Читать книгу Пепелацы летят на Луну. Большой космический обман США. Часть 10 онлайн | страница 52

В камере сгорания: температура Тк~3000К; показатель адиабаты γ~1,23; молярная масса Мк~20,7 г/моль;

На срезе сопла: температура Тс~1150К; показатель адиабаты γ~1,26; молярная масса Mс~21,2 г/моль;

Итого: удельный импульс I~310 сек (оценка); скорость газа ~2890 м/с; тяга F~15,3 кН при расходе топлива m`=5,05 кг/с.

1

2

Условие баланса массы втекающего и истекающего газа запишем через секундный расход массы:

111222

12 122 0.

220 1122

0 

Важное примечание. Закон сохранения энергии в таком виде уместен лишь в случае постоянной изобарной теплоемкости, т. е. Cp=const. В общем же случае: Cp≠const; ∂Cp/∂T≠0;

0 111222

1> 2 1>22222

Диссоциация каждой молекулы сопровождается поглощением теплоты, т.е. уменьшает теплоту реакции горения. Если бы не было диссоциации, то температура горения углеводородов превышала бы Т ≥ 5000К, но на практике, благодаря потерям теплоты на термическую диссоциацию, температура горения будет на 30% ниже. При ударном торможении потока газа о стенку необходимо учитывать как температурную диссоциацию, которая будет ограничивать нагрев газа, так и теплообмен со стенкой, который, безусловно, будет иметь место. Поэтому, общая форма уравнения для закона сохранения энергии газа при переменной теплоемкости, с учетом потерь на диссоциацию и теплообмен со стенкой, примет вид:

1112221222 12

1

112222

Таким образом, введя некие тепловые потери Q, физический смысл которых объяснен выше, мы можем привести уравнение для закона сохранения энергии газа к более удобному «адиабатическому» виду (при постоянной изобарной теплоемкости), известному по школьному курсу физики. Для неидеального торможения газа о стенку:

1122

Выразим потери энергии газа при ударе через долю кинетической энергии:

Q=η (½W12); где η – процент потерь при ударе о стенку.

Подставляя в уравнение

221

Cp= (R/M) γ/ (γ-1) имеем:

1122

21

При γ1=1,26; T1=1150 К; W1=2890 м/с;

М=21,2 г/моль; η≈20%; имеем параметры «торможения» до скорости звука:

222 ср. сопла

2112

211221

или h≥1,44D или ~1,15 м

Данная оценка получена исходя из торможения потока о 100% плоскую стенку до скорости звука. Это наихудший случай, реализованный благодаря специалистам НАСА. Советские специалисты, в таких случаях, вместо плоской стенки ставили профилированный конус-рассекатель, по форме немного похожий на «буденовку», например, как на РН «Восток». При этом возмущение потока газа существенно минимизируется, и допустимо закладывать зазор порядка h ≥ 0,5D. Так что господа защитники НАСА должны запастись лупами и искать, где там есть зазор порядка ~1,15 м. Это вполне реальная цифра и почти в точности соответствует требованиям по минимальному зазору советского «лунника» ЛК. Правда, на рисунках видно, что зазор реально не более 10 см или даже меньше! Некоторые оценки, которые проводились на компьютере, показывают, что стартовый заброс давления на срезе сопла при зазоре в 10 см может достигать ~1 атм. и более, хотя нормальное установившееся давление на срезе сопла вышеописанного агрегата в шестьдесят и более раз меньше атмосферного – что-то около ~0,016 атм. Можно подойти с другого конца. Даже самовоспламеняющиеся компоненты не загораются мгновенно. Есть такая штука, как индукция зажигания топливной смеси – время задержки от соприкосновения капель топлива до его воспламенения. В начальный период работы двигателя может возникать заброс давления где-то в полтора раза из-за того, что первая порция топлива еще не воспламенилась, а ей в затылок уже подпирает следующая. Можете полюбоваться на весьма странные кадры старта ЛМ с элементами пиротехнического шоу (короткая яркая вспышка в районе сопла – и клочки летят по закоулочкам): Фильм НАСА «Last Humans on the Moon». Истечения газа вниз нет!