Твердотельный (ионный) двигатель в авиации

Mitry>> А по сути - мне до сих пор кажется, что моделька сдвинулась на столе...
m.G.> Проанализируй и сделай новую... .
m.G.> ЗЫ Надо было на весы поставить.

Ещё голые провода с высокого со строчника будут "шить".
Золоченых контактов на "ШРах" не помню.

m.G.> Золоченых контактов на "ШРах" не помню.
Ну может назывались не конкретно ШР, еще как то (их много было подобных), возможно и посеребренные... У нас было профобучение на радиомонтажника - ходили на практику на завод "Газприборавтоматика" (Калининград) и я помню что выбирал не просто так. Дело в том, что "папы" имели как правило закругленно-сферические кончики, а иногда попадались с острыми конусными кончиками типа гвоздиков. Вот их то я и использовал...

Татарин> При этом я понимаю в какой-то абстрактной и дальней перспективе интерес к ЭРД вообще.
Татарин> Просто конкретно принцип ионного ветра мне кажется тупиковым из-за ограничения по удельной мощности.
Татарин> При увеличении удельной мощности ионный ветер превращается в какой-то тип разряда, а двигатель в какой-то другой.
Татарин> Не исключаю, что с чем-то другим может выйти и неплохо.

Квадрокоптеры - тоже не идеал в плане эффективности. Зато как удобны.

В будущем появятся какие-нибудь хорошие низкотемпературные сверхпроводники и более мощные аккумы, то почему бы не сделать какой-нибудь кубик? Пусть прожорливый и неэффективный, зато все преимущества коптеров + бесшумность. Пусть ради бесшумности придётся сделать его чуть более громоздким - 10 х 10 х 10 см вместо 10 х 10 х 2 см у квадрика. Пусть КПД будет дрянь. И сейчас многих устраивает то, что квадрики от силы полчаса держатся. Пусть на батарейках будущего они будут по 8 часов держаться - это не означает, что квадрики и прочие ЛА на полчаса полёта вымрут как класс.

Кмк, все эти ЭРД как раз и появятся раньше всего в такой беспилотной сверхмалой авиации. Иметь дрон в форме коробочки с впускным и выпускным клапаном - многого стоит.

В.с.с.О.> В будущем появятся какие-нибудь хорошие низкотемпературные сверхпроводники

А каким боком тут на что-то повлияет сверхпроводник?

В.с.с.О.> Кмк, все эти ЭРД как раз и появятся раньше всего в такой беспилотной сверхмалой авиации. Иметь дрон в форме коробочки с впускным и выпускным клапаном - многого стоит.

Ионолёт в виде коробочки с дырками не полетит. Нужны именно сетчатые плоскости значительной площади. У него ограничения сверху по плотности тяги (нагрузке на площадь), причём завязанные не только на располагаемую мощность. В отличие от винтов.


Как-то управлять потоками, именно вспомогательные действия для управления обтеканием - в принципе можно, но для этого есть более удобные и технически реализуемые способы (напр., барьерный разряд между двумя электродами на крыле, и многое другое). Более того, еще 15+ лет назад пробовали и у нас, и у них, много чего пробовали. Но результаты достаточно скромные, НЯЗ, особого развития тема не получила.

Татарин>> Не исключаю, что с чем-то другим может выйти и неплохо.
В.с.с.О.> Квадрокоптеры - тоже не идеал в плане эффективности. Зато как удобны.
В.с.с.О.> В будущем появятся какие-нибудь хорошие низкотемпературные сверхпроводники и более мощные аккумы, то почему бы не сделать какой-нибудь кубик?
А чем тут помогут сверхпроводники?

А "кубик" сделать на принципе топика не выйдет. Плотность мощности у ионного двигателя малая. А если большая, то там уже плазма, и это не ионник.

Fakir> А каким боком тут на что-то повлияет сверхпроводник?

Провода можно тоньше сделать, нагрев их уменьшить. Просто для примера.

Fakir> Ионолёт в виде коробочки с дырками не полетит. Нужны именно сетчатые плоскости значительной площади. У него ограничения сверху по плотности тяги (нагрузке на площадь), причём завязанные не только на располагаемую мощность. В отличие от винтов.

Одно другому не мешает. Я имел ввиду коробочку с "сетчатыми плоскостями значительной площади" внутри. Потому по объёмы будут больше. "Вместо 2 х 10 х 10 см у квадрокоптера будет просто летающий бесшумный кубик 10 х 10 х 10 см".

Форм-фактор летающей коробочки уже сейчас реализуем на базе квадрокоптера, не хватает только бесшумности. Пусть даже ПН будет в виде самого себя и камеры GoPro.

Fakir> Как-то управлять потоками, именно вспомогательные действия для управления обтеканием - в принципе можно, но для этого есть более удобные и технически реализуемые способы (напр., барьерный разряд между двумя электродами на крыле, и многое другое). Более того, еще 15+ лет назад пробовали и у нас, и у них, много чего пробовали. Но результаты достаточно скромные, НЯЗ, особого развития тема не получила.

Для квадрокоптера Ботезата уже сто лет с первого полёта прошло... А какое-то практическое применение у мультикоптеров (3+ несущих ротора) появилось всего около 20 лет назад.

Опять же, ионолёт непринципиален, но некая бесшумная летающая коробочка с маневренностью квадрика и ПН в виде камеры будет создана, ИМХО. И твердотельные движители тут помогут.

Татарин> А "кубик" сделать на принципе топика не выйдет. Плотность мощности у ионного двигателя малая. А если большая, то там уже плазма, и это не ионник.

Зачем большая плотность мощности? Принципиально она не нужна. Многие дроны по сути просто сами себя носят.

Татарин>> А "кубик" сделать на принципе топика не выйдет. Плотность мощности у ионного двигателя малая. А если большая, то там уже плазма, и это не ионник.
В.с.с.О.> Зачем большая плотность мощности? Принципиально она не нужна. Многие дроны по сути просто сами себя носят.
Затем, что иначе ионник не сможет поднять сам себя.

Отношение сечения прокачивамого воздуха к массе у ионника большое.
"Кубик" (применимый практически) никак - поперечная парусность умучает. Что при малой массе вообще опаньки.

Fakir>> А каким боком тут на что-то повлияет сверхпроводник?
В.с.с.О.> Провода можно тоньше сделать, нагрев их уменьшить. Просто для примера.
Это вообще ни о чём, там напряжения огромные, соотвественно, даже при очень приличной мощности токи мизерные. Например, при 100кВ ток порядка 1мА даёт 100Вт(!) мощности. Какой провод ни поставь, на 1мА падение (и выделяемая мощность) будет незначимым.

Если уж дешёвые и лёгкие сверхпроводники, то лучше уж сразу честный МГД, без всякой возни с ионным ветром.

В.с.с.О.> Для квадрокоптера Ботезата уже сто лет с первого полёта прошло... А какое-то практическое применение у мультикоптеров (3+ несущих ротора) появилось всего около 20 лет назад.
Так с управлением было никак. Появилось управление - появились квадрокоптеры.

Покажи, ткни просто пальцем, какой критичной технологии ионнику не хватает?
Затык-то в воздухе и принципе действия. Воздух не поменять, а поменять принцип действия - так это ж и не ионник, кажется, будет?

Татарин> Затем, что иначе ионник не сможет поднять сам себя.

Себя поднимает, прототипы уже есть.

Татарин> Отношение сечения прокачивамого воздуха к массе у ионника большое.

Именно. Но достаточно поднимать самого себя.

Татарин> "Кубик" (применимый практически) никак - поперечная парусность умучает. Что при малой массе вообще опаньки.

У квадриков тоже немалая парусность и ограничения по погоде. Опять же, ЭРД - не чудо-ответ на все проблемы.

Татарин> Если уж дешёвые и лёгкие сверхпроводники, то лучше уж сразу честный МГД, без всякой возни с
ионным ветром.

Ну пусть МГД, не суть. МБ так даже лучше. Но будет ли он бесшумным и негорячим?

Татарин> Так с управлением было никак. Появилось управление - появились квадрокоптеры.

Появились мощные батарейки - появились и ионолёты с источником энергии на борту...

Татарин> Покажи, ткни просто пальцем, какой критичной технологии ионнику не хватает?

Батарейки помощнее да по легче. Всё.

Татарин> Затык-то в воздухе и принципе действия. Воздух не поменять, а поменять принцип действия - так это ж и не ионник, кажется, будет?

Да. Со всеми его недостатками.

В.с.с.О.> Появились мощные батарейки - появились и ионолёты с источником энергии на борту...
Так и не появились. Прототипы, поднимающие себя на несколько минут. Летать-то они не могут: тяговооруженность никакая, ветром снесёт.

Татарин>> Покажи, ткни просто пальцем, какой критичной технологии ионнику не хватает?
В.с.с.О.> Батарейки помощнее да по легче. Всё.
Не поможет.

Татарин>> Затем, что иначе ионник не сможет поднять сам себя.
В.с.с.О.> Себя поднимает, прототипы уже есть.
Ну так потому и поднимает, что оно и не "коробочка".

В.с.с.О.> У квадриков тоже немалая парусность и ограничения по погоде. Опять же, ЭРД - не чудо-ответ на все проблемы.
У квадриков, в сравнении с сабжем, проблем вообще нет.
Тут-то и вылазит низкая удельная мощность ионника. Малая тяга на большую парусную конструкцию.
Чисто гравитацию преодолеть - ага. А вот ветер - нет.
Потому что чтобы преодолеть ветер нужно больше тяги, чтобы больше тяги нужна больше площадь, а чтобы вырулить такой получившийся парус нужно ещё больше тяги.

И никакие батарейки не помогут.

Bredonosec> they found that ionic wind produces 110 newtons of thrust per kilowatt, compared with a jet engine’s 2 newtons per kilowatt
Любопытный подход - выдать болезнь за благодетель.

(Странно, конечно, но ни один реальный двигатель (всё, что я нашёл - от 3 до 10 ньютон на кВт) не существует.
Где они 2-то взяли? Что это за движок?

Числа по ионнику я не знаю, как выводили, но что-то мне подсказывает, что раз уж они наврали во вполне очевидном и проверяемом, то уж хоть чуток не наврать про ионник они просто не могли. )

Хотя факт есть факт: у ионника тяга на ватт должна быть огромной просто уже из сечения протяжки воздуха. Оно вынужденно огромное, следствие - большая тяга.
К примеру, у вертолётного винта реальных вертолётов тяга порядка 25-50 на кВт.

Больше масса отталкиваемоего воздуха - больше импульс на тот же джоуль.
Только это ж ни о чём же. Увеличивай размер винта, уменьшай мощность на нём, и это отношение запросто улетит в потолок. Практической пользы явно не будет, но до пары сотен, наверное, догнать реально.

Татарин> Любопытный подход - выдать болезнь за благодетель.
А в чем "болезнь"?


Татарин> (Странно, конечно, но ни один реальный двигатель (всё, что я нашёл - от 3 до 10 ньютон на кВт) не существует.
А по каким параметрам ты считал? Обычно выдают сухую тягу в максимале. Это ньютоны. Где киловатты?

Татарин> но что-то мне подсказывает, что раз уж они наврали
А они наврали?

Татарин> Хотя факт есть факт: у ионника тяга на ватт должна быть огромной просто уже из сечения протяжки воздуха. Оно вынужденно огромное, следствие - большая тяга.
Но что в этом плохого? Больше тяга с ватта приложенной мощности - меньше расход горючего в любом его виде.
Не вижу недостатков кроме преимуществ. К чему выдавать выгоду за недостаток?

Татарин> Только это ж ни о чём же. Увеличивай размер винта, уменьшай мощность на нём, и это отношение запросто улетит в потолок.
Не улетит, потому что мотор его не сможет вращать. И это уже обсуждалось.

Татарин>> Любопытный подход - выдать болезнь за благодетель.
Bredonosec> А в чем "болезнь"?
Болезнь в том, что нельзя увеличить плотность мощности. А это само по себе очень важно, критично важно для летательных аппаратов. Иначе везде бы у нас летали дирижабли, у которых расход энергии на подъём в сотни-тысячи раз меньше, чем у винтов вертолётов. А в реальности летают вертолёты, а дирижабли - ... Ну, короче, мало их очень.

Татарин>> (Странно, конечно, но ни один реальный двигатель (всё, что я нашёл - от 3 до 10 ньютон на кВт) не существует.
Bredonosec> А по каким параметрам ты считал? Обычно выдают сухую тягу в максимале. Это ньютоны. Где киловатты?
Ну по расходу топлива, чисто химическая его энергия. Если некий движок потребляет 200 кг топлива в час, его мощность порядка 2Е2кг*4Е7Дж/кг/3600с ~= 2.2МВт. Считаем же от тепловой.

Кстати, в этом тоже манипуляция. Ионник-то ест 0-энтропийную электрическую-механическую энергию. А турбореактивный - тепловую, эксергия топлива и теплота сжигания не равны.

Татарин>> Хотя факт есть факт: у ионника тяга на ватт должна быть огромной просто уже из сечения протяжки воздуха. Оно вынужденно огромное, следствие - большая тяга.
Bredonosec> Но что в этом плохого? Больше тяга с ватта приложенной мощности - меньше расход горючего в любом его виде.
Собссно, вот большое сечение само по себе и плохо. Это масса, парусность, инерция, момент инерции, сопротивление (а оно важно не только по вектору тяги). Как предельный пример см. дирижабли.

Татарин>> Только это ж ни о чём же. Увеличивай размер винта, уменьшай мощность на нём, и это отношение запросто улетит в потолок.
Bredonosec> Не улетит, потому что мотор его не сможет вращать. И это уже обсуждалось.
Сможет, конечно.
Не знаю, с кем ты там что обсуждал. Вертолёты летают, а даже у них - при куче практических ограничений и дополнительных требований - отношение тяга/мощность очень высоко.

Снижай скорость лопасти, увеличивай её размер, и вот тебе меньшая скорость потока при бОльшей массе, бОльший импульс с джоуля и тяга с киловатта. Ты можешь поставить рядом столько винтов, сколько хочешь. Столь медленных, сколь хочешь.
Наверняка есть какой-то технический предел, но он явно настолько уже далёк от всего применимого практически, что никакой значимости это не имеет.

В.с.с.О.>> Появились мощные батарейки - появились и ионолёты с источником энергии на борту...
Татарин> Так и не появились. Прототипы, поднимающие себя на несколько минут. Летать-то они не могут: тяговооруженность никакая, ветром снесёт.

Да, прототипы, поднимающие себя на несколько минут. Что тоже полёт. Для дальнейшего развития темы нужны более мощные батарейки.

А в ветер такой штуке летать и не надо.

В.с.с.О.>> Батарейки помощнее да по легче. Всё.
Татарин> Не поможет.

Поможет. Как помогла появиться прототипам, которые летают проводов к наземному источнику мощности.

Татарин> Ну так потому и поднимает, что оно и не "коробочка".

Коробочка - удобный корпус для транспортировки.

Впрочем, рамочка тоже норм. Можно просто отдельно продавать чехол.

Татарин> У квадриков, в сравнении с сабжем, проблем вообще нет.

У самолётов, в сравнении с квадриками, проблем нет.

Опять же, для многих БПЛА достаточно просто уметь висеть 15-30 минут с гопрохой.

Татарин> Тут-то и вылазит низкая удельная мощность ионника. Малая тяга на большую парусную конструкцию.
Татарин> Чисто гравитацию преодолеть - ага. А вот ветер - нет.

Да и шут с ними.

Fakir> Ионизация полем и автоэмиссия, прикинь!
Fakir> Именно это.

Fakir> Это ты уже описываешь лавинный механизм развития разряда.

Похоже, был неправ (поправил тот пост). Во всяком случае, считается, что лавинный механизм точно имеет место быть и является определяющим.
Насчёт роли ионизации и автоэмисии - темна вода во облацех. Может даже вторичная и фотоэмиссия больше - по крайней мере, на них часто упирают. А может даже и одних первичных от космики вблизи острия хватает для запуска лавины? Складывается ощущение, что тут теории нету пока.

Татарин>>> Любопытный подход - выдать болезнь за благодетель.
Bredonosec>> А в чем "болезнь"?
Татарин> Болезнь в том, что нельзя увеличить плотность мощности.
я напомню, что болезнью было обьявлено
> they found that ionic wind produces 110 newtons of thrust per kilowatt, compared with a jet engine’s 2 newtons per kilowatt
ака бОльший выход тяги с меньшей мощности.
Хочу услышать, что в этом плохого, учитывая, что все за это борятся.

>Иначе везде бы у нас летали дирижабли, у которых расход энергии на подъём в сотни-тысячи раз меньше, чем у винтов вертолётов.
расход на перевозку полезного груза зато выйдет выше.

Татарин> Татарин>> (Странно, конечно, но ни один реальный двигатель (всё, что я нашёл - от 3 до 10 ньютон на кВт) не существует.
Bredonosec>> А по каким параметрам ты считал? Обычно выдают сухую тягу в максимале. Это ньютоны. Где киловатты?
Татарин> Ну по расходу топлива, чисто химическая его энергия. Если некий движок потребляет 200 кг топлива в час, его мощность порядка 2Е2кг*4Е7Дж/кг/3600с ~= 2.2МВт. Считаем же от тепловой.
Причем, ты брал минимальный расход на кг тяги, ака от максимала, на котором двиг пашет буквально единицы минут.
А на номинале, внезапано, расход на килограмм тяги в полтора-два раза выше. Ибо до последних лет движки проектировались (от начала, от самого профиля тракта) - под режим максимала.

Татарин> Кстати, в этом тоже манипуляция. Ионник-то ест 0-энтропийную электрическую-механическую энергию. А турбореактивный - тепловую, эксергия топлива и теплота сжигания не равны.
ионник жрет механическую энергию? Это как???
И манипуляцию вижу в в попытках выделить часть расходов классики в "это нищщитаеццо". Как уже писал, не принимаю таких посылок.

Bredonosec>> Но что в этом плохого? Больше тяга с ватта приложенной мощности - меньше расход горючего в любом его виде.
Татарин> Собссно, вот большое сечение само по себе и плохо.
???? Круто, обьявить преимущество недостатком.

>Это масса
масса чего? Воздуха?
> парусность
парусность воздуха?
Или ты, придумав идею дирижабля, обсуждаешь уже его, а не ионник, в надежде, что никто опять не заметит подмену?

>инерция, момент инерции, сопротивление
в смысле, не получится сделать из этого некоего кувыркающегося акробата? А оно не эту задачу решает.

Татарин>>> Только это ж ни о чём же. Увеличивай размер винта, уменьшай мощность на нём, и это отношение запросто улетит в потолок.
Bredonosec>> Не улетит, потому что мотор его не сможет вращать. И это уже обсуждалось.
Татарин> Сможет, конечно.
Татарин> Не знаю, с кем ты там что обсуждал.
Ты сейчас еще и стал специалистом по аэродинамике вертолетов?
Типа "если это не прогинг, то наверняка что-то простое"? ))

Татарин> Снижай скорость лопасти, увеличивай её размер, и вот
и получишь слишком тяжелый для мотора винт.
Который не сможет его раскрутить до оптимальных К.
Всего навсего.

>тебе меньшая скорость потока при бОльшей массе, бОльший импульс с джоуля и тяга с киловатта
Напомню, что при падении К ты получаешь МЕНЬШЕ тяги с джоуля на валу. Но это же такая мелочь по сравнению с идеейфикс )

>Ты можешь поставить рядом столько винтов, сколько хочешь. Столь медленных, сколь хочешь.
рост коэфф заполнения снижает кпд. Его наращивают только когда надо снять больше мощности при заданном диаметре. Но это ж опять же меелочи )))

Татарин> Наверняка есть какой-то технический предел
А это не "технический предел", это просто падение кпд.

Татарин>> Болезнь в том, что нельзя увеличить плотность мощности.
Bredonosec> я напомню, что болезнью было обьявлено
Не знаю, кем. Я объявил болезнью малую удельную тягу, следствие которой - высокая тяга на ватт даже при низком КПД.
То, что они хвалятся тягой за ватт - глупость. Это и есть выдавать нужду за благодетель.

>>Иначе везде бы у нас летали дирижабли, у которых расход энергии на подъём в сотни-тысячи раз меньше, чем у винтов вертолётов.
Bredonosec> расход на перевозку полезного груза зато выйдет выше.
Ну так и я о том же.
Какой, например, смысл в "высокой" тяге на ватт, если она должна быть по бОльшей части израсходована на подъём того, что эту тягу создаёт?

Bredonosec> Причем, ты брал минимальный расход на кг тяги, ака от максимала, на котором двиг пашет буквально единицы минут.
Ну так и для ионника взята наилучшая, а не наихудшая или некая средняя цифирь.

Bredonosec> ионник жрет механическую энергию? Это как???
В термодинамическом смысле "механическую". Механическая, электрическая или там, к примеру, энергия направленного лазерного излучения с бесконечной яркостью для термодинамики - одно и то же. Суть энергия с нулевой энтропией, "чистая энергия". В отличие от тепловой или, например, той же химической.

Электрическую можно (в теории, термодинамика разрешает) преобразовать в химическую с КПД 100%. Обратное - неверно.

Bredonosec> И манипуляцию вижу в в попытках выделить часть расходов классики в "это нищщитаеццо". Как уже писал, не принимаю таких посылок.
Так я этого тут и не делал, вроде как. А хочется совсем чистого сравнения двигателей - это сравнение ионника с винтом на электродвигателе.

Татарин>> Собссно, вот большое сечение само по себе и плохо.
Bredonosec> ???? Круто, обьявить преимущество недостатком.
? Ты настолько не понимаешь?
Где тут преимущество-то?
Ну даже на пальцах: вот сверхэффективный (ну, по цифирям тяги на ватт) двигатель едва-едва поднимает сам себя со своим источником питания на несколько минут. Вот сам-то как думаешь, как так выходит-то?
Когнитивного диссонанса нет? Или даже так вопрос поставим: а преимущество ли то, что он еле-еле сам себя поднимает?
А в том, что этот двигатель даёт сравнительно много тяги на электрический ватт сомнений нет.

Тут как с дирижаблем. Да, (вертикальная) тяга создаётся сверхэффективным образом. Но маленькая удельная сила тяги (в данном случае не на сечение, а на объём) делает аппарат крайне громоздким, неповоротливым, дико дорогим... и в итоге, менее энергоэффективным при перевозке чего-либо на расстояние.
И это, замечу идеальная машина для создания вертикальной тяги: бесконечно эффективная, практически антигравитация (в каком-то смысле так и есть, для компенсации гравитации используеся гравитация же )

>>Это масса
Bredonosec> масса чего? Воздуха?
Аппарата.

>> парусность
Bredonosec> парусность воздуха?
Аппарата.
Вот смысл этого вопроса был в чём? Ты подозревал, что я скажу "да, воздуха"? или что?

Bredonosec> Или ты, придумав идею дирижабля, обсуждаешь уже его, а не ионник, в надежде, что никто
опять не заметит подмену?
? У тебя реально крыша едет. Ну вот уже без шуток.
Или набекрень уже.
Ну вот какой смысл в том, чтобы собеседник, типа, не замечал твои слова?


>>инерция, момент инерции, сопротивление
Bredonosec> в смысле, не получится сделать из этого некоего кувыркающегося акробата? А оно не эту задачу решает.
В смысле, усложнит практическое использование аппарата вплоть до обессмысливания затеи. КАК с дирижаблем. Угу.

Татарин>> Снижай скорость лопасти, увеличивай её размер, и вот
Bredonosec> и получишь слишком тяжелый для мотора винт.
Bredonosec> Который не сможет его раскрутить до оптимальных К.
Так оптимальный (в традиционном понимании) для этого сравнения и не нужен.
А вот оптимальные обороты для максимальной тяги на ватт сильно меньше.

Bredonosec> Напомню, что при падении К ты получаешь МЕНЬШЕ тяги с джоуля на валу. Но это же такая мелочь по сравнению с идеейфикс )
Напомню, что это справедливо исключительно для винта, который рассчитан на эти обороты.
Рассчитай винт на малые обороты, и получи свой профит.

Bredonosec> рост коэфф заполнения снижает кпд. Его наращивают только когда надо снять больше мощности при заданном диаметре. Но это ж опять же меелочи )))
Конечно. Мы же не о КПД, по КПД с ионником давно всё ясно.
Мы о тяге на ватт.

А тяга на ватт тем больше, чем больше импульс приданный воздуху в секунду. То есть, тем больше, чем больше сечение и меньше скорость потока в сечении.
Это фундаментальная физика: p=mv, тут ни обойти, ни объехать, ни сослаться на сакральные знания.

Справедливо во всех случаях. Что для ионника, что для винта.

Татарин> Какой, например, смысл в "высокой" тяге на ватт, если она должна быть по бОльшей части израсходована на подъём того, что эту тягу создаёт?

Не такая уж и большая проблема, если от ЛА просто нужно, чтобы он летал...