?

Log in

No account? Create an account

БОЛЬШОЙ КОСМИЧЕСКИЙ ОБМАН США

ГЛАВА 22. ВЕЛЮРОВ И ДРУГИЕ О ЖРД США - МИФЫ И РЕАЛЬНОСТЬ
neprohogi
http://www.free-inform.ru/pepelaz/pepelaz-13.htm
Чудес на свете не бывает! И если параметры советского ЖРД при "максимальная температура стальной стенки для советских ЖРД достигала 1100 К (827*С) и соответствующего давления в камере сгорания 6.4 МПа, то параметры американского ЖРД не должны принципиально отличаться. Другими словами, если американские обманщики декларируют давление в камере сгорания своего главного ЖРД давление 6,7 МПа то и рабочие температуры не должны быть меньше 800*С (827*С) .
Чем примечательна эта цифра? Забегая вперед, скажу, что для ЖРД F-1 американцы для трубок охлаждения декларировали сплав инконель. А у него есть проблемы:

Этот материал можно использовать в конструкциях подобного типа при температурах до 800*С. Температуры выше создают серьезные проблемы:
http://www.unn.ru/pages/e-library/vestnik/19931778_2014_-_4-1_unicode/3.pdf
"Вместе с тем при практическом применении этого высокопрочного сплава возникает нетривиальная научно-техническая проблема получения из него изделий сложной формы. Эта проблема вызвана его низкой обрабатываемостью давлением из-за чрезвычайно узкого температурноскоростного диапазона пластической деформации , а также связана со сложностью механической обработки из-за высокой склонности этого материала к наклепу".
Проще говоря: материал этот хрупкий и ненадежный! В трубках из инконеля делать ребристость снаружи и искусственную шероховатость внутри крайне сложный, в последнем случае невероятный процесс.
Велюров исследовал сначала систему охлаждения с трубками из стали из стали, исходя из данных писателей НАСА, о том, что американцы использовали в создании трубок и крепления их к стенкам камеры сгорания и сопла , "золотой припой".
Золото металл проблемный и легко плавится. Температура плавления золота 999 пробы 1064,18 °C. Температура раскаленного газа в камере сгорания ЖРД значительно выше.
Но автор справедливо и обосновано утверждает, что прочность "золотого припоя", сплава золота и никеля, имеет проблемы при температуре в два раза меньшей, чем температура плавления золота:
"Согласно американским данным – американцы при изготовлении «лунной» серии двигателей, в т.ч. F-1 и др., – широко применяли золотой припой состава 82,5% Au − 17,5% Ni который при температурах свыше 540ºС ( 813К ) резко терял прочность[22]:

Из таблицы видно, что при Т = 650°С предел прочности (UTS) сплава примерно в 2,5 раза ниже, чем при Т = 540°С
Данный предел является эксплуатационным, т.е. двигатель без ущерба может работать при Tст.г = 800 К полный ресурс. Однако его существенное превышение, например, более чем на 10%, ‒ уже может привести к необратимым последствиям. "
Автор сам привел цифру температуры стенок в советском ЖРД при давлении 6,4 МПа . Это температура 1100 К . Следуя принципу аналогии, можно обосновывать предположение, что при давлении 6,7 МПа температура стенок американского ЖРД не должна быть кардинально меньше. Это с учетом меньшей эффективности американской трубчатой системы охлаждения. Температуры 880 К хватает, чтобы началось разрушение трубок охлаждения, потеря прочности "золотого припоя", а значит тех самых "необратимых последствий", о которых говорит автор. Ну это как минимум взрыв всей конструкции из-за аномального перегрева. Благо система охлаждения из ненадежных трубок, с ненадежным припоем будет разрушена!
На этом проблемы "трубчатой системы" охлаждения со стальными трубками не заканчиваются. Возникает еще одна, очень существенная проблема:
"Теперь о нижнем пределе – температуре стенки со стороны жидкости Tж.ст.
Строго говоря, Tст.ж нам наперед не известна и является результатом баланса между теплопроводностью qст самой стенки и теплопроводностью от стенки в жидкий охладитель qж.
По сути Tст.ж является точкой, которая делит отрезок Tж ─ Tст.г между самой холодной точкой сечения - жидким охладителем и самой горячей точкой – газовой стороной стенки камеры пропорционально вкладу каждого вида теплообмена.
Она не может быть слишком низкой, например ниже температуры охладителя (керосина), всегда Tст.ж > Tж потому что тогда не будет температурного градиента между стенкой и жидкостью ΔTж = ( Tст.ж − Tж ) и тепло не будет передаваться охладителю.
Обычно стремятся сделать Tст.ж как можно выше, но не выше эксплуатационного предела для жидкого охладителя.
Возьмем американский керосин RP-1 (см. СПРАВОЧНИК по авиационным и ракетным керосинам).
Для него критическое давление мало[23] - pкрит. ≈ 2,36 МПа, поэтому в стальных трубках ЖРД Н-1b керосин всегда находится при сверхкритическом давлении подачи p ≥ 5МПа и просто не может кипеть физически, т.е. иметь одновременно две фазы - жидкую и газовую.
Но при достижении критической температуры керосин RP-1 перейдет из жидкого состояния исключительно в газ.
Критическая температура для керосина RP-1 согласно американским данным[23] Tкрит. ≈ 686 К.
Поскольку турбулентный конвективный теплообмен основан на перемешивании в пограничном слое горячих и холодных порций жидкости, то при температуре стенки Tст.ж ≥ Tкрит. возникнет газовая прослойка разрыва между основной массой керосина и стенкой, что приведет к срыву режима охлаждения. При температурах свыше Tст.ж ≥ 700 К может иметь место коксование керосина с отложением тяжелых смол и сажи на стенках трубок, что при длительной эксплуатации приведет к прогару камеры.
Согласно пп.3.1.1.5.4 рекомендаций NASA SP-8087 [28] температура стенки не должна превышать для RP-1: Tст.ж ≤ 728 К (850°F).

В итоге мы пришли к следующим оценкам ограничений температур для стальной трубки охлаждения:
с огневой (газовой) стороны Tст.г ≤ 800 К
с внутренней (жидкостной) стороны Tст.ж ≤ 728 К "
Сталь вещь не хрупкая, а вот инконель, совсем другое дело, лист из этого сплава согнуть в трубочку уже проблема. И вот оказывается, что существуют пределы температур, при которых стальные , не хрупкие трубки могут выдержать такую тепловую нагрузку: 800 К со стороны внутренней части камеры сгорания, с "огневой стороны".
А нужно чтобы выдерживала температуры порядка 1100 К. И это очень большая проблема американских лгунов!