?

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-13-0.htm
Велюров убедительно доказал, что трубчатая система охлаждения в принципе не способна на то, что можно получить на ЖРД-Н1. Причиной тому отсутствие оребрения внутри трубок охлаждения и малая теплопроводность стали, по сравнению с бронзой. Оребрение на тонких стенках со стороны охладителя создать в трубках невозможно. И коэффициент оребрение к=1.1 , который приводит Велюров для американских трубок это просто какая-то благотворительность! Но Велюров человек добрый и он дал хорошую фору по оребрению американским сказочникам. На самом деле оребрение таких тонких стенок внутри равно 1. Но Велюров допустил другую большую величину:
Теперь постараемся ответить на самый главный вопрос: почему трубчатая камера не способна на большее?
Я мог бы ответить - потому что теплопроводность советской хромистой бронзы БрХ08 составляет λст ≈ 280 ÷ 300 Вт/м·К
против λст ≈ 20 ÷ 22 Вт/м·К для американской нержавеющей стали марки 347, т.е. почти в полтора десятка раз.
Но ответ будет не вполне корректным, потому что правильный ответ: вследствие, но не именно поэтому.
Если рассматривать камеру ЖРД как некий теплообменник-радиатор, который сбрасывает тепло от нагретой газом стенки в жидкий охладитель (керосин), то ключевым параметром будет коэффициент оребрения.
По смыслу этот коэффициент показывает, во сколько раз единица поверхности камеры ЖРД способна отдать охладителю больше тепла, чем гладкая плоская стенка. Все мы хорошо знаем, что любые радиаторы стремятся сделать с максимально развитой, часто ребристой поверхностью для улучшения теплоотвода. Отсюда и возник термин - коэффициент оребрения. Оребрение вводится именно со стороны жидкости, ведь со стороны газа у стенки задача ровно наоборот - принять наименьшее количество тепла от газа.
Для плоской гладкой стенки коэффициент оребрения - единица.
В статье я показал, что для американских тонкостенных трубчатых камер оребрение пренебрежимо мало: ηр ≤ 1,1
Это связано с тем, что тонкие стенки из стали с низкой теплопроводностью являются «плохими» ребрами.
Для советского РД-107 с его толстыми бронзовыми ребрами и узкими проточными каналами ηр ≥ 2,5
То есть, со стороны газа тепло поглощает условно 1м² стенки, а со стороны керосина тепло сбрасывает стенка, эквивалентная уже 2,5м²
У американцев баланс 1:1 - какая поверхность поглощает тепло газа, примерно такая же и отдает его в жидкость.
Но дело обстоит даже хуже: если советская стенка именно что плоская, то американская камера, набранная из трех сотен трубок, имеет волнистую поверхность, т.е. площадка поглощения тепла больше, чем ее плоский эквивалент, поэтому абсолютные тепловые потоки будут выше на коэффициент «волнистости» (чуть больше единицы).

рис.11
Все эти тезисы, как и то, что трубчатая камера бесперспективна, были хорошо известны в СССР во времена Леонида Ильича Брежнева.
Историк космонавтики Г. М. Салахутдинов в брошюре «Тепловая защита в космической технике» (Серия «Космонавтика, астрономия», № 7 за 1982 г.) изложил советскую точку зрения об эффективности американских трубчатых камер:
«Прежде всего оказалась, что трубчатая конструкция охлаждающего тракта, применявшаяся до этого практически на всех американских ЖРД, непригодна в двигателях с высокими тепловыми потоками в стенку.
Это объясняется тем обстоятельством, что трубки имеют близкую к овальной форму и, следовательно, при их использовании не удается сделать гладкой внутреннюю поверхность камеры.
В результате эта поверхность оказывается развитой, имеющей излишне большую тепловоспринимающую площадь. Этого недостатка нет у конструкций камер, применяющихся на советских двигателях.
На рис. 11 приведено сравнение температур стенок трубчатого и фрезерованного охлаждающих трактов, откуда со всей очевидностью следует, что при прочих равных условиях преимущества последнего ощутимы».
Отсюда следует очевидный вывод: американская стальная трубчатая камера никогда не сможет на равных тягаться с советской бронзовой камерой канального типа. Поэтому советские ЖРД традиционно работают при более высоких давлениях, чем американские аналоги".
Вывод очевиден, американская система охлаждения не может эффективно охлаждать стенки камеры сгорания ЖРД и его сопла, при помощи стальных или трубок из инконеля с тонкими стенками, где невозможно осуществить оребрение внутри трубок и теплопроводность указанных материалов меньше, чем у советских ЖРД, где использовалась бронза. Материал американской трубки в данной ситуации не играет большого значения по параметрам ореборения и теплопроводности. Отсюда и другой вывод: "трубчатая конструкция охлаждающего тракта, применявшаяся до этого практически на всех американских ЖРД, непригодна в двигателях с высокими тепловыми потоками". Все просто и понятно!