Еще раз про "метановую ракету"
Напомню предысторию.
Vik63 16.05.14 выложил, в ироническом ключе, свежую новость, описанную в "Известиях" - предложение ЦСКБ Прогресс (Самара) разработки сверхтяжелой РН на топливе кислород+СПГ (см.
http://aviaforum.ru/showthread.php?p=1550481#post1550481 ). Далее 18-19.05.14 произошел основной обмен мнениями насчет "метановых ракет". А именно,
scout82 дал ссылку на старую статью (2000г) про прожект перспективного ЖРД на этом топливе и свой небольшой комментарий:
... Метановые двигатели реально лучше керосиновых.Тут уже ранее в ветке приводили неплохую ссылку про них
http://engine.aviaport.ru/issues/08/page02.html Просто их еще пока нет в природе. Посему соответственно нет и ракет. ...
Чуть позже, еще не видя поста
scout82, я более подробно прокомментировал проблему "метановой ракеты" и раскритиковал статью в "Известиях" исходя из элементарной теории ракет и очевидных технико-экономических соображений, заключив:
В общем, это предложение очередного "грандиозного проекта", цель которого - не решить существующие громадные проблемы отечественной космонавтики, а получить долгосрочное финансирование под "светлое будущее".
Наконец
imkas профессионально прокомментировал некоторые вопросы, с важным замечанием:
В этих нюансах как раз суть вопроса.
Существенно многоразовый двигатель проблематично построить на паре керосин-кислород.
Однако, судя по более поздней реплике
Rom, вопрос не исчерпан:
Более того, сопоставив цитированный выше комментарий
imkas и статью по ссылке, данной
scout82, я понял, что имеет место недоразумение. Дело в том, что я фактически критиковал не прожект "метановой ракеты" от ЦСКБ Прогресс, а описание этого прожекта в Известиях", в котором оказалось много журналажи. А именно, заявление о снижении стоимости запуска в 1,5...2 раза в "Известиях" подавалось как следствие того, что СПГ дешевле ракетного керосина, и я справедливо обозвал это чушью (т.е., СПГ действительно дешевле, но стоимость керосина - это доли % от стоимости запуска). А судя по ссылке у
scout82, в прожекте речь идет о значительном снижении стоимости запуска благодаря многоразовости ЖРД на метане, которая нереализуема в ЖРД на керосине. Именно об этом различии метана и керосина написал
imkas - но не увязал это со снижением стоимости запуска.
Однако, судя по статье 2000г по ссылке от
scout82, ситуация намного интереснее. В этой статье предлагался ЖРД на метане (далее - РД-М), по тяге и удельному импульсу очень близкий к керосиновому РД-191, на тот момент находившемуся в разработке для нижних ступеней РН модульного семейства "Ангара". А основной пафос РД-М был вовсе не в росте удельного импульса (он практически такой же - около 340 сек в пустоте, т.е., эффективная скорость истечения 3,33 км/с), а в многоразовости РД-М ради удешевления запусков и в возможности использования РД-М для пилотируемых полетов благодаря меньшей взрывоопасности.
Про многоразовость
imkas объяснил достаточно внятно. А насчет возможности использования для пилотируемых полетов дело в следующем. Рекордный для пары керосин-кислород удельный импульс около 340 сек (в пустоте) достигается в двигателях РД-170...РД-191 благодаря т.н. "закрытому" циклу, с дожиганием "кислого" выхлопа турбины в камере сгорания двигателя. Однако в таких двигателях многие возможные аварийные ситуации развиваются до взрыва в течение нескольких мсек, которых недостаточно для срабатывания системы аварийного спасения КА, необходимой для пилотируемых полетов. Именно за это
imkas много раз критиковал указанное семейство ЖРД (прямые потомки НК-33 для Н-1).
А вот РД-М - с т.н. "открытым" циклом, с подачей восстановительного выхлопа турбины в сопло двигателя. В таком двигателе и меньше риск взрыва, и значительно больше время развития аварии, позволяющее использовать систему аварийного спасения. Т.о., в предлагаемом РД-М бОльшая теоретическая эффективность пары метан-кислород израсходована на компенсацию снижения удельного импульса из-за отказа от закрытого цикла, а также из-за значительно меньшего давления на выходе ТНА (в 2,5 раза) и в камере сгорания (почти вдвое) ради повышения ресурса и надежности двигателя.
Т.о., научно-технические и технико-экономические соображения по РД-М в статье по ссылке от
scout82 представляются вполне здравыми. Вопрос в том, реально ли в нынешней РФ впервые в мире реализовать прожект "метановой ракеты".
ЗЫ.
imkas, я, разумеется, очень давно знаю, что такое удельный импульс и представляю, от чего он зависит. Но в том сообщении я сознательно (подумав!) написал именно про скорость истечения по двум причинам:
- поскольку скорость истечения входит в формулу Циолковского, которую проходят в школе,
- поскольку скорость истечения в идеале (очень большой коэффициент расширения в сопле, полная релаксация возбужденных состояний продуктов сгорания и т.п.) - это просто результат преобразования тепловой энергии в камере сгорания в кинетическую энергию струи продуктов сгорания на срезе сопла, и потому очевидна зависимость этой скорости от температуры в камере и от молекулярного веса продуктов.