Удельный импульс

[X]

Совсем недавно в одном из топиков кто-то(не хочется искать кто)заявил,что если добиться УИ в 600сек многие проблемы с РН будут разрешены.Однако это,к сожалению,(с его слов) сейчас нереально.Что,есть какие-то физические законы,не позволяющие сделать это?Вряд ли.Может быть знающие люди выскажутся?Имеются в виду двигатели с боьшой тягой,разумеется

[ratman]

Уи ограничивается удельной энергией сгорания топлива.

Из используемых топлив наибольший уи дает водород/кислород. Существуют экзотические топлива с бОльшим уи (например фтороводород или даже свободные радикалы) - но с ними куча проблем.

http://members.tripod.com/Serge_Fakas/Space/SecondLecture.htm
http://www.astronautix.com/props/index.htm

[X]

очень хорошая тема , давно пора ее обсудить
Главное ограничение не в удельной энергии сгорания , а в методе применения этой энергии.  энергию надо производить на земле , а на ракету лишь передавать . По моим оценкам практическое применение такого способа начнется , когда придумают как передать на ракету по воздуху мощность хотя бы в сотни мегаватт на расстояния хотя бы в десятки километров.  Существующие сейчас разработки на лазерах и микроволновых передатчиках в сколько-нибудь обозримом будущем не приведут к созданию такой системы.  Это пока перые шаги , но может быть именно они дадут толчок к развитию принципиально новых средств выведения .
 Экзотические топлива - это тоже интересно.  Лично мне нравится метастабильный гелий . У него УИ за 1000 .  Тут главная загвоздка в хранении .  В газообразном виде он существует - до 8 часов , в жидком - до 50-100 секунд ,в твердом его никто не получал , но есть теория что будет до года

[X]

А если зайти с другой стороны.Оставим на время УИ.Для вывода на LEO надо 7900м/сек.Стартуя с экватора имеем минус 1600м/сек.Итого 6300м/сек.остаётся.Разгоняем летающую платформу в том же направлении,используя последовательно конвенциональные двигатели - до2х Махов, затем ПВРД - до 10ти Махов,имеем ещё минус 3000м/сек.Остаётся где-то очень приблизительно 3-3,5км/сек.С платформы стартует одноразовый КВ носитель.Стартуя с экватора там же с Куру(Южная Америка),платформа по ходу движения приземляется на посадочной площадке либо в Африке,либо в Австралии в зависимости от необходимого времени для набора нужной скорости,а затем морским путём доставляется на место старта

[ratman]

Как все запущено...

Для вывода на LEO надо 7900м/сек.

Приблизительно 9000 с учетом потерь.

Стартуя с экватора имеем минус 1600м/сек.

Приблизительно 460 м/с

используя последовательно конвенциональные двигатели - до2х Махов, затем ПВРД - до 10ти Махов

Ну вот когда сделают такой ГПВРД, тогда все это будет так.
А до тех пор - учим физику, чтобы не делать больше ошибок...

[Игорь Суслов]

Совсем недавно в одном из топиков кто-то(не хочется искать кто)заявил,что если добиться УИ в 600сек многие проблемы с РН будут разрешены.

"Кто-то" - это я
600 секунд УИ - маловато, чтобы радикально снизить стоимость выведения, а именно в этом я вижу цель создания новых носителей.

Существуют экзотические топлива с бОльшим уи (... свободные радикалы) - но с ними куча проблем.

А в чем, конкретно, проблемы? Хранимость?

А если зайти с другой стороны.Оставим на время УИ.

Вот именно. Кто предложит иные методы выхода в космос? Ну, типа, лифта (тросовой системы)...

[ratman]

Существуют экзотические топлива с бОльшим уи (... свободные радикалы) - но с ними куча проблем.

А в чем, конкретно, проблемы? Хранимость?

Экзотические топлива делятся на:
а) Химически активные до омерзения. Например, на базе фтора - невероятно мерзкая дрянь.
б) Метастабильные, т.е. неустойчивые(как, например, свободные радикалы). Их не то что хранить, их непонятно как удержать от немедленного взрыва.

[Игорь Суслов]

Метастабильные -... их не то что хранить, их непонятно как удержать от немедленного взрыва.

"Непонятно как..." - значит и не делали, не хранили, не было таких движков?
Импульс уж ОЧЕНЬ соблазнительный, у того же Вейда - для радикалов гелия - около 2200 секунд...

P.S.: Кто-то предлагает же методы хранения антиматерии...

[ratman]

P.S.: Кто-то предлагает же методы хранения антиматерии...

Антиматерию, скорее всего, проще хранить
Антиматерия сама с собой не реагирует Ее достаточно от внешнего мира изолировать...

[sas]

Просветите ламера!

Что на что делят в УИ, что получают секунды?

[Игорь Суслов]

Антиматерию... достаточно от внешнего мира изолировать...

Оффтоп, конечно, пошел жуткий...
Но внутри чего ты изолируешь антиматерию, если наш мир - материален? И не будут ли каким-то образом взаимодействовать АНТИвзаимодействия (антисильное, антислабое...) с привычными взаимодействиями нашего мира?

[Игорь Суслов]

Что на что делят в УИ, что получают секунды?

Тягу (в кг) делят на секундный расход (кг/с)

[ratman]

Но внутри чего ты изолируешь антиматерию, если наш мир - материален?

Полем. Например, магнитным.

[X]

Igor _Suslov, как вы представляете себе "взаимодей ствие антивзаимодействия с обычным взаимодействием"? Как понимать ваши слова?
А вообще, если уж у антиматерии такой большой УИ, то может быть её попробовать удерживать в небольших количествах в различных полях? Скажем, как в УТС. Зачем же сразу в баки заливать?

[X]

Кто-нибудь знает, как получают антивещество? Кто знает, скажите, а что если пробовать получать его прямо на борту?

[ratman]

Кто-нибудь знает, как получают антивещество? Кто знает, скажите, а что если пробовать получать его прямо на борту?

Получают в ускорителях. На сегодняшний день получение античастиц с энергетической точки зрения -  занятие сугубо невыгодное.

Впрочем, совершенно необязательно добывать энергию аннигиляцией. (Тем более, что совершенно непонятно, что делать с таким количеством энергии). Есть и более простые применения антиматерии. В частности, в качестве катализатора для микро-термоядерной реакции. Вполне реально, между прочим:

http://ffden-2.phys.uaf.edu/213.web.stuff/Scott%20Kircher/microfusion.html
http://ffden-2.phys.uaf.edu/213.web.stuff/Scott%20Kircher/fissionfusion.html

[Игорь Суслов]

Igor _Suslov, как вы представляете себе "взаимодей ствие антивзаимодействия с обычным взаимодействием"? Как понимать ваши слова?

Дословно.

Я не занимался специально этим вопросом, поэтому, возможно, несу ахинею. А читать что-то - нет времени....

Но, почему-то мне представляется, что разница между антиматерией и материей несколько больше, чем, например, между "+" и "-" в электростатике Я не знаю, может быть в очередной раз сморожу глупость , но МОЖЕТ БЫТЬ у антиматерии и взаимодействия другие? Хотя, видимо - нет, раз ratman хочет удерживать ее магнитным полем....

[Бродяга]

 Проблема не в "антиматерии" и тому подобных вещах. Проблема в другом - чем больше у вас выход энергии, тем больше и её потери, которые надо куда-то "утилизировать".
 К этому прибавляется масса установки по извлечению этой "большой энергии".

 Таким образом большой УИ разменивается на массу дополнительных устройств - Чудес Не Бывает.

 Всё это, так сказать, вызвано теми условиями в которых движется ракета - она летит "нигде", и должна тащить за собой и рабочее тело и холодильник для двигателя, которым у современных ракет и является то же самое рабочее тело. Разумеется и сам источник энергии - тоже рабочее тело.

[Игорь Суслов]

... чем больше у вас выход энергии, тем больше и её потери, которые надо куда-то "утилизировать". К этому прибавляется масса установки по извлечению этой "большой энергии".

...Чудес Не Бывает.

Ну, да - если рассуждать на уровне - посмотри на фонарик - у него абалденный УИ, но маловат запас массы
Но двигаться как-то надо вперед, а то правда будем ВСЮ ЖИЗНЬ летать на ЖРД, да иногда - на ЭРД...

[Бродяга]

 А кто вам сказал, что нужно двигаться Туда и Таким Образом? Есть проще решение - давайте Удлинним Человеческую Жизнь. Эдак до 10000 лет, тогда летать на Марс на том же ЭРД станет "недолго".

[Игорь Суслов]

 А кто вам сказал, что нужно двигаться Туда и Таким Образом? Есть проще решение - давайте Удлинним Человеческую Жизнь. Эдак до 10000 лет, тогда летать на Марс на том же ЭРД станет "недолго".

А что! Мысль дельная. Только мы на Форуме НК, так что - "каждому свое" (с)

[Бродяга]

 Кстати, есть способ увеличить УИ "избежав всех проблем".
 Берём Очень Прочный Баллон, накачиваем туда газ до давления эдак 1000-2000 атмосфер и получаем Высокий УИ и Простой Двигатель.
 Нам нужна Механическая Энергия на выходе? - Вот Её и запасаем.

 Бак делаем из нанотрубок, к примеру.

[serb]

 Кстати, есть способ увеличить УИ "избежав всех проблем".
 Берём Очень Прочный Баллон, накачиваем туда газ до давления эдак 1000-2000 атмосфер и получаем Высокий УИ и Простой Двигатель.
 Нам нужна Механическая Энергия на выходе? - Вот Её и запасаем.

 Бак делаем из нанотрубок, к примеру.

Нэ вийдет, да ;-)
Еслиэтот газ не подогреть тысяч до 2-3 градусов, скорость струи все равно останется метров 600 в секунду.

Рыбкиных рэшаим, да-а? ;-)

[sas]

Зато баллон охладиться до -300 цельсия, мировой рекорд  

[Бродяга]

 Кстати, есть способ увеличить УИ "избежав всех проблем".
 Берём Очень Прочный Баллон, накачиваем туда газ до давления эдак 1000-2000 атмосфер и получаем Высокий УИ и Простой Двигатель.
 Нам нужна Механическая Энергия на выходе? - Вот Её и запасаем.

 Бак делаем из нанотрубок, к примеру.

Нэ вийдет, да ;-)
Еслиэтот газ не подогреть тысяч до 2-3 градусов, скорость струи все равно останется метров 600 в секунду.

Рыбкиных рэшаим, да-а? ;-)

 Да, но "оно" может ещё и гореть ко всему прочему, если это водород, к примеру.

[serb]

 Да, но "оно" может ещё и гореть ко всему прочему, если это водород, к примеру.

Тогда надо 2 бака

[Бродяга]

Зато баллон охладиться до -300 цельсия, мировой рекорд  

 Интересно, что вы скажете, когда из тех нанотрубок будут делать штаны или вроде того, а?
 Я спросил знакомого прочниста, перподавателя МВТУ про нанотрубки, он сказал "Нууууу, это Ещё Не Промышленные Технологии..." Остальное - соображайте сами.

[Бродяга]

 Да, но "оно" может ещё и гореть ко всему прочему, если это водород, к примеру.

Тогда надо 2 бака

 Кстати, а оно не может как-то нагреваться само, от энергии давления? В случае водорода энергии "выше крыши".

[Старый]

Кто-нибудь знает, как получают антивещество? Кто знает, скажите, а что если пробовать получать его прямо на борту?

 Чтоб получать на борту наверно нужна энергия. А если есть энергия то грейте ею водород и получите отличный УИ без всякого антивещества.

[Старый]

Просветите ламера!
Что на что делят в УИ, что получают секунды?

 Кстати, чисто для ламеров (и не только). Измерение удельного импульса в секундах имеет простой физический смысл - это время которое способен проработать двигатель единичной тяги на единице топлива. То есть двигателю тягой 1 кг с УИ 300 сек килограмма топлива хватит на 300 сек работы. С УИ-450 сек - на 450 сек работы. И т.д.

[X]

Цитата:энергию надо производить на земле , а на ракету лишь передавать . По моим оценкам практическое применение такого способа начнется , когда придумают как передать на ракету по воздуху мощность хотя бы в сотни мегаватт на расстояния хотя бы в десятки километров. Существующие сейчас разработки на лазерах и микроволновых передатчиках в сколько-нибудь обозримом будущем не приведут к созданию такой системы. Это пока перые шаги , но может быть именно они дадут толчок к развитию принципиально новых средств выведения .

А разве наличие на Земле кислородистой атмосферы не способствует реализации этой идеи?Ведь вокруг шарика можно летать,используя О как даровой окислитель столько времени сколько понадобиться, постепенно разгоняясь и поднимаясь всё выше вплоть до окончательного использования возможностей ГПВРД.(Кстати,может кто знает сколько Махов можно получить так?)Ну а дальше стартует одноступенчатая ЖРД

[X]

А разве наличие на Земле кислородистой атмосферы не способствует реализации этой идеи?Ведь вокруг шарика можно летать,используя О как даровой окислитель столько времени сколько понадобиться, постепенно разгоняясь и поднимаясь всё выше вплоть до окончательного использования возможностей ГПВРД.(Кстати,может кто знает сколько Махов можно получить так?)Ну а дальше стартует одноступенчатая ЖРД

Способствует конечно , но мало. ГПВРД   работает где-то до 6-7 махов (да поправят меня гуру АКС) , а для выхода на орбиту нужен запас скорости около 9 км/с . Ратман  вам об этом на первой странице говорил. Покрывать разницу в 7 км/с обычными ЖРД ? Можно конечно , но сами понимаете хрен редьки не слаще.  Не приведет такой подход к капитальному снижению цен. Ну будет 1000 уе/кг , а не 3000-4000 , но ведь все равно это тыщи за кг , миллионы на запуск .  Пока в схеме присутсвуют слова ЖРД , РДТТ и прочие дошедшие до предела технологии - прорыва не будет.

[X]

Антиматерию (вещество, газ) никто еще не научился получать. Получают только античастицы (считанное количество) с использованием ускорителей массой сотни тысяч тонн и диким расходом энергии. Все это пока используется не для практических целей , а только лишь как инструмент познания мира. До тех пор пока познания в физике не продвинутся расчитывать на антиматерию не приходится. До сих пор в окружающей видимой вселенной следов антиматерии найдено не было, и правомерно встает вопрос о реальности ее существования, а далее о правильности нашего представления физической картины мира.

[avmich]

До сих пор в окружающей видимой вселенной следов антиматерии найдено не было, и правомерно встает вопрос о реальности ее существования

А как же экспериментальное обнаружение позитронов, ещё лет 70 назад? :)

[Ванька-физтех]

Да не, мужик по ходу имеет в виду барионную асимметрию (если не ошибся), т. е. фактически: антиматерии в видимой вселенной 0 целых, хрен десятых по сравнению с материей.

[X]

Экспериментальный трехмодульный ГПВРД для летных испытаний в составе гиперзвуковой летающей лаборатории - "Игла"
Назначение
Получение экспериментальных данных для проектирования натурных гиперзвуковых силовых установок для воздушно-космических систем (в т.ч. на режимах, нереализуемых при наземных испытаниях).

Описание разработки
Представляет собой трехмодульный гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель с размером по входу в проточный тракт 150х150мм для каждого модуля. Диапазон работы по числу Маха полета от 6 до 14. Экологичность: на уровне современных норм.

Итак, число Маха до 14.Не важно,что его(двигателя) ещё нет.Но возможность сделать есть.Это пишут специалисты.Думаю,что с антивеществом более проблематично.14 Махов это что-то половина от необходимой скорости.С такой разгонной платформы уже можно запускать кое-что серьёзное.Предлагайте более или менее реальные варианты,если,конечно они существуют

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

На сколько я слышал, уже реакция протон-антипротон происходит с выделением двух фотонов в жестком рентгене. Для вещества-антивещества будет еще хужее. Даже добыв антивещество и сохранив его воспользоваться им вряд ли удастся. Т.ч. надо возвращаться на Землю и искать менее экзотические способы.

[X]

Ну так об этом и речь

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

И я о том.

[X]

Цитата:При разработке Феникса максимально используется предыдущий опыт и наработки, (в том числе американский Х-3. Стартовать (с Куру) он должен будет как Хотол, разгоняясь горизонтально на 4-километровой полосе. Первая ступень (транспортер) выведет корабль на переходную орбиту с апогеем 130 км и сядет на одном их островов в Атлантике, откуда будет доставлена обратно на Куру кораблем

Хотя далеко,но всё-таки чем-то напоминает предложенную схему сразгонной платформой - Разгоняем летающую платформу в том же направлении,используя последовательно конвенциональные двигатели - до2х Махов, затем ПВРД - до 10ти Махов,имеем ещё минус 3000м/сек.Остаётся где-то очень приблизительно 3-3,5км/сек.С платформы стартует одноразовый КВ носитель.Стартуя с экватора там же с Куру(Южная Америка),платформа по ходу движения приземляется на посадочной площадке либо в Африке,либо в Австралии в зависимости от необходимого времени для набора нужной скорости,а затем морским путём доставляется на место старта

[RadioactiveRainbow]

Кстати, чисто для ламеров (и не только).  Измерение удельного импульса в секундах имеет простой физический смысл - это время которое способен проработать двигатель единичной тяги на единице топлива. То есть двигателю тягой 1 кг с УИ 300 сек килограмма топлива хватит на 300 сек работы. С УИ-450 сек - на 450 сек работы. И т.д.

Ххехе. Забавная интерпретация. Надо запомнить.
Я слышал ещё такую версию: УИ в секундах - это тяга, которую можно получить при единичном расходе топлива... что-то типа того.
У УИ в м/с, кстати, физический смысл тоже очень простой - это скорость истечения газов на расчётном режиме работы.

[avmich]

На сколько я слышал, уже реакция протон-антипротон происходит с выделением двух фотонов в жестком рентгене. Для вещества-антивещества будет еще хужее. Даже добыв антивещество и сохранив его воспользоваться им вряд ли удастся. Т.ч. надо возвращаться на Землю и искать менее экзотические способы.

Пару гамма-квантов и электрон с позитроном создают, не вопрос. По поводу антиматерии для движения в космосе - есть такая довольно старая ссылка, http://www.engr.psu.edu/antimatter/introduction2.html ...