Атмосферный дайвер

Производство и запасание рабочего тела на низкой орбите для многоразовых систем
Теги:космос
 
1 2 3 4 5

Xan

координатор

Небольшой довесок к стандартной атмосфере.
Последние три колонки:

Ватты на м2 нагрева прилетающим потоком. Несколько бОльшую мощность должна иметь реактивная струя двигателя. А солнечные батареи дают всего ватт сто/м2.

Равновесная температура одностороннего чёрного тела, которую греет поток. Если труба длиннее своего радиуса и выделение тепла размазано по длине, то стенки трубы не будут сильно горячими. Даже на невозможной высоте 120 км. Так что с охлаждением излучением проблемы нет.

Давление потока. На самом деле за счёт трения давление будет меньше. В разы. И это маленькое давление надо потом дожимать хотя бы до маленьких долей атмосферы.

h (км)	P (мбар)	T (°К)	rho (кг/м3)	N (м–3)	H (км)	l (м)	(W/m2)	T(К)	P(Pa)
90	2.8e–3	210	5.0e–6		9.0e19	6.5	0.021	1140000	2111
100	5.8e–4	230	8.8e–7		1.8e19	7.4	0.09	200000	1366
110	1.7e–4	260	2.1e–7		5.4e18	8.5	0.4	48000	956	7.0
120	6e–5	300	5.6e–8		1.8e18	10	1.3	12800	687	3.32
150	5e–6	450	3.2e–9		9.0e16	15	18	730	336	0.19


После некоторого сжатия воздух надо пропустить через катализатор, который "убьёт" атомарный кислород и другие прелести.
А потом отжать из него азот через молекулярное сито.
Азот сразу в двигатель.
Из кислорода отжать аргон.
И сжижать уже чистый кислород.
 

Xan

координатор

Полл> на высоте 200 км содержание азота в атмосфере равно содержанию кислорода.
Полл> Это, конечно, принципиально ничего не меняет.

Если в заборник летят отдельные молекулы (200 км высоты), ты можешь дать им постукаться о стенки и потерять энергию = остыть.
А потом применить компрессор.
Но молекула вполне (50%) может выбрать путь к свободе — улететь обратно из заборника.
Ну и давление перед компрессором будет очень низким. Потому что молекулы отдали свой импульс стенкам, а не устроили давку к компрессору.

А если у тебя поток плотного газа (100 км высоты), то у него есть давление rho * v2.
Фронт ударной волны можно рассматривать как поршень, на который действует это давление, а он сжимает газ за фронтом.
Давление получается гораздо больше, чем у окружающего вакуума, компрессору работать меньше.
Плюс молекулы не убегают обратно, влетающий поток им не даёт.

Поэтому чем ниже, тем выгоднее.
Ограничение здесь — аэродинамическое сопротивление солнечных батарей.
Причём даже если их делать нулевой толщины, это не до конца поможет.
Так как молекулы вакуума имеют температуру и, соответственно, не нулевую компоненту перпендикулярную поверхности батарей, то некоторое количество будет по батареям стукать.
А так как батареи не идеально гладкие, то им будет передаваться часть импульса (вдоль поверхности).

Поэтому можно подумать о ядерном реакторе! :D
 
+
-1
-
edit
 

Дем
Dem_anywhere

аксакал
★☆
А если так - молекула стукается о наш сборщик, ионизируется (для этого держим на раструбе соответствующее напряжение) и далее или ускоряется для поддержания скорости, или опять же электромагнитно тормозится и попадает в бак.
Т.е. несколько секций ускоряющих и несколько тормозящих расположенные параллельно.
 6666
EE Татарин #31.10.2018 20:13
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★☆
Ученые ЦАГИ испытали двигатель перспективного космического аппарата

© tsagi.ru
Специалисты Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н.Е. Жуковского (входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») провели серию наземных испытаний по проекту создания прямоточных воздушных электрореактивных двигателей (ПВЭРД) для долговременного поддержания космических аппаратов (КА) на сверхнизких орбитах (до 250 км). Исследования проводятся в рамках программы ЦАГИ—РАН, партнером ЦАГИ в них выступает МАИ.

Преимуществом перспективного аппарата с ПВЭРД станут его экономичность и длительность пребывания на орбите, ограниченная лишь физическим ресурсом двигателя, а не запасом топлива. Предполагается, что роль топлива будет играть разреженный воздух из атмосферы, который ионизируется и разгоняется в электромагнитном поле. Получившаяся плазма устремляется из двигателя наружу, сообщая КА ускорение в противоположном направлении. Полет на сверхнизких орбитах позволит КА выполнить те же целевые задачи, что и на популярных сегодня низких орбитах высотой порядка 1000 км, но значительно уменьшить массу КА и соответственно затраты на его запуск (примерно в 300 раз). Также на порядки можно снизить требуемые мощности передатчиков и приемников спутниковой связи.

На данном этапе ученые ЦАГИ имитировали работу двигателя при различной плотности воздуха в специальной ионосферной аэродинамической трубе. Зажечь плазму можно только начиная с определенной плотности атмосферного газа — это значит, что есть высота, выше которой использование ПВЭРД невозможно из-за слишком разреженного воздуха. Специалисты получили это пороговое значение плотности и по нему вычислили диапазон высот, где атмосфера уже достаточно разрежена для уменьшения аэродинамического сопротивления, но еще позволяет запустить двигатель, тяга которого компенсирует сопротивление внешней среды.

По словам специалистов, испытания прошли успешно, результаты подтвердили реализуемость процесса ионизации в ранее предсказанном диапазоне высот150-190 км.

«Мы убедились в том, что выбранная схема двигателя позволяет зажечь плазму на ожидаемой высоте. Следующий шаг — определение ресурса двигателя. Ученые ЦАГИ с коллегами из других организаций представят технические решения, направленные на повышение ресурса, затем последует его расчетное определение, а финальным этапом станет проверка теоретических результатов экспериментами. После завершения всего комплекса наземных испытаний планируется провести летный эксперимент на сверхнизких орбитах в космосе», — сообщил руководитель программы аэрокосмических исследований ФГУП «ЦАГИ» Александр Филатьев.

Программа ЦАГИ—РАН действует с 2000 года. Ее цель — применение результатов фундаментальных исследований Российской академии наук для решения практических задач авиационно-космической отрасли. ЦАГИ в качестве головного института выполняет связующую роль между РАН и предприятиями промышленности, организуя прикладные исследования по наиболее актуальным проблемам авиастроения. Совместные исследования ученых ЦАГИ и МАИ в области разработки перспективных двигателей стартовали в 2014 году.
...А неубитые медведи делили чьи-то шкуры с шумом. Боюсь, мы поздно осознали, к чему всё это приведёт.  69.0.3497.10069.0.3497.100
BY Naib #31.10.2018 21:44  @Татарин#31.10.2018 20:13
+
-
edit
 

Naib

опытный

Татарин> Ученые ЦАГИ испытали двигатель перспективного космического аппарата
Татарин> © tsagi.ru

А энергию откуда брать?
 69.0.3497.10069.0.3497.100
DE Fakir #01.11.2018 00:11  @Татарин#31.10.2018 20:13
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Татарин> Ученые ЦАГИ испытали двигатель перспективного космического аппарата

Я всё лето ждал, когда ты её найдёшь! :)))
 51.051.0

Дем
Dem_anywhere

аксакал
★☆
Naib> А энергию откуда брать?
С солнечных батарей, вестимо.
 7070
EE Татарин #01.11.2018 14:03  @Naib#31.10.2018 21:44
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★☆
Татарин>> Ученые ЦАГИ испытали двигатель перспективного космического аппарата
Татарин>> © tsagi.ru
Naib> А энергию откуда брать?
Солнечные батареи.
...А неубитые медведи делили чьи-то шкуры с шумом. Боюсь, мы поздно осознали, к чему всё это приведёт.  69.0.3497.10069.0.3497.100
EE Татарин #01.11.2018 14:03  @Fakir#01.11.2018 00:11
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★☆
Татарин>> Ученые ЦАГИ испытали двигатель перспективного космического аппарата
Fakir> Я всё лето ждал, когда ты её найдёшь! :)))
Ты терпелив. :)
...А неубитые медведи делили чьи-то шкуры с шумом. Боюсь, мы поздно осознали, к чему всё это приведёт.  69.0.3497.10069.0.3497.100
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
DE Fakir #01.11.2018 14:08  @Татарин#01.11.2018 14:03
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Татарин> Ты терпелив. :)

Иногда еще ленив и/или забывчив :) Много надо было бы расписывать по сабжу - когда, судя по топику, он всем перестал быть интересен.
 51.051.0
1 2 3 4 5

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