Вильнул с темы "Cупертехника!"
maxon писал(а):
В чём смысл одной камеры для ракетного двигателя? Можете сформулировать?
Для двигателя - в удельной мощности. Чем больше объем, тем больше мощность при остальных неизменных параметрах. Но рост размера, а значит и теплового потока пропорционален кубу, а теплосъем квадрату размера и при определенном размере теплосъема не хватает для обеспечения конструкционной надежности двигателя. Можно конечно уменьшать удельное тепловыделение в объеме, но тогда уменьшение удельной мощности превышает увеличение от размера. На самом деле, есть конечно еще параметры, но определяющим стал размер камеры сгорания обеспечивающий необходимое тепловое давление при высокой надежности.
А для ракеты, т.е. системы, количество двигателей является сильно значимой величиной в отношении удельной мощности к надежности. Складывающейся из двух основных велечин.
1) Суммарная надежность системы двигателей
Так при условии (цифры конечно абстрактные, для впечатлительного примера, реально у F-1 надежность была повыше, а у НК-15 была пониже)
И так 30 движков на 1ступени Н-1 против 5 на Сатурне-5 дают падение надежности соответственно:
0.99**30=0,74
0.99**5=0,95
Примечания.
а)Надежность НК33 - 999,4
http://sdelanounas.ru/blogs/47381/, но это же модифицированный и отработанный. И для Н-1 надежность правильнее считать конечно по P_e(t,k,n)=\binom{n}{k}p(t)^kq(t)^{n-k}, \quad k=0,1,2, \ldots ,n, но лень и не факт.
б) Надежности управления - управлять полем двигателей гораздо сложнее чем несколькими - приходится больше дергать - управлять, а значит растет вероятность сбоя. Сложнее и запуск и работа - сильно мешают соседние движки.
На испытаниях Н-1 с этим двумя проблемами и столкнулись:
1-й запуск
0с - система КОРД выключила исправные ЖРД № 12 и 24 блока "А"
6с - ЖРД № 12 оборвалась трубка датчика замера давления газа после турбины,
28с - оборвалась трубка замера давления горючего перед газогенератором того же ЖРД. "Кислый" газ с температурой 340°С смешался с горючим, образовав пожароопасную смесь.
55с - в хвостовом отсеке блока "А" вспыхнул пожар.
69с - пережгло изоляцию кабелей, вызвав срабатывание системы КОРД из-за замыкания цепей телеметрии и системы управления двигателей. Все ЖРД блока "А" были отключены.
2-й запуск
За четверть секунды до отрыва от стартового стола взорвался ЖРД № 8 блока "А".
Через 0,5 с после команды "контакт подъема" система КОРД начала выключать ЖРД №№ 7,8, 19 и 20; на девятой секунде - двигатель № 21 (противоположный ЖРД № 9). Еще через пару секунд были отключены все двигатели, кроме ЖРД № 18, который продолжал работать.
3-й запуск
С момента отрыва телеметрия зафиксировала ненормальную работу системы управления по крену:
8с - рулевые сопла встали на упоры, так и не сумев парировать возмущение по крену,
48с - из-за выхода на закритические углы атаки началось разрушение РН
4-й запуск
104с - замечены проблемы
107с - в хвостовом отсеке блока "А" взрыв разметал всю периферийную двигательную установку. Ракета взорвалась и рассыпалась в воздухе на куски. О причинах катастрофы ракеты 7л до сих пор однозначного ответа нет. По официальной версии ОКБ-1, зафиксированной в заключении аварийной комиссии, все произошло в результате повреждений в хвостовом отсеке блока "А", вызванных разрушением двигателя №4. ОКБ Кузнецова не согласилось с этими заключениями. По утверждению авария произошла из-за разрушения трубопровода диаметром 250 мм, подающего кислород к ЖРД №4, вследствие гидравлического удара, вызванного "пушечным" отключением ЦДУ.
Вложение:
n-1-01.jpg [ 103.8 КБ | Просмотров: 10406 ]
По материалам
http://www.astronaut.ru/bookcase/articl ... _coolmenusНа «Энергии» вот так, через четырехкамерность РД-170 ушли от большого количества двигателей, но сохранили многокамерность для получения потребной удельной мощности (компромисс), водородные РД-120 можно считать вспомогательными при запуске, все 4 меньше одного РД-170.
Четыре ускорителя РД-170 - 16 камер сгорания + 4 РД-120
Штаты реально эту проблему решили через твердотопливные ускорители.
Шатлл - два твердотопливных дают львиную долю 2600 тс, 3 движка шаттла при запуске можно считать вспомогательными, вместе — 540 тс.
Все остальные ракетоносители пониже в разы Delta IV Heavy ; Ariane 5 ECA ; Atlas V ; «Протон-М» и т.д.
Стартуют или в основном за счет твердотопливных ускорителей или всё же количество двигателей не более 6 - «Протон-М», Atlas V .