[image]

БПЛА с ядерным двигателем

Теги:авиация
 
1 2 3 4 5 6 7 57
MD Serg Ivanov #10.04.2012 12:49  @Татарин#09.04.2012 19:58
+
-1
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★★
Татарин>>> Свинцово-охлаждаемые - всё-таки не то. Там полония образуется очень мало (и это идёт как их преимущество).
au>> Особо харчами перебирать не придётся: что построят, то и будет. :)
Татарин> Ну так а я о чём: если построят свинцовый, то избытка дешёвого полония не будет. Только и всего.
Для обеспечения тяги ДТРД в 10кгс потребуется всего 0,71кг Po-210 размещенного в тепловыделяющих элементах (ТВЭЛах) на месте камеры сгорания. Правда, цена Po-210 получаемого в реакторах из висмута путем облучения нейтронами довольно высока – 8250$ за 1 грамм. Т.е. стоимость такого топливного заряда составит порядка 6 млн. $. Но зато он может обеспечить полет девайса непрерывно в течение 60 суток, правда к концу этого срока мощность снизится на 26%. При скорости в 200км/час дальность полета составит более 280 тысяч километров..
10 кг тяги при аэродинамическом качестве равном 20 обеспечивают полёт 200кг БПЛА в маршевом режиме. Для взлёта - форсаж на керосине.

Радиоизотопные источники энергии — Википедия

Радиоизотопные источники энергии
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация,
поиск
Один из радиоизотопных генераторов зонда Кассини
Радиоизотопный генератор космического аппарата New Horizons


// Дальше — ru.wikipedia.org
 

   18.0.1025.15118.0.1025.151
Это сообщение редактировалось 10.04.2012 в 12:58

  • au [10.04.2012 14:22]: Перенос сообщений в Мусор
  • au [10.04.2012 14:27]: Перенос сообщений в Мусор
EE Татарин #10.04.2012 20:16  @Serg Ivanov#10.04.2012 12:49
+
+2
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
S.I.> Для обеспечения тяги ДТРД в 10кгс потребуется всего 0,71кг Po-210 размещенного в тепловыделяющих элементах (ТВЭЛах) на месте камеры сгорания. Правда, цена Po-210 получаемого в реакторах из висмута путем облучения нейтронами довольно высока – 8250$ за 1 грамм.
Тут дело даже не в цене, а в количестве.
Из той же Вики данные:
210Po Висмут-209 (1 тонна) 1 год 2·1013 4 г
Если тонну висмута поместить в канал РБМК (а больше и не выйдет), то несколько десятков грамм за год можно наработать (но три четверти за этот срок распадутся).
Но это не шибко-то много, желающих пооблучать что-нить в Канду или РБМК куда больше. Исследовательских реакторов со свободными петлями тоже не шибко-то много, и там тоже всегда пасутся толпы желающих что-нить этакое в петлю засунуть.

Так что конкретно полоний-210 можно спасти только реактором на эвтектике свинец-висмут с пристанционной непрерывной переработкой теплоносителя первого контура. Вот там и потоки, и спектр и - главное! - масса облучаемого висмута подходят.

Если такого счастьегенератора нет, то более-менее массово и дёшево - только нарабатываемые в реакторе трансураны, МА и осколки деления.
Но подходящих актинидов в ОЯТ тоже не шибко много, а осколки все, все сильно нейтронноизбыточны, бета-активны и имеют в цепочке какой-нить сильный гамма-излучатель, который портит всю малину.
   17.0.963.7917.0.963.79
GB Fakir #15.04.2012 18:01  @Татарин#09.04.2012 15:38
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Татарин> А зачем тут РИ-ТЭГ?
Татарин> Просто турбина с прямым ядерным подогревом воздуха. Я бы просто поставил изотопный подогреватель сразу после компрессора, там, где температуры низкие (чтобы не заморачиваться с тугоплавкими матрицами и повысить безопасность).

Ну, да, на первый взгляд просто, а вот удастся ли пропихнуть необходимый для работы движка нужный теплопоток - а вот фиг знает.
Как минимум, теплообменник должен будет быть немаленьким, с развитой поверхностью, соответственно, и изотоп желательно не в одной капсулке хранить, а тоже равномерно распределить по теплообменнику. Что усложняет.

Татарин> Главное - нет нейтронов, нет активации ни воздуха, ни конструкций. Это снимает кучу проблем, не решаемых с реактором.

Это да.
Но неуправляемость тепловыделения создаёт другие проблемы.

Татарин> А дальше лети себе спокойно на тёпленьком воздухе от РИ. Мощность турбины в неоптимальном режиме падает? Ну да, падает, и что?

Так чтоб не упала ниже минимально приемлимой...

Татарин> Ну и, конечно, предусмотреть ввод плавкого/испаряющегося поглотителя тепла для проведения работ по обслуживанию.

Хе! Не просто поглотителя - его не хватит - а сразу помещения ТВЭЛа в охлаждающую систему с циркуляцией. Т.е. хранение перед вылетом и после вылета (особенно перед, пока изотоп свежее и злее) просто обязано быть в спец. устройстве с "обдувом", а лучше - с омыванием.
И ключевым узким местом станет время между посадкой, вернее, началом захода на посадку (т.е. сбросом скорости и уменьшением обдува) и извлечением ТВЭЛа с помещением в хранилище - не перегреется ли он за это время выше допустимых пределов?

А тут дилемма: с одной стороны, для обеспечения работы движка в полёте надо стремиться пропихнуть максимальный теплопоток, насколько только позволяет материал, как можно ближе к его температурным и пр. пределам - с другой стороны, при малейшем уменьшении теплосъёма параметры стремительно начнут лезть за эти пределы...
Если же требовать, чтоб минимум минуты три теплообменник мог прожить без интенсивного "обдувного охлаждения" (пока дрон сбрасывает скорость, заходит на посадку, пока добегают техники/доезжает робот, и вытаскивают ТВЭЛ/подсоединяют шланги обдува-пролива), и не перегревался выше пределов терпежа материалов - то большой вопрос, не уронит ли это теплоотдачу в полёте ниже необходимого плинтуса.
   3.6.33.6.3

au

   
★★☆
Fakir> Как минимум, теплообменник должен будет быть немаленьким, с развитой поверхностью, соответственно, и изотоп желательно не в одной капсулке хранить, а тоже равномерно распределить по теплообменнику. Что усложняет.

Может даже упрощает. Если это втектика полония с чем-то, чтобы смачивала металлическую поверхность теплообменника, то сама себя расплавит и размажется за счёт смачивания поверхности. А когда остынет, на нём и останется.

Fakir> Если же требовать, чтоб минимум минуты три теплообменник мог прожить без интенсивного "обдувного охлаждения"

Он сам себя может охлаждать обдувом — энергии масса. Поток нагретого воздуха может перенаправляться с тягового сопла на бестяговые, как в обычных движках он перенаправляется на реверсные сопла. Решётки видел на движках 777 по бокам?

Вот его схема (снизу):
   
AU#15.04.2012 21:50  @Татарин#10.04.2012 20:16
+
+1
-
edit
 

au

   
★★☆
Татарин> Так что конкретно полоний-210 можно спасти только реактором на эвтектике свинец-висмут с пристанционной непрерывной переработкой теплоносителя первого контура.

Для такой программы реактор сделают как часть программы. К тому же, если эта эквтектика, обогащённая полонием до нужного уровня тепловыделения, прямо в движок пойдёт ("зарядка" теплообменников на заводе нанесением эвтектики), всё упрощается предельно.
   
EE Татарин #15.04.2012 22:02  @Fakir#15.04.2012 18:01
+
+1
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Fakir> Ну, да, на первый взгляд просто, а вот удастся ли пропихнуть необходимый для работы движка нужный теплопоток - а вот фиг знает.
А почему нет? Радиоактивный изотоп - это идеальный источник тепла, который просто выделяет тепло пропорционально объёму и распределяется так, как угодно конструктору.

Fakir> Как минимум, теплообменник должен будет быть немаленьким, с развитой поверхностью, соответственно, и изотоп желательно не в одной капсулке хранить, а тоже равномерно распределить по теплообменнику. Что усложняет.
Никто не утверждал, что это проще конструирования трехногой табуретки. Но вопросы решаются. Скажем, сосуд-воздушный теплообменник сложной формы из титана с профилироваными отверстиями заливается тепловыделяющей смесью/сплавом. Причём, форма и тепловыделение такого ТВЭЛа выбираются такими, что Тк сплава и Тпл ТВЭЛа никогда не могут быть достигнуты.

Fakir> Но неуправляемость тепловыделения создаёт другие проблемы.
Которые решаются куда легче.

Fakir> Так чтоб не упала ниже минимально приемлимой...
У свежего полония-210 тепловыделение почти 1377020 Вт/кг.
1.3МВт/кг.
Если знать массы камер сгорания на такие мощности (не двигателей, просто камер сгорания с форсунками и системой топливоподачи), то не возникает ощущения, что узкое место - изотоп и/или ТВЭЛ на его основе.

Fakir> Хе! Не просто поглотителя - его не хватит - а сразу помещения ТВЭЛа в охлаждающую систему с циркуляцией. Т.е. хранение перед вылетом и после вылета (особенно перед, пока изотоп свежее и злее) просто обязано быть в спец. устройстве с "обдувом", а лучше - с омыванием.
Это устройство уже есть, и оно называется "двигатель". au всё верно сказал.
В одноосном ТРД никаких посредников нет, один вал и для компрессора и для турбины, всё это добро способно крутиться годами. И уже точно способно крутиться несколько месяцев в период между заменами ТВЭЛов.
Для транспортировки ТВЭЛов/установки их в двигатель вполне достаточно способа подавать в систему дистиллят на испарение.

Fakir> И ключевым узким местом станет время между посадкой, вернее, началом захода на посадку (т.е. сбросом скорости и уменьшением обдува) и извлечением ТВЭЛа с помещением в хранилище
Не нужно извлекать ТВЭЛ из двигателя до тех пор, пока он не отработает.

Fakir> А тут дилемма: с одной стороны, для обеспечения работы движка в полёте надо стремиться пропихнуть максимальный теплопоток, насколько только позволяет материал, как можно ближе к его температурным и пр. пределам - с другой стороны, при малейшем уменьшении теплосъёма параметры стремительно начнут лезть за эти пределы...
Это актуально только дл аварийных ситуаций. И тут можно предусмотреть выгорающую теплоизоляцию и/или плавкие вставки, которые при повышении температуры ТВЭЛа выше рабочей обеспечивают резкое и нелинейное повышение теплоотвода.
   18.0.1025.15218.0.1025.152

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
au> Может даже упрощает. Если это втектика полония с чем-то, чтобы смачивала металлическую поверхность теплообменника, то сама себя расплавит и размажется за счёт смачивания поверхности.

Проблема не в состоянии самого изотопа, он-то пусть хоть плавится, пусть хоть кипит, пусть хоть вовсе испарится - а в его оболочке, контактирующей с изотопом и с воздухом. Надо и прочность соблюсти, и тепловое сопротивление минимизировать.

au> Он сам себя может охлаждать обдувом — энергии масса.

КАК ты снимешь с него эту энергию "на стопе"?
Напрямую на ТРД смотреть не есть вполне правильно. Машинка сильно другая.

au> Поток нагретого воздуха может перенаправляться с тягового сопла на бестяговые, как в обычных движках он перенаправляется на реверсные сопла. Решётки видел на движках 777 по бокам?

Тут это будет сделать существенно сложнее. В ТРД всегда можно управлять мощностью в КС, так что несколько каналов регулирования - а тут только один, через расход, и как оно всё увяжется - априори, на выпуклый глаз, совершенно неочевидно.
   3.6.33.6.3
DE Fakir #16.04.2012 01:02  @Татарин#15.04.2012 22:02
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Fakir>> Ну, да, на первый взгляд просто, а вот удастся ли пропихнуть необходимый для работы движка нужный теплопоток - а вот фиг знает.
Татарин> А почему нет? Радиоактивный изотоп - это идеальный источник тепла, который просто выделяет тепло пропорционально объёму и распределяется так, как угодно конструктору.

Да не в изотопе самом дело!
А в передаче тепла воздуху.

Татарин> Скажем, сосуд-воздушный теплообменник сложной формы из титана с профилироваными отверстиями заливается тепловыделяющей смесью/сплавом. Причём, форма и тепловыделение такого ТВЭЛа выбираются такими, что Тк сплава и Тпл ТВЭЛа никогда не могут быть достигнуты.

Да-да, именно что-то сложное и по возможности тонкопрофильное.
Но и что с таким удастся полететь - очень сильно неочевидно априори.

Fakir>> Но неуправляемость тепловыделения создаёт другие проблемы.
Татарин> Которые решаются куда легче.

Ох, я бы не был так уверен. На первый взгляд - да, как при попытке инженерной реализации окажется - сааавсем неочевидно.

Татарин> Если знать массы камер сгорания на такие мощности (не двигателей, просто камер сгорания с форсунками и системой топливоподачи), то не возникает ощущения, что узкое место - изотоп и/или ТВЭЛ на его основе.

А причём тут вообще камеры сгорания?!
Они принципиально иные - там тепло подводится к воздуху по сути ПО ВСЕМУ ОБЪЁМУ, достаточно значительному (причём регулируемо), а в случае изотопа - только через поверхности теплообмена.
Совсем другой характер.

Плюс теплосъём с теплообменника очень сильно и нелинейно зависит от потока воздуха через него. Причём этот поток - единственный параметр, к-м ты можешь хоть как-то управлять.

На самом деле, по-хорошему, вообще неочевидно, что такая штука заработает.
Как там у нас тяга и прочий КПД от температуры в КС зависит? А какую температуру мы сможем обеспечить при нерасплавлении конструкции теплообменника (причём не только внешней стенки, но и внутренней)?
При этом следует помнить, что температура собственно воздуха в целом будет ощутимо ниже температуры поверхности теплообменника.

Так что теплообменник этот очень сложный или порядком тяжёлый, а скорее всего - всё вместе.

Татарин> Это устройство уже есть, и оно называется "двигатель".
Татарин> В одноосном ТРД никаких посредников нет, один вал и для компрессора и для турбины, всё это добро способно крутиться годами. И уже точно способно крутиться несколько месяцев в период между заменами ТВЭЛов.

Тебе нужно не просто чтоб крутилось, а чтобы всегда, на любых режимах полёта и простоя, через аналог КС давало практически один и тот же расход воздуха с очень близкими параметрами.

Вообще, это очень похоже на Фукусиму. Когда реактор работает, насосы крутятся, водичка течёт - и всё в порядке.
Но стоит вырубиться циркуляции, как даже несчастные семь процентов от номинала (притом достаточно быстро спадающие до 3-4%) становятся ооочень большой проблемой - и это еще там внутри не воздух крутился, а вода налита, с очень нехреновым таким запасом теплопоглощения.

Татарин> Для транспортировки ТВЭЛов/установки их в двигатель вполне достаточно способа подавать в систему дистиллят на испарение.

Ну это может быть. Но опять же надо это подключить и предусмотреть место под.

Татарин> Не нужно извлекать ТВЭЛ из двигателя до тех пор, пока он не отработает.

Тогда надо подсоединяться к ероплану охлаждением, и делать это быстро.

Татарин> Это актуально только дл аварийных ситуаций.

Да нет же, для вполне штатных: меняются параметры потока через теплообменник => нелинейно меняются параметры теплосъёма, теплопоток через поверхности и температура этой поверхности.
В ТРД ты можешь совместно менять расход газа и поток энергии в него, тут - нет.

Татарин> И тут можно предусмотреть выгорающую теплоизоляцию и/или плавкие вставки, которые при повышении температуры ТВЭЛа выше рабочей обеспечивают резкое и нелинейное повышение теплоотвода.

Боже сохрани - любое дополнительное тепловое сопротивление (да еще и тепловая инерция) ИМХО гарантированно убьёт всё на корню.
   3.6.33.6.3

au

   
★★☆
Fakir> Проблема не в состоянии самого изотопа, он-то пусть хоть плавится, пусть хоть кипит, пусть хоть вовсе испарится - а в его оболочке, контактирующей с изотопом и с воздухом. Надо и прочность соблюсти, и тепловое сопротивление минимизировать.

Представь себе канальный теплообменник, пусть углеродный, в стенках канала которого "капилляры" (тонкие каналы), внутри которых расплав эвтектики свинец-полоний-висмут. Например так:

Жёлтым - теплоизоляция
Чёрным - теплопроводник
Красным - эвтектика
Голубым - воздушные каналы

au>> Он сам себя может охлаждать обдувом — энергии масса.
Fakir> КАК ты снимешь с него эту энергию "на стопе"?

Во-первых, это совершенно другой принцип энергетики ЛА, и потому эксплуатации ЛА — "почасовая предоплата 100%", так что "стопы" должны быть только на время ремонтов. Такой летательный аппарат должет летать постоянно, а оборудование может быть модульным и заменяться на посадках, как подвесное оружие.
Во-вторых, когда нужно движок временно недолго подержать на земле без разборки, можно это делать обычным способом, как испытания на стендах:

В-третьих, если движок нужно разобрать, то ТВЭЛ можно включить в контур воздушного охлаждения — по сути "стационарный движок". Пусть крутит генератор на пользу владельца, а не просто так.

Fakir> Напрямую на ТРД смотреть не есть вполне правильно. Машинка сильно другая.

В рассказах про ядерные крылатые ракеты сказано что лучшей схемой была канальная с прямым нагревом.

Fakir> Тут это будет сделать существенно сложнее.

Нужно лишь изменить вектор, точнее разделить поток на 2+ вектора, складывающиеся в ноль. Масса вариантов возможна.
   

au

   
★★☆
Fakir> Тебе нужно не просто чтоб крутилось, а чтобы всегда, на любых режимах полёта и простоя

Проблема чисто концептуальная: не смотри на аналогии, смотри на задачу. Есть постоянное (точнее предсказуемое) энерговыделение — должен быть постоянный (предсказуемый) режим, но регулируемая тяга. Всё что не используется на тягу, уходит в bypass (шунт? пусть байпас). На стопах в байпас уходит 100% мощи. Что же тут сложного? У движка всегда есть энергия и доступ к воздуху — он может насосать в себя ровно столько (любого) воздуха, сколько ему нужно. Это даже просто — два контура регулирования: один регулирует потребление воздуха, стабилизируя температуру ТВЭЛа; второй регулирует байпас, стабилизируя тягу на заданном уровне. Вот и усё. А куда там улетит горячий воздух из байпаса — это уже не проблема движка.

з.ы. Развиваю мысль. Байпас хитрый: с полностью регулируемым вектором (направление и тяга). Ненулевая тяга добавит маневренности в полёте (регулируемый вектор тяги, тяга известна), нулевая (2+ вектора с нулевой суммой) на стопах, если получится — бесплатный реверс впридачу для короткой посадки.

з.ы. А ведь это решение главной проблемы ядерного самолёта. Реактор и самолёт развязываются через энергоноситель (полоний) в виде топлива (эвтектики свинец-висмут-полоний). В отработанное топливо нужно лишь добавлять висмут и снова "заряжать" в реакторе до нужного содержания полония. Самолёту не нужно возить защиту. Реактору не нужно летать. Красиво же. :)
   
Это сообщение редактировалось 16.04.2012 в 01:56
EE Татарин #16.04.2012 02:02  @au#16.04.2012 01:40
+
+1
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
au> Реактор и самолёт развязываются... В отработанное топливо нужно лишь добавлять висмут и снова "заряжать" в реакторе до нужного содержания полония. Самолёту не нужно возить защиту. Реактору не нужно летать. Красиво же. :)
Так и есть.
   18.0.1025.15218.0.1025.152
AU#16.04.2012 02:08  @Татарин#16.04.2012 02:02
+
+1
-
edit
 

au

   
★★☆
Более того, в движке ничего не будет гореть — ресурс движка вырастет, сложность не вырастет или упадёт, топливные баки исчезнут — стоимость полёта уменьшится, ПН увеличится, самолёт становится невозгораемым и взрывобезопасным. Реактор превращается в заправочную станцию, которая может быть и мобильной, как последние проекты атомных поездов. Реактор безопасный, если что — замерзает в глыбу, которую потом можно разогреть извне и починить... Кра-со-та.
   
EE Татарин #16.04.2012 02:43  @Fakir#16.04.2012 01:02
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Татарин>> Радиоактивный изотоп - это идеальный источник тепла, который просто выделяет тепло пропорционально объёму и распределяется так, как угодно конструктору.
Fakir> Да не в изотопе самом дело!
Fakir> А в передаче тепла воздуху.
Перечитай, пожалуйста, мои слова. :) Я именно об этом. С любым другим источником тепла ты вынужден подстраиваться под его физику, и как правило, в итоге этой подстройки у тебя появляется сложная система доставки тепла от его источника к теплообменнику. Тут ты можешь генерировать тепло прямо в теплообменнике.
Список ограничений, которые на тебя накладываются, состоит из одного пункта: тебе нужно лишь обеспечить гарантированое удержание изотопа. Всё.

Fakir> Но и что с таким удастся полететь - очень сильно неочевидно априори.
Почему?

Fakir> Плюс теплосъём с теплообменника очень сильно и нелинейно зависит от потока воздуха через него. Причём этот поток - единственный параметр, к-м ты можешь хоть как-то управлять.
Ну, сложно. Ну, нелинейно. Ну и что? По жизни все линейных процессовм мало, а простых - так и вовсе нет. Как будто горение топлива - очень простой такой линейный процесс. :)

Fakir> На самом деле, по-хорошему, вообще неочевидно, что такая штука заработает.
Почему нет?

Fakir> Как там у нас тяга и прочий КПД от температуры в КС зависит? А какую температуру мы сможем обеспечить при нерасплавлении конструкции теплообменника (причём не только внешней стенки, но и внутренней)?
Ты издеваешься? :) Если брать титан (металл с очень плохой теплопроводностью, вчетверо хуже железа - 18.9Вт/м*К), то при потоке 1МВт/м2 и толщине стенки 2мм перепад температур составит 10К.
А температура зависит от материала. Скажем, для того же титана температура плавления ~2000К, так что - да хоть полторы тысячи можно брать спокойно, и ещё полтыщи - про запас.

Fakir> При этом следует помнить, что температура собственно воздуха в целом будет ощутимо ниже температуры поверхности теплообменника.
Ну и что? Эти проблемы считались, решались и решились для ЯВРД, случая куда более сложного уже хоть потому, что у них по температуре реактор крепко ограничивал и им ещё надо было теплоноситель гонять (у амов был 700С металл).
У нас ничего никуда гонять не надо - тепло просто появляется там, где оно нужно. Никаких заморок с достаточным сечением трубок теплоносителя, с его гидросопротивлением, с охлаждением и градиентами температур. Всё куда проще.
И раз решилось с приемлимыми параметрами там, то заведомо решается и тут. Устроит ли нас 700С перед турбиной? А почему нет?

Fakir> Так что теплообменник этот очень сложный или порядком тяжёлый, а скорее всего - всё вместе.
Ничуть.

Fakir> Тебе нужно не просто чтоб крутилось, а чтобы всегда, на любых режимах полёта и простоя, через аналог КС давало практически один и тот же расход воздуха с очень близкими параметрами.
Нет, ты ошибаешься, мне это не нужно.
Мне нужно чтобы расход воздуха был бы достаточен для непревышения максимальной температуры. Это разные вещи. Это во-первых.
Во-вторых, в случае, если температура выскакивает за рамки приемимого, меня вполне устраивает предусмотренное разрушение конструкции с увеличением теплоотвода.

Fakir> Вообще, это очень похоже на Фукусиму.
Немного не то. Почему? Потому что куб-квадрат. В Фукусиме - очень большой куб. И очень маленький квадрат. А у нас - наоборот. При температуре 1500С один только теплоотвод излучением с поверхности кубика со стороной полметра - почти мегаватт. Только излучением.

Fakir> Ну это может быть. Но опять же надо это подключить и предусмотреть место под.
Ну?

Татарин>> Это актуально только дл аварийных ситуаций.
Fakir> Да нет же, для вполне штатных: меняются параметры потока через теплообменник => нелинейно меняются параметры теплосъёма, теплопоток через поверхности и температура этой поверхности.
Ну, меняются. Так и что?

Fakir> В ТРД ты можешь совместно менять расход газа и поток энергии в него, тут - нет.
Тут мне не нужно.
   18.0.1025.15218.0.1025.152
Это сообщение редактировалось 16.04.2012 в 03:50
AU#16.04.2012 03:48  @Татарин#16.04.2012 02:43
+
-
edit
 

au

   
★★☆
Татарин> А температура зависит от материала. Скажем, для того же титана температура плавления ~2000К, так что - да хоть полторы тысячи можно брать спокойно, и ещё полтыщи - про запас.

1. Будет гореть.
2. Растеряет почти всю прочность. Титан суперпластичен при 900°C — так его очень удобно обрабатывать. :)
Проблема решена — это суперсплавы, применяемые в авиации в компрессорах. Если эти части не очень нагружены, может быть углеродная матрица + оболочка воздушных каналов из подобного суперсплава с керамическими защитными покрытиями: Ni-5.8Co-5.8Re-5.7Al-5.6W-5.6Ta-3.6Ru-3.2Cr-2.8Mo-0.1Hf — работает на 1650°C.
   
EE Татарин #16.04.2012 03:56  @au#16.04.2012 03:48
+
+1
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
au> 1. Будет гореть.
au> 2. Растеряет почти всю прочность.
Ну, значит, не титан. Смысл был в том, что решение существует.

Главное: нам не нужны рекордные параметры по температуре. У нас КПД двигателя мало что значит и всегда может быть разменян на мощность источника, у нас он (в отличие от ТРД) не стоИт в показателе экспоненты и из него не следует ровным счётом ни-че-го, кроме, собссно, КПД двигателя.

В "химическом" ТРД каждый градус это процент КПД, это килограммы топлива, это десятки килограмм конструкций, которые тащут топливо, это снижение параметров и т.п. У нас - всего лишь больше полония и больше бесполезного тепла.
   18.0.1025.15218.0.1025.152
AU#16.04.2012 04:06  @Татарин#16.04.2012 03:56
+
-
edit
 

au

   
★★☆
Татарин> Главное: нам не нужны рекордные параметры по температуре. У нас КПД двигателя мало что значит
Татарин> лишь больше полония

При такой цене и методе получения полония, КПД определяет экономику проекта. Это фактически обёртка для нейтронов, т.е. масштабов реакторного хозяйства, начиная от затрат на топливо до затрат на захоронение отходов, плюс мобильность, или количество ЛА при той же ядерщине.
   
EE Татарин #16.04.2012 05:31  @au#16.04.2012 04:06
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
au> При такой цене и методе получения полония, КПД определяет экономику проекта. Это фактически обёртка для нейтронов, т.е. масштабов реакторного хозяйства,
Э, не. Особый реактор для облучения висмута - это не вариант в любом случае.

Ну а если заодно, то там полоний будет достаточно дешёвым, чтобы жертвовать часть его во имя запасов по безопасности.
   18.0.1025.15218.0.1025.152
AU#16.04.2012 06:02  @Татарин#16.04.2012 05:31
+
-
edit
 

au

   
★★☆
Татарин> Э, не. Особый реактор для облучения висмута - это не вариант в любом случае.

Ещё совсем недавно особый реактор готовились ставить на каждую крылатую ракету такого типа, на каждый бомбер такого типа, и даже на гусеницы. Так что это вариант в любом случае, без "не". При производстве полония он не перестанет быть энергетическим, хотя в данном случае это будет побочным эффектом, а не целью. Если планы АКМЭ выполнят и в 2017 запустят СВБР-100, то станет доступен "особый" реактор для облучения висмута без каких-либо заметных изменений конструкции — эвтектика свинец-висмут-полоний будет его теплоносителем.
   
MD Serg Ivanov #16.04.2012 11:16
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★★
Кому сегодня нужны РИТы?
в Москве состоялось заседание четвёртой секции Научно-технического совета № 6 "Новые энергетические технологии и управляемый термоядерный синтез". Заместитель директора РФЯЦ-ВНИИЭФ Ю.К. Завалишин рассказал на этой встрече о разработках радионуклидных источников тепла (РИТов) на основе полония-210 и плутония-238.
Радиохимическое производство по наработке полония-210 из облучённого висмута вступило в строй на заводе "Авангард" в 1952 году.
Сегодня радиохимическое производство завода "Авангард" - это пять тысяч кв. метров замкнутых площадей, которые позволяют в замкнутом цикле разрабатывать, испытывать и серийно выпускать радионуклидную продукцию, а также перерабатывать и захоранивать радиоактивные отходы, обслуживать и ремонтировать технологическое оборудование.
Рабочая температура РИТов достигает 1000 градусов Цельсия, а при аварийных ситуациях -1800 градусов, поэтому для изготовления источников используются специальные сплавы на основе тугоплавких и благородных металлов. Надёжность и экологическая безопасность источников подтверждается испытаниями, имитирующими как нормальный, так и аварийный режимы работы. Критерий надёжности - герметичность установки. За всё время существования производства на "Авангарде" не было ни одного случая разгерметизации изделия.
.. Целая серия РИТов для РИТЭГов и тепловых блоков космических аппаратов - таких, как "Высота-2" с тепловой мощностью 1000 Вт, "Возможность" (100 Вт), "Торос" и "Веер" (80 Вт) и "Пантера" (8,5 Вт) - продолжили космическую эпопею.

«Новый город №»: опубликованные статьи : Колючий Саров

Колючий Саров. Сайт закрытого города.

// sarov.info
 

   17.0.963.7917.0.963.79
Это сообщение редактировалось 16.04.2012 в 16:28
+
-
edit
 

au

   
★★☆
S.I.> Кому сегодня нужны РИТы?

Точечный нагрев узлов спутников, например. Там не такая мощность и температура, но мало ли кому что нужно. Может батареи на расплаве солей.

DOE - Office of Nuclear Energy

The public web site of the U.S. Department of Energy's Office of Nuclear Energy

// www.ne.doe.gov
 

   

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
au> Представь себе канальный теплообменник, пусть углеродный, в стенках канала которого "капилляры" (тонкие каналы), внутри которых расплав эвтектики свинец-полоний-висмут. Например так:

Как раз так - ИМХО, совсем плохо: ТВЭЛ должен омываться воздухом со всех сторон.

au> Во-первых, это совершенно другой принцип энергетики ЛА, и потому эксплуатации ЛА — "почасовая предоплата 100%", так что "стопы" должны быть только на время ремонтов.

Да неважно, когда они там именно бывают. Более одного, даже более нуля за срок службы - этого уже достаточно.

au> Во-вторых, когда нужно движок временно недолго подержать на земле без разборки, можно это делать обычным способом, как испытания на стендах:
au> В-третьих, если движок нужно разобрать, то ТВЭЛ можно включить в контур воздушного охлаждения — по сути "стационарный движок".

Уфф... да проблема в том, чтобы УСПЕТЬ подвести к нему доп. охлаждение, прежде, чем он необратимо пострадает от перегрева.

au> В рассказах про ядерные крылатые ракеты сказано что лучшей схемой была канальная с прямым нагревом.

Очень может быть, но совершенно не факт, что опыт реакторных прямоточников можно напрямую копировать на изотопные.



Кстати, в принципе можно, наверное, несколько смягчить те проблемы, о к-х я писал выше, обратившись к опыту поздних мясищевских версий проекта атомного самолёта: разнести реактор с теплообменником (греющим воздух), а между ними циркулирует теплоноситель. Часть проблем это может снять, но с другой стороны и новых добавит... Хз что лучше.
   3.6.283.6.28

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
au> Проблема решена — это суперсплавы, применяемые в авиации в компрессорах.

Чего там с теплопроводностью у них будет?
   3.6.283.6.28
RU Fakir #16.04.2012 23:24  @Татарин#16.04.2012 03:56
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Татарин> Главное: нам не нужны рекордные параметры по температуре. У нас КПД двигателя мало что значит

Ну здрасте! :)
Ведь ЕМНИС из-за чего всё начиналось-то? У РИТЭГ хреновый КПД и весовая отдача, получаемые оценки не очень нравятся, и ты хочешь упростить жизнь, выкинув преобразование тепла в электричество, и задействовав прямой нагрев.
Т.е. вся история в основном ради более высокого КПД, и, за счёт простоты конструкции - бОльшей весовой отдачи.
А если существенного выигрыша по массе на круг не получаем - то об чём вообще спор?
Что в принципе можно сделать некую изотопную турбинную установку, и она как-то будет работать - это не оспаривается, это понятно.
Оспаривается тезис, что она наверняка будет пригодна для летательного аппарата, и при этом умеренно проста и надёжна.
   3.6.283.6.28

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
au> Есть постоянное (точнее предсказуемое) энерговыделение — должен быть постоянный (предсказуемый) режим, но регулируемая тяга.

Ну так я ж практически о том и толкую.
Нужно для всех режимов полёта обеспечить достаточный (читай - практически одинаковый) теплосъём, вообще без перерывов.
Практически одинаковый и без перерывов он потому, что нам нужно выжать до предела КПД, чтобы масса движка и, следовательно, аппарата - а это ведь БПЛА - не зашкалила.

То есть и/или регулируемые воздухозаборник и/или переменная геометрия теплообменника и/или дополнительные средства для принудительной прокачки воздуха и/или и т.д. и т.п.

au> Всё что не используется на тягу, уходит в bypass (шунт? пусть байпас). На стопах в байпас уходит 100% мощи. Что же тут сложного?

В основном оно из разряда "а теперь со всей этой фигнёй мы попробуем взлететь" :)

Причём взлететь же должен не голый мотор, а весь положенный к нему планер, да и для ПН надо что-то оставить
Ну допустим увяжется всё, но масса и размеры будет такие, что В-29 нервно курит (при ПН от силы в тонну) - тебе точно нужен такой беспилотник?
Отсюда и достаточно естественное требования выжимать по максимуму, а если в номинале всё на пределе - значит, даже на пару минут недопустимо уменьшение теплосъёма, потому что это чревато опасным перегревом.

au> Это даже просто — два контура регулирования: один регулирует потребление воздуха, стабилизируя температуру ТВЭЛа; второй регулирует байпас, стабилизируя тягу на заданном уровне. Вот и усё.

Это оно на словах, на уровне идеи просто и усё.
Ядерный самолёт на уровне идеи тоже прост.
   3.6.283.6.28

au

   
★★☆
Fakir> Ну так я ж практически о том и толкую.

Ты видишь проблему, а я вижу решение. :)

Fakir> Нужно для всех режимов полёта обеспечить достаточный (читай - практически одинаковый) теплосъём, вообще без перерывов.

Вот это не проблема — воздуха всегда вокруг хватит, независимо от высоты и скорости, начиная от нуля. Регулировать нужно только векторы, и это тоже не проблема, т.к. температуры относительно невысокие.

Fakir> То есть и/или регулируемые воздухозаборник

Именно. В 777 простым сдвигом достигается реверс. То же самое на воздухозаборнике даст бестяговый воздух, если это там тоже нужно (не уверен). Всё остальное не меняется — движок забирает воздух, греет, выбрасывает, вектор тяги регулируется, а температура ТВЭЛа и объём прокачиваемого воздуха не меняются.

Fakir> В основном оно из разряда "а теперь со всей этой фигнёй мы попробуем взлететь" :)

Я ж показал 777 со схемой. Там всё просто и элегантно, никакой фигни и массивных частей. Я видел как это работает — просто и красиво. Съезжает назад задняя часть насели (nacelle), открывая решётку, и вектор тяги меняется. Очень шумно.
   
1 2 3 4 5 6 7 57

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru