[quote=Омматидий;48831663]Дедушка Лаваль никаких выкладок по этому вопросу не делал[/quote] Делал. Естественно не в отношении ЖРД, а для паровой машины. Но идея от этого не изменилась - переход в месте критического сечения из дозвука в сверхзвук. И опять таки Лаваль пользовался упрощениями - идеальный газ, никакого трения, неизменное давление и т.д.
[quote=Омматидий;48831663]Обсчет сопла Лаваля разработал Людвиг Прандтль[/quote] Вообще-то приписывать одному Прандтлю методики расчета основанные на теории сверхзвуковой ударной волны несколько оптимистично. Майер с Буземанном могут обидеться. Хотя вроде бы как за математику рассчетов именно Прандтль прав на авторство действительно больше имеет. Но не суть.
Я же о том что внешнее давление на прямую в математике сопла Лаваля связано с критическим сечением, и если такого давления нет то при прочих одинаковых типа потока создающего тягу критическое сечение для достижения местной сверхзвуковой скорости не просто "может" а и должно быть больше критического сечения сопла работающего при атмосферном давлении на уровне моря или близким к нему.

"внешнее давление на прямую в математике сопла Лаваля связано с критическим сечением"
:-)) никоим образом. Внешнее давление абсолютно никак не влияет на течение в критическом сечении. Полностью неверно.

"если такого давления нет то при прочих одинаковых типа потока создающего тягу критическое сечение для достижения местной сверхзвуковой скорости не просто "может" а и должно быть больше критического сечения сопла работающего при атмосферном давлении на уровне моря или близким к нему."
:-)) тоже никоим образом. Достижение скорости звука в критическом сечении никак не зависит от атмосферного давления или его отсутствия.

Поэтому-то критическое сечение у высотных двигателей никак не меняется. И критическое сечение совершенно не должно увеличиваться при спаде атмосферного давления.

У высотного сопла только увеличивается выходное сечение сопла и может изменяться профиль сверхзвуковой (расширяющейся) части. Критическая часть сопла, до критическая часть сопла, камера никак не меняются.

Василий (автор статьи) просто ляпнул по дилетантски, не понимая газодинамики сопла , про это увеличение критической части у высотнике - ему простительно, он не специалист. Откуда он это взял - не помнит.

Есть атмосферное давление снаружи сопла, или только его половина, или треть, или нету вообще атмосферного давления - течение в критическом сечении от этого никак не меняется. Не меняется в критическом сечении ни плотность потока, ни давление, ни температура, ни скорость.

[em]Первый непилотируемый полёт космического корабля с к Луне в рамках программы Artemis состоится в августе этого года, сообщил глава NASA Билл Нельсон.[/em]

11534-Winny > от жешь гады. Хоть бы кошку посадили внутрь.

[quote=Омматидий;48831830]Достижение скорости звука в критическом сечении никак не зависит от атмосферного давления или его отсутствия.[/quote] Ага. А как же быть с фактическими параметрами ЖРД? Может ты не обращал внимания на то что у одного и того же ЖРД тяга на уровне моря и в вакууме различна? А сопло то одно и то же, да и все остальное тоже... Как ты объяснишь фактическое увеличение тяги при уменьшении внешнего давления? Я лично понимаю что дело тут в том самом внешнем давлении от атмосферы которым ты пренебрегаешь. На уровне моря струя на срезе сопла перерасширеная, в вакууме - недораширенная. И коэффициент расширения такого сопла это компромисс между одной атмосферой на уровне моря и околонулевым давлением в вакууме.
В случае же работы в полном вакууме этой проблемы нет. Для максимума тяги коэффициент расширения увеличить можно для одного и того же ЖРД в разы. Без смены камеры сгорания, увеличения подачи топлива и прочая получить большую тягу. Но поскольку за срезом сопла нет сопротивления внешней среды то зауживать критическое сечение до тех же пределов что и для ЖРД работающих в атмосфере причин уже нет. Звуковая скорость один хрен будет в точке критического сечения, и не иначе. А дальше расширение сопла "почти по максимуму" для того чтобы использовать по максимуму весь сверхзвуковой поток. Не "недо", ни "пере", а ОПТИМАЛЬНО расширенный.
В том то и замес что онанизм с разными соплами для одного и того же ЖРД в СССР/России не прижился. Для первых ступеней ракет делали свои ЖРД, для верхних - свои. А не лепили на один и тот же ЖРД разные сопла. Все расчеты - не больше чем теория. А про практику применения это к Маску, у него в достатке опыта по превращению [s]брюк в элегантные шорты[/s] Мерина Д в Мерин Вакуум и обратно.
Смотри сам
[img]https://topcor.ru/uploads/posts/2020-04/1587893189_merlin_engines_in_spacex_headquarters_in_hawthorne_ca.jpg[/img]
На переднем плане Мерлин Д Вакуум, дальше - два Мерлина Д. Даже невооруженным глазом видна разница в месте критического сечения.

Злобный, правильно пишете, но всё это имеет отношение к течению в сверхзвуковой части. Критическое сечение никак не меняется. А увеличивать его - значит снижать степень расширения, что абсурдно для высотного двигателя.
Визуальное - наружное! ) увеличение критической части - это конструктивное усиление, ведь сопло генерит бОльшую тягу, и эта тяга передаётся главным образом через эту узкую часть сопла. Которую приходится усиливать у высотника.

Проще привести формулу, где [i]"внешнее давление на прямую в математике сопла Лаваля связано с критическим сечением"[/i] или наоборот.

Собсно, можно и порассуждать без формул.
Изменятся ли и как параметры в критическом сечении при изменении давления на срезе сопла?
Ухудшит ли это характеристики двигателя?
Можно ли компенсировать ухудшение изменением критического сечения?

[img]https://naked-science.ru/wp-content/uploads/2021/06/Parametry-vdol-sopla-7-1-1024x662.jpg[/img]

Отчего же и нет, любезный KohaVasin.

Параметры течения в критической части, как уже многократно отмечено выше, не меняются в зависимости от изменения атмосферного давления. Так же, как от атмосферного давления не зависит и, например, давление в камере - и по той же самой причине. Причина: сверхзвуковой поток является непроходимой против течения средой для дозвуковых воздействий. Он не пропустит перепад давлений вверх по себе. При этом не изменятся никакие параметры течения не только в критическом сечении, но и в оюбом сечении сопла - на срезе, в камере сгорания либо ещё в каком произвольном сечении проточной части.

Так что ваш вопрос [quote=KohaVasin;48832746]Изменятся ли и как параметры в критическом сечении при изменении давления на срезе сопла?[/quote] нужно читать двояко.

1. Давление на срезе сопла имеется в виду окружающее атмосферное - нет, никак и нигде в двигателе параметры течения не изменятся.

2. Давление потока на срезе сопла - то есть статическое давление потока. Оно может измениться только при изменении режима работы двигателя - изменение расхода топлива меняет меняет давление в камере, и в меньшей степени температуру. Тогда вся кривая падения давления и кривые других параметров, что вы любезно привели на картинке, сместятся
и сплюснутся (или растянутся при усилении режима) по верктикали - в зависимости от того, какие теперь будут параметры в камере. То есть начальные параметры течения.
Эта картинка хороша тем, что построена в относительном масштабе изменения каждой кривой. То есть конечное значение во столько же раз меньше начального, сколько в реальном двигателе. И форма достаточно точно соответствует участкам проточной части.

А от атмосферного давления - нет, никак не изменится ничего в газодинамической работе двигателя. Ни один параметр течения нигде в пределах двигателя не изменится.

Собсно, интуитивно я так и думал, что параметры в критическом сечении зависят от процессов только в камере сгорания. Но, может, ошибался.
А мой пост можно расценивать как приглашение вам со Злобным спорить предметней и наглядней. :)

ЗЫ
Про "двоякость" - я имел в виду вариант 1.

Кстати, ваше утверждение, что " никак и нигде в двигателе параметры течения не изменятся" уже под интуитивное понимание не попадает. Кажется, что в вакууме скорость истечения на срезе сопла должна быть выше, чем в атмосфере из-за отсутствия противодавления атмосферы.

[quote=KohaVasin;48832746]Можно ли компенсировать ухудшение изменением критического сечения? [/quote] Нельзя. Можно расширять сопло, до того момента, когда этим расширением ещё можно уловить какой-то прирост тяги. То есть менять параметры сверхзвукового течения. Но если расширить при этом критическое сечение, давление в камере значительно упадёт - её расход топлива и образование газового объема определён расчётным давлением в камере при такой дырке (критическом сечении). А это давление, вместе с температурой, определяют запас расширения газа, его потенциальную энергию. Которая и строит картину течения во всех частях сопла.

Если увеличить дыру, через неё произойдет значительный сброс давления (топлива-то горит как горело, газов возникает столько же.). Начало кривой спада давления будет намного ниже. Энергии в газе будет меньше - обеднённый энергий газ не сможет разгоняться в такой степени, как раньше (ведь его разгон определяется его запасом энергии). В итоге скорость истечения на срезе сопла понизится - разгон будет меньше.

Чтобы при увеличенной дыре держать в камере прежнее давление, нужен толкьо бОльший расход. Существенно больший. Выходящий за рамки максимального режима двигателя. А ведь базовый режим работы должен оставаться расчётным, на него рассчитаны все компоненты двигателя. И только степень расширения сопла должна вырсти, за счёт высотной геометрии сопла. Больше никак.

11542-KohaVasin > Парадокс, но на срезе сопла не выше. Это сверхзвук, он немного идёт наперерез нашему интуитивному - наш мир дозвуковой, отсюда дозвуковая интуитивность. Сверхзвук, например, может течь в повышающееся давление - необычно. Ну да вы, судя по приведённой картинке, читали статью)
Хотите, проверим формулами. Дам пару ссылок. Ра - атмосферное давление - нигде не присутствует в параметрах течения. Только в критических условиях развития сверхзвука, чтобы давление в критическом сечении превышало атмосферное - тогда развивается сверхзвуковой поток в расширении. Но сам он никак не подвержен перепадам Ра.

Я перерисовал вашу картинку для гипотической весьма плотной атмосферы (синяя кривая).
Неужели это не повлияет на скорость потока на срезе?

[img]http://ipic.su/img/img7/fs/laval_1.1652859067.jpg[/img]

11542-KohaVasin > газодинамика далеко не везде интуитивна. То есть оказывается не такой, как интуитивные представления обывателя. Точно так же интуитивно иным кажется, что при форсаже турбореактивного двигателя давление в форсажной камере сгорания должно вырастать - иначе откуда же прирост тяги? Интуитивно - из увеличения давления. А его не происходит, вопреки интуитивному восприятию. Интуитивному бытовому - у специалиста пот газодинамики интуитивное восприятие картины течения уже другое. Но это газодинамическая интуиция, А не бытовая. Интуитивно скачок уплотнения и ударная волна - синонимы, и одно и то же. Но, понятное дело, это достаточно разные процессы и газодинамические структуры. Или набегающие на крыло сверху и снизу трубки тока - посему они должны непременно сойтись за крылом без смещения? Закон неразрывности многим интуитивно непонятен. И такие примеры можно продолжать во множестве.

11545-KohaVasin > не повлияет до того предела, пока поток будет оставаться сверхзвуковым. То есть не повлияет на сверхзвуковое течение. С ростом атмосферного давления оно повлияет только принципиально - остановит сверхзвуковой поток. С краёв сопла начнут вползать внутрь по стенкам скачки уплотнения, за которыми поток будет дозвуковой. С дальнейшим ростом атмосферного давления ти скачки дойдут до критического сечения, сверхзвуковое течение прекратится. Наступит режим запирания сопла. Он начнётся с первыми скачками внутри сопла у его краев, и его развитие закончится исчезновением сверхзвукового течения вообще.

Но пока оно есть - оно не изменит нигде внутри сопла никаких своих параметров.

Да ну? Даже если глянуть в вики, то в формуле скорости потока на выходе из сопла имеется отношение давлений на входе и выходе из сопла (формула 4)
[url]https://ru.wikipedia.org/wiki/Сопло_Лаваля[/url]
Там же в формуле 5 разница давлений, одно из которых - давление среды

11547+. То есть с нарисованным вами графиком сверхзвуковой поток будет будет другим - но он определится не атмосферным давлением, а тем, что вы так задали его начальный и конечный параметры камерой и геометрией сопла. И атмосферное давление не будет менять уже этого, другого течения.

Интересно когда полетит российская Корона? Новое слово в ракетной космонавтике.

[quote=KohaVasin;48832913]на выходе из сопла имеется отношение давлений на входе и выходе из сопла[/quote]
:))) разумеется, именно так. На входе - то есть в камере сгорания. На выходе - параметры потока, а не атмосферы. Атмосферного давления здесь нигде нет) и вход, и выход - это давления потока внутри сопла, на его срезе. Потока, это параметры потока, любезный КохаВасин. И они именно и определятся параметрами газа и геометрией сопла, вне зависимости, какое наружное давление за бортом ракеты, и есть ли оно вообще.

11549, формула 5 по ссылке.
Я и говорю, поток будет другим, поскольку зависит от атмосферного давления.

Вход в сопло == критическое сечение.

11553-KohaVasin > отнюдь. Сопло это не только сверхзвуковая часть. Вход в сопло - этот начало его геометрии, то есть начало сужения. Ведь в сужении тоже происходит разгон потока. За счёт его запасов энергии. Сужение - часть сопла. За вход берут его начало.

11552-KohaVasin > да, но установившись таким, он не будет изменяться при изменении атмосферного давления. При плавном обнулении атмосферы поток в пределах сопла от этого не ускорится.

За счет чего тогда меняется импульс при изменении давления среды?

11556-KohaVasin > резонный вопрос. "Сами-то как думаете? ") наружная часть потока за соплом продолжает расширяться со снижением давления. Возникает прилегающая к сопла зона наружного расширения. Она тоже воздействует на сопло, как непосредственно прилегающая к нему. И там есть одна тонкость, связанная с квадратичностью энергии. Расширение в стороны не создаёт реактивной силы. А добавочное по потоку создаёт. И его даже небольшой прирост, допустим тридцать метров в секунду, ложится на уже имеющиеся 3500 м/с. Квадрат этой суммы даёт ощутимый прирост кинетической энергии потока. А значит и реактивной силы.

11552-KohaVasin > посмотрите внимательно на формулу 5, к которой вы аппелируете. В подписи под ней отдельно отмечено, что скорость потока на срезе сопла е определяется выражением 4, в котором атмосферное давление не фигурирует. То есть на скорость потока на срезе сопла атмосфера или её отсутствие никак не влияет.

ОК, убедили, что в формулах параметры с индексом "е" зависят только от двигателя и сопла.
Про "квадратичность" - не совсем понятно, что вы имеете в виду. Кинетическую энергию?
[quote]Расширение в стороны не создаёт реактивной силы. А добавочное по потоку создаёт[/quote]
Я так понимаю, если часть энергии вместо оси начинает действовать вбок, то вычитать нужно из импульса, а не складывать. В стороны пойдет часть потока, а не некая добавка к нему.

11558+. То есть, иными словами, атмосфера никак не замедляет и не ускоряет сверхзвуковой поток внутри сопла и на срезе сопла. Он херачит с одной и той же постоянной скоростью на срезе, на любой высоте. Например, на старте скорость истечения 3500м/с - такой же она останется и на высоте 10 км, и в стратосфере на всех высотах, и на высоте 60 или 90 км. Всё те же неизменные 3500 м/с. Ни больше ни меньше. Если двигатель работает в одном и том же режиме.

11559-KohaVasin > то, что разлетается радиально, получая 30м/с наружного расширения, взаимно вычитается.

А приращение на эти же 30 м/с вдоль потока даёт существенный вклад, потому что оно идёт не с нуля, А добавляется к уже 3500 м/с. Энергия приращения, добавляемого к уже большой скорости, будет выше, из-за квадратичного роста энергии. То есть продольный прирост и не минусуется, и прирост энергии даёт намного больший, чем радиальные 30 м/с.

Тут следующий вопрос должен быть такой: но ведь за соплом газ расширяется уже вне стенок. Как же он увеличивает тягу?

Откуда тогда приращение импульса в вакууме?
Из формулы понятно, вычитаемое Ро уменьшается до нуля. На уровне энергии, сил, векторов - непонятно. Трудно быть дураком :-(

[quote]приращение на эти же 30 м/с вдоль потока даёт существенный вклад[/quote]
Да откуда оно возьмется приращение при том же расходе топлива и прочих параметров в сопле?
Все что вылетело либо летит по оси, либо при том же общем количестве часть улетает в сторону.

11562-KohaVasin > физически сразу за соплом, вплотную к нему, образуется область расширения. Газ разгоняется в ней под действием силы своего давления, направленного во всех стороны. Она же действует и на площадь среза сопла. Вот это остаточное статическое давление газа в потоке.

11563-KohaVasin > приращение скорости потока, происходящее за срезом сопла. Из-за этого обивочного дорасширения растёт осевая скорость. В виде прироста скорости.

Грубо говоря, если поток недорасширен и будет расширяться за соплом, мы получаем сопло внешнего расширения, добавленное к срезу сопла.

[quote]приращение скорости потока, происходящее за срезом сопла[/quote]
Тогда это уже не реактивное движение. Реактивное - произведение массы на скорость. А что там ускоряется где-то в среде за соплом, то проблемы среды.

[quote]сопло внешнего расширения, добавленное к срезу сопла[/quote]
Ага, что-то забрезжило. Надо почитать про такие сопла и их физику

Клиновоздушный?

11566-KohaVasin > ускоряется в среде, но сила, за счёт которой ускоряется поток в среде, давит и на площадь среза сопла. Она давит во все стороны - и на срез сопла в том числе. Как нескомпенсированное давление. Там же в формуле написано - перепад давлений сопло/среда, умноженный на площадь среза сопла.

11568-KohaVasin > да хотя бы. Или тарельчатые сопла могут создавать подобный эффект, в зависимости от формы.