Почему первые 20 км не пролететь на хорошем эжекторе? Ведь есть уже такие боевые! Да и грешно не попользоваться атмосферой (на халяву)! А ведь она ещё и прибавку к тяге даёт! Вот бы первую ступень на такой тяге, да что-бы ещё и многоразовую, а вторую твердотопливную, и можно хоть несколько раз в день стрелять! :D
Вот-вот: как интересный вопрос, так никто не отвечает ... :)
подробно обсуждалось на авиабазе зимой
Существует какаято терия. которая трактует, что эжекция выгодна только на небольших скоростях. А при увеличении скорости от неё только вред. Я затрудняюсь это объяснить с точки зрения физики, но факт таков. Скрестить ЖРД и двухконтурный ТРД не получится. То есть эжектор будет давать прибавку к тяге только на самом начальном участке полёта. В то же время эжекторное устройство сильно ухудшает весовые характеристики и увеличивает стоимость двигателя, в результате суммарный эффект получается отрицательный.
Добрый вечер.
Газовый эжектор может добавить к тягееще столько же.
И эжекция воздуха используется на некоторых режимах для ВРД.
Однако для полета этот способ увеличения тяги непригоден, процессы в эжекторе проходят так, что с увеличением скорости полета потери полного давления в эжекторе резко возрастают и съедают весь выигрыш и даже еще ухудшают условия истечения.
Г.Н.Абрамович "Прикладная газовая динамика" у меня 1976г.
Глава 9 "Газовые эжекторы".
Принципиально, если вы умеете без потерь присоединить массу со стороны, распологая лишь энергией, то размазывая эту энергию по массе можно получить бесконечный импульс при стремлении массы к бесконечности. Действительно существуют способы присоединения масс воздуха без тех потерь, что существуют в эжекторах.
ing
Цитироватьпроцессы в эжекторе проходят так, что с увеличением скорости полета потери полного давления в эжекторе резко возрастают и съедают весь выигрыш и даже еще ухудшают условия истечения.
Г.Н.Абрамович "Прикладная газовая динамика" у меня 1976г.
Глава 9 "Газовые эжекторы"
Во-во. Про это я и имел в виду.
Что подтверждает старую истину: дурных нэма :)
Для полноты картины следует добавить , что в случае стартующей ракеты эта критическая скорость равна ~700 м/с . Первые 20 км полета. На этом участке эжектор - штука полезная . О чем и пишет тот же Абрамович на странице 556.
К сожалению врядли возможно создать что-то приемлимое по соотношению масса эжектора / его площадь и доп аэродин потери /выигрыш в тяге. Тут я согласен со Старым.
Для полета в атмосфере могут оказаться полезными другие методы "эжекции". Николай Александрович уже как-то упоминал о детонационном варианте , к сожалению без каких-либо технических подробностей.
Уже щелевые двигатели построили. Скоро их согнут в кольцо вокруг корпуса. Потом прикроют это безобразие юбкой эжектора. А когда пролетят 20 км отстрелят её родимую и дальше в "голом" виде вверх, к звёздам! :D
Учитывая конфигурацию сопла и газовой струи интересно было бы скрестить эжектор с аэроспайком :)
Первый скрещенный мутант родился в МАИ в начале 90-х. Выглядел так: кольцо с высокой тонкой стенкой, на верху щелевое сопло по внутренней стенке, образованное разницей диаметров верхней (меньший диаметр) части кольца и нижней части юбки (больший диаметр), поэтому воздух под большим давлением тек по стенке в осевом направлении. "Добротность" эжектора была почти 1:20!
ЦитироватьПервый скрещенный мутант родился в МАИ в начале 90-х. ... [skip]
Справедливости ради надо также заметить, что первые реальные исследования по увеличению тяги при помощи эжекторов проводились также в МАИ в самом конце войны. А в 1950-х годах даже вышел сборник об увеличении тяги путем присоединения дополнительной массы.
А вот откуда взялась "критическая скорость в 700 м/с" - это мне очень интересно. ИМХО это не совсем верно.
С уважением - Дмитрий
ЦитироватьВот-вот: как интересный вопрос, так никто не отвечает ... :)
"На глупые вопросы мы отвечать не хотим, на умные - не можем" (с)
ЦитироватьУчитывая конфигурацию сопла и газовой струи интересно было бы скрестить эжектор с аэроспайком :)
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/347.jpg)
:lol:
У штатов испытуеться GQM-163A "Coyote" Supersonic Sea-Skimming Target (SSST)
(http://www.ramm.us/files/ForumIMG/SSSTCoyote.jpg)
(http://www.ramm.us/files/ForumIMG/SSSTCoyote2.jpg)
(http://www.ramm.us/files/ForumIMG/SSSTCoyote3.jpg)
Берем твердотопливный бустер, нижнюю небольшую часть заливаем как обычно.
А вот ту часть, которая будет гореть уже на достаточной скорости заливать этим углеводородным твердым топливом и запитывать от атмосферы.
Ну или даже двухступенчатым его сделать. Как этот Коет.
Нечто в таком духе.
Мне тоже что-то сомнительно, что у Абрамовича написано около 700 м/с. Проверю чуть позже... Как бы не оказалось 70 м/с :) .
у Абрамовича выведена формула для этой скорости . Она оказывается вроде 0.2*скорость струи. подставляете УИ - и все.
А не 0,2 скорости звука?..
читайте Абрамовича и буде вам щастье. Страница 561 , и посмотреть что такое омега.
добрый вечер.
Написано буквально следующее.
"При реальных значениях коэффициентов потерь уже при W=0.2-:-0.3
выигрыш в тягеисчезает, а для больших значений скорости движения вместо прироста получится снижение тяги."
Здесь W=Wн/W1 где Wн-скорость набегающего потока или скорость движения, W1-скорость истеченя ижектирующего газа.
Надо понимать, что тяга изменяется нелинейно. Эжекторные увеличители тяги существуют и используются. Для ракетного двигателя все же на уровне земли и при недорасширении скорость истечения из ракетного сопла (ижектирующий газ) не будет близка к 3000м/сек.
ing
Прошу прощения за предыдущий вход без имени, забыл войти.
ing
Да, похоже на то :) . Интересно...
Это ракетно-прямоточный двигатель. Это не то. У нас такого навалом, ещё начиная с ЗРК Куб. А может и раньше.
(Это я про ракету "Койот")
ЦитироватьЭто ракетно-прямоточный двигатель. Это не то. У нас такого навалом, ещё начиная с ЗРК Куб. А может и раньше.
А в чем разница то?
ЦитироватьА в чем разница то?
В том, что это обычный прямоточный двигатель. Подача воздуха в камеру сгорания осуществляется скоростным напором, как и положено в прямоточнимке, а не эжекцией. Ракетный двигатель в данной схеме служит для воздуха лишь источником восстановительного газа, который дожигается с воздухом.
Доброй утро.
Я предложил бы тему шире.
" Эффективные способы присоединения масс воздуха для увеличения импульса и тяги реактивных двигателей."
Быть может выделив в отдельную тему.
Итак мы имеем:
1 Компрессирование воздуха и на нагрев его в ВРД химической энергией топлива.
(Можно разделять способы сжатия и передачи энергии толива в ВРД)
2 Эжекторный способ присоединения масс воздуха.
(дозвуковые и сверхзвуковые эжекторы).
Этот способ как и первый подробно исследован и обсуждение имеет смысл только для повышения информированности участников форума.
Прошу предлагать варианты.
ing
Эжекторы :) как средство повышения эффективности вертикально летающих одноступенчатых жидкостных (т.е. с относительно дорогой тягой, тяга к массе относительно мала) ракет.
Оценки на ратмановском (кудос) спредшите показывают, что секунд 70 скорость не превышает 200 м/с, при начальной тяговооружённости где-то 1,2, малом УИ (205)... Высота, на которой достигается 200 м/с - это километров 7, там уже атмосфера настолько реже, что эжектор мешает мало, только массу лишнюю даёт, но не сопротивление...
Не используют, видимо, потому, что РН летают невертикально... отчасти, во всяком случае, поэтому.
Поправьте, если ошибаюсь.
ЦитироватьНе используют, видимо, потому, что РН летают невертикально...
Это наверное самая последняя причина по которой не используют эжекторы.
Тут ведь из-за чего проблема ? Мы по сути устраиваем обмен импульсом между реактивной струей и подсасываемым ее воздухом. Этот процесс идет на границе струи . Не самый лучший вариант. Чтобы получить выигрыш в тяге длина смешения струй должна раз в 10 превзойти характерный диаметр струи. Представляете что будет если к бустеру прикрутить 10-15 метровую трубу диаметром метра 2 ? Я вообще не представляю как это скомпоновать. А сколько это будет весить ? А аэродин потери ?
Поэтому мы пойдем другим путем. Как давно предлагает ing надо приделать эжектор к PDE (pulse detonation engine) . Существенно нестанционарный характер течения при "взрывах" уменьшает длину смешения в разы Этот факт был проверен в CFD и на реальных экспериментах. Окромя того сам PDE - весьма перспективная вещь . Простой как палка и эффективный . Было бы неплохо сделать связку УРМов с эжекторными PDE . А еще лучше что-то ароде АКС
ЦитироватьПредставляете что будет если к бустеру прикрутить 10-15 метровую трубу диаметром метра 2 ? Я вообще не представляю как это скомпоновать. А сколько это будет весить ? А аэродин потери ?
Эжектор будет выступать за диаметр бустера во все стороны, находиться сзади... сзади, видимо, всего в ракете.
Весить эжектор может немного - нужна "всего лишь" жёсткая труба. Можно из пластиков сделать. Ну, например, если квадратный метр пластика весит 6 кг, то такая труба, как Вы упомянули, будет весить, скажем, 400 кг. А диаметр 2 метра - это двигатель уже на десятки тонн тяги... Если двигателей несколько, трубы на каждом пропорционально меньше, общая длина в результате уменьшается.
Аэродинамические потери предположительно отсутствуют - когда ракета идёт в плотной атмосфере, то скорость ещё мала и эжектор даёт положительную тягу. Когда скорость велика, и эжектор тягу давать перестаёт - атмосфера вокруг уже такая редкая, что особого сопротивления не получается. По моему, конечно, мнению.
ЦитироватьБыло бы неплохо сделать связку УРМов с эжекторными PDE .
Когда двигателей много, можно сделать один эжектор, общий на всех, а можно каждый движок обернуть эжектором... Если бустеров несколько, то делать общий эжектор неудобно по конструкционным соображениям, а делать отдельные - надо обеспечить доступ воздуха к каждому. Так что тут проблемы...
ЦитироватьА еще лучше что-то ароде АКС
Мы с Вами о разного уровня осуществимости говорим :) . Эжектор, наверное, можно и на ракетолюбительские конструкции ставить. А вот АКС...
Интересно, как дела у Стримфлоу.
ЦитироватьЭжектор будет выступать за диаметр бустера во все стороны, находиться сзади... сзади, видимо, всего в ракете.
Не представляю. Сделайте иллюстрацию как вы это видите. Можно ли вообще прикрутить эту конструкцию без принципиальных переделок имеющихся РН (?!).
ЦитироватьВесить эжектор может немного - нужна "всего лишь" жёсткая труба. Можно из пластиков сделать. Ну, например, если квадратный метр пластика весит 6 кг, то такая труба, как Вы упомянули, будет весить, скажем, 400 кг. А диаметр 2 метра - это двигатель уже на десятки тонн тяги... Если двигателей несколько, трубы на каждом пропорционально меньше, общая длина в результате уменьшается
2 метра - это скромная оценка снизу. на деле труба еще больше выйдет. И из пластика ее не сделать , бо внутрях будет ракетная струя с Т=1000-1500 градусов. Один только радиационный поток под 100 кВт/м2 . Сгорит в момент. Днища ракет специально уделывают жаропрочными сплавами . Принимают в общем меры.
Опять же прочность. Акустические нагрузки от маршевых двигателей ого-го.
На ЖРД ставят неохлаждаемые углепластиковые сопла. Держат 1500К шутя. И прочность вполне приличная на этой температуре - уж во всяком случаелучше стали или алюминия.
Насчёт имеющихся РН - не знаю. На fido7.ru.space года два назад обсуждали стартовый ускоритель для Р-7 на ВРД с эжекторами, но чем дело закончилось - не знаю.
Я скорее смотрю, как эжектор на малых ракетах может быть полезен. 100 тонн тяги РД-107 - это много :) а вот, скажем, для зондирующей ракеты, с тягой, скажем, 5 кН...
Если хочется эжектор, то совсем не нужно его прикручивать к ракете. Делаем эжектор длиной метров 100 или болееи оставляем его на земле. Получили базуку.
ing
Цитировать.... Делаем эжектор длиной метров 100 или болееи оставляем его на земле. Получили базуку.
ing
Это шутка юмора такая. :)
Ведь можно и более эффективно - пушкой...
А "дополнительная" тяга эжектора обусловлена несколькими причинами, кстати. Опыты делались в основном в статическом режиме и тут прирост иногда бывал действительно велик. У Абрамовича, кстати, об этом сказано напрямую - с ростом скорости - эффективность падает (причем быстро). Это имеются ввиду эжекторы непрерывного действия для которых коэфф. увеличения тяги может достигать ~20%, а вот для PDE - такой прирост может достигать ~80%. Но опять же - на стенде. При старте т.е. А дальше и очень быстро все сожрет Сх. Так что даже и не 70 м/с будет "максимальная скорость", а жалкие полтора десятка м/с...
Согласно Абрамовичу, эжектор даёт ощутимую (процентов 10 и выше) прибавку тяги до скоростей примерно 0,2 УИ. Для ракет с УИ 2000 м/с - это скорости до 400 м/с ... Даже 200 м/с ракета (особенно с небольшой тяговооружённостью) набирает десятки секунд. Получается, что эжектор вполне мог бы быть выгоден на первой ступени вертикально стартующих ракет.
Опять же, надо считать, конечно, насколько выгоден.
Вспоминаются такие пепелацы - колеоптеры. У них было кольцевое крыло со встроенным туда двигателем.
2 метра - это скромная оценка снизу. на деле труба еще больше выйдет. И из пластика ее не сделать , бо внутрях будет ракетная струя с Т=1000-1500 градусов. Один только радиационный поток под 100 кВт/м2 . Сгорит в момент. Днища ракет специально уделывают жаропрочными сплавами . Принимают в общем меры.
Опять же прочность. Акустические нагрузки от маршевых двигателей ого-го.[/quote]
Ракеты вертикального старта на эжекторах летают у меня уже около семи лет. В этом году я перешел от легких спортивных моделей к тяжелым показательным моделям у которых эжекторные окна находятся в передней части модели. Некоторое увеличение тяги достигается, это заметно на глаз. Но в основном я применяю эту схему для улучшения центровки модели, благодаря чему можно почти избавиться от стабилизаторов. Конструктивно эжектор представляет трубу, в которой сделаны четыре продольных прорези. По периметру ширина прорезей составляет 2/3, а по высоте 1,3 калибра, ниже окон идет глухая часть трубы длиной от одного калибра. (все размеры получены опытным путем).
По части тепловых нагрузок: наш эжектор представляет собой трубу, состоящую из одного слоя ватмана. После полета нет не только прогаров, но даже потемнений от взаимодействия со струей от двигателя. Воздушный поток попадая через эжекторные окна отжимает струю от двигателя к оси и никакого взаимодействия не происходит.
Немного пришлось повозиться над прочностью эжекторных окон, особенно у больших моделей с мощными двигателями. Пришлось подкреплять их внешними объемными балками, после чего схлопывание эжекторов из-за разряжения прекратилось.
Таким образом не знаю, как для космических нужд, а для моделей эжекторы подошли очень хорошо и было проведено уже около сотни успешных полетов, чего и вам в космических нуждах желаю :D
Неслабо!
Ватман, говорите? Т.е. нагрузки небольшие?
У меня был случай, когда нагрузку двигателя тягой в 1 кг выдержал эжектор калибром 30 мм изготовленный из двух слоев писчей бумаги проклееной 88-ым клеем. Правда при попытках повтора пришлось систему укреплять, т.к. 4 балки высотой 40 мм и шириной 8 мм из оных двух слоев отрывало начисто сразу, но это уже потом :D
А на этих двигателях было сопло Лаваля?
Может тяга увеличивалась в основном за счет подмены эжектором его функций?
Сопло Лаваля на модельных двигателях, это особая история. Каждый первый моделист пытается изготовить тем или иным способом такое сопло и видит себя чемпионом мира и окрестностей. Каково же удивление этого каждого первого, когда такой двигатель начинает хрипеть, как испорченный унитаз, а модель еле ползет, пока сопло не прогорит (благо у такого моделиста сопло обычно точится из дюраля), или пока это сопло не вырвет. После этого модель начинает двигаться быстрее на остатках топлива.
У модельных двигателей маленькое давление в камере сгорания, посему критика от среза почти не отличаются. Сопло представляет собой фаску примерно 1х45 при критике 2,5 мм. Вот и все сопло Лаваля :D
В нашем случае действительно происходит серьезный подсос воздуха за счет разряжения на струе. При этом часто происходит схлопывание эжектора, если он сделан не правильно.
Струю слабой по теплоте не назовешь, металлический стартовый стол из 1,5 мм силумина прожигается насквозь с первого раза и мгновенно, и его приходится защищать асбестом. Он у меня весь в дырках от 5 до 10 мм в диаметре.
2 ламерских вопроса:
1. Если прибавляется тяга, то что теряется?
2. Куда прикладывается дополнительная тяга?
Второй - специально для Старого :)
И еще одно замечание
У нас много, что не используется с толком. Аэроспайк, эжектор, расчет орбиты на первом витке по GPS, довыведение Союза, дальше сами можете продолжить. Т.е. просто не привыкли. А суммарный эффект от внедрения может поднят эффективность на несколько процентов. Почти даром (относительно новых разработок).
Это к вопросу о менеджменте и оптимизации
На вопрос 1., говорят, что теряется импульс.
На вопрос 2., пусть ответит Старый, а я тоже послушаю (т.е. посмотрю) :D
Не, про импульс я прочитал. Фактически что теряется? Ракета медленне летит, не так далеко и т.п.
ЦитироватьНа вопрос 2., пусть ответит Старый, а я тоже послушаю (т.е. посмотрю) :D
Там спец.компрессор должен быть. С подшипником. :P
А насколько диаметр эжектора больше диаметра двигателя?
При калибре модели 30 мм применяется двигатель калибром 13 мм. При калибре двигателя 20 мм с тягой до 4 кг реально испытаны модели калибром 50, 60 и 80 мм.
Я писал про эжектор из МАИ. Хочу специально для Александра Шлядинского его проговорить: это тороидальная камера сгорания, с соплом в виде щели, расположенной по окружности, которая образуется, если тор положить на плоскость. При этом газ из этой щели выходит наружу и идёт вдоль внутренней стенки трубы, образующей эжектор по оси эжектора. При этом воздух засавывается внутрь трубы через большое отверстие, т.к. вся "ракета" спрятана в саму стенку трубы. Может попробуете сделать такую ракету?
ЦитироватьПри калибре модели 30 мм применяется двигатель калибром 13 мм. При калибре двигателя 20 мм с тягой до 4 кг реально испытаны модели калибром 50, 60 и 80 мм.
Пожалуйста еще раз.
"Эжектор" у Вас представляет а) несколько воздухозаборников в виде прорезей в обечайке -далее "воздуховоды" внутри корпуса - далее камера смешения вокруг сопла МРД ???? Я правильно понял? Основная цель - -улучшение устойчивости модели? Как неожиданный бонус - увеличение времени полета? Мне о подобном рассказывал И.В. Кротов. Хотелось бы подробнее пообщаться по электронной почте rip1999(A)mail.ru где (A)=@ У Вас есть стенд для измерения тяги МРД? Мне очень требуется некая помощь.
К Николаю - также прошу просветить меня по поводу эжектора из МАИ. А то я тоже там бываю, а что-то о подобном и не слышал... Также, если не затруднит, напишите - email'ом.
К Михайлову - Александр! Во-первых - Абрамович не догма... А во-вторых - у Абрамовича сказано в самом начале три вещи - 1)"пренебрежем гидравлическими потерями" и 2)"при условии полного использования (внешнего) скоростного напора" 3)"без учета потерь на трение", что другими словами и является идеализацией, не учитывающей в первую очередь лобового сопротивления. Осмелюсь сказать, что если немного преобразовать ур-е (53 верхнее) на стр 551 4-го издания от 1976 года, то можно видеть, что величина разряжения (а именно ЭТО и дает прибавку в тяге) во входном сечении максимальна при скорости "полета" =0 (без учета сжимаемостей). Что касается моделей ракет, то их двигатели работают около секунды (а основной "заброс" тяги определяемый выбросом массы происходит примерно в первые 1/5 сек), то тут вообще речь скорее может идти об "импульсном эжекторе" - добро пожаловать в 48-ой год...
Вообще говоря наш эжектор более всего напоминает самодельный аэрограф, называемый у моделистов дудкой. По корпусу вырезаны четыре продольные щели. Наилучший режим засасывания воздуха получается, если срез сопла совпадает с верхними краями щелей. Происходит ли какой либо процесс дожигания в нижней части трубы, в которой отсутствуют щели, сказать не берусь. До создания стенда дело еще не дошло. Кроме того не понятно, будет ли на стенде соответствие, т.к. на неподвижном стенде не будет набегающнго потока.
Сейчас я пробую сделать схему, в которой двигатель будет подвешиваться внутри трубы, а подача воздуха будет осуществляться спереди. Пока успехов в использовании такой прямоточной схемы не имею. В моделизме запрещено использование металлов в качестве конструкционных элементов, а выполнить подвес из бумаги так, чтобы соблюсти цилиндричности и соосности... тут надо много повозиться.
На связь выйду в начале следующей недели, когда вернусь с дачи. Пришлю схему модели.
По поводу модели с торовым соплом сказать ничего не могу, во первых не очень понял ее устройство, на словах это трудно осуществляется. Во вторых на модельных двигателях использование щелевых и других экзотических сопел затруднено.
Гость, тебя тут небезызвестный аспирант из МАИ разыскивал. Свяжись...
ЦитироватьВообще говоря наш эжектор более всего напоминает самодельный аэрограф, называемый у моделистов дудкой. По корпусу вырезаны четыре продольные щели. Наилучший режим засасывания воздуха получается, если срез сопла совпадает с верхними краями щелей. Происходит ли какой либо процесс дожигания в нижней части трубы, в которой отсутствуют щели, сказать не берусь. До создания стенда дело еще не дошло. Кроме того не понятно, будет ли на стенде соответствие, т.к. на неподвижном стенде не будет набегающнго потока.
Сейчас я пробую сделать схему, в которой двигатель будет подвешиваться внутри трубы, а подача воздуха будет осуществляться спереди. Пока успехов в использовании такой прямоточной схемы не имею. В моделизме запрещено использование металлов в качестве конструкционных элементов, а выполнить подвес из бумаги так, чтобы соблюсти цилиндричности и соосности... тут надо много повозиться.
На связь выйду в начале следующей недели, когда вернусь с дачи. Пришлю схему модели.
По поводу модели с торовым соплом сказать ничего не могу, во первых не очень понял ее устройство, на словах это трудно осуществляется. Во вторых на модельных двигателях использование щелевых и других экзотических сопел затруднено.
О! Я как раз хотел спросить:"А не легче ли, чем со щелями возиться - просто носовой кок снять?"
, а вы уже в эту сторону думаете. Кстати, в качестве стандартных движков по-прежнему испольхуют гильзы охотничьи 12 мм?
Если да, то есть простой способ ее зацентровать внутри 30 мм фюзеляжа. Кстати, по-прежнему на лампы дневного света мотают?
Вообще говоря, двигатели были не в гильзах 12 мм, а в гильзах 12 калибра, что в переводе в мм составляло 20,25. Хорошие были двигатели и дешовые, их тогда любой кружок тысячами жег.Теперь двигатели делают в бумажных корпусах диаметром 13 мм и толщиной стенки 1,5 мм.
Если у вас есть легкий способ крепления двигателя, то поделитесь, мы от помощи не отказываемся.
Корпуса на лампах дневного света не мотал никогда. Не хватало еще ртути нахвататься. Раньше мотали на стальных и дюралевых трубках. Но это еще когда по двухслойной технологии мотали (ватман в два слоя) и стеклопластиковые корпуса. Потом пошли однослойные бумажные модели, да еще калибров 60, 70, 80 и более мм (да еще с десятыми долями мм иногда, например калибр 53,2 мм). Тут уже труб не напасешься. Пришлось освоить технику изготовления цилиндров с использованием жесткости бумаги, когда никакие трубы не нужны. Но это уже наши технологии. Сейчас изготовить и запустить Союз двухметровой высоты особого труда не составляет.