Охлаждение ракеты Hydrolox водой

Было бы эффективно использовать воду в качестве охлаждающей жидкости в гидролоксовой ракете, а затем подавать пар после закипания воды (из-за передачи тепла от сопла двигателя) в камеру сгорания, чтобы добавить массу в выхлопной шлейф? Поправьте меня, если я ошибаюсь, но если отношение тяги к весу этой системы охлаждения / тяги выше 1, то это позволяет повысить эффективность ракеты.

Ответы (1)

Это сработает, но будет далеко от оптимального.

Тепло, полученное от сопла, приведет к тому, что пар будет намного холоднее, чем температура камеры сгорания (в конце концов, мы никогда не позволяем соплу достигать этих температур, в этом и заключается охлаждение, поэтому пар не нагревается до температур выше, чем температура сопла) . Это приведет к охлаждению продуктов сгорания, что приведет к снижению производительности. Кроме того, нам потребуется дополнительная энергия, чтобы довести жидкий водород до температуры сгорания, что снова снижает производительность на единицу массы топлива.

Используя водород в качестве хладагента, мы убиваем двух зайцев одним выстрелом — охлаждаем сопло и нагреваем водород, чтобы он работал лучше во время сгорания. Сгорание создает гораздо более чем достаточно энергии, чтобы испарить весь жидкий водород, кислород и нагреть полученный пар до желаемой температуры, но каждая мелочь помогает - топливо, являющееся охлаждающей жидкостью, возвращает энергию, собранную из сопла, в камеру сгорания, затем выпускает больше, горя. Если бы вы использовали воду, она вернула бы энергию из сопла, но тогда она поглотила бы больше от сгорания, так как она инертен и не может дать больше.

Проще говоря, если вы заменяете воду на LH2 в качестве хладагента, вы заменяете инертное топливо, которое не может производить дополнительную энергию, просто переносите ее с места на место, на топливо, которое может не только передавать энергию от сопла, но и производить его гораздо больше.

Спасибо за подробный и быстрый ответ, я разрабатываю самодельную ракету и пытался избежать охлаждения с помощью жидкого водорода, чтобы снизить затраты за счет использования воды. Возможно ли вообще использовать водяное охлаждение, или в конечном итоге будет дешевле использовать LH2?
@C.Bird: Самодельная ракета с использованием LH2? Ты самоубийца?! Даже такие гиганты, как SpaceX, избегают этого, потому что с этим очень сложно и неблагодарно обращаться. Не только как охлаждающая жидкость, но и как топливо.
Пожалуй, я остановлюсь на H2 в его газообразной форме, как и на кислороде. @СФ.
@C.Bird: Придерживайтесь закиси азота N2O и любого стабильного твердого или жидкого топлива при комнатной температуре. (Газообразное топливо/окислитель требует резервуаров высокого давления и обеспечивает очень паршивое соотношение сухой массы к влажной. Закись азота достаточно безопасна и даст вам гораздо больше кислорода на килограмм бака + окислителя, чем газообразный кислород. И он отлично работает с большинством твердых и жидкое топливо.) Плюс к типичной для любительского ракетостроения длительности полета, можно просто не заморачиваться с охлаждением сопла - топливо кончится раньше, чем сопло успеет потерять конструктивную целостность из-за температуры.
Хм, хорошо. Бензин наверное. Спасибо за информацию. @СФ.
Плюс вам нужно будет носить воду
@PlasmaHH: вода является топливом (= реакционная масса), а не активным источником энергии - ей нужно высасывать энергию из фактического топлива / окислителя. Это было правильное решение, используемое с топливом с чрезмерно высокой выходной энергией и паршивой степенью расширения, чтобы преобразовать больше подводимого тепла в мощность двигателя. В настоящее время устаревшее топливо с хорошей плотностью энергии и коэффициентом расширения, но если вы хотите сделать ракету из магния, термита или ацетилена, вода будет обязательной.
@SF.: комментарий находится в контексте этого вопроса/ответа. Как вы сказали, это будет работать, но с пониженной производительностью, и, кроме того, вы добавляете дополнительный вес, что еще больше снижает общую производительность системы.
Охлаждение ракеты Hydrolox водой
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v