Татарин
инфо
инструменты
Дем
Fakir
Bredonosec
AidarM
Реклама Google — средство выживания форумов :)
-
![[image]](https://www.balancer.ru/cache/sites/ru/ai/airwar/image/idop/fighter/ja37/128x128-crop/ja37-7.jpg)
Ракетный двигатель с "виртуальным эжектором"
Гениальная идеяТеги:
Предпосылки: если представить себе, что ракетный двигатель дует в очень длинную трубу (диаметром больше, чем сопло двигателя), то поток рабочего тела будет увлекать воздух, прокачивая его и ускоряя, увеличивая эффективный УИ.
В хорошем случае бесконечной трубы с идеально гладкими стенками (чтобы не было потери на трение) УИ можно увеличить в 2 раза, вдвое.
В совсем хорошем случае рабочее тело, вылетающее из РД, должно быть чуть "сладким", чтобы догорать в воздухе, и таким образом несколько экономить окислитель. В случае кислород-водородного двигателя УИ можно увеличить втрое (по сравнению с "чистым" РД), в случае метана - где-то в 2.5 раза, если я нигде не обсчитался.
Почему такие радости не используются - понятно: труба должна быть длинной, жаростойкой, она имеет массу и выигрыш даёт на самом деле только на самых первых километрах атмосферы, где воздуха ещё достаточно много. Смысла делать такое - нет.
...
Идея предельно проста.
Если вокруг РД разместить (с необходимым зазором) ещё, допустим, 6 РД, то весь воздух в зазоре будет увлекаться выхлопом как центрального, так и боковых РД. Деваться ему некуда, его ускоряет как выхлоп центрального РД, так и выхлопы боковых РД, образующих виртуальные "стенки" получившегося эжектора. И трение о такие "стенки" идёт эжектору только на пользу.
Следующий шаг очевиден: "нормально", "с эжектором" работает ведь только центральный двигатель, поэтому размещаем вокруг первых 7 двигателей ещё пару десятков (или сколько там нужно) по кругу, потом ещё, в общем, образуем такую сетку из ракетных сопел со свободными промежутками-воздухозаборами между ними.
Получаем почти все эффекты эжектора (с поправкой на существование неограждённого ничем периметра), но с нулевыми затратами массы.
Более того, имея достаточно большое отношение общей площади к площади сопла можно нарушать стехиометрическое соотношение, смещая быланс в сторону горючего - оно будет догорать в воздухе. То есть, ещё и экономя тяжёлый окислитель (который обычно кислород или что-то ещё тяжелее кислорода).
- да, очевидными недостатками такой схемы является как минимум повышенное лобовое сопротивление получившейся конструкции. Но опять же очевидно, что потери на нём всегда будут меньше выигрыша на УИ (хотя и снижать выигрыш) вплоть до скоростей ракеты сравнимыми со скоростями истечения рабочего тела. Во-вторых, опять же очевидно, что схема имеет вообще хоть какой-то смысл ТОЛЬКО для первой ступени (где воздуха много и искомый выигрыш можно получить).
- да, это увеличивает массу двигателей первой ступени, что тоже сколько-то снижает выигрыш от высокого УИ. Но с этим можно мириться, ибо в итоге экономия всё равно при нас. Масса первой ступени огромна, экономия по топливу (даже) в 2 раза от (даже) 100 тонн - это 50 тонн, всё-таки, двигатели на столько не потянут.
С другой стороны, есть и свои дополнительные мелкие прелести, помимо огромного выигрыша на УИ. Например, схема с большим количеством мелких сопел, разнесённых по большой площади, не требует управления вектором тяги. Это может быть жёсткой конструкцией, общий вектор тяги которой управляется (небольшим) дросселированием двигателей с краю - большой рычаг даст большой момент.
Наибольший выигрыш от схемы получает первая ступень многоразовой ракеты, которая "автоматически", как бы бесплатно, получает возможность лёгкой посадки "по-ракетному" (то, для чего "Фалкону" нужны штанги, тут уже с собой изначально).
Мелкие двигатели могут быть высокосерийной, низконагруженной конструкцией (часть их УИ можно разменять на надёжность).
...
Вижу сплошные плюсы. Не вижу значительных минусов и каких-то технологических проблем, требующих длительных НИОКР.
Простая модель из китайских зажигалок с "факелом" работает прекрасно, увлекая большое количество воздуха.
В хорошем случае бесконечной трубы с идеально гладкими стенками (чтобы не было потери на трение) УИ можно увеличить в 2 раза, вдвое.
В совсем хорошем случае рабочее тело, вылетающее из РД, должно быть чуть "сладким", чтобы догорать в воздухе, и таким образом несколько экономить окислитель. В случае кислород-водородного двигателя УИ можно увеличить втрое (по сравнению с "чистым" РД), в случае метана - где-то в 2.5 раза, если я нигде не обсчитался.
Почему такие радости не используются - понятно: труба должна быть длинной, жаростойкой, она имеет массу и выигрыш даёт на самом деле только на самых первых километрах атмосферы, где воздуха ещё достаточно много. Смысла делать такое - нет.
...
Идея предельно проста.
Если вокруг РД разместить (с необходимым зазором) ещё, допустим, 6 РД, то весь воздух в зазоре будет увлекаться выхлопом как центрального, так и боковых РД. Деваться ему некуда, его ускоряет как выхлоп центрального РД, так и выхлопы боковых РД, образующих виртуальные "стенки" получившегося эжектора. И трение о такие "стенки" идёт эжектору только на пользу.
Следующий шаг очевиден: "нормально", "с эжектором" работает ведь только центральный двигатель, поэтому размещаем вокруг первых 7 двигателей ещё пару десятков (или сколько там нужно) по кругу, потом ещё, в общем, образуем такую сетку из ракетных сопел со свободными промежутками-воздухозаборами между ними.
Получаем почти все эффекты эжектора (с поправкой на существование неограждённого ничем периметра), но с нулевыми затратами массы.
Более того, имея достаточно большое отношение общей площади к площади сопла можно нарушать стехиометрическое соотношение, смещая быланс в сторону горючего - оно будет догорать в воздухе. То есть, ещё и экономя тяжёлый окислитель (который обычно кислород или что-то ещё тяжелее кислорода).
- да, очевидными недостатками такой схемы является как минимум повышенное лобовое сопротивление получившейся конструкции. Но опять же очевидно, что потери на нём всегда будут меньше выигрыша на УИ (хотя и снижать выигрыш) вплоть до скоростей ракеты сравнимыми со скоростями истечения рабочего тела. Во-вторых, опять же очевидно, что схема имеет вообще хоть какой-то смысл ТОЛЬКО для первой ступени (где воздуха много и искомый выигрыш можно получить).
- да, это увеличивает массу двигателей первой ступени, что тоже сколько-то снижает выигрыш от высокого УИ. Но с этим можно мириться, ибо в итоге экономия всё равно при нас. Масса первой ступени огромна, экономия по топливу (даже) в 2 раза от (даже) 100 тонн - это 50 тонн, всё-таки, двигатели на столько не потянут.
С другой стороны, есть и свои дополнительные мелкие прелести, помимо огромного выигрыша на УИ. Например, схема с большим количеством мелких сопел, разнесённых по большой площади, не требует управления вектором тяги. Это может быть жёсткой конструкцией, общий вектор тяги которой управляется (небольшим) дросселированием двигателей с краю - большой рычаг даст большой момент.
Наибольший выигрыш от схемы получает первая ступень многоразовой ракеты, которая "автоматически", как бы бесплатно, получает возможность лёгкой посадки "по-ракетному" (то, для чего "Фалкону" нужны штанги, тут уже с собой изначально).
Мелкие двигатели могут быть высокосерийной, низконагруженной конструкцией (часть их УИ можно разменять на надёжность).
...
Вижу сплошные плюсы. Не вижу значительных минусов и каких-то технологических проблем, требующих длительных НИОКР.
Простая модель из китайских зажигалок с "факелом" работает прекрасно, увлекая большое количество воздуха.
Татарин> Идея предельно проста.
Вот только не понял - как этот импульс ракете передать.
Вот только не понял - как этот импульс ракете передать.
Татарин>> Идея предельно проста.
Дем> Вот только не понял - как этот импульс ракете передать.
Что значит "как"? Сила прилагается к соплам двигателей, эжектор повышает давление перед соплом, в сопле и на стенки сопла.
В принципе, это даже неважно: закон сохранения импульса обойти нельзя в любом случае.
Дем> Вот только не понял - как этот импульс ракете передать.
Что значит "как"? Сила прилагается к соплам двигателей, эжектор повышает давление перед соплом, в сопле и на стенки сопла.
В принципе, это даже неважно: закон сохранения импульса обойти нельзя в любом случае.
Татарин> Почему такие радости не используются - понятно: труба должна быть длинной, жаростойкой, она имеет массу и выигрыш даёт на самом деле только на самых первых километрах атмосферы, где воздуха ещё достаточно много. Смысла делать такое - нет.
Не в этом проблема. Эжектор даёт значимый эффект, увеличение тяги раза в полтора, "на стопе" - воздух покоится, струя движется. Когда же скорость полёта растёт - эффективность эжектора очень быстро падает.
Еще кое-на-каких эффектах можно попробовать немножко наиграть, но именно немножко. Всяких подобные прожектов довольно много рисовали в 60-х, вариаций на тему ракетно-прямоточных двигателей. Отдельно - двигатели, отдельно - для ВКС, попытки совместить с крыльевой геометрией.
Не в этом проблема. Эжектор даёт значимый эффект, увеличение тяги раза в полтора, "на стопе" - воздух покоится, струя движется. Когда же скорость полёта растёт - эффективность эжектора очень быстро падает.
Еще кое-на-каких эффектах можно попробовать немножко наиграть, но именно немножко. Всяких подобные прожектов довольно много рисовали в 60-х, вариаций на тему ракетно-прямоточных двигателей. Отдельно - двигатели, отдельно - для ВКС, попытки совместить с крыльевой геометрией.
Татарин>> Почему такие радости не используются - понятно: труба должна быть длинной, жаростойкой, она имеет массу и выигрыш даёт на самом деле только на самых первых километрах атмосферы, где воздуха ещё достаточно много. Смысла делать такое - нет.
Fakir> Не в этом проблема. Эжектор даёт значимый эффект, увеличение тяги раза в полтора, "на стопе" - воздух покоится, струя движется. Когда же скорость полёта растёт - эффективность эжектора очень быстро падает.
Потому что для получения эффекта скорость истечения потока из двигателя должна быть много больше начальной скорости воздуха в заборе.
Ну, чтобы был значимый обмен импульсом за очень конечное время взаимодействия потоков в эжекторе.
В авиации выхоп ТРД, сотни м/с, соотвественно, потери быстро растут со скоростью самолёта (ну а РД, где выигрыш с эжектором велик, в авиации и вовсе не имеет смысла - он заведомо проиграет ТРД, где использование халявного забортного рабочего тела поставлено гораздо лучше).
Выхлоп ракетного двигателя - единицы км/с, соотвественно, ракета может разогнаться до пропорционально бОльших скоростей. Это во-первых.
Во-вторых - длина эжектора в авиации не может быть велика, зато она имеет массу и гидродинамические потери на трение. Тут же она невесома и не имеет потерь на трение.
Fakir> Не в этом проблема. Эжектор даёт значимый эффект, увеличение тяги раза в полтора, "на стопе" - воздух покоится, струя движется. Когда же скорость полёта растёт - эффективность эжектора очень быстро падает.
Потому что для получения эффекта скорость истечения потока из двигателя должна быть много больше начальной скорости воздуха в заборе.
Ну, чтобы был значимый обмен импульсом за очень конечное время взаимодействия потоков в эжекторе.
В авиации выхоп ТРД, сотни м/с, соотвественно, потери быстро растут со скоростью самолёта (ну а РД, где выигрыш с эжектором велик, в авиации и вовсе не имеет смысла - он заведомо проиграет ТРД, где использование халявного забортного рабочего тела поставлено гораздо лучше).
Выхлоп ракетного двигателя - единицы км/с, соотвественно, ракета может разогнаться до пропорционально бОльших скоростей. Это во-первых.
Во-вторых - длина эжектора в авиации не может быть велика, зато она имеет массу и гидродинамические потери на трение. Тут же она невесома и не имеет потерь на трение.
Татарин> Получаем почти все эффекты эжектора (с поправкой на существование неограждённого ничем периметра), но с нулевыми затратами массы.
не-а.
1. Затраты массы - это в первую очередь сухая масса. А она в первую очередь - масса опорной конструкции, с которой двигла передают импульс ракете. Чем выше плечо, тем выше масса. То есть, растягивая движки на значительную площадь, очень сильно повышаем массу всей этой тряхомудии.
2. тут же и городить массу более длинных трубопроводов от баков к двиглам. Всё это добро под давлением, вибрирует, крио и прочие нагрузки - то есть, желательно как можно короче, а тут не можем. Опять рост массы. Да, можно к каждому свой набор баков, но это по факту пачка блоков со всеми минусами роста массы
3. эжектор на скорости работать может и неплохо, вспоминаем Виггена, но он под конкретную скорость лучше всего пашет.. А на других наоборот. То есть, опять же, выигрыш будет достаточно кратким.
4. не только воздуховоды == вес, но и рост лобового сопротивления..
В общем, на круг выглядит как не окупающееся..
не-а.
1. Затраты массы - это в первую очередь сухая масса. А она в первую очередь - масса опорной конструкции, с которой двигла передают импульс ракете. Чем выше плечо, тем выше масса. То есть, растягивая движки на значительную площадь, очень сильно повышаем массу всей этой тряхомудии.
2. тут же и городить массу более длинных трубопроводов от баков к двиглам. Всё это добро под давлением, вибрирует, крио и прочие нагрузки - то есть, желательно как можно короче, а тут не можем. Опять рост массы. Да, можно к каждому свой набор баков, но это по факту пачка блоков со всеми минусами роста массы
3. эжектор на скорости работать может и неплохо, вспоминаем Виггена, но он под конкретную скорость лучше всего пашет.. А на других наоборот. То есть, опять же, выигрыш будет достаточно кратким.
4. не только воздуховоды == вес, но и рост лобового сопротивления..
В общем, на круг выглядит как не окупающееся..
Татарин> В авиации выхоп ТРД, сотни м/с, соотвественно, потери быстро растут со скоростью самолёта (ну а РД, где выигрыш с эжектором велик, в авиации и вовсе не имеет смысла - он заведомо проиграет ТРД, где использование халявного забортного рабочего тела поставлено гораздо лучше).
Татарин> Выхлоп ракетного двигателя - единицы км/с, соотвественно, ракета может разогнаться до пропорционально бОльших скоростей.
...но и скорости ракет быстро превышают авиационные - уже 1-я ступень до 1,5 км/с. А, повторюсь, эффективность эжектора падает быстро с ростом скорости. Реально быстро. Так что на круг - увы! - выгода недостаточна.
Татарин> Во-вторых - длина эжектора в авиации не может быть велика, зато она имеет массу и гидродинамические потери на трение.
Да, но от длины прирост тяги зависит не слишком сильно. Т.е. увеличив длину вдвое - увеличишь ну может на десяток процентов.
Отдельная проблема - обеспечение безударного смешивания, бездиссипативного, т.е. "чистой механики", это тоже потери.
Татарин> Тут же она невесома и не имеет потерь на трение.
Главные потери на трение - не на стенках, а на воздухе, турбулентность, погружённая (затопленная) струя "колеблется", неустойчивость Рэлея-Тейлора, смешивание так идёт.
За счёт отсутствия массы стенки да, можно получить некоторую выгоду. И в таком ключе ракетно-прямоточные схемы тоже рисовались в те самые 60-е. По несколько мелких двигателей на пилонах, струи, зазоры. Иногда с одной стороны несущая поверхность, а с другой - струи от движков на пилонах.
Татарин> Выхлоп ракетного двигателя - единицы км/с, соотвественно, ракета может разогнаться до пропорционально бОльших скоростей.
...но и скорости ракет быстро превышают авиационные - уже 1-я ступень до 1,5 км/с. А, повторюсь, эффективность эжектора падает быстро с ростом скорости. Реально быстро. Так что на круг - увы! - выгода недостаточна.
Татарин> Во-вторых - длина эжектора в авиации не может быть велика, зато она имеет массу и гидродинамические потери на трение.
Да, но от длины прирост тяги зависит не слишком сильно. Т.е. увеличив длину вдвое - увеличишь ну может на десяток процентов.
Отдельная проблема - обеспечение безударного смешивания, бездиссипативного, т.е. "чистой механики", это тоже потери.
Татарин> Тут же она невесома и не имеет потерь на трение.
Главные потери на трение - не на стенках, а на воздухе, турбулентность, погружённая (затопленная) струя "колеблется", неустойчивость Рэлея-Тейлора, смешивание так идёт.
За счёт отсутствия массы стенки да, можно получить некоторую выгоду. И в таком ключе ракетно-прямоточные схемы тоже рисовались в те самые 60-е. По несколько мелких двигателей на пилонах, струи, зазоры. Иногда с одной стороны несущая поверхность, а с другой - струи от движков на пилонах.
Что до скоростей - это и нужно только на первой ступени, где скорость невелика, а основной расход топлива идёт на малых скоростях.
Первая ступень работает до километра-другого в секунду, и даже в конце разгона эжектор ещё приносит пользу. И в плотных слоях.
Fakir> Главные потери на трение - не на стенках, а на воздухе, турбулентность, погружённая (затопленная) струя "колеблется", неустойчивость Рэлея-Тейлора, смешивание так идёт.
Это не потери, это и есть обмен импульсом. В итоге из трубы выходит однородный поток со среднеквадратичной скоростью.
Fakir> За счёт отсутствия массы стенки да, можно получить некоторую выгоду. И в таком ключе ракетно-прямоточные схемы тоже рисовались в те самые 60-е. По несколько мелких двигателей на пилонах, струи, зазоры. Иногда с одной стороны несущая поверхность, а с другой - струи от движков на пилонах.
Это необходимо всячески усугублять: больше пилонов, больше двигателей.
Заметный эффект получается именно на масштабном применении. Иначе реально "краевые" эффекты доминируют, эффект эжектора мал, а выигрыш невелик.
Первая ступень работает до километра-другого в секунду, и даже в конце разгона эжектор ещё приносит пользу. И в плотных слоях.
Fakir> Главные потери на трение - не на стенках, а на воздухе, турбулентность, погружённая (затопленная) струя "колеблется", неустойчивость Рэлея-Тейлора, смешивание так идёт.
Это не потери, это и есть обмен импульсом. В итоге из трубы выходит однородный поток со среднеквадратичной скоростью.
Fakir> За счёт отсутствия массы стенки да, можно получить некоторую выгоду. И в таком ключе ракетно-прямоточные схемы тоже рисовались в те самые 60-е. По несколько мелких двигателей на пилонах, струи, зазоры. Иногда с одной стороны несущая поверхность, а с другой - струи от движков на пилонах.
Это необходимо всячески усугублять: больше пилонов, больше двигателей.
Заметный эффект получается именно на масштабном применении. Иначе реально "краевые" эффекты доминируют, эффект эжектора мал, а выигрыш невелик.
Татарин> Что до скоростей - это и нужно только на первой ступени, где скорость невелика, а основной расход топлива идёт на малых скоростях.
Татарин> Первая ступень работает до километра-другого в секунду, и даже в конце разгона эжектор ещё приносит пользу. И в плотных слоях.
Мала польза, мала. Не окупается весь этот цирк. Ну десяток процентов может наиграешь.
Обрати внимание, практически никто не гонится за УИ как таковым на первой ступени. Там даже объёмный УИ нередко важнее. Объёмный, Карл! Т.е. выгоднее чуть-чуть сэкономить на сухой массе, пусть даже УИ просядет на 10-20-30 секунд.
А весь сложный эжекторный цирк сухую массу лишь увеличит.
Еще, казалось бы, напрашивается мысль повесить эжектор вместо боковушек-ускорителей (как европейцы любят РДТТ навешивать), и так на шармака получить этот полуторакратный прирост тяги на старте - но даже и туда не сунули. Потому что еще начинаются проблемы с сопряжением со стартовым столом и пр., что короче не стоит овчинка выделки.
Татарин> Это не потери, это и есть обмен импульсом. В итоге из трубы выходит однородный поток со среднеквадратичной скоростью.
Потери за счёт внутреннего трения, газа о газ.
Татарин> Это необходимо всячески усугублять: больше пилонов, больше двигателей.
Усугубляли
Как минимум на бумаге.
Татарин> Первая ступень работает до километра-другого в секунду, и даже в конце разгона эжектор ещё приносит пользу. И в плотных слоях.
Мала польза, мала. Не окупается весь этот цирк. Ну десяток процентов может наиграешь.
Обрати внимание, практически никто не гонится за УИ как таковым на первой ступени. Там даже объёмный УИ нередко важнее. Объёмный, Карл! Т.е. выгоднее чуть-чуть сэкономить на сухой массе, пусть даже УИ просядет на 10-20-30 секунд.
А весь сложный эжекторный цирк сухую массу лишь увеличит.
Еще, казалось бы, напрашивается мысль повесить эжектор вместо боковушек-ускорителей (как европейцы любят РДТТ навешивать), и так на шармака получить этот полуторакратный прирост тяги на старте - но даже и туда не сунули. Потому что еще начинаются проблемы с сопряжением со стартовым столом и пр., что короче не стоит овчинка выделки.
Татарин> Это не потери, это и есть обмен импульсом. В итоге из трубы выходит однородный поток со среднеквадратичной скоростью.
Потери за счёт внутреннего трения, газа о газ.
Татарин> Это необходимо всячески усугублять: больше пилонов, больше двигателей.
Усугубляли
Как минимум на бумаге.
Дем>> Вот только не понял - как этот импульс ракете передать.
Татарин> Что значит "как"? Сила прилагается к соплам двигателей, эжектор повышает давление перед соплом, в сопле и на стенки сопла.
Когда воздух вдувается в сопло - тут всё правильно.
Но если сопло виртуальное, из струй движков летящих со скоростью 3 км/с - то воздух оно конечно увлечёт, но вот назад давление передать быстрее скорости звука - как?
Татарин> Что значит "как"? Сила прилагается к соплам двигателей, эжектор повышает давление перед соплом, в сопле и на стенки сопла.
Когда воздух вдувается в сопло - тут всё правильно.
Но если сопло виртуальное, из струй движков летящих со скоростью 3 км/с - то воздух оно конечно увлечёт, но вот назад давление передать быстрее скорости звука - как?
Дем> Но если сопло виртуальное, из струй движков летящих со скоростью 3 км/с - то воздух оно конечно увлечёт, но вот назад давление передать быстрее скорости звука - как?
В квазистационарном состоянии давление на срезе сопла РД выше. Не надо ничего "передавать назад", просто "продавливать" выхлоп в эжектор двигатель сможет при чуть бОльшем устоявшемся давлении, откуда и "лишнее" давление на стенки сопла и добавочная тяга.
В квазистационарном состоянии давление на срезе сопла РД выше. Не надо ничего "передавать назад", просто "продавливать" выхлоп в эжектор двигатель сможет при чуть бОльшем устоявшемся давлении, откуда и "лишнее" давление на стенки сопла и добавочная тяга.
Fakir> Мала польза, мала. Не окупается весь этот цирк. Ну десяток процентов может наиграешь.
Я не вижу оснований для такого пессимизма.
Даже если считать без привлечения Мещерского, вдвое больший УИ = вдвое меньше топлива требуется. Первая ступень - основная масса ракеты - половина-две трети от неё. А топливо - это не только топливо, это ещё и сухая масса баков. Даже если мы говорим о лёгкой ракете и недоразмеренной первой ступени, всё равно первая ступень - под сотню тонн, а даже треть от этого - 30 тонн.
Можно отдать под двигатель ВСЕ эти "лишние" 30 тонн и всё равно остаться в выигрыше - на уменьшенную массу баков, на стоимость горючего, наконец.
Fakir> Еще, казалось бы, напрашивается мысль повесить эжектор вместо боковушек-ускорителей
Не напрашивается, потому что это реально сложно, как ни крути: через эжектор протягивается очень горячий газ, а сам эжектор длинный и большой. Это действительно большая масса.
Татарин>> Это не потери, это и есть обмен импульсом. В итоге из трубы выходит однородный поток со среднеквадратичной скоростью.
Fakir> Потери за счёт внутреннего трения, газа о газ.
Хорошо, поставлю вопрос просто: потери чего и потери во что?
Татарин>> Это необходимо всячески усугублять: больше пилонов, больше двигателей.
Fakir> Усугубляли Как минимум на бумаге.
Я не видел ничего подобного.
А на бумаге получается дико аппетитно. В идеале - в 2-3 раза выигрыш по УИ. Ну пусть даже на 30% выигрыш - это огромная сэкономленная масса.
Я не вижу оснований для такого пессимизма.
Даже если считать без привлечения Мещерского, вдвое больший УИ = вдвое меньше топлива требуется. Первая ступень - основная масса ракеты - половина-две трети от неё. А топливо - это не только топливо, это ещё и сухая масса баков. Даже если мы говорим о лёгкой ракете и недоразмеренной первой ступени, всё равно первая ступень - под сотню тонн, а даже треть от этого - 30 тонн.
Можно отдать под двигатель ВСЕ эти "лишние" 30 тонн и всё равно остаться в выигрыше - на уменьшенную массу баков, на стоимость горючего, наконец.
Fakir> Еще, казалось бы, напрашивается мысль повесить эжектор вместо боковушек-ускорителей
Не напрашивается, потому что это реально сложно, как ни крути: через эжектор протягивается очень горячий газ, а сам эжектор длинный и большой. Это действительно большая масса.
Татарин>> Это не потери, это и есть обмен импульсом. В итоге из трубы выходит однородный поток со среднеквадратичной скоростью.
Fakir> Потери за счёт внутреннего трения, газа о газ.
Хорошо, поставлю вопрос просто: потери чего и потери во что?
Татарин>> Это необходимо всячески усугублять: больше пилонов, больше двигателей.
Fakir> Усугубляли
Как минимум на бумаге.Я не видел ничего подобного.
А на бумаге получается дико аппетитно. В идеале - в 2-3 раза выигрыш по УИ. Ну пусть даже на 30% выигрыш - это огромная сэкономленная масса.
Татарин> Можно отдать под двигатель ВСЕ эти "лишние" 30 тонн и всё равно остаться в выигрыше - на уменьшенную массу баков, на стоимость горючего, наконец.
30 тонн металла стоят намного больше 30 тонн горючего.
Татарин> А на бумаге получается дико аппетитно. В идеале - в 2-3 раза выигрыш по УИ. Ну пусть даже на 30% выигрыш - это огромная сэкономленная масса.
На западе в качестве первой ступени на водород-кислородные носители часто ставят твердотопливные ускорители с достаточно низким УИ. Благо их масса - дешева.
30 тонн металла стоят намного больше 30 тонн горючего.
Татарин> А на бумаге получается дико аппетитно. В идеале - в 2-3 раза выигрыш по УИ. Ну пусть даже на 30% выигрыш - это огромная сэкономленная масса.
На западе в качестве первой ступени на водород-кислородные носители часто ставят твердотопливные ускорители с достаточно низким УИ. Благо их масса - дешева.
Татарин>> Можно отдать под двигатель ВСЕ эти "лишние" 30 тонн и всё равно остаться в выигрыше - на уменьшенную массу баков, на стоимость горючего, наконец.
Полл> 30 тонн металла стоят намного больше 30 тонн горючего.
Да, если ракета одноразовая. Но с такими предпосылками её выгодно делать многоразовой и наоборот: многоразовая ракета выигрывает от двигателей с большим УИ больше всего.
И всё-таки, 30 тонн под двигатели - это овердофига, это был пример, что даже в таком предельном случае получается выигрыш.
Полл> На западе в качестве первой ступени на водород-кислородные носители часто ставят твердотопливные ускорители с достаточно низким УИ. Благо их масса - дешева.
Твердотопливные двигатели принципиально одноразовые (точнее, одноразовое их топливо, в которой и сидит бОльшая часть их цены). Нам (людям вообще и России в частности) для надёжного и дешёвого доступа в космос нужна многоразовая ракета. А тут твердотопливные сразу проигрывают (см. ускорители "Шаттла" - выгоднее было делать просто новые, чем пускать те же; то есть, многоразовый ТТРД проиграл не просто какой-то другой многоразовой или одноразовой системе, он проиграл самому себе же в одноразовом варианте, проще было сделать вообще новый, чем хоть как-то переиспользовать старый).
Полл> 30 тонн металла стоят намного больше 30 тонн горючего.
Да, если ракета одноразовая. Но с такими предпосылками её выгодно делать многоразовой и наоборот: многоразовая ракета выигрывает от двигателей с большим УИ больше всего.
И всё-таки, 30 тонн под двигатели - это овердофига, это был пример, что даже в таком предельном случае получается выигрыш.
Полл> На западе в качестве первой ступени на водород-кислородные носители часто ставят твердотопливные ускорители с достаточно низким УИ. Благо их масса - дешева.
Твердотопливные двигатели принципиально одноразовые (точнее, одноразовое их топливо, в которой и сидит бОльшая часть их цены). Нам (людям вообще и России в частности) для надёжного и дешёвого доступа в космос нужна многоразовая ракета. А тут твердотопливные сразу проигрывают (см. ускорители "Шаттла" - выгоднее было делать просто новые, чем пускать те же; то есть, многоразовый ТТРД проиграл не просто какой-то другой многоразовой или одноразовой системе, он проиграл самому себе же в одноразовом варианте, проще было сделать вообще новый, чем хоть как-то переиспользовать старый).
Татарин> Да, если ракета одноразовая. Но с такими предпосылками её выгодно делать многоразовой и наоборот: многоразовая ракета выигрывает от двигателей с большим УИ больше всего.
"Ты только не обижайся, я тебе одну умную вещь скажу" (©Фрунзик Мкртчан) - многоразовые ракеты выигрывают, если у нас есть настолько большая интенсивность запусков, что вся инфраструктура, обеспечивающая их многоразовость, начинает окупаться.
Или если у нас настолько малая интенсивность запусков, что мы ликвидируем их производствоили перепрофилируем его на выпуск "Старшипов".
Все остальное: воздушно-реактивные движки на первой ступени, самолеты-разгонщики, просто старт с самолета - в конечном итоге не взлетели.
Татарин> для надёжного и дешёвого доступа в космос нужна многоразовая ракета.
У нас уже есть надежный и дешевый доступ в космос - РН "Союз".
У нас нечего этим дешевым и надежным доступом в космос отправлять.
И от того, что мы потратим и даже создадим еще более дешевое и надежное средство вывода - данная проблема не исчезнет, ПН не возникнет и не самозародится.
При сегодняшних темпах вывода, полторы дюжины пусков в год - окупаемость самого дешевого и надежного средства вывода наступит очень не скоро.
"Ты только не обижайся, я тебе одну умную вещь скажу" (©Фрунзик Мкртчан) - многоразовые ракеты выигрывают, если у нас есть настолько большая интенсивность запусков, что вся инфраструктура, обеспечивающая их многоразовость, начинает окупаться.
Или если у нас настолько малая интенсивность запусков, что мы ликвидируем их производство
Все остальное: воздушно-реактивные движки на первой ступени, самолеты-разгонщики, просто старт с самолета - в конечном итоге не взлетели.
Татарин> для надёжного и дешёвого доступа в космос нужна многоразовая ракета.
У нас уже есть надежный и дешевый доступ в космос - РН "Союз".
У нас нечего этим дешевым и надежным доступом в космос отправлять.
И от того, что мы потратим и даже создадим еще более дешевое и надежное средство вывода - данная проблема не исчезнет, ПН не возникнет и не самозародится.
При сегодняшних темпах вывода, полторы дюжины пусков в год - окупаемость самого дешевого и надежного средства вывода наступит очень не скоро.
Это сообщение редактировалось 15.04.2021 в 19:32
Полл> "Ты только не обижайся, я тебе одну умную вещь скажу" (©Фрунзик Мкртчан) - многоразовые ракеты выигрывают, если у нас есть настолько большая интенсивность запусков, что вся инфраструктура, обеспечивающая их многоразовость, начинает окупаться.
Не, ну это очевидно же...
Не, ну это очевидно же...
Без хотя бы прикидочной цифири нифига непонятно.
Татарин> Более того, имея достаточно большое отношение общей площади к площади сопла можно нарушать стехиометрическое соотношение, смещая быланс в сторону горючего - оно будет догорать в воздухе. То есть, ещё и экономя тяжёлый окислитель (который обычно кислород или что-то ещё тяжелее кислорода).
Лучше уж делайте честный прямоточник. А так, на разгон доп. масс воздуха нужно будет тратить дополнительную энергию. Откуда экономия топлива-то? Если надеетесь поиметь закон сохранения энергии, то ОК, просим, просим!
Татарин> Простая модель из китайских зажигалок с "факелом" работает прекрасно, увлекая большое количество воздуха.
А руки китайцам не отрывало еще, нет?
Только теперь я понял, почему китайцы всюду фонарики пихают - росту удельного импульса для!
Татарин> Более того, имея достаточно большое отношение общей площади к площади сопла можно нарушать стехиометрическое соотношение, смещая быланс в сторону горючего - оно будет догорать в воздухе. То есть, ещё и экономя тяжёлый окислитель (который обычно кислород или что-то ещё тяжелее кислорода).
Лучше уж делайте честный прямоточник. А так, на разгон доп. масс воздуха нужно будет тратить дополнительную энергию. Откуда экономия топлива-то? Если надеетесь поиметь закон сохранения энергии, то ОК, просим, просим!
Татарин> Простая модель из китайских зажигалок с "факелом" работает прекрасно, увлекая большое количество воздуха.
А руки китайцам не отрывало еще, нет?
Только теперь я понял, почему китайцы всюду фонарики пихают - росту удельного импульса для!
Это сообщение редактировалось 15.04.2021 в 23:29
Fakir>> Мала польза, мала. Не окупается весь этот цирк. Ну десяток процентов может наиграешь.
Татарин> Я не вижу оснований для такого пессимизма.
Э? Ну как бы вся практика ракетной техники крайнего полувека.
Эжекторные схемы - крутили. Не вышло.
Кстати, может даже больше полувека, и намного. Смутно припоминаю, что многоступенчатые эжекторы чуть ли не в каком-то проекте Цандера встречались. Или не Цандера, но кого-то из 20-30-х гг. Может, Оберта. Хотя Цандрее, наверное, более вероятен.
Я немножко другую схему когда-то покручивал именно для второй ступени - ну в общем для верхних слоёв, где УИ сильнее играет - но в общем тоже не очень выходило.
Татарин> Даже если считать без привлечения Мещерского, вдвое больший УИ
Да не получится вдвое большего УИ. В этом и дело. Максимум процентов 10. Прямо на старте - больше, до 50, но упадёт очень быстро.
Татарин> Не напрашивается, потому что это реально сложно, как ни крути: через эжектор протягивается очень горячий газ, а сам эжектор длинный и большой. Это действительно большая масса.
Он совершенно не обязательно особо длинный и большой.
Он скорее широкий, чем длинный А типичная длина нормального достаточно эффективного эжектора - 2-4 диаметра, так как-то.
Впрочем, для сверхзвуковой струи может быть и несколько длинее, там смешение хуже. Но едва ли радикально.
Татарин> Хорошо, поставлю вопрос просто: потери чего и потери во что?
Кинетической энергии струи в тепловую. "Потери на удар". Кин. энергия смешанной струи меньше кин. энергии исходной.
Татарин> Я не видел ничего подобного.
Поковыряй книжки середин-второй половины 60-х по системам выведения, движкам и т.п. Я сейчас сходу уж названий не вспомню, их тогда много было, и компилятивных наших, и переводных.
Татарин> Я не вижу оснований для такого пессимизма.
Э? Ну как бы вся практика ракетной техники крайнего полувека.
Эжекторные схемы - крутили. Не вышло.
Кстати, может даже больше полувека, и намного. Смутно припоминаю, что многоступенчатые эжекторы чуть ли не в каком-то проекте Цандера встречались. Или не Цандера, но кого-то из 20-30-х гг. Может, Оберта. Хотя Цандрее, наверное, более вероятен.
Я немножко другую схему когда-то покручивал именно для второй ступени - ну в общем для верхних слоёв, где УИ сильнее играет - но в общем тоже не очень выходило.
Татарин> Даже если считать без привлечения Мещерского, вдвое больший УИ
Да не получится вдвое большего УИ. В этом и дело. Максимум процентов 10. Прямо на старте - больше, до 50, но упадёт очень быстро.
Татарин> Не напрашивается, потому что это реально сложно, как ни крути: через эжектор протягивается очень горячий газ, а сам эжектор длинный и большой. Это действительно большая масса.
Он совершенно не обязательно особо длинный и большой.
Он скорее широкий, чем длинный
А типичная длина нормального достаточно эффективного эжектора - 2-4 диаметра, так как-то.Впрочем, для сверхзвуковой струи может быть и несколько длинее, там смешение хуже. Но едва ли радикально.
Татарин> Хорошо, поставлю вопрос просто: потери чего и потери во что?
Кинетической энергии струи в тепловую. "Потери на удар". Кин. энергия смешанной струи меньше кин. энергии исходной.
Татарин> Я не видел ничего подобного.
Поковыряй книжки середин-второй половины 60-х по системам выведения, движкам и т.п. Я сейчас сходу уж названий не вспомню, их тогда много было, и компилятивных наших, и переводных.
Это сообщение редактировалось 16.04.2021 в 01:23
Татарин> Предпосылки
Я про такую идею в одной книге лет 20 назад читал, издание наука или иначе, в библиотеке попалась в числе новых поступлений, название было как раз типа ракетно-эжекторные системы или как-то так, с тех пор так и не смог найти эту книгу, жаль..
Я про такую идею в одной книге лет 20 назад читал, издание наука или иначе, в библиотеке попалась в числе новых поступлений, название было как раз типа ракетно-эжекторные системы или как-то так, с тех пор так и не смог найти эту книгу, жаль..
Эжекторы на РД.
Очередной вопрос из серии "Если это возможно , то почему так не делают?" В самолетах вертикального взлета используются двигатели с эжекторами : реактивная струя подсасывает воздух , что приводит к увеличению тяги двигателя в 1.5-2 раза . Понятное дело , струя ракетного двигателя в этом плане ни чуть не хуже . Как написано в Абрамовиче легко можно добиться увеличения тяги РД на 35-40 процентов при скорости движения аппарата до 0.2 скорости истечения струи . Это позволяет существенно повысить…// Космический
Fakir> Мала польза, мала. Не окупается весь этот цирк. Ну десяток процентов может наиграешь.
...
Fakir> А весь сложный эжекторный цирк сухую массу лишь увеличит.
Есть очевидная область, где за лишний десяток процентов тяги на малых скоростях с радостью заплатили бы доп. затратами топлива и даже некоторым весом - палубная авиация, особенно СВВП. После разгона и дозаправиться можно, а вот лишняя тяга на скоростях, когда крыло еще не держит - дар богов. Даже сейчас. А было время, когда движки не были такими мощными, а с палубы уже взлетали.
Вам что-нибудь известно про эжекторные кольца у палубников? Опять же, из них наверное можно и аэрод. тормоза, и реверс соорудить, так что при посадке на палубу можно будет или вовсе без гака обойтись, или хотя бы снизить нагрузку и уменьшить вероятность обрыва. Ну и где оно все?
В то, что такой относительно дешевый способ прироста тяги не рассматривался, я не поверю.
...
Fakir> А весь сложный эжекторный цирк сухую массу лишь увеличит.
Есть очевидная область, где за лишний десяток процентов тяги на малых скоростях с радостью заплатили бы доп. затратами топлива и даже некоторым весом - палубная авиация, особенно СВВП. После разгона и дозаправиться можно, а вот лишняя тяга на скоростях, когда крыло еще не держит - дар богов. Даже сейчас. А было время, когда движки не были такими мощными, а с палубы уже взлетали.
Вам что-нибудь известно про эжекторные кольца у палубников? Опять же, из них наверное можно и аэрод. тормоза, и реверс соорудить, так что при посадке на палубу можно будет или вовсе без гака обойтись, или хотя бы снизить нагрузку и уменьшить вероятность обрыва. Ну и где оно все?
В то, что такой относительно дешевый способ прироста тяги не рассматривался, я не поверю.
Почитал тему, ничего не понял...
Робкое предложение, или даже вопрос. А вместо традиционных твердотопливных движков-боковушек не имеет смысл применять жидкостные ГПВРД? Причем возвращаемые на парашютах, многоразовые. Если ракета жидкостная, почему бы им не сосать топливо из тех же самых баков? При этом, они все ж реактивные, а значит расход топлива минимальный в сравнении с чисто ракетными движками. Или не?
Робкое предложение, или даже вопрос. А вместо традиционных твердотопливных движков-боковушек не имеет смысл применять жидкостные ГПВРД? Причем возвращаемые на парашютах, многоразовые. Если ракета жидкостная, почему бы им не сосать топливо из тех же самых баков? При этом, они все ж реактивные, а значит расход топлива минимальный в сравнении с чисто ракетными движками. Или не?
AidarM> Вам что-нибудь известно про эжекторные кольца у палубников?
Вообще-то, это самый известный пример применения эжекторов. И как бы не единственный в авиации.
С авиацией вообще "засада" в том смысле, что двухконтурный двигатель делает всё, что делает эжектор, только лучше, дешевле и со свежим мятным вкусом. Нормальный, невиртуальный эжектор же слишком дорого обходится в смысле сухой массы, в авиации, в отличие от РН сухая масса преобладает и очень дорога, а УИ и без того очень высок.
AidarM> В то, что такой относительно дешевый способ прироста тяги не рассматривался, я не поверю.
Ессно, рассматривался. И не только рассматривался, но и применялся.
На Як-41, на экспериментальных "Харриерах", на Х-31 и на XFV-12.
В разной количественной мере, но качественно - было.
Вообще-то, это самый известный пример применения эжекторов. И как бы не единственный в авиации.
С авиацией вообще "засада" в том смысле, что двухконтурный двигатель делает всё, что делает эжектор, только лучше, дешевле и со свежим мятным вкусом. Нормальный, невиртуальный эжектор же слишком дорого обходится в смысле сухой массы, в авиации, в отличие от РН сухая масса преобладает и очень дорога, а УИ и без того очень высок.
AidarM> В то, что такой относительно дешевый способ прироста тяги не рассматривался, я не поверю.
Ессно, рассматривался. И не только рассматривался, но и применялся.
На Як-41, на экспериментальных "Харриерах", на Х-31 и на XFV-12.
В разной количественной мере, но качественно - было.
AGRESSOR> Почитал тему, ничего не понял...
AGRESSOR> Робкое предложение, или даже вопрос. А вместо традиционных твердотопливных движков-боковушек не имеет смысл применять жидкостные ГПВРД? Причем возвращаемые на парашютах, многоразовые. Если ракета жидкостная, почему бы им не сосать топливо из тех же самых баков? При этом, они все ж реактивные, а значит расход топлива минимальный в сравнении с чисто ракетными движками. Или не?
Беда с ПВРД в том, что они прилично работают (и работают вообще) в узком диапазоне скоростей. А ГПВРД будет работать в очень узком диапазоне, и скорее даже на конкретной расчётной скорости.
Подход к многорежимным ПВРД делался не однажды... вот, в этой теме ещё раз.
AGRESSOR> Робкое предложение, или даже вопрос. А вместо традиционных твердотопливных движков-боковушек не имеет смысл применять жидкостные ГПВРД? Причем возвращаемые на парашютах, многоразовые. Если ракета жидкостная, почему бы им не сосать топливо из тех же самых баков? При этом, они все ж реактивные, а значит расход топлива минимальный в сравнении с чисто ракетными движками. Или не?
Беда с ПВРД в том, что они прилично работают (и работают вообще) в узком диапазоне скоростей. А ГПВРД будет работать в очень узком диапазоне, и скорее даже на конкретной расчётной скорости.
Подход к многорежимным ПВРД делался не однажды... вот, в этой теме ещё раз.
AidarM> Лучше уж делайте честный прямоточник. А так, на разгон доп. масс воздуха нужно будет тратить дополнительную энергию. Откуда экономия топлива-то? Если надеетесь поиметь закон сохранения энергии, то ОК, просим, просим!
Я имею закон сохранения импульса, чему и доволен. Если я откидываю больше массы, то с той же энергии имею больше тяги.
А масса атмосферного воздуха, которую удалсь подразогнать - это халявная масса, которую не надо тащить ради импульса с собой.
Я имею закон сохранения импульса, чему и доволен. Если я откидываю больше массы, то с той же энергии имею больше тяги.
А масса атмосферного воздуха, которую удалсь подразогнать - это халявная масса, которую не надо тащить ради импульса с собой.
Реклама Google — средство выживания форумов :)
Татарин> С авиацией вообще "засада" в том смысле, что двухконтурный двигатель делает всё, что делает эжектор, только лучше, дешевле и со свежим мятным вкусом.
А пофиг. Мы рассматриваем ЕЩЕ одну добавку к тяге, уже безвентиляторную. Считайте, третий контур, смещенный в сторону выхлопа - или где там эжектор ставить надо?
>Нормальный, невиртуальный эжектор же слишком дорого обходится в смысле сухой массы, в авиации, в отличие от РН сухая масса преобладает и очень дорога,
Ерунда. Относительно небольшая раскладная кольцевая насадка на сопло по весу - фигня, копейки-канарейки, которых вдобавок еще и басом петь заставить можно, а прирост тяги на стремном режиме сразу отобьется в виде снижения аварийности и росте БН и ресурса двигателей.
Татарин> На Як-41, на экспериментальных "Харриерах", на Х-31 и на XFV-12.
Покажете на фото эжекторы у этих машин?
А пофиг. Мы рассматриваем ЕЩЕ одну добавку к тяге, уже безвентиляторную. Считайте, третий контур, смещенный в сторону выхлопа - или где там эжектор ставить надо?
>Нормальный, невиртуальный эжектор же слишком дорого обходится в смысле сухой массы, в авиации, в отличие от РН сухая масса преобладает и очень дорога,
Ерунда. Относительно небольшая раскладная кольцевая насадка на сопло по весу - фигня, копейки-канарейки, которых вдобавок еще и басом петь заставить можно, а прирост тяги на стремном режиме сразу отобьется в виде снижения аварийности и росте БН и ресурса двигателей.
Татарин> На Як-41, на экспериментальных "Харриерах", на Х-31 и на XFV-12.
Покажете на фото эжекторы у этих машин?
Copyright © Balancer 1997..2021
Создано 15.04.2021
Связь с владельцами и администрацией сайта: anonisimov@gmail.com, rwasp1957@yandex.ru и admin@balancer.ru.
Создано 15.04.2021
Связь с владельцами и администрацией сайта: anonisimov@gmail.com, rwasp1957@yandex.ru и admin@balancer.ru.
