Летчик-налетчик писал(а):
Популярно объясните, можно без формул.
Кури учебник и прочая фуета не принимается.
Ну вот так бы сразу попросил по человечески, я бы тебе ответил, а то пальцы гнуть.
Популярно объясняю. Для того, чтобы ракетный двигатель работал, нужно в камеру сгорания подавать горючее и окислитель. Само оно не потечет - там давление сотни атмосфер. Его подают насосами, которые должны перекачть нехилые баки ракеты за несколько минут под огромным давлением. Мощность (которая для насоса произведение объема жидкости в единицу времени на давление) их просто охеренная - страшные мегаваты. И взять их неоткуда, кроме как сжечь часть топлива и пустить на турбину, которая будет крутить насосы. В стереохимическом соотношении (полное сгорание) сжигать нельзя - температура газа будет слишком велика, никакая турбина не выдержит. Поэтому сжигают либо с избытком горючего, либо с избытком окислителя, которые служит "балластом", разбавляет газы до приемлимой температуры.
По дальнейшей судьбе этого газа двигатели двигатели делятся на открытого цикла и закрытого. При открытом цикле он просто сбрасывается за борт. Струя черной копоти на фото правее сопла это как раз оно. Маск использует открытый цикл с избытком горючего, сажа - продукт неполного сгорания керосина. Так же двигатель может быть закрытого цикла - газ после турбины можно направить в камеру сгорания и дожечь там вместе основным колличеством топлива. Это требует большего давления, т.к. газ должен сначала сработать на турбине (потеряв часть давления и потом еще втечь в КС). Но это еще не самое страшное. Проблема керосиновых двигателей в том, что эта сажа вполне проходит через достаточно широкие отверстия между лопатками турбины, но отверстия форсунок в камере сгорания она забивает напрочь. Никто не придумал, как победить эту проблему, поэтому двигатели закрытого цикла делают только с избытком кислорода. В итоге в двигателе получается почти чистый кислород с температурой сотни градусов и давлением сотни атмосфер. А это еще тот подарок. Кто помнит школьный опыт, в атмосфере чистого кислорода горит стальная проволока. При атмосферном давлении и комнатной температуре. А при тех условия горение больше похоже на взрыв. С этим борются, разными покрытиями, килограммами серебра например. Но все равно это достаточно ненадежно - чиркнула колесо турбины по корпусу (или пресловутая постороняя частица попала) и пошло дело. В отличие от двигателей открытого цикла процессы при этом развиваются так быстро, что даже автоматика не успевает заглушить двигатель. По сути это взрыв со всеми вытекающими.
Так вот, керосиновые двигатели замкнутого цикла несколько более эффективные (нет потерь рабочего тела на привод турбины), но при этом более сложные, дорогие и ненадежные. Маск использует двигатели открытого цикла - менее эффективные, но более простые дешевые и надежные. Сажа - выхлоп рабочего тела с избытком горючего.
В водородных двигателях такой дилемы нет - водород сажи не дает по понятным причинам и можно делать двигатель закрытого цикла с избытком горючего. Так же не дает сажи метан, поэтому он популярен в последнее время и разрабатывают двигатели на метане.
Художник
