правилом буравчика и объясняется электрическими свойствами плазмы. Схема движения заряженных частиц у РД3 представлена на рис.35. Исходя из вышесказанного, разгон газовой струи происходит на всем протяжении от КС, сопла и до реактивной струи, выходящей из сопла. В заключение добавлю одно предположение, если на электрические процессы происходящие в РД на новых принципах наложить внешнее соответствующее электрическое поле, то можно получить усиление всех процессов в двигателе по разгону реактивной струи.
Выводы
Проведённые испытания трёх двигателей на новых принципах работы, и их результаты, показывают, что представленная концепция перспективна, и обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с существующей схемой работы РД.
Перечислим некоторые преимущества двигателя на новых принципах и проблемы, выявленные в результате испытаний. Преимущества двигателя на новых принципах:
Можно получить более высокое значение импульса РД, при более низком давлении в КС. Возможно достичь рекордные значений по импульсу для жидкостных РД.
Равномерная и стабильная работа двигателя во всех диапазонах (по тяге от нуля и до максимальных значений) в безопасном режиме, отсутствие нестабильного горения в КС, отсутствие низкочастотных колебаний и вибраций.
Отсутствует, или существенно уменьшится сверхзвуковая часть сопла Лаваля. Особенно это важно для вакуумных РД, уменьшится их размер, устраняется проблема недорасширенный реактивной струи в вакууме, за счёт ее плазменных свойств.
Существенно меньшие энергетические расходы по подаче топливной смеси в КС, чем у двигателей с существующей схемой работы.
Аномально высокий безразмерный коэффициент тяги (Cf=1.8) при отсутствии сверхзвуковой части сопла, что говорит о высокой эффективности схемы РД на новых принципах. Реально достижим Cf>3 на уровне земли.
Отсутствует сверхзвуковой хлопок при пуске двигателя. Сверхзвуковой хлопок РД на новых принципах работы происходит сразу после пуска двигателя при малой тяге, и как следствие он практически не слышен. А вся дальнейшая работа двигателя происходит в сверхзвуковом режиме истечения реактивной струи.
В отличие от существующих плазменных двигателей, где тяга двигателя обычно до одного ньютона, схема работы двигателя на новых принципах позволяет получить тягу от одного ньютона до сотен тонн тяги в плазменном режиме.
К недостаткам можно отнести очень большую нагрузку на стенки КС из-за большой центробежной силы возникающей при вращении топливной смеси в КС и как следствие более сложная конструкция КС, при отсутствии опыта в создании двигателей и КС на новых принципах работы с использованием криогенных компонентов.
В конце одно замечание, связанное с испытанием РД1 (рис.6). А точнее со скачком тяги двигателя с пятой по шестую секунды работы. Известно, что дроссельная характеристика работы реактивного двигателя представляет собой неразрывную линию. Однако в данном случае это не так, и имеет место скачек тяги. Объясняется это просто. Если мы будем испытывать по отдельности двигатель со стандартной схемой работы и двигатель на новых принципах работы, то в первом и во втором случае принцип неразрывности (закон сохранения энергии) будет соблюдаться неукоснительно, правда в первом случае зависимость будет линейной, а во втором квадратичной (рисунки 19,20). В случае же с испытанием РД1 (рис.6) происходит переход режима дефлаграционного горения, в режим плазменного горения, и как следствие происходит скачек тяги двигателя, связанный с большей энергетической эффективностью работы двигателя на новых принципах, по сравнению с существующей схемой. При этом надо учитывать, что двигатель на новых принципах использует дополнительную энергию гравитации (центробежная сила), которая в двигателе со стандартной схемой не используется.
Проведённые испытания трёх двигателей дали достаточно большой объём рабочей информации для проведения в кратчайшие сроки дальнейших работ.
А его конструкция может быть реализована в проекте по созданию двигателя на новых принципах в ближайшее время.
Этот обзор по испытанию трёх модификаций двигателей на новых принципах работы передаёт основную часть испытаний и принципов действия. В случае, если вас заинтересует эта работа с практической точки зрения (проектирование, изготовление, испытание и так далее), я готов обсудить проведение совместной работы по созданию РД демонстратора уже с использованием криогенной топливной пары метан-кислород и тягой 5-10 тонн силы.
Данная работа проведена по собственной инициативе, мною лично, за счёт собственных средств.
Контакты для связи: kulevsp@gmail.com
Таблицы
Таблица 1.
Таблица 2.
Таблица 3.
Литература
Список литературы
Periodicals
[1] Dieter K. Huzel, “Modern Engineering for Desing of Liquid-Propellant Rocket Engines”, Ingeniería de transportes y aeronautica Progress in astronautics and aeronautics, AIAA, Vol.147, 1992,p.7.
[2] Juk B. E. “Electric hydrogen rocket engine concept”, Innovative science, Vol.62, 2016, Pp 65-67.
[3] Graff, G., Kalinovwsky, H. & Traut, J. “A direct determination of the proton electron mass ratio.” Z Physik, Vol. 297, 1980, Pp. 35-39. doi: 10.1007/BF01414243
[4] Pustylnik M. Y., Fink M. A., Nosenko V. , Antonova T., Hagl T., Thomas H. M., Zoblin A. V., Lipaev A. M., Usachev A. D., Molotov V. I., “Plasmakristall-4: New complex (dusty) plasma laboratory on board the International Space Station.”, Review of Scientific Instruments, Vol.87, Vol.87, 2016. doi: 10.1063/1.4962696
Books
[5] Lawton James, Weinberg F., “Electrical aspects of combustion”, Oxford: Clarendon press, 1969, p.183.
[6] Artsimovich L. A., “Elementary Plasma Physics”, Atomizdat, 1969,Pp200.
[7] Dobrovolskii M. B., “Liquid rocket engines: design basics”, Batman Moscow State University, 2005, Pp 487.
Used photos
Рис.1 - Video channel Veritasium, “What’s In A Candle Flame?”
Рис.2 - KUDSVERCHKOV. ISS.,”Plasma Kristall experiment.”
Рис.30- SpaceX, “Structure in Turbulence.”
Комментарии (338)
iliasam
29.11.2023 12:57+7"В качестве гравитации в двигателе выступает центробежная сила, возникающая при вращении газа и продуктов горения в КС"
Что-то странное я прочитал...
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+12Согласен ! Правильнее было бы написать создание физической силы посредством центробежной силы.
HomoLuden
29.11.2023 12:57Если не ошибаюсь, ещё Эйнштейн заключил, что сила получающаяся при ускоренном движении и притяжение массивным телом не просто эквивалентны, а по сути являются одним и тем же с точки зрения теории относительности. Так что звучит вычурно, но вроде бы не противоречит нынешним представлениям.
ihouser
29.11.2023 12:57+31Что за дичь :(. "На новых принципах" повторено столько раз, будто хабр гранты раздает, причём "на новых принципах", зависимо от числа повторов.
Можете пояснить суть этих "на новых принципах" в одном предложении? И да так, чтобы стало ясно живущим "на старых принципах"?
NickDoom
29.11.2023 12:57+38« — А где бабуля? — Я за неё».
В одном предложении: автор сделал в камере сгорания МГД-генератор, от которого in situ питается ионный бустер, дополнительно ускоряющий истекающие газы и/или добавляющий к соплу ещё изрядный бесплатный кусок из «невесомого неубиваемого мифрила», сиречь магнитного поля.
Подозреваю, что это только начало и кустарщина, а вот когда всё это хорошенько смоделируют на CUDA и посчитают оптимальную форму — отрасль уже никогда не будет прежней.
ssj100
29.11.2023 12:57+13отрасль уже никогда не будет прежней.
мы еще от "ведра" не отошли
А так пусть пробуют никто не знает что за стенкой
NickDoom
29.11.2023 12:57+1«Ведро» тоже не бесполезное — в него можно орать :-D
vibornoff
29.11.2023 12:57Полагаю, может быть ещё интереснее.
Например, за счет того, что истекающие из сопла газы оказываются ЭМ-связаны с газами в камере сгорания, с одной стороны, и взаимодействуют с условно-неподвижным окружающим воздухом, вовлекая его в движение, с другой стороны, оказывается, что масса отбрасываемой реактивной струи выше массы исходного топливного заряда.
Эдакий гибрид ракетного движка и лифтера получается... Хоть и верится с трудом, что такой эффект могли не заметить за 80+ лет истории ракетостроения.
Dmitrsha01
29.11.2023 12:57Окислитель из гексафторида обеднённого урана даст хорошую ионизацию, но камере сгорания придётся стать немножко керамической. Ещё понадобится сепаратор ионов и питание электростатического ускорителя. Останется найти в пустыне какую-нить ЛЭП, лес всё же жалко
nio-kun
29.11.2023 12:57+50Новый принцип работы заключается в тангенциальной подаче смеси в камеру сгорания? Ну так и следует писать: "двигатель с тангенциальной подачей смеси".
А то вот это "двигатель на новых принципах" действительно звучит как-то... нехорошо. Торсионными полями или EmDrive попахивает.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+10В статье это написано . В двигателе используется плазменный вид горения ( низкотемпературная плазма) это подробно описано. За счет этого появляется возможность устранить большинство недостатков существующей РД.
udik_chudik
29.11.2023 12:57+15Горение бывает дефлаграционное и детонационное, других типов горения не бывает. С предыдущим комментатором согласен, нового принципа тут нет. Все та же дефлаграция и все та же теория (ударные адиабаты (Rankine–Hugoniot) и тд..). Да и причем тут плазма? Не увидел в статье ничего про коллективные процессы в камере и тд
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+3Да есть такой тип горения , он довольно хорошо описан в физике. Кстати современные концепты РД и направленны на повышении ионизации в реактивной струе РД.
Насчет коллективных свойств например : с помощью плазменного горения удалось избежать эффекта прогара сопла, простым изменением направления вращения в КС , или превысить локальную скорость звука при испытаниях РД1. Ну не возможно превысить локальную скорость звука при истечении газовой из диффузора при дефлаграционном типе горения.
udik_chudik
29.11.2023 12:57+12Нет такого типа, вы путаете теплое с мягким и называете вещи не своими именами.
Отдельно про "современные концепты РД и направленны на повышении ионизации в реактивной струе РД", опять же без указания о каких именно типах РД говорится звучит странновато. В классических РД ионизация в струе - страшный порок на который впустую расходуется внутренняя энергия топлива
У меня вода в туалете тоже вращается когда смывается. Это уже коллективное свойство плазмы? а где тут экранирование, Ленгмюр и тд, вы точно о тех "коллективных" процессах говорите? Опять же, причем тут плазма?
В статье ничего нет про то как были получены скорости истечения. А получить выше звука при сжатии нельзя, да, только расширять после критики, что у вас и происходит
NickDoom
29.11.2023 12:57+4Кстати, если там действительно не только сопло-магнитная-бутылка, но и ускоряющее поле — плазма может разогнаться до неожиданных скоростей, её же не только механика разгоняет.
UPD: поле может возникнуть, например, просто из-за сепарации плазмы. Будучи сильно положительно заряженным, ионное облако получит взаимное отталкивание. Количественно эффект не берусь оценить, конечно.
NickDoom
29.11.2023 12:57+1Кстати, о плазме: не пробовали пустить тооооненькую струйку расплавленного натрия? Там даже при низких температурах сразу подскочит степень ионизации, соответственно, и напряжённость поля.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+1Идея правильная, я ее осуществил Прада немного по другому, но к сожалению написать про это не могу.
Ig_B
29.11.2023 12:57+2-удалось избежать эффекта прогара сопла, простым изменением направления вращения в КС
Вот это странно, с чего бы такая ассимметрия к направлению вращения?
Chamie
29.11.2023 12:57+1Там же вращение плазмы по правилу буравчика описано, поэтому при подаче в другую сторону поле другое.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Ассиметрия возникла из за разных направлений вращения газов в КС и в реактивной струе ( дрейф ). Ее просто принимало к стенке диффузора. При смене направления вращения газов в КС оно совпало направлением вращения дрейфа реактивной струи. Ну и эффект прогара полностью исчез.
Струя стала вылетать напрямую.
NickDoom
29.11.2023 12:57Предлагаю «МаГД-ИБ ЖРД» :) Агрегат МГД-генератора и ионного бустера на сопло. И произнести нормально можно, не сломав язык. Магдиб жэ эр дэ.
Два фактора: 1) согласие, собственно, автора (может, предпочитает по фамилии назвать, например?) и 2) валидность термина «ионный бустер» (кто-то что-то так уже пытался обозвать).
agat000
29.11.2023 12:57+10Я знаю как назвать. Но боюсь произнести здесь это слово на букву Т, обозначающее "скручивать, крутить". Карма улетит в преисподню.
Astroscope
29.11.2023 12:57+2Попробуйте иносказательно. Ну, скажем, так: "Давайте представим себе пружину, которая не свита в цилиндрическую, эллиптическую или близкую по форме спираль, а развернута до L-образного элемента или даже до совсем прямого стержня. Однако, в отличие от, скажем, рессоры, упругая деформация такой пружины носит преимущественно аксиально-вращательный характер". Это просто пример. Уверен, у вас получится даже лучше.
agat000
29.11.2023 12:57+2Чукча не механик, чукча обычный слаботочник, "12-вольтовый" . Я и словей таких не знаю.
Знаю правило буравчика и "правой руки", прости господе.
Astroscope
29.11.2023 12:57"12-вольтовый"
Автомобильный, значит? Ну так знаете же, что французы одно время увлекались
торсионными полямиторсионами в подвесках вместо обычных пружин - считалось, видимо, что это позволяет выкроить больше места в нанолитражках между колесными арками, полностью убирая объемные цилиндрические пружины и странным образом размещая амортизаторы.Знаю правило буравчика и "правой руки", прости господе.
А, правило правой руки все знают: во избежание поражения электрическим током не касайтесь оголенного провода правой рукой.
Wesha
29.11.2023 12:57+1А, правило правой руки все знают: во избежание поражения электрическим током не касайтесь оголенного провода правой рукой.
Вот Вы, например, не знаете. Зря смеетесь.
Правило левой руки
Если расположить ладонь левой руки так, чтобы линии индукции магнитного поля входили во внутреннюю сторону ладони, перпендикулярно к ней, а четыре пальца направлены по току, то отставленный на 90° большой палец укажет направление силы, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током.
Правило правой руки
Если обхватить проводник правой рукой так, чтобы оттопыренный большой палец указывал направление тока, то остальные пальцы покажут направление огибающих проводник линий магнитной индукции
Astroscope
29.11.2023 12:57Вот Вы, например, не знаете.
Нет. То есть да.
Правило правой руки
Об этом, на самом деле, уже была статья на Хабре.
alexhott
29.11.2023 12:57+4Кроме слов "на новых принципах" новых принципов я не увидел. Сравнения с такого же масштаба классическим двигателем на томже стенде с тем же топливом тоже. Напоминает печи "бубафоня" с кпд 150% на дровах и опилках.
FrolVII
29.11.2023 12:57+14По количеству комментов в духе
"да что этот нигер себе позволяет""новых принципов я не увидел" социологи/психологи, наверное, могли бы делать интересные выводы об общем состоянии аудитории. Надо только как-то детерминированно описать эту зависимость.NickDoom
29.11.2023 12:57+8Случайная флуктуация в виде зашедшего на огонёк члена Пояснительной Бригады всю эту статистику превратит в тыкву :-D :-b
Sunrise33g
29.11.2023 12:57+1Просто в российском обществе принято принижать человека и превозносить организации. Если бы туже самую концепцию представил какой-нибудь НИИ или Росговнотех - здесь были бы довольны. И не такую дичь проглатывали.
А по теме поста - это просто ещё одно перспективное улучшение существующей технологии. И в другой локации автор определённо сможет добиться успеха, но не здесь.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Ха ха интересное замечание. Просто все кардинально новое ломает человеческую психику. Представьте вы всю жизнь спали с учебником термодинамики под подушкой, а тут с вас требуют срочно изучить учебник типа физика низкотемпературной плазмы ну естественно это вызывает эмоции.
NickDoom
29.11.2023 12:57+6150% — фигня, вот если взять хороший газогенератор обращённого процесса, от него запустить старый движок от «жигуля», им крутить кондей в режиме теплового насоса, а внешний блок сунуть в ближайший пруд — вот тут формула КПД для цикла Карно даёт нечто сногсшибательное :)
Там, правда, не совсем «КПД» в полном смысле слова, а скорее «курс обмена энергии на разницу температур»… так что фанаты вечных дрыгателей опять в пролёте :) Но, тем не менее, с куба дров можно получить тепла намного больше, чем все эти бубервеники :-D
Astroscope
29.11.2023 12:57+1вот тут формула КПД для цикла Карно даёт нечто сногсшибательное
Так на новых принципах же!
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Согласен чтение научных статей утомительное занятие.
CharlesFrost
29.11.2023 12:57+1Да? У меня эта статья "залетела" как хорошая фантастика ))
Ну, разве что чуток стиль поправить, да где-то там пару опечаток видел.
BugM
29.11.2023 12:57+10Новых принципов стоит убрать, а сути добавить. Текста много, а в чем само улучшение вообще непонятно.
Форсунки по другому расположены? Непохоже что за 60 лет все возможные варианты расположения фосунок не перепробовали и стоит поискать ошибку в стенде.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+11Кстати да за 60 так и не попробовали такой тип подачи топлива в КС. В открытой печати и патентный поиск не дали результата по данной теме.
Допускаю что пробовали , столкнулись с прогаром сопла и бросили .
NickDoom
29.11.2023 12:57+3Да не, это надо чётко представлять цель, то есть держать в голове схему. «Просто так» никто не станет делать внутри камеры сгорания ультрацентрифугу для плазмы.
NiTr0_ua
29.11.2023 12:57+1могли пытаться для других целей, не связанных с плазменными эффектами - например, охлаждение стенок камеры либо упрощение подачи топлива за счет эффекта эжектора/инжектора, либо закручивание истекающих газов для уменьшения их рассеивания, соответственно, уменьшения сопла... это - самое очевидное.
NickDoom
29.11.2023 12:57например, охлаждение стенок камеры
Судя по всему, КС в экспериментах автора именно поэтому и не прогорает (образовался устойчивый слой, как на лопатках турбины), так что склонен согласиться. Видимо, «в другую сторону» чуть иначе сыграли допуски изготовления, чем «в одну сторону».
event1
29.11.2023 12:57+27По-моему, вам нужно как-то назвать эти самые новые принципы. Типа "плазменно-реактивный двигатель" или "реактивный двигатель с вращением рабочего тела". И использовать название и сокращение вместо "новых принципов".
И ещё вопрос, при такой схеме не будет ли горячее рабочее тело прижимать к стенкам камеры сгорания? Вроде, в обычных ЖРД стараются рабочее тело держать подальше от стенок КС, чтоб похолоднее было?
В целом, удачи вам конечно.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+5Да вы правы прижимается и сильно. Однако повреждения КС не было, даже при максимальном давлении, видимо стабильный слой газовой смеси присутствует всегда ( ну естественно в исследованном диапазоне ). Над названием подумаем.
Спасибо
NickDoom
29.11.2023 12:57+6А там стенки камеры сгорания ещё наверняка вносят неучтёнку, причём как в токи от МГД-генерации, так и в конфигурацию магнитных полей. Причём в какой-то момент перед прогаром проходят точку Кюри и характер неучтёнки резко меняется, что может попортить графики.
Ох, задали работки физикам :-D Но девайс, конечно, фантастический.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Согласен что процессы в КС крайне сложны не смотря на видимую простоту схемы. Поэтому обсуждать что там внутри крайне сложно. Но ! Есть ведь результаты испытаний и они дают много интересной информации для анализа. Кстати если бы я сейчас начал проводить испытания этого типа двигателя его конструкция изменилась бы принципиально.
Gryphon88
29.11.2023 12:57+2Да тут не обсуждать надо, а замерять. Количественно все электрические величины померить сложно, но полуколичественно или качественно можно.
elprog74
29.11.2023 12:57+1Может название стоит типа "инжекционно-вихревой"?
Спасибо, прочиталось на одном дыхании, хоть и тема далёкая от моих интересов. Кмк, должна влиять кратность геометрических размеров КС, типа диаметр к длине не более 1:3, может попробуете, если будет возможность?
Ig_B
29.11.2023 12:57Прижимается более плотная и холодная плазма,так что у стенки не так горячо как в центре.
checkpoint
29.11.2023 12:57А почему ? И куда подевалось трение ? Нужно ли полировать стенки КС ? Допускаю, что в КС образуется какой-то смазочный эффект от уплотненных газов возле стенок. Что вообще происходит в "циклонах" при столь высоких скоростях вращения газов. Я думаю, что эта тема уже хорошо изучена.
ksbes
29.11.2023 12:57+1Потому что центробежная сила разделяет газы (там о плазме можно говорить чисто формально) по плотности - более холодные дальше от стенки.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Да трение там без сомнения есть, качество поверхности обычное ( токарный станок), полировать нельзя есть исследования на эту тему. Теплоотвод ухудшается.
В циклонах 10-17 м/с в КС на новых принципах 350 м/с и растет , ничего общего нет.
checkpoint
29.11.2023 12:57Внутреннюю стенку камеры нужно полировать, чтобы уменьшить трение и перенос тепла на корпус камеры. Внешнюю стенку - наоборот, делать с максимальной площадью излучающей поверхности (нафрезеровать не ней рёбер или приварить радиаторы).
elprog74
29.11.2023 12:57Прижимается более плотная и холодная плазма,так что у стенки не так горячо как в центре.
В трубке Ранке в центре холодный поток, а горячий весь по стеночке летит..
propell-ant
29.11.2023 12:57+10[7] Dobrovolskii M. B., “Liquid rocket engines: design basics”, Batman Moscow State University
Феерично: Ba
tman Moscow State University
TonnyRed
29.11.2023 12:57+3Почему не публикуете статью на английском?
kbtsiberkin
29.11.2023 12:57+2Потому что где-то установили срок отчётности по публикациям к первому декабря, наверное... И не важно при этом, где публикация
А тут и обкатать можно, и косяки сообщество поправит
checkpoint
29.11.2023 12:57+5В этом нет ничего плохого. Будь я аспирантом, сделал бы то же самое, ибо получить полную котомку на Хабре не то же самое, что на защите диссертации.
vikarti
29.11.2023 12:57+1А это плохо?
Другое дело что наверно лучше если бы "краткое содержание" из https://habr.com/ru/articles/777062/#comment_26212776 было в начале статьи.
AntonSor
29.11.2023 12:57+1Выглядит неплохо. В принципе, трех таких моторов для летающего ранца хватит :)
NickDoom
29.11.2023 12:57Для ранца лучше всего «турбовеник» с высокой степенью двухконтурности. Да и Ив Росси в целом показал малоперспективность бескрылых ранцев.
Надо делать турбовеники на сапоги (ноги — штука сильная и стоять на них нам в целом привычно), коротенькие крылья на уровне задницы и на руки — щитки для управления полётом. Ногами можно будет играть вектором тяги, а руками заниматься аэродинамической рулёжкой.
Взлёт и посадка, естественно, в нормальной человеческой вертикальной позе, а после разгона — горизонтальный полёт на очень достойных скоростях на очень достойные расстояния.
А какие можно будет на такой штуке фортеля крутить, при полной управляемости обоими векторами тяги и произвольным выворачиванием щитков-рулей — догадайтесь сами, тут птицы обзавидуются.
iboltaev
29.11.2023 12:57А какие можно будет на такой штуке фортеля крутить
Штопор, например) и при посадке руки не досчитаться
murkin-kot
29.11.2023 12:57+1А какие можно будет на такой штуке фортеля крутить
Силёнок не хватит. Грудные мышцы птиц не чета вашим, и то слабоваты для фортелей. Я уж не говорю про тренировку нейросети на хотя бы просто устойчивость в вертикальном положении, чего уж там про устойчивость на фортелях...
DrZlodberg
29.11.2023 12:57+1Леталок (полноценных и не очень) с движками на ногах уже куча. Кто пробовал девайс, который к водному мотоциклу цепляется, говорят, что осваивается весьма легко и быстро. Всё-таки механизм поддержки баланса ногами у нас встроенный. А вот с руками - тут да, могут быть сложности. Но для начала вполне достаточно жестких крыльев, как у того же Росси.
NickDoom
29.11.2023 12:57Жёстких, конечно. Щитки — чисто для рулёжки, маленькие совсем. Смещённые к локтю, чтобы уменьшить плечо рычага, эдакий маленький каплевидный баклер.
В горизонтальном полёте 90% веса — на жёстких крыльях, 10% — на щитках, эдакий коленно-локтевой полёт.
p07a1330
29.11.2023 12:57+3коротенькие крылья на уровне задницы
Неустойчиво будет
Толкающая схема без жесткой направляющей нежизнесопосбна
NickDoom
29.11.2023 12:57+76Дэвид Блейн, ты демон, ты как, КАК это сделал?
Это же чёртов МГД-генератор! Чёртов магнитогидродинамический матьево генератор, от которого in situ питается ионник, добавляющий плюс стопиццот дури к обычному механическому соплу! Как ты это сделал, ты колдун???
И это всё — просто насверлив дырочки под углом???
Так. Мне надо успокоиться и попить воды. Я такого давненько не видел, если видел когда-то, конечно. Сделать из какой-то керосинки действующий агрегат МГД и ионного бустера на сопло — это физика уровня Максвелла, наверное. Все четыре уравнения в одной камере сгорания. Дайте мне ведро, я буду в него орать.
Один только вопрос: как такое в голову пришло?
programmerjava
29.11.2023 12:57+34Радует, хоть, что среди кучи токсичных комментариев к статье нашел один хвалебный, да еще и поднимающий настроение ))
А-то автор все расписал, графики выложил. Постарался хоть как-то. И столько комментариев в токсичном тоне.
А бывают жалуются еще, что на хабре статьи для малолетних выходят в основном.. не торт.. )
NickDoom
29.11.2023 12:57+24Чтобы это оценить, надо сначала понять суть происшедшего на наших глазах :)
Я тоже по названию думал — какой-то очередной эфирный торсионщик, а там… а там такое, что я до сих пор обратно не расфигел.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+6Да все процессы описанные с статье это комбинация существующих физических принципов.
Anatol_1962
29.11.2023 12:57Не уверен, возможно отличаемся от 2 известных принципов горения (статичных компонентов) горением реагентов со сверхзвуковыми скоростями перемешивания, выше детонации.
ElVibrio
29.11.2023 12:57Импульсный детонационный дв. с открытым каналом?
Вам не приходит в голову образ картинки с реактивными джетами, выбрасывании пульсаром/магнетаром?
Что будет, добавить принуд. ионизацию компонентов топлива?
Можно ли динамически управлять положением форсунок?
Что будет, если формировать магнитную бутылку вокруг области сгорания?
Можно ли отводить часть тепла с помощью термоэлектрических эффектов?
Двигающиеся заряды должны вызывать наведенные токи? Можно ли снимать их?
Отмечались ли эффекты ионизирующих излучений?
Продукты сгорания должны разделяться на нейтральный со2, гидроксил он- и ободранный водород н+, что потенциально позволяет 1)защищать стенки 2)управлять центральной струёй?
Можно ли с помощью "эффекта прогара" наоборот, наплавлять керамическое покрытие на стенки?
И самое главное, как стыкуется заявление непричастности к крупным организациям и гойструктурам с доступом на стенд Роскосмоса?
norguhtar
29.11.2023 12:57+3Эммм добрый вечер. Детонационные двигатели давненько изучают. Есть так называемые вращающиеся
В целом этот вариант двигателя к нему близок.
Mih-mih
29.11.2023 12:57+1Асинхронный генератор + рейлган, скорее. Вихревые токи в корпусе КС таки должны быть, иначе непонятно.
oleg_rico
29.11.2023 12:57Почти то же самое подумал при прочтении статей хотя чтобы оценить новизну моих знаний не хватает
Зато вспомнил, что в моветское время МГД генераторы должны были заменить турбины на теплоэлектростанциях.
agat000
29.11.2023 12:57+2Угу, куча расчитаных и управляемых электро-магнитно-плазменных явлений без единого электромагнита и проводочка. Чисто на горении. Колдунство
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+1Да нет тут ничего от колдунов, просто комбинация известных физических принципов.
Все это описано уже в книгах ( еще 60 годов), почему не описан этот метод ранее не знаю. Табу какое то. Этот двигатель можно было сделать еще в прошлом веке.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+12Как я это сделал : Появилось свободное время, и чуточку денег, изначально существующую схему РД не брал ( хотел решить проблему 500 ceкунд ).
Всего испытал более ста разных конструкций. Интересными оказались три варианта двигателя ( все связаны с плазменными процессорами)на три естественно денег не было , сделал один , описаный в статье. Помогло то что Роскосмос пустил на свой стенд, я смог откалибровать РД1 ( это мне помогло) спасибо им, потом наши пути разошлись.
Далее всё как в статье. Плазменные процессы полезли сразу, причем настолько очевидные, что игнорировать я их не мог. Очень сильно меня поразил рост тяги при испытаниях РД3. Там уж совсем какой-то бешеный ее рост тяги. Да дури к тяге там добавляется много, я попытался просчитать динамику роста при рабочем давлении в 300 атмосфер в КС, и сразу перестал это делать, там уж совсем какие-то фантастические цифры.
johnfound
29.11.2023 12:57+3При высоких давлениях ваша крива тяги обязательно загнется направо. Это прямо следует из закона сохранения энергии.
То есть в вашем двигателе есть какое-то давление (и полагаю не очень высокое), выше которого нет смысла поднимать, потому что тяга и удельный импульс больше увеличиваться не будут.
Ведь, больше теоретического максимума нельзя подняться. А он для пары кислород-метан примерно равен 4700м/с
Но это кстати и есть хорошо, потому что если получите высокий удельный импульс при более низких давлениях, это и есть прорыв. Если из-за электромагнитных взаимодействий плазма отодвигается от стенок КС и поэтому не разогревает ее сильно, это тоже прорыв.
Работа при низких давлениях топлива и окислителя позволит избавиться от турбонасосов, позволить сделать стенки КС тоньше, тем более если она не будет разогреваться.
barbalion
29.11.2023 12:57Теоретический максимум определяется для химического горения, а тут ЭМ разгон дополнительно.
konst90
29.11.2023 12:57+4Так ЭМ-разгон берётся из той же химии. Если мы пустим часть энергии горения не на химический разгон, а на ЭМ-разгон, то скорость истечения не изменится, закон сохранения-то никто не отменял.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Во многом я с вами согласен, есть и еще преимущества, двигатель работает на 100 процентах диапазона тяги причём устойчиво работает ну естественно импульс падает тут ничего не поделаешь. Есть и другие преимущества.
Касательно скорости 4700м/с или проблемы 500секунд: Собственно основная проблема существующей схемы РД заключается в том что нельзя подать через диффузор ( до звуковая часть сопла ) реактивную струю со скоростью выше сверхзвуковой (локальной естественно), а бесконечно поднимать температуру в КС невозможно ( нет такого топлива, ни материалов). Поэтому и предпринимаются попытки во всем мире повысить ионизацию реактивной струи. Плазменная струя естественного может проходить через диффузор со скорость существенно большей
Естественно и тут существуют ограничения, мне они понятны ( какая то часть).
При возобновлении работы конструкция двигателя будет координально изменена и надо проводить серию экспериментов, скорей всего и не одну.
johnfound
29.11.2023 12:57+6Касательно скорости 4700м/с или проблемы 500секунд: Собственно основная проблема существующей схемы РД заключается в том что нельзя подать через диффузор ( до звуковая часть сопла ) реактивную струю со скоростью выше сверхзвуковой
У вас есть какое-то непонимание здесь. Есть в КС какая-то масса вещества. Она сгорает и дает какую-то энергию. Если эта энергия преобразовать полностью в кинетическую энергию (без значения как) вытекающих газов, то они приобретут какую-то скорость по формуле v = sqrt(2*E/m)
Так, ограничение в 4700м/с у химических двигателей появляется именно из за того, что топливо и окислитель имеют большую массу и выделяемая энергия не может ускорить их больше чем до эти 4700м/с.
Этот предел никак не зависит от того в плазменной форме ли находится вещество или в форме простого газа. Масса-то от этого не меняется. Энергия тоже не меняется.
Предел этот зависит от молярных масс топлива и окислителя. Самая легкая комбинация это водород+кислород. Но даже в ней кислород слишком тяжелый.
Чтобы кардинально повысит скорость вытекания, надо привносить энергию извне. Например электрическую, атомную, термоядерную.
Именно это делают в плазменных двигателях. Там удельный импульс и скорость истечения большие не потому что «плазма», а потому что энергия внешняя и можно впихнуть ее больше чем выделилась бы при химических реакциях такой массы вещества. Плазма там просто удобная форма рабочего тела, чтобы принимать энергию от электромагнитного поля. Нейтральный газ так не может. А если мог бы, то и он бы работал прекрасно.
Для двигателей такого типа как ваш, внесение энергии возможно и гарантировано поднимет удельный импульс выше химического предела. Проблема только в том, что эта энергия должна быть по крайней мере соизмеримой с энергией химических реакции. А так как двигатель очень мощный, то и внешняя энергия потребуется очень много.
DX168B
29.11.2023 12:57Если он способен работать не просто в полном диапазоне тяги, но ещё и способен одинаково работать в разных условиях (на земле и на орбите), то это ещё один эпический прорыв. В таком случае можно избавиться от сбрасываемых ступеней, а то и сделать самолёт, улетающий с с земли сразу в космос.
V1RuS
29.11.2023 12:57+1Один вопрос: почему так мало точек на графиках? не было автоматической системы сбора данных? Тут бы записать все показатели с разрешением побольше, чем в единицах герц.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+2У меня был сильно ограничен бюджет( деньги то из своего кармана) хотелось гораздо больше контрольно измерительного оборудования, краны управления с электроприводом, камеры нормальные да и много еще чего. Но исходил из того что есть и отказываться от испытаний в виду отсутствия денег не собирался. Ну и собственно собрал много интересной информации для проведения дальнейших исследований. Да и судя по реакции сообщества статья крайне полезная и своевременная.
mishkin79
29.11.2023 12:57+2тыц https://www.youtube.com/watch?v=jBWUim-rppQ&list=LL&index=70 тож самое но ещё и с обратным соплом. Про плазму там ни слова) А вообще то чем вы занимаетесь - это здорово. Удачи!
udik_chudik
29.11.2023 12:57К слову не то же самое, от слова совсем, там детонационное горение, а не дефлаграционное)
mishkin79
29.11.2023 12:57+2Извините не заметил). Получается у вас ламинарное движение в КС продуктов химической реакции с ионизацией? Отсутствие детонаций повышает КПД устройства, низкое давление в КС и высокая скорость истечения продуктов горения. Из минусов только масштабирование и прожиг сопла в ранних версиях РД. А вот если в камеру сгорания ввести излучатель который будет давить паразитные частоты в КС противофазой? Можно симуляции протекающих процессов посчитать и выложить? Тысячи вопросов. Надеюсь на следующие публикации)
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+4Спасибо постараюсь доводить до читателей дальнейшие испытания. Ну если будет такая возможность.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Да у меня у самого тысяча вопросов ! Думаю это хорошо. Нужно переходить к нормальным исследованиям с нормальными оборудованием и расширенной командой. Работа (будущая) предвидится крайне интересной.
VO_Obsidian
29.11.2023 12:57Вот кстати хорошее замечание. Это не то же самое, совсем разные вещи, но возникает резонный вопрос: а можно ли совместить эти штуки?
Wesha
29.11.2023 12:57А вообще то чем вы занимаетесь - это здорово. Удачи!
Понимаете, дело в том, что меня не отпускает ощущение, что я даже знаю фамилию нашего уважаемого собеседника. Ведь законы
Архимедасохранения энергии придумалитрусынеучи!
hrusha
29.11.2023 12:57+18простите, не удержался
Невероятностная тяга — чудесное изобретение, позволяющее преодолевать межзвездные пучины за неуловимо малую часть секунды без всякой там возни в гиперпространстве. Когда невероятностный двигатель достигает бесконечной невероятности, он практически одновременно проходит через все мыслимые точки мыслимых Вселенных. Короче, вы не знаете, куда попадете и даже в каком виде, так что одеваться следует соответственно. Этот двигатель изобрели при исследовании флюктуаций, которые позволяют оживить скучную вечеринку неожиданным смещением всех молекул хозяйкиных трусиков на полметра влево в соответствии с теорией эндотерминизма. Многие почтенные физики не желали с этим мириться, возможно, потому что это профанация науки, но скорее — потому, что их на такие вечеринки не приглашали.
technomancer
29.11.2023 12:57+4Выглядит очень интересно и, если я правильно понял цифры, вполне перспективно даже без масштабирования. Патентуете, надеюсь?
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+5Принципиально нет, не патентую, хотя аналогов нет ( проверял). Считаю что эта технология должна быть доступна всем. Хотя бы эта первая часть ( тут естественно есть продолжение).
celen
29.11.2023 12:57+10Приведу три аргумента за патентование.
1) Для того, что бы первый в мире реактивный самолет или космическая ракета с реактивным двигателем вихревой струи (можно так условно называть ваше изобретение?) поднялась в небо, нужно произвести много работы. Гораздо больше, чем было уже произведено вами за время ваших испытаний в гараже. Для этого нужны деньги, специалисты, лабораторное оборудование промышленного уровня. Когда у вас будет патент, вы сможете продать его тому, кто способен изыскать ресурсы на реализацию вашей технологии и заинтересован в этом, войти с ними в долю или самостоятельно привлечь инвестиции со стороны компаний или государства. Однако без патента с вами об этом всем даже не будут разговаривать.
2) Ваше изобретение выглядит реально, но фантастически. Реально - потому что основано на комбинации известных принципов и физических законов (в отличии от того же ведра). Фантастически - потому что наука о ракетных двигателях существует уже много десятилетий, в неё вкладывались поистине космические средства и усилия, и над нею думали лучшие умы двух поколений ученых. Они просто не могли пропустить такое! Однако... над концепцией, например, ружья, тоже много кто думал, прежде чем догадались делать внутри ствола нарезку. Даже те проблемы, которые вы выявили, и рассказали нам, вроде сгорающих форсунок, как будто имеют решение, например делать их из вольфрама или высокотемпературной керамики. С другой стороны, вы могли что-то не учесть.
В общем, наличие патента повысит доверие к вашему изобретению, а оно, поверьте, в этом нуждается. Наличие патента означает, что вы сами искренне верите в то, что изобрели.
3) Ваш альтруизм может сыграть во вред обществу, если ваша тема выстрелит. Представьте два сценария - сценарий А, когда @glebkulev совершил прорывное открытие и заработал три копейки, и сценарий B, когда @glebkulev совершил прорывное открытие, стал богат и основал фонд помощи молодым талантам. Как думаете, в каком сценарии другие талантливые изобретатели с большей вероятностью вдохновятся вашим примером и начнут строить в гараже уже свои крутые штуки?
sim31r
29.11.2023 12:57+2Однако без патента с вами об этом всем даже не будут разговаривать.
Так же важно, чтобы другие не украли идею и не получили патент. Публикация на Хабре защитит от этого. Вы преувеличиваете значимость патента. Например был у одного американца патент на изобретение ФМ модуляции, гениальное изобретение в то время и ни как это ему не помогло:
RCA, спешно налаживая выпуск телевизоров, пошла на откровенное воровство, начав незаконно использовать пять ключевых FM-технологий, защищённых патентами Армстронга. Непрерывная череда судебных разбирательств, требовавшая все новых и новых трат на адвокатов, затянулась на 6 лет, поставив изобретателя на грань нищеты.
Очередную недостающую сумму Армстронг попытался занять… у собственной жены Мэрион и получил отказ. После размолвки Мэрион уехала к сестре, а Эдвин остался встречать Рождество и 1954 год один. 31 января 1954 года, написав искреннее и трогательное письмо жене, Эдвин Армстронг выбросился из окна своей нью-йоркской квартиры на 13-м этаже.При жизни Армстронг был удостоен самой высокой научной награды США — Золотой медали Франклина. Кроме того, его наградили Золотой медалью Института радиоинженеров. Посмертно он введён в пантеон Международного телекоммуникационного союза, где числятся Ампер, Фарадей, Белл, Маркони…
SergioT4
29.11.2023 12:57+1В общем про патенты для небольших проектов
Есть очень хорошее объяснение
В конкретно этом случае, вопрос в реальности результата и наличии денег. Если бабла некуда девать, то можно отдать чуток адвокатской конторе, которая подсуетится, но без фанатизма.
technomancer
29.11.2023 12:57+3Это всё немножечко не так выглядит. Если не запатентуете Вы, запатентует какой-нибудь Х. И он будет грести лопатой, пока не истечёт патент. И без его разрешения и отчислений заниматься изготовлением таких двигателей сможете только Вы, если в суде докажете, что делали их до патента. Сам по себе патент не очень астрономических денег стоит. Да я бы в такую штуку с большим удовольствием венчурно вложился на стоимость пирожка с картошкой. Найдите ещё 99 таких инвесторов - вот и патент.
Куда за акциями вставать? :-)
event1
29.11.2023 12:57+5Если не запатентуете Вы, запатентует какой-нибудь Х
Уже нет. Патент любого Х можно будет оспорить ссылаясь, в том числе, на эту публикацию
checkpoint
29.11.2023 12:57+1Кхм... Поделюсь своим опытом игры в патенты. У нас с коллегой получение патента на изобретение заняло более двух лет и кучу нервной переписки с экспертами. Толку от этого патента не было, и по сей день нет никакого (ну кроме того, что всяким госчиновникам пыль в глаза пускать - они это любят). Мы выставляли и демонстрировали в реальной работе наше изобретение на выставке Интерполитех-2014 в надежде привлечь финансирование на доработку и серийное производство, но хрен то там! Наше изобретение было успешно скопировано и серийно производится компанией входящей в КРЭТ, причем, по иронии судьбы мы случайно побывали на этом предприятии и нам рассказали про наше же изобретение. :-))) Это показывает, что если вы не являетесь крупной организацией со штатом юристов, то патент для вас это просто клачёк бумаги и уйма потраченного времени (во всяком случае в России это так). Содержание патента стоит денег, и чем дальше, тем дороже. Два года назад мы просто перестали платить ФИПСу за поддержание патента - такой баян козе окзался не нужен.
Fahrain
29.11.2023 12:57Наличие патента потом добавляет немного к пенсии (в РФ). Не прям много, но если патентов - не один, да еще и хотя бы кандидатская защищена была, то уже процентов 30-50 прибавки получить можно.
checkpoint
29.11.2023 12:57Юмор ? Понимаю!
Вот за эти три копейки в академеческой среде люди друг друга с, простите, фекалиями, сьедают. Кандидатскую я в свое время не защитил (но честно пытался), из института уволился и несказанно рад этому.
GidraVydra
29.11.2023 12:57Это юмор такой? Можно хоть каких-то пруфов? Не про академиков, у которых персональные ведомственные пенсии с надбавками за каждый пук, а про обычную государственную пенсию?
Fahrain
29.11.2023 12:57Ну у меня отец имел несколько патентов на изобретения еще времен СССР и когда ему считали пенсию это зачлось как бонус. Но надбавка прям мизерная, что-то в районе 1000 руб, если я правильно помню (давно было, больше 15 лет прошло уже).
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Если честно у меня такой же опыт. Ну и потом в дальнейший я собираюсь координально изминить конструкцию РД ( уже знаю что делать) и что опять патентовать ?
checkpoint
29.11.2023 12:57Коллега, не торопитесь. Автор должен всем здешним коментаторам как минимум опционы выдать за
токсицизмрецензию его работы. :)glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Не вижу ничего плохого в разнообразных ( сильно разнообразных:) ) мнениях, по крайней это лучше чем бесконечно вздыхать и говорить что все уже сделано и мол учебник термодинамики ничего не позволяет , ну и соответственно ничего делать не будем. Надо бороться с трудностями и делать все возможное искать пути решения возникающих проблем. Иначе мы никуда не долетим в космосе.
Современные технологии в РД к сожалению достигли предела. С традиционной схемой РД ничего больше не выжать.
barbalion
29.11.2023 12:57Вам с этим к Маску надо. У него твиттер есть. Напишите. Он читает.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+1Ага у него два миллиарда подписчиков , читает он думаю только кого знает.
checkpoint
29.11.2023 12:57Вы запишите детальное (качественное) видео с разными экспериментами и положите его на Ютуб. Кто надо - заметит.
Bongo23
29.11.2023 12:57+1Добрый день. Имхо, самый простой способ сделать технологию общедоступной - запатентовать и задекларировать открытость патента/ов. В ином случае, достаточно быстро возникают т.н. "патентные тролли", попивающие кровь за счет более быстрой подачи заявки. При необходимости финансовой помощи, прошу ответить на мой вчерашний имейл. И еще раз позвольте выразить восхищение! С уважением, Валерий.
ivanstor
29.11.2023 12:57+2Великолепно! Даже настроение поднялось. При том, что тема от меня далекая. Но важность я понять в состоянии. Если удастся построить такой движок для работы в реальном изделии — будет прорыв.
Единственный вопрос. Почему такое плохое качество фотографий? При нынешних возможностях фотосъемки это неприятно удивляет.
tmxx
29.11.2023 12:57+2В корпусе КС должны вихревые токи возникать...
checkpoint
29.11.2023 12:57И до бела разогревать корпус, как ТВЧ. Но судя по всему этого не происходит, а значит никакого существенного магнитного поля не создается.
murkin-kot
29.11.2023 12:57+1Никакого переменного поля. То есть созданные переменные поля недостаточны для существенного разогрева. Но слабо меняющиеся, особенно в центре камеры, весьма вероятны. Хотя даже переменные поля плазма умеет хорошо экранировать.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Цикл испытаний очень короткий максимум 10 секунд, в двигателе есть охлаждение водой. Это не сильно помогает( теплопроводность нержавейки никакущая ) однако какое то время это работает. Кстати такой же короткий цикл испытаний ( 2 секунды) использует и SpaceX. В дальнем надо использовать криогенные компоненты топлива, это существенно облегчит работу. Ну и утыкать всю камеру сгорания разнообразными датчиками. Думаю это существенно облегчит процесс понимания что происходит в КС, и облегчит доведение для получения лучших результатов.
1Fedor
29.11.2023 12:57+6Весьма любопытно, но не очень понятно откуда взялась дополнительная энергия?
Процесс сгорания стал более полным?
Значит просто был не оптимальный режим для данной конструкции.
Обычно, все ухищрения получить ровный и устойчивый режим работы механизма приводят к снижению кпд в оптимальном режиме.
Надеюсь все помнят как раньше ставили сетки в карбюратор для лучшего распыления топливо-воздушной смеси. И рационализаторы приводили массу примеров, как всё стало замечательно, но исследования в институте (НАМИ может ошибаюсь) не один раз подтвердили - дополнительное дросселирование-это потери.
"Ещё раз повторю, при обычном горении уже образуется достаточное количество свободных заряженных частиц, а в случае же воздействия на горение центробежной силы, их количество существенно увеличивается."Сомневаюсь, центробежная сила способна разорвать связь ядро-электрон, и непонятно как.
При нормальном давлении и комнатной температуре скорость молекул газа достигают сотен метров в секунду (водород 1760 м/с, кислород 425 м/с), а средняя скорость движения молекул примерно в полтора раза больше, чем скорость звука в этом же газе.
Такое происходит при высокотемпературной плазме.NickDoom
29.11.2023 12:57+1Да, тут явно не в количестве дело, тут механическое жонглирование зарядами в ультрацентрифуге. Как в классическом физическом опыте, где раскручивается катушка вместе со всеми её электронами, а потом кристаллическая решётка резко тормозится, а электроны летят по инерции, образуя измеримую ЭДС.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+1По дополнительной энергии. В камере сгорания стандартного РД ( без сопловой части )только потенциальная энергия ( характеризуется температурой и давлением ) , а у представленного двигателя уже в КС скорость более 350 м/с и имеется тенденция к росту этой скорости при повышении давления в КС, соответственно это уже кинетическая энергия. Механизм ионизации газа и возникновение свободных заряженных частиц при горении известен давно и доказан экспериментально еще в 60 годах прошлого века, вращение газа давление в КС просто способствуют развитию процессов ионизации.
murkin-kot
29.11.2023 12:57При сжатии радиуса в конической части имеет место ускорение движения (для сохранения импульса). Попробуйте менять геометрию конуса. Да и всей камеры. Хотя роль циклона вдоль камеры не понята, соответственно, эксперимент пока будет вслепую.
Как у вас со знанием физики плазмы? Предполагаю, что слабо, явно не на уровне конструкторов термоядерных реакторов. Может почитать что-то про удержание плазмы в реакторах? Точнее, про принципы расчёта и набор выявленных в таком процессе явлений.
johnfound
29.11.2023 12:57+2А какая у вас получалась температура стенки КС, при длительной работе? Какая толщина стенок КС у РД3?
Как-то странно выглядит – плазма прижимается к стенкам КС из-за центробежных сил, а КС не сгорает. А сопло сгорало и очень быстро.
norguhtar
29.11.2023 12:57+1Сопло попадает в путь истечения частиц, далее поправили чтобы этого не происходило Эффект похож на то как в токомаке удерживается плазма.
murkin-kot
29.11.2023 12:57Путь истечения весьма прямолинеен. Видно просто по фотографиям.
Как я понял гипотезу автора - внутри образуется спиралевидная область концентрации вращающихся вокруг неё ионов и электронов, и если эта спираль прикасается к стенке - там будет прогар из-за концентрации плазмы. Сопло = сужающаяся камера, соответственно, там без дополнительных мер весьма вероятно соприкосновение со стенкой.
Интересно другое - смоделировать происходящие внутри явления. Пока всё на уровне "я так вижу".
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Все задают вопрос о КС -в процессе испытаний она не имела повреждений . Понимаю что там очень высокая нагрузка на стенку КС за счет центробежной силы.
Повреждение сопловой части происходило только у РД2, у РД3 это эффект пропал.
Касательно смоделировать процессы в КС и сопле мысль интересная. Но расчеты должны производить специалисты в этой области. У меня только общие знания в этой области.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+3Во время испытаний РД2 и РД3 повреждений КС не было зафиксировано даже при максимальных значениях давления КС, видимо тонкий слой топлива и окислителя всегда присутствует и охлаждает КС, да и скорость движения газа велика 350 м/с и имеет тенденцию к росту что способствует охлаждению КС. С соплом все по другому: от прогара сопла у РД2 удалось легко ( ну если честно не очень легко ) избавиться поменяв направление вращения газов в КС нагрузка на на сопловую часть снизилась и оно выдерживало цикл испытаний. Стенка КС - 3 мм ( нержавеющая сталь ). Температуру не контролировал в КС так ка не было проблем с КС.
johnfound
29.11.2023 12:57+1видимо тонкий слой топлива и окислителя всегда присутствует и охлаждает КС, да и скорость движения газа велика 350 м/с и имеет тенденцию к росту что способствует охлаждению КС.
Если плазма прижимается к стенке, никакой холодный слой там не будет и быть не может. А повышенная скорость движения только увеличит эрозию. Охлаждение возможно только если газы холоднее стенки. В случае наоборот – газы намного горячее стенки КС, а прогар почему-то не случается. Это нужно объяснять и желательно формулами...
mpa4b
29.11.2023 12:57+1Автогеном например когда режут металл, делают "окислительную" струю, с избытком кислорода. И сталь (железо) горит как миленькое. Автор вряд ли моделировал газодинамические процессы в своей "бутылке", равно как и хз с какой точностью изготавливал запчасти. Может, образовывался избыток окислительного горячего газа и прожигал. Потом что-то поменялось, потоки стали по-другому закручиваться, прогар исчез.
checkpoint
29.11.2023 12:57Вы вообще хоть что-то измеряли кроме тяги ? Как можно было не контролировать температуру КС и не измерить магнитные поля, предполагая что в КС происходит ионизация плазмы ?
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Цикл короткий (не более 10 секунд) и да нагрев был но не критичный. Косвенно о температуре можно судить по состоянию воды в контуре охлаждения, к концу цикла испытания на выходе она начинала вскипать ( без давления естественно).
Gorthauer87
29.11.2023 12:57+2А правильно ли я понял идею, что при горении образуется некоторое количество плазмы, которая дальше закручивается в вихрь и который создаёт вихревые токи, которые способствуют дальнейшей ионизации продуктов горения, то есть, образуется положительная обратная связь. И в конце концов вся эта плазма крутится в КС максимально упорядочено и с максимальной возможной скоростью?
NickDoom
29.11.2023 12:57А может и такое, тогда уже я не совсем понял :) Тогда в момент добавления натрия (как я выше предложил) практически ничего не изменится.
murkin-kot
29.11.2023 12:57+1Тогда в момент добавления натрия (как я выше предложил) практически ничего не изменится
Это способ проверить гипотезу о полноте ионизации. Соответственно - надо натрия добавить. Ну или хотя бы просто соли/соды.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+2Да примерно так, только основная суть в том что возникает электромагнитное поле и ток и как следствие происходит дополнительный разгон реактивной струи в этом поле.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Да я считаю что процессы в КС, диффузоре и самой реактивной струе взаимосвязаны. Или вернее являются одной системой. Вообще плазма тем и отличается что может организовывать связанные пространственные структуры. Это написано в любом учебнике по физике плазмы ну и опыты на МКС о том же.
NickDoom
29.11.2023 12:57+1В «Науке и Жизни» была похожая схема магнитных полей, где плазма сама себе создаёт магнитную бутылку и сама же в ней и удерживается. Там один весёлый инженер искусственную шаровую молнию делал и вроде она у него даже пару секунд провисела :-D
Gorthauer87
29.11.2023 12:57Чем-то это напоминает опыты со свечкой в микроволновке. Тоже ведь ионизация горения.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+1Я в начале статьи и привел опыт ( эффект бабочки), суть в том что при горении уже возникает достаточное количество заряженных частиц, ну и конечно их надо использовать в двигателе. До этого все это просто бесполезно вылетало из сопла у двигателей с существующей схемой работы.
RyabovA
29.11.2023 12:57+6Это нереально круто! Вот этим людям дорогу в новой России!
Что за негатив в комментариях с придирками - не понятно, по всем данным в статье видно, что эффект прорывной.Нужно дальше развивать и применять. Кто то уже серьёзно заинтересовался?
NickDoom
29.11.2023 12:57+1Да уж… делили космос Маск и Рутан, и вдруг пролетел чёрный лебедь и в воздухе отчётливо запахло SSTO.
lrrr11
29.11.2023 12:57+6был в США такой чудик по имени Томас Мюллер, тоже пилил ракетные движки в гараже на коленке. Потом к нему пришёл бизнесмен Элон Маск с деньгами, и сейчас движки конструкции Томаса Мюллера делают большую часть мировых ракетных запусков.
Не знаю, Томас Мюллер ли автор статьи, не компетентен в этом. Зато я точно знаю, что никакой Маск к нему в России не придёт. По очевидным и не зависящим от них обоих причинам.
Levin7
29.11.2023 12:57А вот вероятность оказаться в деревянном саркофаге в следствие не выясненных обстоятельств стремится к бесконечности
sim31r
29.11.2023 12:57+2никакой Маск к нему в России не придёт
Может он уже читает статью и комменты. Вообще не проблема в глобальном мире.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Спасибо за поддержку. Не надо относится к негативным комментариям сильно негативно, просто любой человек имеет право на это. Тут надо просто делом это доказывать, а это не просто. Испытания РД ну очень дорогое дело.
ImUgh
29.11.2023 12:57+5Почему это публикуется на Хабре, а не в научном/техническом журнале?
deadmoroz14
29.11.2023 12:57+2Возник тот же самый вопрос. Особенно учитывая что автор - к.т.н., значит знаком с тем, что такое научный журнал и как надо публиковаться.
А так публикация очередного "прорыва" на хабре, а не в предназначенном для этого месте, скорее вызывает скепсис.
egigd
29.11.2023 12:57+3Не удивлюсь, если причина в том, что рецензенты отклонили статью.
Я бы её в таком виде точно ни в один журнал не допустил.
bfDeveloper
29.11.2023 12:57+3Позволю себе чуть-чуть скепсиса со "школьными расчётами"
Удельная теплота сгорания метана около 50 МДж/кг. В ракете кислород везём с собой, для горения его нужно в 4 раза больше по массе, значит для смеси это 10 МДж/кг. В самом идеальном случае, когда вся энергия горения будет потрачена на движение, скорость истечения будет равна sqrt(2*10^7) = 4472 м/с. Это абсолютный теоретический максимум, не важно, разгоняем ли мы газ соплом или магнитным полем. В реальности же часть энергии остаётся в тепле. С учётом того что Raptor уже взял 3210, простор для оптимизации не так велик, КПД уже больше 50%. Понятно, что скорость в показателе степени в формуле Циалковского, и каждый м/с важен, но даже теоретически, много ли вы сможете предложить?
johnfound
29.11.2023 12:57+1sqrt(2*10^7)
Откуда это число?
С учётом того что Raptor уже взял 3210
Вы путаете (и сравниваете) скорость истечения и удельный импульс. У раптора, это удельный импульс. А те же 4472м/с, которые вы вывели, скорость истечения рабочего тела. Сравнивать их нельзя.
В формуле Циолковского есть и другие множители.
bfDeveloper
29.11.2023 12:57Это скорость из кинетической энергии. V = sqrt (2*E)
Удельный импульс измеряется либо в м/с и равен скорости истечения, либо в секундах и тогда это чуть более сложная концепция со временем работы на 1кн тяги, но по факту отличие в g раз. 3210 это как раз скорость истечения на уровне моря. В вакууме там вообще 3560, что ещё ближе к теоретическому максимуму.johnfound
29.11.2023 12:57Понял, согласен. У меня получилось примерно 4720м/с.
Кстати, данный двигатель возможно создает большую скорость истечения за счет охлаждения газов факела. Что-то красненький выглядит выхлоп на снимках.
checkpoint
29.11.2023 12:57+1Если предложенная схема действительно рабочая, то её основной бонус в отстутствии громоздкого сопла Лаваля (которое еще и требует охлаждения) и в существенно более простой конструкции.
VasiliSker
29.11.2023 12:57+4даже если двигатель будет выдавать схожие характеристики но если будет иметь более простой турбонасос и более легкий старт и шире диапазон управления, он уже будет интереснен
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Это чистая термодинамика и да тут уже все возможности исчерпаны. Формула Циолковского для стандартной модели РД очень депрессивная . Надо повышать импульс РД. Статья ровно про это.
bfDeveloper
29.11.2023 12:57Откуда вы возьмёте энергию для повышения удельного импульса? Классический РД с соплом уже имеет кпд выше 70%. Даже если вы каким-то электромагическим чудом получите ещё десяток процентов, большой разницы это не даст.
Допустим, вы поднимете тяговооружённость, уменьшив массу двигателя. Но даже у первой ступени двигатели составляют небольшую часть сухой массы (у falcon 9 - 4.4 тонны из 22). То есть в общей сложности можно наторговать лишь проценты стартовой массы ракеты. И это всё при условии, что предложенная схема работает. В чём есть очень много причин сомневаться.ksbes
29.11.2023 12:57Так вы уравнение Циолковского посмотрите - там проценты от массы дают чуть ли не кратное увеличение конечной скорости. А если прибавить ещё и процентов 10 импульса - так с поверхности Земли уже можно будет к звёздам аппараты посылать (сейчас не можем - нужна "праща" от других планет и не одна).
bfDeveloper
29.11.2023 12:57После вашего комментария освежил формулу в памяти. Ничего нового не увидел, всё, как я помнил. Где вы там кратное увеличение нашли, там наоборот логарифм? В прямом виде фрумула:
V = I * ln(M1/M2).
M1 - стартовая, M2 - сухая масса. Ну будет под логарифмом на 10% больше, итоговая скорость вырастет на ln(1.1), то есть 9.5% , а никак не в разы. Ну или при фиксированной скорости (выход на орбиту), вся ракета полегчает на те же 10%. Звучит неплохо, но никак не полёт к звёздам.
checkpoint
29.11.2023 12:57+3Не являюсь специалистом по ракетным двигателям, но что-то у меня сомнения на счет того, образуется ли внутри КС ярко выраженное магнитное поле от вращения положительно заряженных ионов и происходит ли их явная сепарация. Вы какие-то электрические измерения проводили ? У Вас корпус металлический, в нём должны протекать нехилые токи, их должно быть не сложно измерить.
И еще. Почему КС не прогорела ?
karavan_750
29.11.2023 12:57+1У Вас корпус металлический, в нём должны протекать нехилые токи, их должно быть не сложно измерить.
Разве токи не от переменного магнитного поля наводятся? А судя по описанию схемы возникновения плазмы -- электроны внутри, протоны снаружи -- то поле относительно КС будет статичным.
P.S.: Лично у меня сомнения относительно влияния центробежной силы на квантовом уровне.checkpoint
29.11.2023 12:57Токи наводятся в проводнике движением заряженных частиц относительно этого проводника. Корпус КС, в данном случае, является проводником, относительно которого двигаются протоны. Если всё так, то в корпусе будут огроменные токи, в том числе вихревые, от которых корпус должен сильно разогреваться.
johnfound
29.11.2023 12:57Tоки наводятся в проводнике движением заряженных частиц относительно этого проводника.
Нет. Только когда движение заряженных частиц с ускорением. Когда они движутся с постоянной скорости токи не наводятся.
checkpoint
29.11.2023 12:57+2Дак ионы движутся по окружности, сиречь с центробежным ускорением.
johnfound
29.11.2023 12:57+1В катушке тоже электроны движутся по окружности, но создают только постоянное магнитное поле. Чтобы получить переменное нужно модуль скорости менять, а не направление.
checkpoint
29.11.2023 12:57+1Нужно как-то измерить это магнитное поле. Переменное оно или постоянное узнаем в результате измерений. Я всё таки схожусь ко мнению, что у автора получился ротационный (детонационный) РД, как на видосах с Ютуба, и магнитного поля там никакого нет, соответственно "ионная составляющая" ничтожно мала.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Я испытывал модели детонационных двигателей, успехов не достиг , впрочем как и другие исследования в этой области. Имел беседу в Роскосмосе с ними на эту тему ( они тоже проводили подобные эксперименты) они говорят что видят некоторые преимущества, но видимо что не столь существенные для них, ну и я не увидел. В статье описан другой принцип работы РД.
checkpoint
29.11.2023 12:57А почему нет ни одного видео ? У Игоря Негоды целая серия про турбореактивную тягу, вся страна два года с раскрытым ртом сидела у Ютуба пока он запускал свои движки и турбовальную бэху. :)
checkpoint
29.11.2023 12:57Да уж Вы меня озадачили этим вопросом и я целый день ходил и искал на него ответ, вспоминал весь курс институтской элеткродинамики. Так вот, в катушке индуктивности (трансформаторе) линейная скорость движения электронов составляет доли миллиметра в секунду. При такой скорости движения считай что ускорение полностью отсутствует. В изделии автора скорость движения зарядов - 350 м/сек, движение происходит с офигенным центростремительным ускорением, направление вектора меняется 2000 раз в секунду. Это движение обязано создавать переменное магнитное поле этой же частоты, которое в свою очередь создаст наведенные токи в стенках металлической камеры. Это еще не ТВЧ, но что-то жуткое в стенках камеры должно происходить (если в изделии действительно происходит сепарация ионов). Некоторые режимы ТВЧ закалки работаю на частоте 4кГц, что очень близко.
И еще подумалось. А нельзя ли намотать на КС проводник и снимать с него переменный ток таким образом ? Если все так, как думает автор, то получится электрический генератор без подвижных частей. Короче, вопрос к автору - почему не провели электрических измерений ? Агрегат еще жив ?
johnfound
29.11.2023 12:57+1Говорю же вам. Никакое переменное магнитное поле там не создается. Читайте дальше физику.
checkpoint
29.11.2023 12:57Дак и я том, что никакого поля нет, потому что нет сепарации заряженных частиц. :)
karavan_750
29.11.2023 12:57Так вот, в катушке индуктивности (трансформаторе) линейная скорость движения электронов составляет доли миллиметра в секунду.
Пример движения электронов в катушке годится только для сравнения с движением электронов внутри самой плазмы, соответственно и токи внутри катушки следует сравнивать с токами внутри плазмы. Но наведенные токи в корпусе КС требуют переменного магнитного поля относительно корпуса, что имело бы место быть, если бы электроны с позитронами упорядоченно менялись местами с некоторой частотой.
Чтоб было понятнее. Сделайте замер напряжения на корпусе трансформаторного блока питания в момент его работы.
checkpoint
29.11.2023 12:57Чтоб было понятнее. Сделайте замер напряжения на корпусе трансформаторного блока питания в момент его работы.
Стало еще менее понятно. Замер напряжения на корпусе трансформатора делать относительно какой точки ? И что я должен там увидеть ? Частоту 50 Гц наведенную в щупах ?
karavan_750
29.11.2023 12:57+1Сделайте замер напряжения
Извиняюсь, оговорочка, хотел сказать "замер токов".
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+1Да исчерпал я свой бюджет . В принципе все живо. Но, чуток опишу испытания. Проводил на даче, 20 баллонов кислорода, 10 баллонов метана куча концентраторов ,трубопроводов, стенд ( надо усиливать он на пределе ), измерительный комплекс, кстати целая система запуска РД на холостом ходу ( у нее своя система трубопроводов и управления)и еще много чего. Надо все же уходить от партизанщины. Дальнейшее увеличение давления в КС приведет уже к тоннам тяги. Так что дальнейшие испытания надо проводить в подходящих условиях со всей необходимой автоматикой , датчиками и катушками. Можно кстати и не использовать на первом этапе испытаний сжиженные компоненты топлива ( очень дорого ). Мне эта идея позже пришла: можно просто в систему охлаждения жидкий азот залить ( имитация криогенных компонентов топлива). На время испытания ( 5- 10 секунд должно хватить).
checkpoint
29.11.2023 12:57+2Запустите свой агрегат еще раз на минимальках и сделайте замеры магнитного поля. Для этого Вам понадобится катушка, датчик холла, мультиметр и батарейка. Если магнитное поле хоть как-то проявится, тогда можно говорить о каких-то "новых принципах" в Вашем изделии.
checkpoint
29.11.2023 12:57+1Да, кстати, обычный компас с магнитной стрелкой хорошо покажет наличие постоянного магнитного поля (если таковое создается) - стрелка ориентрируется по линиям магнитной индукции.
GidraVydra
29.11.2023 12:57+1Там достаточно поле померить,оно индуцируется любым движущимся зарядом. Учитывая заявленную плотность заряда и скорость его движения, там можно просто гайку на веревочку подвесить, и смотреть как эта веревочка в десятке метров от сабжа принимает горизонтальное положение.
Tim_23
29.11.2023 12:57+3Помимо определения скорости газовой струи, анализ спектра показывает отсутствие низкочастотных колебаний опасных для любых типов двигателей.Я извиняюсь, в как вы хотели на диаметре 50 мм получить низкочастотные колебания?
Сделайте камеру метра 1.5-2 получите все виды колебаний , в том числе НЧ.
Скачки МахаЭто что-то новое в физике ? Есть диск Маха, есть ударные волны . Их часто неправильно называют mach diamond. Это не mach diamond, a shock diamond - регулярное отражение косого скачка от оси струи . А маховское отражение - это прямой скачок .
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57По поводу ударных волн согласен, насчет колебании естественно знаю. В данном случае делать камеру 1,5- 2 метра не надо, тут можно обойтись относительно небольшими размерами КС ( соответственно и не будет низкочастотных колебаний ).
Komrus
29.11.2023 12:57Я правильно понял, что в Ваших тестовых двигателях подача топлива осуществлялась без турбоагрегатов (вокруг совершенствования которых десятилетиями крутилось все развитие ракетостроения)? Топливо электро-насосом накачивается?
konst90
29.11.2023 12:57+2Оно крутилось на больших двигателях, потому что надо заталкивать в КС большие объёмы под большим же давлением, а на это нужно много энегрии. На маленьких хватает вытеснительной подачи, потому что расход небольшой. А сейчас пробуют ставить электронасосы - получается проще, чем ТНА, но подойдет только для маленькой и средней тяги.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+1Баллоны (газ под давлением около 170 Атмосфер), редуктора, концентраторы трубопроводы . Это лабораторный двигатель для исследования принципов действия.
Этого достаточно для отработки конструкции, и только потом делаются рабочие двигатели со всей необходимой навеской.
erkesh
29.11.2023 12:57Меня несколько удивляет что такие такие темы публикуются открыто на сайтах. Всегда думал что ракетные двигатели и прочее относятся к оборонке и поэтому нигде не публикуются
Apxuej
29.11.2023 12:57+11Я вижу три варианта:
1) Автор действительно получил те результаты о которых пишет и до этого действительно никто раньше не додумался. Но не удосужился обратиться в специальные органы (или даже в собственный институт) для получения помощи в продолжении исследований и пожизненную высокооплачиваемую должность в качестве руководителя проекта (или по крайней мере одного из ведущих инженеров), а решил похвастать на любимом техническом сайте и потому можно считать его невероятно наивным человеком, которого вскоре отодвинут и никто даже имени его не вспомнит.
2) Автор получил те результаты о которых пишет, обратился в специализированный институт и там ему указали на неустранимые недостатки конструкции, но он не согласен и потому решил опубликоваться на техническом ресурсе (не в специализированном журнале, откуда его также погонят)
3) Автор не получил тех результатов о которых пишет в статье или получил некий неустранимый дефект конструкции или особенность, которая никогда не позволит использовать двигатель в реальных задачах и поэтому даже не пытался что-то делать, а просто решил срубить плюсцов на хабре, не пропадать же настоящим, дорогостоящим исследованиям из своего кармана.
Мне понравилась статья и я надеюсь не один из приведённых выше вариантов не соответствует действительности, жизненный опыт подсказывает, что скорее всего имеет место вариант 2, но было бы, конечно, интересно услышать почему автор решил опубликовать статью на хабре.
Komrus
29.11.2023 12:57+4Или вариант
4) Автор получил те результаты, о которых пишет, сунулся было в профильный институт, но там его послали нахрен, даже не разбираясь. Ибо желающих получать гос.финансирование и своих в профильном институте хватает, более того - за финансирование тем идёт напряженная подковёрная ьорьба, а всякие инициативные темы, тем паче - от внешнего автора - не приветствуются...
johnfound
29.11.2023 12:57+2Ну, автор уже писал в комментариях, что делал какие-то испытания на полигоне Роскосмоса. А потом их пути разошлись. Так что, по крайней мере его не сразу послали. Да и не ясно кто кого и куда послал в конечном итоге, и почему.
checkpoint
29.11.2023 12:57+2Это кое-что обьясняет. Скорее всего парни из Роскосмоса проявили первоначальный интерес, но результаты испытаний никакого положительного (полезного) эффекта не дали, так что ни намека на финансирования, ни пожизненной степендии автор не увидел.
konst90
29.11.2023 12:57Или испытания дали эффект, и скоро парни из Роскосмоса покажут то же самое, а автор останется за бортом.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57+1Не один из выше перечисленных из вариантов не соответствует действительности.
Я действительно это сделал сам , по своей инициативе и за свой счет. И не в одном гос органе не состоял и не состаю.
Результаты исследований действительно такие. Смысл искажать что то глупо, а придумать это не возможно. Такую цепочку испытаний можно только провести и описать.
В Америке это обычное дело, когда парни в гараже что то программируют и получается виндоус
Необходимо чтобы и у нас были такие люди ( это я не про себя).
Apxuej
29.11.2023 12:57+1В Америке это обычное дело, когда парни в гараже что то программируют и получается виндоус
Необходимо чтобы и у нас были такие люди ( это я не про себя).
Я прекрасно понимаю бескорыстие в науке, с удовольствием смотрю на ютубе несколько каналов на которых действительно проводят исследования и двигают науку без всяких государственных институтов. Однако у них есть источник дохода для продолжения изыскательской деятельности - реклама на ютуб, либо донаты.
Обычно бескорыстие в науке проявляют в таких областях как медицина или что-то, что может помочь людям, если они будут иметь к этому доступ, либо множество компаний смогут одновременно предложить свои продукты на основе открытой технологии, тем самым обеспечив низкие цены для населения. В Вашем случае найдутся люди, которые запатентуют двигатель и не будет никакой пользы от бескорыстия. Может двигатель подходит для боевых ракет средней дальности и Lockhead Martin или другой производитель вооружений, скажет Вам спасибо (про себя) запатентовав их во всех странах мира и послав всех остальных покорителей космоса в жопу, если они рыпнуться его использовать.
Взяться за этот проект в России сможет, реалистично говоря, только гос структуры, но Вы не особо хотите иметь с ним дело, что объяснимо. В других странах, да и для частных компаний нужен патент, но у Вас его нет. У меня какой-то в голове когнитивный диссонанс - с одной стороны всё указывает на то, что Вам наскучил проект, Вы выложили наработки, ничего не запатентовав и теперь любой интересующийся спокойно продолжить его уже без Вас, с другой стороны Вы приложили серьёзные усилия и я не верю, что тема Вам не интересна, то есть Вы наверняка продолжили бы работу над проектом, если бы было финансирование. Т.е. Вы хотите в дальнейшем заниматься этим как хобби, типа как появятся деньги потратить их на это? Или просто хотите понаблюдать, как полетит первая ракета с Вашим двигателем (который никто ,конечно, не будет называть Вашим), а сами будете работать в частном секторе?
В общем мотивация выкладывания своих трудов именно на хабр, да ещё без всякой юридической защиты мне всё ещё не до конца понятна.
checkpoint
29.11.2023 12:57+1Коллега, перефразируя З. Фрейда - "иногда сны это просто сны". Человек долго занимался интереной ему темой, она ему подзанадоела и высосала кучу личных (семейных) денег. Он решил закрыть её и заняться чем нибудь другим, но чтобы наработки не пропали в пучине времён, написал статейку на Хабре. По моему всё логично. Не всякое хобби должно перерастать в научное исследование или семейный бизнес.
Было бы прикольно, если бы кто-то из прочитавших статью похватил идею и попытался бы повторить опыт, с более основательной научной и измерительной базой. А мы бы проследил за этим сериалом периодически подкидывая донатов на материалы. :-) Надо Игорю Негоде задвинуть, эта тему ему достаточно близка, может быть запилит серию видосов про "ракетный двигатель в Ростовском гараже". А то он сейчас увлекся карбоном, восьмую серию показывает как эпоксидку намазывать надо, скучно. :)
norguhtar
29.11.2023 12:57+1Да почему же? Наука именно так и движется. К примеру тот же стелс построен на работах Уфимцева, которые публиковались открыто.
TheHangedKing
29.11.2023 12:57Тоже удивился, особенно учитывая недавние посадки учёных смежных областей.
egigd
29.11.2023 12:57+1Если ракетный двигатель вы сделали у себя на даче, в частной компании, или же даже в институте, но не в рамках военного контракта, а в инициативном порядке или в рамках научного гранта, то такие результаты секретными не являются и свободно публикуются (в случае работы по гранту - публикуются в обязательном порядке).
TheHangedKing
29.11.2023 12:57+1В идеальном мире вы правы. В реальном за последние несколько лет было не меньше десятка уголовных дел против учёных. В одном (минимум) из этих случаев я точно помню, что реальный срок физику дали за статью, которую перед публикацией проверил и дал добро первый отдел его института.
egigd
29.11.2023 12:57+2Давайте конкретные дела.
А то вечно на проверку оказывается, что "не выиграл, а проиграл, не квартиру, а сто рублей".
TheHangedKing
29.11.2023 12:57Дискуссию по этому поводу я вести не стану, эпизоды для дальнейшего изучения вы найдёте по ссылке: https://ru.wikipedia.org/wiki/Обвинения_учёных_РФ_в_шпионаже_и_разглашении_государственной_тайны
egigd
29.11.2023 12:57+2Ну, давайте смотреть...
Последний в списке - Шиплюк Александр Николаевич. В самой статье о нём никаких подробностей, только ссылка на новость. В этой новости ни слова конкретики о нём - только "Ему вменяют то же, что и [ранее арестованному главному научному сотруднику института Анатолию] Маслову — госизмена". Не понятно, речь вообще об одном и том же деле, или просто статьи одинаковые.
Предпоследний, вплотную - Маслов Анатолий Александрович. В статье на Википедии вновь никаких подробностей, только ссылка на ту же новость. По ссылке - "Маслова подозревают в том, что он передал Китаю данные, связанные с гиперзвуком". Никаких "срок физику дали за статью, которую перед публикацией проверил и дал добро первый отдел его института", а передача данных конкретной стране (статьи в научных журналах публикуются открыто и передают информацию всем странам сразу).
Следом - Колкер Дмитрий Борисович. Наконец-то в статье есть что-то похожее: "По словам сына учёного, Дмитрия Колкера обвиняли в разглашении государственной тайны в лекциях, которые он читал в Китае, хотя доклады были заверены для подтверждения отсутствия гостайны и читались в присутствии сотрудника ФСБ". Правда если найти слова самого сына напрямую, то оказывается, что говорил он иное: "Они искали презентации, читаемые в Китайской народной республике, которые касались основ и принципов работы техники, квантово-каскадных лазеров. Материалы содержат исключительно справочный характер. Специальный отдел их заверяет на бумаге, подтверждая, что вы имеете право вывозить интеллектуальные данные за границу. Соответствующее постановление есть на моей странице". Ничего про то, что именно эти презентации и были разглашением тайны в его словах нет. Соответственно, нет оснований считать, что обвиняют его именно в этих лекциях, а не в том, что он в перерывах между ними передавал представителям спецслужб секретные документы.
В итоге имеем именно то, о чём я говорил: обвиняют учёных в передаче вполне конкретно Китаю секретных данных, а всякие "срок физику дали за статью" появились исключительно из многократного перевирания исходной информации, где "они искали презентации" сначала превратили в "в разглашении государственной тайны в лекциях", а далее уже лекции превратились в статьи.
glebkulev Автор
29.11.2023 12:57Гмммм, не знаю, я как то сам по себе. Не в каких гос учреждениях не состаял никогда.
TheHangedKing
29.11.2023 12:57Всегда считал, что тяга РД зависит только от давления газовой струи на стенки сопла. Есть идеи, какая сила (или силы) работает в вашем случае?
checkpoint
29.11.2023 12:57Не только сопла, но всего корпуса, вектора суммируются и результирущий получается в сторону выхлопа. В электрических РД давление передается не механическим путем, а посредством поля, которое тоже "давит" на корпус двигателя.
TheHangedKing
29.11.2023 12:57Да. Интересно, что автор ответит. Они ведь должны были об этом задуматься, учитывая фото работающих прототипов. Мне показалось, что в статье не хватает нормальной теории с формулами, что и откуда берётся.
ksbes
29.11.2023 12:57Всегда считал, что тяга РД зависит только от давления газовой струи на стенки сопла.
Не только и не столько сопла, а камеры сгорания: у вас в камере в одну сторону давит, скажем 100 атмосфер, а в другую в идеале - ноль. И задача сопла - как раз обеспечить этот ноль, а не тягу давать.
Именно исходя из таких соображений на первых ракетах делали широкую камеру сгорания - чтобы площадь на которую шло давление было больше. Но так сложнее достичь больших давлений из-за неравномерности сгорания, проблем с теплоотводом и прочностью - лучше сделать поменьше, но с большим давлением.egigd
29.11.2023 12:57Расширяющаяся сверхзвуковая часть сопла (которой тут нету) создаёт значительную долю тяги традиционных ЖРД. Именно давление газовой струи на стенки сопла.
TheHangedKing
29.11.2023 12:57Поэтому хотелось бы услышать мнение автора статьи, из каких сил складывается сила тяги в данном случае.
0serg
29.11.2023 12:57+5На мой взгляд никакого прорыва нет. При всем уважении к объему работы проделанному автором это с вероятностью 99% чушь и причина тому банальна - законы сохранения энергии и термодинамика.
Закон сохранения энергии говорит нам что мы не можем нагреть газ до температуры больше некоторого порога определяющегося количеством содержащейся в топливе химической энергии и теплоемкостью продуктов сгорания.
Термодинамика говорит нам что мы не можем заставить получившийся газ произвести полезную работу в объеме больше некоторого предела определяемого соотношением температуры газа внутри камеры сгорания и температуры газа в выхлопе, причем температура газа в выхлопе определяется степенью его расширения
Таким образом есть лишь три способа повысить эффективность реактивного двигателя:
Найти способ вкачать в рабочее тело больше энергии. Использовать другое топливо или внешнее электромагнитное поле как в плазменных двигателях либо увеличить полноту сгорания
Увеличить степень расширения газа повысив эффективность превращения тепловой энергии в механическую работу
Снизить утечку тепла из газа до момента когда газ покидает двигатель
Очевидно что топливо мы не меняем а полнота сгорания у существующих двигателей и так превышает 98%. Степень расширения у автора насколько я могу судить НИЖЕ чем у обычных двигателей (ниже давление, меньше сопло). Теплопотери наоборот выше. Наконец часть полезной энергии расходуется на непродуктивную закрутку выхлопной струи.
Отсюда возникает вполне закономерный вопрос - ну и за счет чего этот двигатель тогда должен быть эффективнее? Чудес и вечных двигателей не бывает, ребята.
egigd
29.11.2023 12:57По данным автора его двигатель в два с лишним раза хуже существующих.
Но типа есть некоторый эффект, благодаря которому он может в перспективе стать лучше.
Wesha
29.11.2023 12:57+1TL:DR
Краткое содержание всех серий: можно сколько угодно повышать как энергоёмкость того, что используется для накопления энергии (топлива/батарей), так и мощность того, что эту энергию заставляет делать полезную работу — но и то и другое будет всегда ограничено прочностью конструкционных материалов, из которых всё это, собственно, изготовлено — а у этой самой прочности есть предел, установленный электростатическим взаимодействием, которое, собственно, и удерживает атомы материала от того, чтобы они разлетелись в ядрёне фене под напором накапливаемой (или высвобождаемой) энергии. Физика, бессердечная ты щука!
Ещё более TL:DR
Мы все обречены!
ksbes
29.11.2023 12:57+4Ну до пружинного предела ещё дойти надо. Да и плазма - она-то как раз вне пружинного предела.
DIIV
29.11.2023 12:57+8
Очень сильно удивлён от такого уровня статьи на Хабре! Поздравляю с достижением и, очень вероятно, с действительным прорывом. Единственное, что смущает это материалоемкость КС с форсами.
Как у Вас дела обстоят с финансированием? =) Я намекаю про инвестиции ;)Ну конечно же, очень расстраивает местный токсицизм.
checkpoint
29.11.2023 12:57+2Ну конечно же, очень расстраивает местный токсицизм.
Это не токсицизм, это скептицизм здорового человека. Вечных двигателей наша цивилизация насмотрелась предостаточно и выработала хороший иммунитет от них в виде скептицизма. Что касается непосредственно описанного в статье РД, то я просто не верю, что никто более чем за 80 лет существования реактивной тяги не догадался попробовать такую простую конструкцию (загонять топливо по касательной). Я более чем уверен, что такая конструкция была испробована многократно, изучена и изложена в учебниках. Нужно лишь сходить в библиотеку и прочитать.
johnfound
29.11.2023 12:57+6В том-то и дело, что в учебниках такое нет. И да, некоторые над этим работают и такое считается перспективным.
Так что, выходит не все исследовано достаточно хорошо и не все открыто в этой области. Кстати, 80 лет прогресса это вообще ни о чем. Некоторые вещи усовершенствовали тысячелетиями и продолжают усовершенствовать дальше.
checkpoint
29.11.2023 12:57Некоторые вещи усовершенствовали тысячелетиями и продолжают усовершенствовать дальше.
Ну да, колесо не даёт Человеку покоя с момента его изобретения. :)
На Ютубе, кстати, полно разных видео про вращающиеся детонационные РД.
0serg
29.11.2023 12:57+1Детонационные двигатели это другое, там понятно за счет чего они эффективнее. Фактически там крошечная "виртуальная камера сгорания" в виде области где идет детонация и в этой области достигается очень высокое давление. Дальше газ из этой области расширяется и совершает работу еще до того как в сопло попадет. Эффективная степень расширения газа увеличивается => растет тепловой КПД => растет удельный импульс.
denim
29.11.2023 12:57Я не сварщик и вообще далек от темы, но что там получается по температуре газов на выходе из кз которые по идее должны будут вращать турбину и та в свою очередь каким то образом будет крутить насосы для подачи топлива. Также не совсем понятен принцип охлаждения камеры кз, ведь на сколько я понял плазма будет «прижиматься» к стенкам, в то время как в классической схеме этого стараются всяческим образом избежать
TheHangedKing
29.11.2023 12:57В статье я ничего об этом не заметил, но обычно насосы для подачи топлива крутят газы не из камеры сгорания, а из отдельного газогенератора.
checkpoint
29.11.2023 12:57Короче, я посмтрел несколько видео на Ютуб и могу сказать, что автор не изобрел, а повторил детонационный РД. На видео продемонстрированно моделированние процессов внутри КС, никакого ионного бустера там нет. Тем не менее, тема интересная и злободневная.
checkpoint
29.11.2023 12:57Поправка: ротационный детонационный РД.
flx0
29.11.2023 12:57+1Просто ротационный. Детонации там нет. И вообще ничего общего с детонационным РД нет. Кроме того что и там и там что-то крутится.
checkpoint
29.11.2023 12:57Автор утверждает что есть пульсации с частотой 2кГц, возможно это и есть частота детонаций. Итересно, автор пробовал узменять длину КС ? Есть ли зависимость частоты "резонанса" от длины камеры ?
fasvik
29.11.2023 12:57Зашёл почитать комментарии, минуя статью. Почувствовал себя тупым. Спасибо)) не мой уровень далеко, есть куда стремиться
Gryphon88
29.11.2023 12:57+1Можете рассказать про изготовление и испытания? КС все-таки не самая простая деталь, сам фрезеровать не рискнул бы. Ну и факел на фоне деревянного строения меня как-то смутил, как бы как у "Лин Индастриз" не получилось.
checkpoint
29.11.2023 12:57Сама камера сгорания это просто толстостенная труба. Интерес представляют форсунки - как их проектировали и изготавливали. Судя по картинкам, у форсунки есть щель, чем её прорезали ? Электроэррозия ?
murkin-kot
29.11.2023 12:57Почему нет комментариев от физиков? Поведение плазмы - ваше родное. А тут такое непаханное поле. И вы молчите.
udik_chudik
29.11.2023 12:57-1Да комментарии уже были, автор ошибается
johnfound
29.11.2023 12:57+1В смысле? Экспериментальные данные это просто факты. Автор может ошибаться в объяснениях, но это никак фактологию не опровергает.
Kanut
29.11.2023 12:57+3Точность экспериментальных данных в данном случае тоже не то чтобы особо гарантирована.
johnfound
29.11.2023 12:57К измерениям претензии вряд ли можно предъявить. Или вы сомневаетесь в добросовестности автора? Тогда так и скажите.
А если нет, то измерения может и недостаточно подробные, но в том количестве в котором опубликованы выглядят вполне надежно. Автор наблюдал то что описывает.
Kanut
29.11.2023 12:57+1В истории есть куча примеров когда люди проводили эксперименты и получали неправильные результаты. И совсем не обязательно с умыслом.
Из недавнего например вспоминаются "южнокорейские высокотемпературные сверхпроводники". То есть пока эти результаты не проверили и не повторили другие люди я бы не рассматривал их как полностью достоверные.
johnfound
29.11.2023 12:57+3Так автор точно получил правильные результаты. 250кг тяги в любительских условиях нельзя назвать «неправильные результаты». При этом, взрывы не было. Был вполне повторяемый прогар сопла, но автор его устранил при этом применяя собственные рассуждения, к которым вопросы есть, но в случае с прогаром сработали.
Основная проблема в рассуждениях автора является то, что он считает слово «плазма» чем то магическим и считает, что если у него получилась «плазма» то и удельный импульс будет как у плазменных двигателей. Что конечно не так. У плазменных двигателей высокий удельный импульс получается из за того что плазму ускоряют внешней энергией, а не внутренней химической.
Al_Pollitruk
29.11.2023 12:57+1Может быть пора вспомнить старый анекдот: "Кто даст правильный ответ, тот получит десять лет". Но мнение специалистов было бы самом деле интересно услышать.
DanilinS
29.11.2023 12:57+1Странно. Вроде по весне обычно такие статьи появляются ...
Вопросы по двигателю.
1) Почему нет данных по удельному импульсу? Важнейшая характеристика двигателя.
2) Центробежное разделение ионов - хорошо конечно, но:
В любом двигателе стараются максимально отодвинуть высокотемпературную часть продуктов сгорания от стенок. Принимаются куча мер для охлаждения. А у вас поток наоборот прижимает к стенкам. Имеем потери энергии на раскручивание потока, трение потока об стенки камеры сгорания и очень активное передача тепла на стенки.
Возникновение тока и магнитного поля - подтянуто за уши. Вообще скорее всего магнитного поля не будет. Замеры делали?
По первому взгляду: сильно переусложненная конструкция с большими потерями. И в принципе не масштабируемая "в верх" по причине очень большой отдачи тепла на стенки камеры сгорания.
johnfound
29.11.2023 12:57+4Вы невнимательно читали статью. Там есть данные об удельном импульсе. Сам факт, что КС не сгорела при 250кг тяги показывает, что никакого прижимания высокотемпературных продуктов сгорания к стенкам не было. Иначе она бы сгорела мгновенно. Другое дело почему не было касания, но что не было, это факт.
mpa4b
29.11.2023 12:57+6Вопросы к автору:
Как измерялась тяга? На фотке вижу только железную конструкцию, к которой подведены гибкие шланги. В каком месте был динамометр? Не влияли ли гибкие шланги под давлением и с потоком вещества внутри на измерения? Где вообще чертёж установки?
Как измерялась или оценивалась концентрация заряженых частиц в веществе внутри камеры сгорания, то бишь, насколько вещество там было плазмой? Как оценивалась или измерялась скорость вращательного движения там же? Насколько, в виду вопросов о концентрации и скорости выше, якобы происходила сепарация положительно заряженных ионов от электронов? А что происходило с отрицательно заряженными ионами (тут аналогично, интересует оценка или измерение)? Какие силы возникали между макроскопическими областями положительного и отрицательного заряда и как они соотносились с центробежными?
Что означает вот этот пассаж: " У двигателя с существующей схемой работы (рис.22) при подаче газовой смеси в КС приходится преодолевать встречное сопротивление расширяющихся газов при его горении"? Очевидно, что давление в камере сгорания не может быть ВЫШЕ давления жидкостей/газов в магистралях к форсункам и в самих форсунках (с учётом ессно скорости потока), т.к. иначе просто напросто потока из форсунок в КС не будет. А тут, как бы, автор утверждает, что давление в магистралях к форсункам меньше, чем в камере сгорания, если я правильно понял дальнейший пассаж. Такого просто не может быть.
Почему не было замеров предполагаемого магнитного поля? Переменное поле измерить очень легко катушкой, постоянное можно мерять датчиками Холла.
johnfound
29.11.2023 12:57+1что давление в магистралях к форсункам меньше, чем в камере сгорания, если я правильно понял дальнейший пассаж. Такого просто не может быть.
Этого вполне может быть, если процессы в КС сильно неравновесные. Тогда давление там где форсунки может быть намного ниже, чем в других местах КС – там где происходит горение. Именно так предполагается будут работать детонационные двигатели – в детонационном фронте давление очень высокое, а позади него, довольно низкое.
mpa4b
29.11.2023 12:57Ну тут можно начать с того, что конфигурация сильно непохожа на обычный RDE, а кроме того, в 2 местах по окружности вдувается кислород, в 3ем -- метан. Пока оно достаточно хорошо не перемешается, ни о каком нормальном горении, в т.ч. детонационном, идти речь не может. В RDE ещё до горения более-менее равномерная смесь топлива и окислителя/воздуха возникает.
johnfound
29.11.2023 12:57+2То что конструкция отличается от чего-то, по сути абсолютно ничего не значит.
Что там внутри получается не знает и сам автор – он только предполагает, да и честно говоря, так-себе представляет.
Но от этого, двигатель не перестает работать. А он работает и измеренные характеристики получаются неплохие.
storex
29.11.2023 12:57+1Продолжайте своё дело, Вы уже нечто прекрасное создали, осталось доработать, уверен на это обратят внимание крупные ребята, какой нибудь росатом например. Удачи Вам!
BD9
29.11.2023 12:57+3Не "скачки Маха", а Диски Маха (кольца Маха) - см. https://ru.wikipedia.org/wiki/Диски_Маха
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/J58_AfterburnerT.jpeg
Не
Dobrovolskii M. B., “Liquid rocket engines: design basics”, Batman Moscow State University, 2005, Pp 487.
а "Добровольский М.В., 2005 - Жидкостные ракетные двигатели" https://studizba.com/files/zhidkostnye-raketnye-dvigateli-zhrd/book/291167-mv-dobrovolskiy-zhidkostnye-raketnye.html
По-английски будет Dobrovolskii M. V.
А
Batman Moscow State University
это, видимо, Bauman Moscow State Technical University. Batman на русский будет Батман - Бэтмэн.
По сути эффекта: похоже на электромагнитное стягивание струи плазмы.
Можно смоделировать, но это весьма сложно всё. Нелинейные эффекты и всё такое.
Можно наложить внешнее электромагнитное поле, добавить струй, и т.д.
Нет касания стенок - возможно, из-за отталкивания от металла от наведённых зарядов/токов.
По поводу невозможности и противоречия физике: нет, не противоречит. Для опровержения или подтверждения надо повторять опыты. Потом, возможно, будет видно.
Вроде было что-то похожее в поршневых ДВС - для улучшения сгорания закручивали потоки. Но там особо не развернёшься и стабилизации процесса не получить.
-------------------------------------------------------
Почему нет комментариев от физиков? Поведение плазмы - ваше родное. А тут такое непаханное поле. И вы молчите.
Потому что умные слова не ценят.
ElVibrio
29.11.2023 12:57если реактивная струя ионизирована, можно её отделять от стенок КС и сопла магнитным полем, как в стеллараторах?
egigd
29.11.2023 12:57+15Прочитал комментарии и понял, что таки надо отписаться...
Не видно описания того, как именно измерялась тяга двигателя. Измеренная тяга по порядку величины вполне сравнима с весом двигателя, силами упругости находящихся под давлением шлангов (кстати, было бы интересно посмотреть показания тягомера при подаче газов без их зажигания) и т.д. Безусловно, двигатель какую-то тягу создаёт, но, вполне возможно, реальные числа на десятки процентов отличаются от измеренных.
Непонятно, как измерялась подача газов в двигатель. Если каким-нибудь расходомером для сварочных работ, то погрешность таких замеров тоже может составлять десятки процентов.
Непонятно, как измерялась скорость газовой струи на выходе. Если как отношение тяги к расходу рабочих газов, то (с учётом сказанного выше) погрешность тут запросто может быть хоть двукратной, и тогда струя на выходе вполне может оказаться дозвуковой, что перечеркнёт все выводы исследования.
Быть может экспериментальные результаты автора действительно справедливы, и он достиг действительно важного результата в виде сверхзвукового истечения газа без расширяющейся части сопла, но с теоретическим описанием тут просто беда...
Экспериментально обнаружено, что концентрация ионов (положительно заряженные частицы, или протоны) и электронов (отрицательно заряженные частицы) в пламени может на 4-6 порядков превышать концентрацию, которая наблюдалась бы при чисто термическом механизме ионизации
Это когда у нас горячая водородная плазма - тогда можно писать "ионов (положительно заряженные частицы, или протоны)", а когда мы сжигаем метан в кислороде, протонов у нас там почти нету. А ионы - они вовсе не только положительно заряженные. Там отрицательно заряженных ионов, пожалуй, поболее, чем электронов будет.
И, кстати, один из механизмов повышенной ионизации в пламени - термоэмиссия с частиц сажи.
Принцип работы ионных, или плазменных РД использует заряженные частицы. С начала рабочее тело, обычно какой-либо газ, ионизируется, затем разгоняется в магнитном поле и выбрасывается из двигателя, с применением сопловой части, или без неё, со скоростью реактивной струи существенно большей чем у жидкостных РД.
В наиболее массовых плазменных (стационарные плазменные двигатели Морозова) и ионных (ионные двигатели Кауфмана) двигателях магнитное поле играет вспомогательную роль и никак не участвует в разгоне. Разгон ионов происходят за счёт электростатического поля.
Существуют ионные двигатели, в которых магнитных полей нет вовсе, даже во вспомогательной роли.
Так же возникает проблема разделения разноимённых зарядов, чтобы разогнать заряды одного знака, в то время как заряды другого знака должны быть выведены за зоны действия ускоряющего поля.
В плазменных двигателях такого разделения не происходит вовсе (потому-то они и плазменные), а в ионных двигателях Кауфмана оно хоть и происходит, но без каких-либо сложностей.
В концепции двигателя на новых принципах предлагается использовать заряженные частицы, возникающие в процессе горения топлива, с целью перехода от дефлаграционного турбулентного горения к плазменному горению, позволяющему существенно улучшить характеристики РД.
Что есть "плазменное горение" науке неизвестно.
Во всяком случае мне удалось найти аж целую одну публикацию, где использовался такой термин: "Плазменное горение в проточной камере сгорания" (Есаков И.И., Раваев А.А., Грачев Л.П., Волобуев И.А, журнал "Проблемы региональной энергетики", 2019-й год). И даже в этой статье термин использовался лишь в названии, а в тексте его нет, соответственно нет и его определения. Работа посвящена влиянию электрических разрядов на процесс горения, в частности возможности горения очень бедной топливом топливно-воздушной смеси при воздействии электрических разрядов. К теме данного ракетного двигателя она явно не относится.
Как ведут себя заряженные частицы в плазме? Ответ на данный вопрос даёт исследование, проведённое на МКС под названием «Плазменный кристалл». Кратко исследование можно описать так: в низкотемпературную плазму вводятся пылевые частицы заданного размера в условиях микрогравитации с видео регистрацией происходящих процессов. Рассмотрим один из выводов этой работы: при взаимопроникновении облаков микрочастиц различного диаметра возможно спонтанное образование стабильных пространственных структур в плазме (смотри рис.2) линий, цепочек, или проходов.[4] Из этого можно сделать вывод что плазма, при определенных, условиях может создавать пространственную структуру и в пределах этой структуры взаимодействовать на больших расстояниях.
Плазменные кристаллы образуются из макроскопических заряженных частиц, помещённых в плазму.
Ввиду того, что у электронов подвижность много больше, чем у ионов, их поток на частицу пыли, попавшую в плазму, поначалу выше, чем ионов. Пылинка приобретает отрицательный электрический заряд, который уменьшает поток электронов и увеличивает поток положительных ионов. В результате наступает равновесие.
Тяжёлые отрицательно заряженные пылинки оказываются окружены положительно заряженным (т.к. часть электронов осела на пылинках) газом. Ситуация очень похожа на металлы, где тяжёлые частицы одного знака (ионы) помещены в газ с противоположным зарядов (электронный газ). Поэтому, как металлы формируют кристаллическую решётку, так и здесь пылинки выстраиваются в кристалл. Никакого особого взаимодействия на больших расстояниях тут, разумеется, нет и близко. Разве что таким взаимодействием звук назвать можно, но он и в газах распространяется.
Ну и, самое главное, какое это имеет отношение к двигателю, который работает на смеси газов?!
Так же надо учитывать, что при температурах более 2000 градусов в камере сгорания РД уже частично происходят изменения вида химических связей и как следствие происходит соответствующее увеличение запаса химической энергии, при ещё более высоких температурах, которые в существующих жидкостных РД ещё не достигнуты, может происходить тепловая ионизация, сопровождающаяся затратой энергии и изменяющая внутреннюю энергию газа, увеличивая ее запас.[7]
Так рассказывается, как будто бы у нас какая-то дополнительная энергия берётся..
При тепловой ионизации у нас температура снижается: энергия переходит из кинетической (хаотического движения молекул) в потенциальную (разделённых электрических зарядов). Аналогично и при химические связи: если их энергия увеличивается от воздействия высокой температуры, значит сама температура снижается, т.к. кинетическая энергия переходит в потенциальную.
Напомню, что задача ракетного двигателя заключается в производстве именно кинетической энергии, т.е. описанные выше процессы мешают его работе!
В камере сгорания такого типа средняя кинетическая энергия частиц (вызванная центробежной силой и скоростью вращения газа) может быть больше потенциальной энергии их взаимодействия и такую газовую среду можно будет назвать плазмой.
Просто какая-то чушь...
Плазма - это частично или полностью ионизированный газ, для которого выполняется условие квазинейтральности. А это самое условие квазинейтральности заключается в том, что энергия коллективного электростатического взаимодействия частиц слишком велика, по сравнению со средней кинетической энергией частиц, для существенного разделения зарядов.
И как, чёрт возьми, из фиктивной центробежной силы возникает кинетическая энергия?..
При увеличении давления и скорости движения газов в камере сгорания плазменные свойства частиц будут нарастать, что будет приводить к увеличению эффективности работы двигателя.
Какие ещё плазменные свойства частиц? С какой стати они должны увеличивать эффективность работы двигателя?..
Ещё раз повторю, при обычном горении уже образуется достаточное количество свободных заряженных частиц, а в случае же воздействия на горение центробежной силы, их количество существенно увеличивается.
С какого потолка взяли, что их число увеличивается?..
Учитывая, что процесс горения происходит на большой скорости, и при воздействии центробежной силы, а масса положительно заряженных протонов в 1800 раз больше отрицательно заряженных электронов, происходит процесс их разделения. Более тяжелые протоны начинают вращаться с большой скоростью по максимальному диаметру в КС, а лёгкие электроны остаются в её центральной части. Понятно, что проблема разделения разноимённых зарядов, в схеме на новых принципах происходит естественным путём, без каких-либо энергозатрат.
Центрифуга разделяет тяжёлые и лёгкие частицы за счёт того, что тяжёлые частицы выталкивают более лёгкие к центру. Электроны же положительными ионами никуда не выталкиваются, а притягиваются! А потому никакого разделения тут и близко не будет, всё вместе к краям отжимается.
Разделение заряженных частиц и вращение (движение) положительно заряженных частиц с большой скоростью приводит к возникновению магнитного поля в двигателе на новых принципах. Естественно, если есть движущееся магнитное поле, то возникает и электричкой ток. Этим и объясняется образование плазменной струи в двигателе.
Даже если бы электроны скопились в центре, а положительные ионы кружили бы у края, данный кольцевой ток (которого в реальности нет, см. выше) создавал бы статичное магнитное поле. А статичное магнитное поле никакого нового тока не порождает.
И вы уж определитесь: у вас плазма изначально есть, и вы её на составляющие разделяете, а затем одна из составляющих порождает электрический ток, или же это ток рождает плазму?..
Сил разбирать всё уже просто нету. Думаю, и так очевиден предельно низкий уровень теоретического описания процессов в двигателе.
Sap_ru
29.11.2023 12:57+2Там ещё и физикой на всех уровнях очень плохо. Трение о стенки камеры (сюрприз), потери на турбулентности, взаимное влияние потоков у противоположных стенок и прочие эффекты. Есть мнение, что такая схема при прочих равных не выдаст и половины КПД от классической камеры сгорания - слишком много потерь будет. Зато стенки камеры греть будет знатно, так как путь проходимый газами вдоль стенок намного больше, да, и площадь соприкосновения намного больше.
egigd
29.11.2023 12:57+1Ну, тут главный вопрос такой: получил ли он сверхзвуковой поток газа без расходящегося участка сопла?
Если да, то эффект в любом случае интересный и потенциально может использоваться для уменьшения габаритов и массы ракетных двигателей (вовсе не обязательно делать длиннющую камеру сгорания, как тут), либо повышения их эффективности с сохранением габаритов. Нужно детально исследовать. Разумеется, исследовать не "на даче", а в нормальных лабораториях с нормальными приборами и специалистами, которые понимают, что делают.
Если же поток газа на выходе всё-таки медленнее скорости звука в нём, то это всё - просто опасное баловство.
Bongo23
29.11.2023 12:57+1Соглашусь, что у автора статьи не хватает стройной теории описания процессов, а многие его тезисы это лишь предположения, его попытка объяснить результаты эксперимента. Но несколько поставленных вами вопросов могу попробовать прояснить ниже. Только позвольте напомнить важный тезис экспериментальной физики (хоть он и был применим в основном в физике до конца 19-го века): отсутствие теории не означает ошибочность результатов эксперимента. Этот тезис почти перестал применяться на практике около ста лет как, но бывает что и старые подходы тоже срабатывают. Поэтому, имхо, не нужно делать поспешных выводов. А ответы на ваши вопросы, вот они:
Как измерялась тяга, и величина погрешности измерения тяги: в этом вопросе самое главное, что, независимо от погрешности измерений, зафиксированные значения тяги имеют объяснимую пропорциональность к скорости подачи топлива (кроме резкого скачка тяги). Это значит, главное, что погрешность измерений является неизменяемой величиной на протяжении всего эксперимента. Получается, что резкое увеличение тяги в какой-то момент не является случайной флуктуацией значения (из-за недостатка стенда), так как при дальнейшем увеличении подачи топлива такие резкие изменения бы повторились (в любую сторону шкалы значений тяги). Второй момент, на что упирает автор статьи - в графике прослеживается квадратичная зависимость, но в этой части вы правы - для ее подтверждения или опровержения погрешность измерений будет уже действительно определяющей. Нужно больше данных. Кстати, автор в комментариях сообщал, что проводил измерения на стенде Роскосмоса, так что погрешность там, вероятно, будет постоянной величиной хотя бы по причине калибровки стенда.
Погрешность подачи газов - как и в п.1, главное чтобы она была одинаковой во всех точках измерений. Для эксперимента важно относительное значение измеряемых величин, а не абсолютное.
О скорости газовой струи - вероятно вы правы, что она была посчитана лишь косвенно, но из этого не обязательно следует вывод о недостижении сверхзвука. Для определения этого как раз и есть более простой способ - быть рядом во время эксперимента и услышать (или не услышать) сверхзвуковой хлопок. Единственное сомнение насчет данного метода проверки в том, что в тексте статью автор не пишет прямо фразу "был четко слышен громкий хлопок при переходе струи на сверхзвук", а наоборот, пишет что при данной конструкции хлопок будет очень тихий. Вот и непонятно, тих ли он настолько, что его не слышно ухом (при таком варианте начинают закрадываться сомнения), или тих ли он относительно используемых авиадвигателей. Если этот коммент прочитает автор, то вот совет: замерить общий уровень шума в обычном слышимом диапазоне на протяжении всего эксперимента. Это даже проще, чем снятие спектра звука в нескольких точках времени (можно взять самый дешевый микрофон, и не бояться его утраты).
-
согласен на 100%. Повторюсь о том, что сообщил в начале коммента - все привыкли, что уже долгое время сначала разрабатывалась теория, а лишь после этого планировались эксперименты для ее подтверждения или опровержения. Тому были две причины: первая, что к концу 19-го века были уже проведены многие эксперименты из тех, что могли быть придуманы исходя из Аристотелевско-Ньютоноских принципов "наблюдай -- повторяй -- объясняй", и вторая причина, это гении зарождения теоретической физики - Бор, Эйнштейн, и многие другие. С этого момента принцип "сделать открытие на кончике пера, а затем подтвердить" дал миру всю ядерную физику, затем квантовую. При этом у данного подхода есть слабое место - отдельно взятая теория какого-либо явления/ группы схожих явлений должна быть в меру ограниченной для точного описания и предсказания систем. Поэтому, междисциплинарные исследования - это такое слово, как.. ну , как "белые единороги" - в теории их можно допустить или мультяшно нарисовать и обосновать (проще это сделать в гуманитарных науках, как насколько мультяшно может относиться к терапевтической медицине социология смертности от потребления огурцов), поэтому в реальных лабораториях для получения грантов вы должны использовать схему "описание предполагаемого эксперимента -- описание предполагаемых результатов -- описание профита". И именно таким (в основном таким) образом уже много-много лет наука развивается во всем мире! Где в этой схеме место для случайных открытий? Как заранее можно предположить степень влияния кинетической скорости газа при его горении на степень его ионизации? Ты даже не задашь себе такой вопрос, потому что вопросы задаются исходя их белых пятен теории. Так откуда же возникнет сам этот вопрос, если до сих пор нет даже полной теории турбулентных потоков?
Всем добра и новых открытий!
egigd
29.11.2023 12:57Во-первых, скачок как раз говорит, что погрешность могла измениться, ведь этот скачок мог быть скачком погрешности измерений, а не реальной тяги. Во-вторых, нам важна именно абсолютная тяга. Если она всюду реально вдвое ниже измеренной, то работа автора не имеет никакого смысла, никаких новых эффектов там нет.
Аналогично: нам важно точное абсолютное значение. Если реальный расход всюду вдвое ниже измеренного, то работа автора не имеет никакого смысла, никаких новых эффектов там нет.
Речь о превышении скоростью струи скорости звука внутри самой струи, а не в окружающем воздухе. Скорость звука в струе, по заявлениям автора, может достигать 900 м/с, а скорость звука в окружающем воздухе - от силы 350 м/с (если испытания летом проходили). Струя со скоростью 600 м/с будет сильно сверхзвуковой относительно воздуха и легко сможет создать хлопок, но внутри самой струи течение будет дозвуковым, и никаких новых особых эффектов тут не будет и близко.
Мне лень сейчас писать тут статью про то, как работает наука. Скажу только, что вы явно очень плохо это понимаете.
Bongo23
29.11.2023 12:57Спасибо за ваш ответ. Это мой первый коммент на хабре, и приятен ответ от собеседника по существу.
Такая вероятность есть, но она меньше, чем вероятность других объяснений. Сложно объяснить, почему в какой-то именно определенный момент меняется погрешность. Например, дернулся стенд именно в тот момент, где автор считает, что произошел переход агрегатного состояния? Может быть... но, имхо, вряд ли. Всё таки, там слишком высокое изменение показателя.
Насчет двукратного отклонения не знаю, надо считать, будут ли при этом новые эффекты, но обычно отклонение на 50% это уже выход за допустимы предел погрешностей, просто надеюсь что прямо такой лажи там не было.
В данном пункте я имел ввиду описание простого метода, который покажет, что этого перехода как раз и нет. Запись давления звуковой волны не докажет на 100%, что есть переход самой метан-кислородной смеси на сверхзвук, но если его нет, то это запись покажет это с почти единичной вероятностью.
Да, возможно, плохо понимаю, потому что сам лично не пошел в структуры Академии Наук Беларуси после физфака и не прочувствовал всё от первого лица, но наслышан о работе там, и о работе в иностранных лабораториях. НЕ буду спорить, что это взгляд дилетанта, но в общем плане кмк он не сильно отдален от реальности (не отрицаю наличие когнитивного искажения, но, как вы знаете, люди любят прувы, а из доступных к прочтению описаний принципов управления различных организаций, из популярного наверное только принципы корпорации Гугл соответствовали максимальной свободе исследований, и то с поправкой на их специализацию). Мы же не будем считать свободой исследований, когда на бюджет лаборатории дают условный эквивалент миллиона российских рублей на год (это включая зарплаты на несколько человек), и дальше дается любая свобода, главное чтобы лаборатория числилась в НИИ как таковая? Это как бы и свобода, но с поправкой, что результаты любой работы принадлежат государству. Это ОК или так себе? Можно дать разные ответы на этот вопрос.
egigd
29.11.2023 12:57Вы начисто проигнорировали вторую часть: нам не важно, был ли скачок погрешности или нет, вполне достаточно просто всюду завышенных показаний тяги.
Выходить за допустимые пределы погрешности чего?.. Автор ничего не говорит о методике измерений! Если он взял расходомер углекислого газа для сварочного аппарата, измеряющий его в литрах в минуту при давлении около атмосферного, а затем пытался измерить им расход метана при заметно повышенном давлении, причём в гаммах в секунду (т.е. принципиально другой величине), то там и 250% погрешность может быть. Вот если бы автор написал "Для подачи газов использовались приборы РРГ-18 с использованием для метана поправочного коэффициента 0,72, а для кислорода - 1,00" - тут да, не вопрос, погрешность в пределах 5%.
В таком случае сам автор указывает на отсутствие каких-либо громких хлопков, а значит по вашей методике сверхзвука тут нету...
Я ничего не говорил про свободу исследований. "дают условный эквивалент миллиона российских рублей на год (это включая зарплаты на несколько человек), и дальше дается любая свобода" - это просто полный бред, в таких условиях все деньги будут получать откровенные мошенники, которые будут тратить все полученные миллионы на исследование макания печенек в чай. Я говорю, что наука, как институт общества - это очень сложная система, принципы работы которой вы явно не понимаете (и сейчас это дополнительно подтверждаете). Могу для затравки порекомендовать этот (развлекательный, да) документальный фильм:
Bongo23
29.11.2023 12:57Вообще, конечно, у меня оптимистичный взгляд (возможно, ошибочный) на этот эксперимент, но ведь мы читаем эти статьи как поиск своего вдохновения, верно? На фоне потери веры во многие основы, хочется верить хотя бы в прогресс науки и техники на благо человечества, в том числе и прогресс силами "гаражников". Просто, если допустить, что большой лажи в данном опыте не было допущено, то разумно допустить наличие нового эффекта. Может он есть, а может и нет. Почему бы и нет? Может быть, автор просто бросает пыль в глаза, чуть доработал газовую горелку, сделал пару фото, и решил поднять денег на этом? Но вот проблема, я написал ему на имейл и в личку с предложением денег, но за прошедшие сутки он мне ничего не ответил. Может быть, таких "лохов" как я много, и он просто выбирает? Нет, откровенные мошенники обычно ведут себя не так.
egigd
29.11.2023 12:57но ведь мы читаем эти статьи как поиск своего вдохновения, верно?
Вы - может быть. Лично я читаю статьи про разработки в области космонавтики (хотя в данном случае - "космонавтики", в кавычках) чтобы найти полезные мне в работе сведения.
На фоне потери веры во многие основы, хочется верить хотя бы в прогресс науки и техники на благо человечества, в том числе и прогресс силами "гаражников".
Эээ... "прогресс науки и техники на благо человечества" - это и есть основы! Ничего мы не теряли.
И, разумеется, "гаражники" максимум могут быть популяризаторами науки (что тоже безусловно важно!), но никак не двигатель прогресс напрямую.
Может он есть, а может и нет. Почему бы и нет?
Потому, что интернет завален всякими научным фриками, которые у себя в гаражах находят новую физику "не привлекая внимание санитаров". И если работы каждого из них считать по умолчанию достоверными просто на основании "Почему бы и нет", то в голове будет лютая каша из взаимоисключающих "открытий" всяких "шизиков" вместо нормальной стройной научной картины.
Может быть, автор просто бросает пыль в глаза, чуть доработал газовую горелку, сделал пару фото, и решил поднять денег на этом? Но вот проблема, я написал ему на имейл и в личку с предложением денег, но за прошедшие сутки он мне ничего не ответил.
Я нигде не говорил, что автор - мошенник. Мошенники действительно ведут себя совсем иначе.
MasterOgon
29.11.2023 12:57-1Очень интересно. Сразу вспомнилось открытие Шаубергера о том что вода течет быстрее в извилистом канале. И также хорошо согласуется с моей работой https://sci-article.ru/stat.php?i=1601957819 по агд, за которую меня тут ругали так как это якобы противоречит некоторым принципам термодинамики. Турбулентность и просто вихрь по сути являются высвобождением свободной тепловой энергии, содержащейся в среде. Эта энергия является причиной образования подъемной силы крыла и также объясняет почему в вязкой среде инерциоиды движутся в ту же сторону что и при сухом трении, а не наоборот как гласит теория. Хаотичное броуновское движение в вихре становится направленным и таким образом частицы создают импульс, из за которого возникает движущая или подьемная сила. Поэтому когда вы заставляете двигаться газ по оптимальному пути, который по умолчанию просматривается везде в природе, то заставляете его собственную энергию работать во благо вместо того чтобы создавать хаотичные и менее эффективные завихрения
Wesha
29.11.2023 12:57Турбулентность и просто вихрь по сути являются высвобождением свободной тепловой энергии, содержащейся в среде.
(делает морду добродушного милиционера)
— Тээээкс, значца, а кто это у нас тут законы термодинамики нарушает, гражданин?
MasterOgon
29.11.2023 12:57Я не знал, это один дядя мне сказал про сублимационные состояния. А в телевизоре говорили что птицам так можно
1Uchenik
29.11.2023 12:57Каменный век. Как далеко можно отправится на таких движках, с таким горючим?
red75prim
29.11.2023 12:57По крайней мере стартовать с Земли. Ионные, ядерные, термоядерные, аннигиляционные движки имеют с этим проблемы.
ksbes
29.11.2023 12:57С земли надо стартовать на "лазерной тяге"! (т.е. греть движки лазером с земли)
А ещё лучше на космическом лифте, комической петле или на космическом крюке, космическом фонтане - когда их построят, конечно ...
red75prim
29.11.2023 12:57Но перед этим нужно иметь огромную инфраструктуру в космосе, чтобы капитальные вложения на эти проекты отбились.
ksbes
29.11.2023 12:57Ну тут получается обратная зависимость - без подобных способов доставки огромную инфраструктуру в космосе не построишь и не обеспечишь.
И тут вроде как понятно, что яйцо - на земле, а курица - в космосе.egigd
29.11.2023 12:57Не важно, откуда они запускаются. Важно, что для окупаемости таких проектов нужна столь циклопическая космическая инфраструктура, что Starlink покажется детской игрой в песочнице.
BabyWolf
29.11.2023 12:57Схема впрыска топлива напомнила инновационную схему впрыска угля в топку котла. Кольцевая топка, восьмигранная с 8 форсунками, по одной на сторону.
ЗЫЖ Насколько я понимаю фотографии это кадр с видео, снятого с высоким количеством кадров в секунду и поэтому низкое разрешение?
Rychlik
29.11.2023 12:57-2Поздравляю с первоапрельским баяном в конце ноября!).
Удивительно, что человек потратил столько времени и энергии на создание правдоподобной статьи ( уверен, что кроме текста он ничего не делал), а модераторы не усмотрели очевидных ляпов:
какая может быть сепарация зарядов центробежной силой? Кулоновские силы на порядки больше любых реальных центробежных.
Он сознательно не пишет о направлении линий магнитного поля, и не рисует простой схемы их работы, т.к. это сразу выводит его на чистую воду.
Он легко решает вопрос о том, как инопланетянину объяснить разницу между правым и левым- просто поменяй направление в КС и если сопло не прогорит, значит правое!))))).
Alex777Hab
29.11.2023 12:57+1Автор безусловно большой молодец: построил нехилую такую установку, ставит эксперименты, выкладывает результаты - честь и хвала конечн. Продолжай, не теряй дух научного авантюризма, исследуй мир!
Но насчет плазмы, это ты вероятно переусердствовал в своих желаниях) Конечн, каждый исследователь грезит изобресть или открыть что-то такое эдакое, чтоб неимеющее аналогов и сразу нобеля дали, но... большая часть супер-пупер инноваций но новых физических принципах имеет банальное объяснение без всяких там супер пупер. Вот и здесь, ты пишешь про генерацию плазмы, да такой, что потоки закручиваются и раскручиваются под неожиданными углами и плазменные шнуры прожигают метриловую броню... Но, ведь такие плазменные мощностя должны легко детектировться самыми простыми приборами из набора юного следопыта, компасом и магнитом. Неужели ты не подумал проверить это??? Как так то?
В качестве возможного предположения причины смены направления закрутки, надо посмотреть такой вариант, что сочетание эффектов сопла Лаваля в купе с эффектами Кориолиса, когда закрученный поток то устремляется к центру при движении к выходу, то расширяется от центра после выхода струи, и дает подобный результат.
А насчет плазмо прожига: у тебя там струя кислорода закрученная идет, может она и прожигает? Возникает прожиг при увеличении подачи кислорода выше некоего уровня, как вариант, кислород от одной из форсунов просто не успевает сгорать и идет вдоль стенки по спирали, прожигая ее.
Ps: продолжай исследования, выкладывай результаты, ты молодец! Используешь ли ты численное моделирование в своих исследованиях?
Marcipain
29.11.2023 12:57если поток закручен, может ли он вращать какую-то специально для этого спроектированную часть сопла?
conKORD
29.11.2023 12:57+1Из того, что понял - при сгорании топлива получается плазма. В ней положительно заряженные ионы имеют бОльший вес, чем отрицательно заряженные ионы. Поэтому при вращении внутри камеры сгорания положительно заряженные ионы двигаются по периметру и получается кольцевой ток. Который в свою очередь создает магнитное поле, которое начинает влиять на истечение плазмы из двигателя.
Вопрос - магнитное поле при работе двигателя измерялось?
minusnaminus
29.11.2023 12:57Сильное колдунство... Сильнее вышек пять-джи будет. Как бы не спалили за такое ^_^
Но ждем повторов. За физику не понял, да и данных-то не особо. Нужно жечь снова и измерять. Можно ещё в разные форсунки добавить разных химических соединений, чтобы в цвете было видно, как эта струя формируется (если такое возможно, конечно). Мне более всего это интересно. Закручивающаяся реактивная струя? Сама вокруг своей оси? При нормальном атмосферном давлении? Это вообще как? А такое часто бывает?
В целом, почему-то выпрямитель струи вспомнился. Брандспойт с такой насадкой, бьет водой дальше, чем брандспойт без неё. Потому, что ламинарный поток воды, будет дольше разбиваться о воздух до отдельных капель, чем турбулентный, уже изначально разбивающийся (если образно). Без дополнительной тяги, импульса и чего-то там ещё.
Успехов и видосов!
johnfound
29.11.2023 12:57Вопрос к @glebkulev: Поясните пожалуйста одно противоречие в тексте статьи:
Вы неоднократно пишете что скорость вращения плазмы в КС составляет примерно 300..350м/с:
Анализ рис. 24, 25, 26 показал, что скорость газовой струи в КС при увеличении давления в КС изменяется с 314 до 353 m/s
С другой стороны скорость истечения реактивной струи составляет порядка более 3000м/с
Сужение в вашем сопле никак не может быть причиной ускорения плазмы более чем десятикратно. По снимкам выглядит что площадь сечения на выходе примерно вдвое меньше чем сечение на выходе от КС. А может и меньше.
Выходит, что
либо ускорение реактивной струи происходит не из за законов гидродинамики, а по другим причинам
либо плазма уже в КС движется гораздо быстрее 350м/с
Кстати, если первое предположение верно, то возникает вопрос какие функции у вас исполняет сопло? А может без сопла двигатель будет работать лучше, чем с соплом?
П.С. И еще: Если ваше предположение, что положительные ионы вращаются по периферии, а электроны держатся в центре верно, то между этими компонентами плазмы возникнет гигантское электростатическое притяжение, которое будет работать против центробежных сил. И не факт, что центробежные силы перевесят. К тому же, если электроны движутся по оси, то путь до выхода у них будет намного короче чем путь положительных зарядов. Что из этого следует я и сам не знаю. :)
checkpoint
29.11.2023 12:57Вы неоднократно пишете что скорость вращения плазмы в КС составляет примерно 300..350м/с:
...С другой стороны скорость истечения реактивной струи составляет порядка более 3000м/с
Это может быть как у сопла Лаваля, в нём газы ускоряются многократно за счет резкого падения давления и температуры на выходе из сопла.
Меня вот что еще смущает. Автор почему-то считает, что в нутри КС плазма состоит из протонов и электронов, но продуктами сгорания метана в кислороде является углекислота и вода. Вода легко диссоциирует на 2H+ и O2-, а вот углекислота весьма устойчивая штука (в промышленности используется как иннертная среда для дуговой сварки). Следуя логике автора в центре КС должен скапливаться водород. За ним, ближе к стенкам - ионы кислорода, а возле самих стенок молекулы углекислоты. Тут уже высказывались на счет того, что кулоновское взаимодействие весьма сильно и разорвать его центробежными силами скорее всего не получится. Таким образом, вероятнее всего, в центре КС имеем электрически нейтральную смесь ионов водорода и кислорода, "экранированную" от стенок камеры углекислотой.
johnfound
29.11.2023 12:57Сопло Лаваля в конструкции нет. Я поэтому и вопрос задал. Даже и без сопло Лаваля, если есть стеснение прохода (как у автора) скорость газов увеличится, но пропорционально стеснению. А у автора такие большие сужения (в 10 раз) отсутствуют.
В ионизированных газов присутствуют положительные ионы и электроны. Это не означает, что молекулы обязательно распадутся. Молекулы тоже ионизируются. И ионы не обязательно теряют все электроны и даже не все валентные электроны (тогда, конечно молекулы бы распались). Так что там есть положительные ионы воды и положительные ионы углекислоты.
konst90
Удельный импульс вашего двигателя - 1593 м/с
Удельный импульс Raptor с классическим соплом Лаваля - 3210 м/с.
Ну и в чём прорыв?
glebkulev Автор
Дело в том что что 1593 m/s это при давлении в 2 атмосферы в КС РД1, а у Raptor -3210 m/s при давлении более 300 атмосфер в КС.
В испытании РД1 показана возможность получить существенно более высокий импульс при практически одинаковым секундным расходом топлива по сравнению с существующей схемой.
Наиболее интересный импульс получился при испытаниях РД3 и тяге в 239 кгс (третье испытание ) — 3050 m/s и давлении в КС 20 атмосфер.
0x1A4
А как это все масштабировать? Тяговооруженность считали? У вас на РД3 видно резонансную частоту на 2 КГц, и этот резонанс будет разрушать двигатель. У упомянутых выше Рапторов резонансная частота была на 600 Гц и в SpaceX потратили много сил и времени, чтобы справиться с этой проблемой.
konst90
А может, не обязательно масштабировать? Если это действительно так работает, то могут получиться двигатели ориентации на основном топливе.
0x1A4
Потому и спросил про тяговооруженность. Могут получиться, а могут и не получиться. А может оно не разваливается только потому что двигатель с тягой 240 кгс весит тонну, пока непонятно.
technomancer
Кстати да, хороший вопрос. [UPDATE]: Уже увидел ответ автора.
glebkulev Автор
Касательно масштабирования. Почему я не смог получить следующих значений при испытаниях РД3. К сожалению возможности стенда и расхода газа были исчерпаны. Думаю что дальнейшие испытания надо проводить уже на другом уровне и с использованием криогенных компонентов топлива. И еще один момент: Если продлить график дроссельных характеристик РД3 Тяга - давление в КС то при давлении в КС в 100 Атм тяга составит 5700 Кгс. Но ! Это только расчеты.
0x1A4
Интересно, а не получится ли самим криогенным топливом КС охлаждать, то есть обойтись без газогенераторов. С такими характеристиками потери в КС могут оказаться не существенными. Хотя какая-то турбина все равно понадобится для создания давления на входе.
jackcrane
и сопло чтобы с гарантией не прогорало - тоже, через систему каналов.
и не только криогенным.
вроде бы еще фон Браун делал на Фау-2, а я вчера попробовал поискать чертежи в открытых источниках - нету.
ulilu1372
Чертежи двигателя фау-2 есть на Digipeer
johnfound
У фон Брауна на Фау-2 охлаждение КС было так себе. КС прогорала регулярно. Современные решения намного лучше.
maeris
Да это классическая проблема таких модификаций двигателей.
Вот непрерывно-детонационные двигатели тоже невероятно эффективны, если не учитывать, что через несколько секунд превращаются в расплавленный металл.
glebkulev Автор
Масштабировать думаю возможно. Просто надо проводить еще испытания.
Тяговооруженность не считал ( это же пока лабораторные двигатели ).
Двигатель маленький и жесткий - частота в 2 КГц никак себя не проявила негативно.
А вообще с ростом давления в КС растет и частота. При рабочих давлениях 150-200 атмосфер в КС частота уйдет за 3 КГц и более. Соответственно уйдет и проблема .
0x1A4
А с ростом объема КС частота не будет уменьшаться?
В любом случае успехов вам. Хотелось бы увидеть демонстрацию на двигателе с характеристиками, подходящими для коммерческого применения, вот бы кто профинансировал.
glebkulev Автор
Двигатель весит 15 Кг ( фактически это сам КС).
V_Scalar
Вы столкнулись с проблемой прогорания стенок из за центробежной силы. Есть решение. Известно что смерч несмотря на высокую скорость вращения (до 300 м/с ) имеет чётко ограниченную поверхность жгута, на которой наблюдается разрыв скоростей. Это происходит за счёт особой структуры смерча, жгут смерча скручен из отдельных нитей — вихрей расположенных по периметру окружности жгута, нити закручены в противоположную сторону вращения жгута. Этому явлению есть аналогия — если закручивать нити в другую сторону чем жгут каната - то жгут самопроизвольно уплотняется, а если нити закручивать в ту же сторону что и жгут - наоборот расходятся от центра
kisaa
А эта центробежная сила никак не связана с силой Кориолиса? Не окажется ли, что в южном полушарии Земли прогар будет на РД3, а РД2 будет работать стабильно?
konst90
Насколько я помню, на таких масштабах Кориолис от Земли пренебрежимо мал. Вот когда у нас течет река или летит снаряд из дальнобойной пушки - то да, учитывать надо.
kisaa
А тогда совсем непонятно, почему именно закручивание в одну сторону плохое, а в другую - хорошее.
remzalp
основной поток в одну сторону, пограничный в другую
Guestishe
По пограничному будет топливо подаваться, но это уже реально "двигатель нового типа".
glebkulev Автор
Эту мысль насчет Кориолиса мне то же приходила в голову но я ее отклонил как не реальную. А вообще тут все просто на мой взгляд. Причины прогара сопла и метод устранения его с помощью изменения направления вращения движения газов в КС полностью объясняется электромагнитными свойствами в КС, да и вся цепочка событий связанная дальнейшими с испытаниями.
V_Scalar
Это вы имеете в виду опыт где вода в сливном отверстии закручивается в северном полушарии в одну сторону, а в южном в другую? Это пренебрежимо малая сила, она действует только в момент начала закручивания воды. Когда некоторый элемент воды случайно движется к полюсу сила кариолиса отклоняет его в определённую сторону, симметрия стока нарушается и начинается вращение, после этого эта сила уже не важна, там уже действует сила кариолиса в воронке, а не от вращение земли. Например смерчи в северном полушарии могут быть закрученные в разные стороны, хотя вроде бы есть преимущественное направление