[image]

Твердотельный (ионный) двигатель в авиации

Теги:авиация
 
1 2 3
LT Bredonosec #09.05.2022 10:26
+
+1
-
edit
 
С год назад была любопытная презентация модельки с ионным двигателем.

Твердотельный движитель.

Мы привыкли, что самолет - это нечто, имеющее или пропеллер, или ГТД, или на крайняк машущее крыло, словом, некий движущийся элемент, создающий поток воздуха для создания тяги. Подобное кажется неизбежным, однако это не так.

В конце 2018 года в журнале Nature была опубликована статья
"Flight of an aeroplane with solid-state propulsion"

Flight of an aeroplane with solid-state propulsion - Nature

A solid-state propulsion system can sustain powered flight, as demonstrated by an electroaerodynamically propelled heavier-than-air aeroplane. //  www.nature.com
 

Что это за солид-стейт создание тяги? Как оказывается, это известный нам по космосу ионник. Ионный двигатель.
Грубо принцип действия состоит в том, что мощное ЭМ поле ионизирует газ и разгоняет ионы (заряженные частицы) до высоких скоростей (в космических вариантах двигателя до десятков км/с), что создает реактивную тягу.

До сих пор считалось, что КПД подобного двигателя в атмосфере откровенно недостаточен для поддержания полета, однако исследователи из MIT под руководством Стивена Баррета после многих лет оптимизаций смогли создать демонстратор технологий, способный пусть и кратковременно, но лететь с использованием ионой тяги.

Аппарат весом 2.5 кг с размахом крыла 5м оснащен 2 рядами проводов в крыле и под ним. Поданная разница потенциалов в 40 киловольт (!!) ионизирует молекулы атмосферного азота, разгоняет их, создавая тягу, достаточную для горизонтального полета. Источником служит обычная литий-ионная батарея плюс высоковольтный трансформатор.

В деталях "двигатель" выглядит как провод, на который подано +20кВ. Он вытягивает электроны у близ пролетающих молекул азота, превращая их в положительные ионы, которые притягиваются находящимся позади аэродинамическим профилем, на который подано -20кВ. Поток ионов разгоняет и близлежащие нейтральные атомы газа, уменьшая среднюю скорость потока, но увеличивая его массу, тем снижая потери и увеличивая реактивную тягу. Грубо теоретически прикинуть тягу в килограммах можно, умножив ток утечки в амперах на число электронов в Кулоне, и на массу иона азота. Для оценки мощности также нужна скорость потока, она равна напряженности поля (разность потенциалов делить на расстояние меж электродами) умножить на подвижность иона (зависит от элемента и температуры).
Вероятно, выбор системы параметров (разность потенциалов, расстояния, форма, длина и число проводников), позволяющих захватить потоком максимальное число нейтральных частиц, и тем нарастить КПД движителя, а также плотность тяги (величина тяги на единицу размера движителя) и были предметом оптимизации.

Пока демонстратор технологий (а это именно он, не надо ждать от него утилитарного применения) смог продержаться в воздухе 12 секунд, пролетев 60 метров. Разгон для взлета тоже катапультный. Как сообщается, на полет было потрачено 50% заряда батареи.

Для людей, не обладающих инженерным мышлением, глава проекта обьясняет визию в образах: традиционные аппараты сжигают топливо в камерах сгорания, создают шум пропеллерами и турбинами. А будущее авиации видится ему как нечто тихое и чистое, с голубоватым свечением, как картинки из "Стар Трека" и подобных киносказок.

На ближайшее будущее транспортировка людей подобными системами даже не предполагается ввиду ограничений, накладываемых плотностью мощности (нельзя располагать проводники плотнее - будет атмосферный пробой, нельзя заметно увеличить скорость: система проводников создает сопротивление. Увеличение движителя без масштабирования упирается в пролемы структурной прочности, т.д.). Но для мелких аппаратов, к тому же подпитываемых от СБ, это в пределах реально осуществимого.
 

Ion drive: The first flight

Смотрите онлайн Ion drive: The first flight 5 мин 5 с. Видео от 19 марта 2021 в хорошем качестве, без регистрации в бесплатном видеокаталоге ВКонтакте! 4094 — просмотрели. 27 — оценили. //  vk.com
 

Тогда тяги едва хватало на преодоление горизонтального сопротивления комнатной модельки (порядка 1/20-1/30 от собственного веса).

На новый год технологию сумели продвинуть до того, что новая модель 25 секунд вертикально висела в воздухе

Ion Propulsion Drone Flight Mission II (Dec 21, 2021)

Смотрите онлайн Ion Propulsion Drone Flight Mission II (Dec.. 38 с. Видео от 9 мая 2022 в хорошем качестве, без регистрации в бесплатном видеокаталоге ВКонтакте! 9 — просмотрели. //  vk.com
 

сейчас заявляется, что сумели заставить модель провисеть уже 2.5 минуты.

Технология, кмк, имеет будущее - летающие машины без движущихся частей открывают достаточно большие возможности
   91.091.0
ZA Татарин #09.05.2022 14:25  @Bredonosec#09.05.2022 10:26
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Bredonosec> Технология, кмк, имеет будущее - летающие машины без движущихся частей открывают достаточно большие возможности
Есть проблема с эффективностью этого двигателя.
Точнее, проблемы. Фундаментальные, ну или, по крайней мере, такие, что никто пока не придумал как их обойти.

1. Ты ускоряешь единичные ионы, и они уже передают импульс другим молекулам воздуха, причём, бОльшая часть энергии тратится при этом на нагрев, потому что атомы сталкиваются не идеально лоб-в-лоб.
2. Энергия ионизации - несколько эВ, и она бесполезно теряется при рекомбинации. Ион должен иметь достаточное время жизни и успеть передать достаточный импульс, чтобы окупить такие расходы. Это нужно сделать на протяжении короткого тракта, к которому приложено ускоряющее напряжение. Даже при никакущем пропульсивном КПД, тракт получается большой, а это парусность.
По той же причине (желание избежать разряда и бесполезной траты энергии в тепло) ток конкретного источника ионов не может быть большим. А это бьёт по удельной мощности.
3. Химические потери (на образование озона и высших окислов азота) - это нее только потери энергии, это ещё и выхлоп.

Плюс к этому масса технических проблем (радиопомехи от ионизатора, например).

От батареек ионные двигатели имеют гораздо больше смысла (не требуется преобразовывать тепло сначала в электричество), но пока эти две замороки не решены.
   100.0.4896.127100.0.4896.127
LT Bredonosec #09.05.2022 16:32  @Татарин#09.05.2022 14:25
+
-
edit
 
Татарин> Есть проблема с эффективностью этого двигателя.
Татарин> Точнее, проблемы. Фундаментальные, ну или, по крайней мере, такие, что никто пока не придумал как их обойти.
согласен, что они есть.
И год назад, увидев ту первую модельку, решил, что это только как курьёз.
Сейчас, увидев это - вижу, что решаемо. Даже если дальше не продвинутся, уже рисуются любопытные варианты использования с распределенной нагрузкой - висячие ретрансляторы или глаза на СБ, имеющие меньшую парусность и заметность, нежели воздушные шары..

Татарин> 1. Ты ускоряешь
да, я изначально эти же возражения к той модельке приводил, считая её курьезом. :)

Татарин> От батареек ионные двигатели имеют гораздо больше смысла (не требуется преобразовывать тепло сначала в электричество), но пока эти две замороки не решены.
да, только в исключительно электрическом варианте это и имеет смысл.
   91.091.0
ZA Татарин #09.05.2022 18:13  @Bredonosec#09.05.2022 16:32
+
+1
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Татарин>> Есть проблема с эффективностью этого двигателя.
Татарин>> Точнее, проблемы. Фундаментальные, ну или, по крайней мере, такие, что никто пока не придумал как их обойти.
Bredonosec> согласен, что они есть.
Bredonosec> И год назад, увидев ту первую модельку, решил, что это только как курьёз.
Первые модельки - это 60-е. Как бы ещё "Юный Техник" и "Техника Молодёжи" ещё в то время всё обсосали.

Bredonosec> Сейчас, увидев это - вижу, что решаемо.
Не вижу как. Не вижу поводов так думать.
Всё, что сейчас сделали - реализовали демонстратор эффекта с нормальным подходом.
Вместо пионерской наколеночной модели с блоком высоковольтного питания от телевизора взяли нормальный бюджет и помучались уже не пионеры.
Получили нечто более продвинутое, предельное для заданого уровня технологий.
Но тем не менее, КМК, столь же тупиковое, как и раньше. Ибо ключевые проблемы-то - по сути не решены.

У тебя есть предел по ускоряющему полю - напряжение пробоя. У тебя есть предел(пределы) по току. Соотвественно, по мощности на объём - тоже проблемы.
У тебя есть пределы по КПД (ионизация реально дорогая, это эквивалентно нагреву до десятков тысяч К).
Электрон и отрицательные ионы переносят импульс обратно, разгоняя поток в обратную сторону за счёт всё той же энергии. И т.п. и т.д.

Супротив простого винта с приличным КПД.

Ну разве что шуму меньше.
   100.0.4896.127100.0.4896.127
LT Bredonosec #10.05.2022 10:51  @Татарин#09.05.2022 18:13
+
-
edit
 
Bredonosec>> И год назад, увидев ту первую модельку, решил, что это только как курьёз.
Татарин> Первые модельки - это 60-е. Как бы ещё "Юный Техник" и "Техника Молодёжи" ещё в то время всё обсосали.
и они летали?? На чисто ионнике? А можно поглядеть на то чудо?

Татарин> Получили нечто более продвинутое, предельное для заданого уровня технологий.
а почему ты думаешь, что предельное?
и если оно способно давать тягу, равную или превышающую собственный вес, то что мешает сделать самолет-этажерку (или просто чего-то типа АД ножей вдоль верхней поверхности крыла намутить с катодом спереди и анодом сзади, диэлектрик для аэродинамичности посередине) и получить нечто летающее на длительный период ввиду потребной тяги в 1/20 - 1/30 от массы?

Татарин> У тебя есть предел по ускоряющему полю - напряжение пробоя. У тебя есть предел(пределы) по току. Соотвественно, по мощности на объём - тоже проблемы.
зато есть запас по тяге. см выше :)

Татарин> У тебя есть пределы по КПД (ионизация реально дорогая, это эквивалентно нагреву до десятков тысяч К).
но мы же греем не всю массу, а только отдельные ионы. В итоге на массу ускоряемого ими воздуха выходитзаметно меньше, разве нет?

Татарин> Электрон и отрицательные ионы переносят импульс обратно, разгоняя поток в обратную сторону за счёт всё той же энергии. И т.п. и т.д.
импульс электрона пренебрежим, а про ионы не подумал.

Татарин> Ну разве что шуму меньше.
я б больше обратил внимание на движущиеся части, имеющие износ в отличие от твердотельного движителя.
   91.091.0
EE Татарин #10.05.2022 11:03  @Bredonosec#10.05.2022 10:51
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Bredonosec>>> И год назад, увидев ту первую модельку, решил, что это только как курьёз.
Татарин>> Первые модельки - это 60-е. Как бы ещё "Юный Техник" и "Техника Молодёжи" ещё в то время всё обсосали.
Bredonosec> и они летали?? На чисто ионнике? А можно поглядеть на то чудо?
Конечно, летали. Блок питания был на земле, но конструкция из фольги и иголочек летала.

Татарин>> Получили нечто более продвинутое, предельное для заданого уровня технологий.
Bredonosec> а почему ты думаешь, что предельное?
Ну, потому что там были более-менее взрослые инженеры с нормальным бюджетом.

Bredonosec> и если оно способно давать тягу, равную или превышающую собственный вес, то что мешает сделать самолет-этажерку (или просто чего-то типа АД ножей вдоль верхней поверхности крыла намутить с катодом спереди и анодом сзади, диэлектрик для аэродинамичности посередине) и получить нечто летающее на длительный период ввиду потребной тяги в 1/20 - 1/30 от массы?
Ну, кроме массы крыльев ничего, наверняка ещё и сделают.
Но какие из этого практические следствия? Та же этажерка с обычным двигателем и винтом будет в десятки раз лучше, а если увеличить винт - то и в сотни раз.

Bredonosec> я б больше обратил внимание на движущиеся части, имеющие износ в отличие от твердотельного движителя.
Ну, в электродвигателе это один или два подшипника. Довольно надёжная штука.
Машина со сроком службы 100 лет и машина со сроком службы 10000 лет с практической точки зрения для авиации одинаково хороши. То есть, не то чтобы улучшение этого параметра малозначимо, оно после некоторого предела не значимо вообще, не даёт преимуществ.
Тем более, что высоковольтные системы сами по себе имеют значимый износ.
   101.0.4951.54101.0.4951.54
+
-
edit
 

Полл

координатор
★★★★★
Данные двигателя имеют смысл в микроавиации. Где нормальные двигателя как раз работают плохо.
   2222
LT Bredonosec #10.05.2022 14:50  @Татарин#10.05.2022 11:03
+
-
edit
 
Татарин> Конечно, летали. Блок питания был на земле,
не, это не считается. Считается только вся конструкция :)
Иначе вон и фотонолёты есть - только лазер находится на земле, а летает только юла из фольги.

Bredonosec>> а почему ты думаешь, что предельное?
Татарин> Ну, потому что там были более-менее взрослые инженеры с нормальным бюджетом.
но кто сказал, что они именно продвинулись до предела? Есть много областей, где нормальные инженеры с даже ненормальными бюджетами что-то делают, потом делают лучше, потом еще лучше..

Татарин> Ну, кроме массы крыльев ничего, наверняка ещё и сделают.
распределенная конструкция.

Татарин> Но какие из этого практические следствия? Та же этажерка с обычным двигателем и винтом будет в десятки раз лучше, а если увеличить винт - то и в сотни раз.
движущиеся детали - это износ. Это необходимость обеспечить работу в условиях среды, попадающей внутрь.

Татарин> Ну, в электродвигателе это один или два подшипника. Довольно надёжная штука.
при условии чистой среды, к примеру.
и только воздуха.
А движитель без движущихся частей не требует того, ему важна только электропроницаемость среды.

Или, кстати, да - микроминиатюризация ЛА.
Машущие крылья на пьезоэффекте я выкладывал несколько мес назад. Тоже казалось бы неэффективно, но при уменьшении масштаба играет.
   91.091.0
RU Дем #13.05.2022 18:37  @Bredonosec#10.05.2022 14:50
+
-
edit
 

Дем
Dem_anywhere

аксакал
★☆
Bredonosec> движущиеся детали - это износ. Это необходимость обеспечить работу в условиях среды, попадающей внутрь.
Трущиеся детали. Но в принципе винт можно и безконтактно подвесить.
А трением аппарата о воздух как правило можно пренебречь.
   100.0100.0
EE Татарин #13.05.2022 21:13  @Bredonosec#10.05.2022 14:50
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Bredonosec> А движитель без движущихся частей не требует того, ему важна только электропроницаемость среды.
Нет, ему нужна газовая среда. Определённая, при определённом давлении.
В тумане, например, ионолёт просто не полетит. В дождь, пусть самый маленький, - не полетит. И т.п. и т.д.
   101.0.4951.54101.0.4951.54
LT Bredonosec #14.05.2022 10:35  @Татарин#13.05.2022 21:13
+
-
edit
 
Bredonosec>> А движитель без движущихся частей не требует того, ему важна только электропроницаемость среды.
Татарин> Нет, ему нужна газовая среда. Определённая,
Так я и пишу про электропроницаемость.
   51.0.2704.10651.0.2704.106
EE Татарин #14.05.2022 13:38  @Bredonosec#14.05.2022 10:35
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Bredonosec>>> А движитель без движущихся частей не требует того, ему важна только электропроницаемость среды.
Татарин>> Нет, ему нужна газовая среда. Определённая,
Bredonosec> Так я и пишу про электропроницаемость.
Не понимаю. Если ты про диэлектрическую проницаемость, то она как бы немного про другое.
Если про проводимость - то тоже другое.

И условия применения сильно более жёсткие, чем для винта.

...малошумность же - следствие небольших потоков (читать как мылый импульс и тяга). Если систему каким-то образом довести до того, что она будет мощной, шум никуда не денется - появится.
   101.0.4951.54101.0.4951.54
LT Bredonosec #14.05.2022 17:41  @Татарин#14.05.2022 13:38
+
-
edit
 
Bredonosec>> Так я и пишу про электропроницаемость.
Татарин> Не понимаю. Если ты про диэлектрическую проницаемость, то она как бы немного про другое.
Да, некорректно выразился. Электропрочность.

Татарин> И условия применения сильно более жёсткие, чем для винта.
да, к электропроводящим средам оно чувствительно.
Но своя ниша у них может иметься. Напр, коррозионные среды..
   98.098.0
CA Fakir #17.05.2022 12:58  @Татарин#14.05.2022 13:38
+
+1
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Татарин> ...малошумность же - следствие небольших потоков (читать как мылый импульс и тяга). Если систему каким-то образом довести до того, что она будет мощной, шум никуда не денется - появится.

Так шум же не вполне однозначно связан с мощностью. Важно, какие гармоники присутствуют, какие нет. Это как, к примеру, кувыркаются с законцовками вертолётных лопастей, и таким образом значительно снижают мощность и меняют характер шума при той же самой мощности на винте и тяге.
Шум - всегда же проявление какого-то колебательного процесса в потоке. Или в самом потоке, или в прилегающем твёрдом теле, вызванные потоком - и всё это сильно зависит от (ну, куча духовых инструментов от сирены до органа включительно намекает). Большую роль играет турбулентность и неоднородность потока (собственно, порождающая турбулентность, от исходной неоднородности зависит получающаяся турбулентность, какое там будет распределение вихрей по масштабам-энергиям, т.е. спектр шума).
А у "ионодува" с ламинарностью довольно хорошо, собственно, может быть, это один из лучших источников высоколаминарного потока (лучше разве хонейкомбы, наверное). В отличие от воздушного винта любого типа, который как ни крути, а вихрей и возмущений в поток напихает.
   56.056.0
EE Татарин #17.05.2022 13:07  @Fakir#17.05.2022 12:58
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Fakir> А у "ионодува" с ламинарностью довольно хорошо
...почему, собссно?

Там же инжектор/генератор ионов есть прямо в потоке, нейтрализаторы (отрицательный электрод) - в потоке.
Пропускная способность на точку ограничена, сталыть, много всего находится прямо в потоке и генерирует вихри. Ну, разве что скорость потока меньше у потока при лопасти винта, чем у потока ионодува. Но всё же...

Да, шум неоднозначно связан с мощностью даже у винта. Но именно поэтому ионодув не имеет критического преимущества: отполируй лопасти идеальной формы, подави вихреобразование, снизь скорость потока, и вот она, малошумность.
   101.0.4951.54101.0.4951.54
CA Fakir #17.05.2022 13:33  @Татарин#17.05.2022 13:07
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Татарин> ...почему, собссно?
Татарин> Там же инжектор/генератор ионов есть прямо в потоке, нейтрализаторы (отрицательный электрод) - в потоке.

"Размер имеет значение".
Даже не пускаясь в гидродинамические рассуждения - посмотри на обычный комнатный вентилятор, у которого лопасти упрятаны в защитную решётку или там сетку. Гудит, да? Убери решётку - многое изменилось?
Характерный размер острий и нейтрализаторов - как у той вентиляторной сетки.

Конечно, при большой скорости потока ситуация количественно поменяется, но общая идея остаётся.

Татарин> Пропускная способность на точку ограничена, сталыть, много всего находится прямо в потоке и генерирует вихри.

Маленькие, значит, с другими частотами.

Могут еще пойти колебания более длинноволновые по кельвин-гельмгольцеву механизму, ну типа развевающегося флага. Но они зависят от поперечного профиля скорости потока, если нет резких перепадов - инкременты малы или вовсе отсутствуют. У потока постоянной скорости с резкими границами на границах будут колебания, если же поток с профилем с плавным уменьшением скорости от центра к периферии - этого можно избежать или как минимум уменьшить раскачку, подбирая профиль. А у ионодува пучок поддаётся тонкой профилировке достаточно легко.
   56.056.0
LT Bredonosec #02.10.2022 19:28  @Татарин#09.05.2022 18:13
+
-
edit
 
Собсно лень было спорить тогда, ожидал, что время покажет мою правоту, но ожидал через год. А вышло всего несколько месяцев.

Татарин> Получили нечто более продвинутое, предельное для заданого уровня технологий.
Татарин> Но тем не менее, КМК, столь же тупиковое, как и раньше. Ибо ключевые проблемы-то - по сути не решены.
Татарин> У тебя есть предел по ускоряющему полю - напряжение пробоя. У тебя есть предел(пределы) по току. Соотвественно, по мощности на объём - тоже проблемы.

Ты писал про "предельные параметры". Просто напоминаю.

Компания Undefined Technologies вновь напомнила о своём экспериментальном дроне Silent Ventus, выложив видео с его 4,5-минутным полётом. Производителю не только удалось увеличить время нахождения в воздухе, но и снизить уровень шума ионных двигателей с 85 до 75 дБ.

Однако до заявленной цели Undefined — 15 минут в воздухе с шумом не более 70 дБ — пока ещё далеко. Принцип действия ионного двигателя в этом беспилотнике заключается в четырёх трёхслойных массивах электродов, выполненных из фольги, создающих электрические поля с большим напряжением. Это позволяет ионизировать воздух, высвобождая электроны из молекул азота и кислорода, чтобы направить их вниз для тягового усилия. Создаётся «ионный ветер», который и поднимает аппарат ввысь.

«Этот полёт продолжительностью более 4 минут потребовал усовершенствования химического состава батарей, которые теперь могут обеспечить нам более высокую плотность подачи энергии. Это достижение также является частью наших усилий по снижению веса», — говорит Томас Бенда, ведущий аэрокосмический инженер компании Undefined Technologies.

Ion Propulsion Drone Proves Its Commercial Viability
Undefined Technologies, a Florida-based startup, announced that its eVTOL ion propulsion drone, Silent Ventus™, has successfully completed a critical test flight hitting its projected flight time and lifting power, marking this a major milestone for the emerging dual-use cargo delivery drone. During the 4-1/2 minute flight, the aircraft demonstrated its flight performance beyond reaching steady-state conditions - with higher efficiency power delivery systems and noise levels below 75 dB.
   104.0104.0
EE Татарин #02.10.2022 23:55  @Bredonosec#02.10.2022 19:28
+
+2
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Bredonosec> Ты писал про "предельные параметры". Просто напоминаю.
Ну да.
В чём "правота"-то?
Поставили батарейки лучше, облегчили раму - получили лучший результат.

Bredonosec> «Этот полёт продолжительностью более 4 минут потребовал усовершенствования химического состава батарей, которые теперь могут обеспечить нам более высокую плотность подачи энергии. Это достижение также является частью наших усилий по снижению веса»

В тупике покрасили торцевую стенку и поставили столик с вазочкой.

Тупиком это перестанет быть в тот момент, когда ионный нагнетатель станет показывать бОльшую пропульсивную эффективность, чем пропеллер. Или, допустим, радикально бОльшую удельную тягу. Или, допустим, радикально меньшее сопротивление, ну, хотя бы.
Или хотя бы серьёзно двинется куда-то туда.

В общем - если покажут, что замена винта ионным движителем перспективна хотя бы в некоторых применениях. Или будет хотя бы показано, что ионный движитель (а не корпус или батарейки) реально меняется к тому, чтобы стать перспективным в некоторых применениях.

А если просто на тот же самый дивайс придумывают и рисуют красивое лого или там батарейки подороже ставят, то в чём смысл всей этой движухи-то?
   105.0.0.0105.0.0.0
LT Bredonosec #03.10.2022 01:00  @Татарин#02.10.2022 23:55
+
-
edit
 
Bredonosec>> Ты писал про "предельные параметры". Просто напоминаю.
Татарин> Ну да.
Татарин> В чём "правота"-то?
В ложности тезиса о "предельности параметров при данном развитии технологий".
Напомню, ты уже как-то занудствовал насчет "теоретических пределов", которые тебе таковыми не казались - так я с той же степенью уверенности могу макать тебя за заявление о "предельности" здесь :)

Татарин> Тупиком это перестанет быть в тот момент, когда ионный нагнетатель станет показывать бОльшую пропульсивную эффективность, чем пропеллер. Или, допустим, радикально бОльшую удельную тягу. Или, допустим, радикально меньшее сопротивление, ну, хотя бы.
А оно вообще для этого предназначено? Или это просто попытка придумать дополнительные условия взамен неисполнившихся изначальных? :)

Татарин> В общем - если покажут, что замена винта ионным движителем перспективна хотя бы в некоторых применениях.
А оно перспективно. В условиях, где критично отсутствие движущихся элементов.
   104.0104.0
EE Татарин #03.10.2022 01:10  @Bredonosec#03.10.2022 01:00
+
+3
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Bredonosec>>> Ты писал про "предельные параметры". Просто напоминаю.
Татарин>> Ну да.
Татарин>> В чём "правота"-то?
Bredonosec> В ложности тезиса о "предельности параметров при данном развитии технологий".
Почему же он "ложен"©?
Поставили новые, лучшие батарейки - лучше полетело. При чём тут вообще параметры движителя-то? Если от проводов запитать - так ещё дольше летать будет, но это ж к теме нерелевантно.

Если бы радикально улучшился бы движитель из-за применения чего-то, что было известно давно, но вот не применялось - ну, я бы тебя понял. Мол, да, "нынешние технологии могут выжать из него и более".

Bredonosec> А оно вообще для этого предназначено? Или это просто попытка придумать дополнительные условия взамен неисполнившихся изначальных? :)
Ну, изначально утверждалось, что оно перспективно. Собссно, "перспективность" движителя определяется параметрами движителя. Источник электричества-то одинаков, что для винта, что для ионника.

Bredonosec> А оно перспективно. В условиях, где критично отсутствие движущихся элементов.
Ну, этот тезис высказывался, да... но конкретных применений, где это критично, не видно.
   105.0.0.0105.0.0.0
LT Bredonosec #03.10.2022 11:30  @Татарин#03.10.2022 01:10
+
-2
-
edit
 
Bredonosec>> В ложности тезиса о "предельности параметров при данном развитии технологий".
Татарин> Почему же он "ложен"©?
Параметры летательного аппарата улучшились - значит заявления о "предельности" - ложь.
ваш кэп.

Bredonosec>> А оно вообще для этого предназначено? Или это просто попытка придумать дополнительные условия взамен неисполнившихся изначальных? :)
Татарин> Ну, изначально утверждалось, что оно перспективно.
И точка.
Придумать некие свои тараканы, что оно должно еще и тапочки приносить и нежный минет по утрам делать - нигде не было.

Bredonosec>> А оно перспективно. В условиях, где критично отсутствие движущихся элементов.
Татарин> Ну, этот тезис высказывался, да... но конкретных применений, где это критично, не видно.
"Аэропланы всегда останутся игрушками эксцентричных богатеев. В военном деле они абсолютно бесполезны!" © какой-то генерал за несколько лет до первой мировой войны.
   91.091.0
EE Татарин #03.10.2022 12:46  @Bredonosec#03.10.2022 11:30
+
+1
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Bredonosec>>> В ложности тезиса о "предельности параметров при данном развитии технологий".
Татарин>> Почему же он "ложен"©?
Bredonosec> Параметры летательного аппарата улучшились - значит заявления о "предельности" - ложь.
А при чём тут вообще "летательный аппарат"? Мы же о движителе и его пределах говорили?
Как замена батареек улучшает движитель?

Татарин>> Ну, изначально утверждалось, что оно перспективно.
Bredonosec> И точка.
Ааа!.. вот оно что... :)

Bredonosec> "Аэропланы всегда останутся игрушками эксцентричных богатеев. В военном деле они абсолютно бесполезны!" © какой-то генерал за несколько лет до первой мировой войны.
Ну, ты же вроде как должен понимать, что этот "агрумент" абсолютно универсален, и так можно "доказать" перспективность или бесперспективность вообще чего угодно. :)

...
Не, ты пойми, у меня нет религиозного отторжения принципа ионного двигателя.
Просто я не вижу каким образом оно может конкурировать с винтами, которые и сейчас уже могут иметь пропульсивную эффективность за 80% при высоких удельных характеристиках.
Тем более, что при увеличении удельной мощности уже просто в силу увеличения плотности ионов получается разряд и ионный двигатель превращается в какую-то вариацию на тему ЭРД или даже МГД ЭРД.

Разве что, как Полл пишет, - для микроминиатюрных применений, там, где развесовки и удельные расклады могут быть иными (и то, не потому, что мы точно знаем, что там они иные и дают перспективы, а просто потому, что нет сейчас абсолютной уверенности для утверждения обратного).
   105.0.0.0105.0.0.0
Это сообщение редактировалось 03.10.2022 в 12:55
LT Bredonosec #04.10.2022 21:04  @Татарин#03.10.2022 12:46
+
-
edit
 
Татарин> А при чём тут вообще "летательный аппарат"? Мы же о движителе и его пределах говорили?
Я так понял из твоего тезиса, что речь шла об аппарате. Что в данном виде он ни на что серьезное неспосоен, и это предел, который можно достичь при сегодняшних технологиях. Что очевидно неправда.

Татарин> Ааа!.. вот оно что... :)
ага. Без дополнительных условий.

Bredonosec>> "Аэропланы всегда останутся игрушками эксцентричных богатеев. В военном деле они абсолютно бесполезны!" © какой-то генерал за несколько лет до первой мировой войны.
Татарин> Ну, ты же вроде как должен понимать, что этот "агрумент" абсолютно универсален, и так можно "доказать" перспективность или бесперспективность вообще чего угодно. :)
Нет, речь о том, что заявлять о принципиальной неперспективности чего угодно принципиально нового по первым неуклюжим попыткам применить это к прикладному использованию - глупо.
С высокой степеью вероятности попадешь впросак. Как с "аэропланы абсолютно бесполезны в войне", так и с "персональный компьютер в будуем будет весить не более полутора тонн", "64 килобайта памяти абсолютно достаточно для любого мыслимого применения компьютера", "улицы будут покрыты 3-метровым слоем навоза", и т.д.

Татарин> Просто я не вижу каким образом оно может конкурировать с винтами, которые и сейчас уже могут иметь пропульсивную эффективность за 80% при высоких удельных характеристиках.
Винты, являясь по сути крылом, тем эффективнее, чем ближе к условно бесконечному крылу. То есть, чем выше их диаметр. При этом эти крылья подвешены на валу, подвержены всем возможным вибрациям, которые надо гасить, навешивая шарниры во всех 3 плоскостях, демпферы, эластомеры и т.д. Всё это работает под высокими нагрузками, изнашивается, и т.д.
А также требует автоматов перекоса для управления аппаратом. Или же надо соглашаться с более высокими потерями ака более низкой тягой на киловатт, приложенный на ось.
Причем, там не проценты, а разы, а то и порядки. По памяти, для создания индивидуального ЛА (ака вес порядка 120 кг, из которых 80 вес пилота) при 6-метровом роторе достаточно мотора от триммера в 3.5 лошади. В случае примерно метрового ротора - уже необходим мотор примерно в сотню л.с. При еще меньших размерах ротора - можно и к тыще прийти.
Здесь - снашиваться нечему. Никаких сложных механических узлов не надо от слова вообще. Никаких ресурсов лопастей или там шарниров, потому что некому здесь испытывать на себе дикие нагрузки на разрыв при вибрациях. Масштабируемость вниз - да сколько угодно. Вверх - хз, надо смотреть. Но перспектив пока - до горизонта и дальше.
Примерно как при переходе от механического вычислителя стрельбы линкоров класса миссури к электронным.
   104.0104.0
EE Татарин #05.10.2022 10:48  @Bredonosec#04.10.2022 21:04
+
+1
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Bredonosec> Я так понял из твоего тезиса, что речь шла об аппарате. Что в данном виде он ни на что серьезное неспосоен, и это предел, который можно достичь при сегодняшних технологиях. Что очевидно неправда.
Ну блин, ну какое отношение имеет к теме топика то, какая там батарея, рама или какое лого накрашено на каком фоне?
Ну разумеется, мы говорим о движителе.

Да даже разговаривай мы об аппарате... ну допустим даже в какой-то момент они применили не самые лучшие батарейки, а в какой-то момент они нашли какие-то батарейки для демонстрации получше (например, подобрали что-то на разрядный ток 15С, полностью разряжающееся как за требуемые 4 минуты). Массовая отдача на требуемые 4 минуты увеличилась, демонстрация получилось лучше. Но что это может менять в общей картине?
Где движение?

Татарин>> Ну, ты же вроде как должен понимать, что этот "агрумент" абсолютно универсален, и так можно "доказать" перспективность или бесперспективность вообще чего угодно. :)
Bredonosec> Нет, речь о том, что заявлять о принципиальной неперспективности чего угодно принципиально нового по первым неуклюжим попыткам применить это к прикладному использованию - глупо.
А почему ты решил, что я заявляю это именно по первым неуклюжим попыткам-то? :)

Первые неуклюжие попытки были в 1960-х, это уже 70 лет назад. И, ессно, раз за 70 лет не было достигнуто никакого прогресса, я не вижу никакого смысла ожидать какого-то прогресса от поднятой внезапно темы, без предложения каки-то реально новых для темы, меняющих расклады идей.
Но главное тут, ессно, не это, а то, что сам принцип действия не предполагает каки-то радикальных улучшений. А эффективность других движителей в принципе закрывает возможность как-то значимо их превзойти: тот же винт пусть не идеален на малых скоростях, но он достаточно близок к идеальному движителю, чтоб полностью закрыть и нишу, и вопрос.

Я рассматриваю это как некую удачную попытку группы инженеров "поднять" грант и попиариться. Понятно, что с 60-х прошло много времени, батарейки уменьшелись, электроника полегчала и сейчас можно сделать на этом принципе самостоятельно летающий дрон-демонстратор. Это было вполне понятно и без демонстрации (собссно, поэтому люди и взялись).

Bredonosec> С высокой степеью вероятности попадешь впросак.
Наоборот. :) Если оценивать проект с точки зрения чистых вероятностей, то можно с хорошей точностью предполагать провал даже вообще ничего не зная о вопросе. :) 70% ресторанов разоряются в первые 3 года, а открытие и работа ресторана - известная, предсказуемая и многократно уже сработавшая вещь. В отличие от новых проектов с техническими рисками. Собссно, примеры, которые ты привёл, потому и на памяти у всех, что это исключительно исключительные исключения. :)

Но я не оцениваю это как некий случайный процесс. Я смотрю на технику, и вижу непреодолимые или сложно преодолимые проблемы.

Bredonosec> Винты, являясь по сути крылом, тем эффективнее, чем ближе к условно бесконечному крылу. То есть, чем выше их диаметр. При этом эти крылья подвешены на валу, подвержены всем возможным вибрациям, которые надо гасить, навешивая шарниры во всех 3 плоскостях, демпферы, эластомеры и т.д. Всё это работает под высокими нагрузками, изнашивается, и т.д.
Всё то же самое для ионолёта. Наблюдаемая сейчас разница вызвана банально сверхнизкой плотностью мощности. При повышении плотности мощности (удельной тяги на квадрат ионолёта) всё это появится (или, скорее, станет хорошо видимым) - и неравномерные усилия, и турбулентности, и вибрации, и перепады тяги и т.п. Только ко всем известным уже нас аэродинамическим и механическим проблемам добавятся ещё специфические проблемы электростатики и электродинамики (которые при росте удельной мощности тоже будут непросты).

Ну вот, например, про те же вибрации - винт имеет исключительно высокую создаваемую тягу на килограмм собственной чистой массы. Соотвественно, удельные механические нагрузки, которые он несёт велики, запаса жёсткости и прочности нет. Те же проволочки ионолёта имеют удельную тягу в тысячи(!) раз меньше, то есть, в те же тысячи раз бОльшую удельную прочность и жёсткость. Из-за чего ты почему-то думаешь, что этот движитель лишён проблем. Но это же попросту глупо. :)

Bredonosec> Здесь - снашиваться нечему.
Дофига чему. У тебя поверхности, на которых постоянно, вот просто по принципу действия, идёт ионизация (или даже коронный разряд) неконтролируемой по составу воздушной среды, в которой постоянно присутствует кислород. Или рекомбинация оных.
У тебя в условиях той же воздушной среды тонкая электрическая изоляция под высоким напряжением в десятки-сотни кВ.
У тебя распределённые (и поэтому очень тонкие) конструкции, несущие механические нагрузки, и с ОЧЕНЬ большой площадью поверхности на сечение, а это нифига не шутка, а качественный переход к новым практически ещё невиданным-неслыханным в авиации проблемам (ну реально, в нынешней авиации проблема коррозии поверхностей абсолютно незначима, потому что характерные толщины даже для металлов - миллиметры, и только в исключительных худших случаях многие сотни мкм.
У тебя огромная парусность (индуктивная, в основном) с кучей микровозмутителей потока и вихрообразователей, движитель во внешнем потоке работает в условиях сплошной турбулентности. У тебя уже просто в силу большой удельной площади поверхностей огромные, просто чудовищные по меркам нынешней авиации, площади обтекания и турбулентного слоя.

Bredonosec> Примерно как при переходе от механического вычислителя стрельбы линкоров класса миссури к электронным.
Или, например, как при переходе от простой металлической механической ложки к электронной системе набрызгивания супа в открытый рот на основе массива видеокамер, искусственного интеллекта и пьезоэлектрических актуаторов.
В таком переходе есть не только выгоды. И запросто может оказаться, что есть суп ложкой проще, удобнее и со всех сторон лучше.
   106.0.0.0106.0.0.0
EE Татарин #05.10.2022 11:29
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
При этом я понимаю в какой-то абстрактной и дальней перспективе интерес к ЭРД вообще.

Просто конкретно принцип ионного ветра мне кажется тупиковым из-за ограничения по удельной мощности.
При увеличении удельной мощности ионный ветер превращается в какой-то тип разряда, а двигатель в какой-то другой.
Не исключаю, что с чем-то другим может выйти и неплохо.
   106.0.0.0106.0.0.0
1 2 3

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