Электрореактивные двигатели

Автор futureuser, 10.10.2006 17:54:46

« назад - далее »

0 Пользователи и 1 гость просматривают эту тему.

telekast

Цитата: SONY от 24.03.2023 22:23:06
Цитата: SpaceAlex от 24.03.2023 22:05:44Подход "на воздухе" признан неперспективным, или просто отрасль развивается достаточно медленно что б перейти от экспериментального наземного прототипа к чему то орбитальному ?
На орбитах выше 200 км подход бесперспективен.
Входное устройство с пастью пошире, пропорционально падению плотности не поможет?  ::)
"Вызов" - это флаговтык!
Как тебе такое, "Джон Уик" ?! (с)

Dulevo

Вопрос чтобы заглатываемого воздуха хватало на компенсацию торможения "сопла" и солнечных батарей об тот же воздух.

Serge V Iz

Делай заглатывающее хайло из, собственно, солнечных батарей?  ;D

telekast

Цитата: Dulevo от 24.03.2023 22:57:28Вопрос чтобы заглатываемого воздуха хватало на компенсацию торможения "сопла" и солнечных батарей об тот же воздух.

Ну, сопротивлкние растет в квадрате от скорости и в первой сьепени от площади сечения ВУ и плотности среды. Массовый расход пропрционален площади, скорости и плотности в первой степени. С ростом высоты будет расти потребная мощность для увеличения скорости истечения. Если будет запас по этим параметрам, то возможно получится.
Имху 
"Вызов" - это флаговтык!
Как тебе такое, "Джон Уик" ?! (с)

SONY

Цитата: telekast от 24.03.2023 22:29:21Входное устройство с пастью пошире, пропорционально падению плотности не поможет?
Чтобы оно пропорционально увеличивало аэродинамические потери, массу и т.д.?..
Если что, на высоте 150 км плотность атмосферы 2,076 мкг/м^3. При поперечном сечении в 1 м2 сборник будет за год собирать 512 кг воздуха (при 100% эффективности сбора). Выглядит как весьма существенная экономия массы.
На высоте 200 км плотность 0,254 мкг/м^3. За год 62,4 кг - ещё заметная экономия, особенно если аппарат должен летать не один год.
На высоте 250 км - 0,061 мкг/м^3. За год 14,9 кг. Даже если планируется срок службы аппарата в десяток лет, есть все шансы, что взять с собой 150 кг ксенона в баллоне будет меньше по массе, чем сборник воздуха.
На высоте 300 км - 0,019 мкг/м^3. За год 4,63 кг... Тут уже никаких сомнений, что баллон с ксеноном выйдет легче даже в перспективе десятка лет. Увеличение габаритов сборника может помочь собрать больше воздуха, но и масса его при этом тоже возрастёт, а потому в итоге всё равно баллон лучше.
На высоте 350 км - 0,007 мкг/м^3. За год 1,70 кг - тут вообще сразу всё ясно.

SpaceAlex

Цитировать"Например, космический аппарат GOCE с ионным двигателем для составления карты земной гравитации 56 месяцев работал на высоте 260 км. Его срок жизни был ограничен запасом ксенона: с собой удалось взять всего 40 кг "

 (та же статья с хабра).

Цитировать"The result was a slim 5 metre-long satellite with a cross sectional area of about 1m2, weighing in at about 1050 kg. " https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/FutureEO/GOCE/Satellite

Тонна на 4,6 лет на 40 кг ксенона. Видимо очень эффективно ускоряет ионы.
Т.е. 8,7 кг массы в год. (Если в атомах в 131/28=16,4 штук больше, но, думаю, тут это не важно.)
(молекулярная масса азота 28 (кислорода 32),а ксенона 131).

Наверно, за год такое кол-во не проблема наловить.

telekast

Цитата: SONY от 24.03.2023 23:53:02
Цитата: telekast от 24.03.2023 22:29:21Входное устройство с пастью пошире, пропорционально падению плотности не поможет?
Чтобы оно пропорционально увеличивало аэродинамические потери, массу и т.д.?..
Если что, на высоте 150 км плотность атмосферы 2,076 мкг/м^3. При поперечном сечении в 1 м2 сборник будет за год собирать 512 кг воздуха (при 100% эффективности сбора). Выглядит как весьма существенная экономия массы.
На высоте 200 км плотность 0,254 мкг/м^3. За год 62,4 кг - ещё заметная экономия, особенно если аппарат должен летать не один год.
На высоте 250 км - 0,061 мкг/м^3. За год 14,9 кг. Даже если планируется срок службы аппарата в десяток лет, есть все шансы, что взять с собой 150 кг ксенона в баллоне будет меньше по массе, чем сборник воздуха.
На высоте 300 км - 0,019 мкг/м^3. За год 4,63 кг... Тут уже никаких сомнений, что баллон с ксеноном выйдет легче даже в перспективе десятка лет. Увеличение габаритов сборника может помочь собрать больше воздуха, но и масса его при этом тоже возрастёт, а потому в итоге всё равно баллон лучше.
На высоте 350 км - 0,007 мкг/м^3. За год 1,70 кг - тут вообще сразу всё ясно.
Согласен. Но может по кашалотному? Нырнул в более плотные слои, набил пневмоаккумулятор рабочим телом и вынурнул обратно на более высокую орбиту. До следующего раза.  ;)
"Вызов" - это флаговтык!
Как тебе такое, "Джон Уик" ?! (с)

Dulevo

Обсуждалось на Балансере. Тема "Атмосферный дайвер".
Там пошли еще дальше - предлагали набирать не для самого спутника - а набирать кислорода для заправки топливного хранилища на орбите для всех желающих.

Проблемы: 
на таких скоростях воздухозаборник нужен пологий и длинный - иначе молекулы будут тупо отражаться от поверхности наружу.
Полученный газ надо будет сжимать и охлаждать. На это тоже где-то энергию надо будет брать.

telekast

Цитата: Dulevo от 25.03.2023 00:19:52Проблемы: 
на таких скоростях воздухозаборник нужен пологий и длинный - иначе молекулы будут тупо отражаться от поверхности наружу.
Полученный газ надо будет сжимать и охлаждать. На это тоже где-то энергию надо будет брать.
Не нужен длинный и пологий воздухозаюорник. 8-10градусов угол оаствора/сужения вполне стандаотное значение, чтоб не было отрыва потока. Кой какой опыт у авиаьоров емть. Миг31, Черный Дрозд, Буря, около и гиперзвуковые прямоточники. Сжатие скачками давления во входном диффузоре. Вот теплоотвод это да. Приходит навскидку вариант, услрвно, 2х контурного прямоточгика: один, меньший поток сжимается торможением, загоняется в бак, отдавая через обменник тепло второму, большему потоку, который используется для компенсации лобового сопротивления аппарата..
Имху 
"Вызов" - это флаговтык!
Как тебе такое, "Джон Уик" ?! (с)

SONY

#1609
Цитата: telekast от 25.03.2023 00:04:44Нырнул в более плотные слои, набил пневмоаккумулятор рабочим телом и вынурнул обратно на более высокую орбиту. До следующего раза.
Потратил кучу рабочего тела для нырка, потом ещё кучу рабочего тела для компенсации торможения при нырке, потом ещё кучу рабочего тела чтобы назад подняться и всё это чтобы набрать рабочего тела на следующий такойй манёвр, который можно просто не делать...

Цитата: telekast от 25.03.2023 01:22:08Кой какой опыт у авиаьоров емть. Миг31, Черный Дрозд, Буря, около и гиперзвуковые прямоточники. Сжатие скачками давления во входном диффузоре.
Описанное вами не имеет ни малейшего отношения к нашему случаю.
То, что у вас - это сплошная среда. А мы тут про отдельные, не взаимодействующие друг с другом, молекулы. Тут в принципе нет и не может быть никаких скачков давления.
Даже на высоте в 150 км длина свободного пробега молекул измеряется десятками метров (33 метра, если точнее). На 200 км это уже сотни метров (240 м). Т.е. в масштабах космического аппарата каждая молекула взаимодействует исключительно только с самим космическим аппаратом, абсолютно независимо от других молекул. В масштабах космического аппарата там вообще нет никакого звука.

SpaceAlex

#1610
Цитата: Dulevo от 25.03.2023 00:19:52Полученный газ надо будет сжимать и охлаждать. На это тоже где-то энергию надо будет брать
Надо, но на практике тот же GOCE  обходился 23,8 г раб.тела в сутки.
Это ведь достаточно малый объем, что бы успеть его поймать (ИМХО такой объем сам в морду спутника прилетит), охладить и рассеять тепловую энергию, например, с помощью теплового насоса\эл. Пелтье и т.п. ?

ЗЫ Можно где-то увидеть необходимые  параметры температуры-давления-скорости подачи-еще_чего-то которые нужны ЭРД ? Может ли ионник обойтись без бака и работать, так сказать, с набегающим потоком воздуха ?

Serge V Iz

ЭРД расходуют от десятых долей до десятков мг/с газа.

https://new-disser.ru/_avtoreferats/01004886897.pdf

SONY

Цитата: SpaceAlex от 25.03.2023 16:50:40Надо, но на практике тот же GOCE  обходился 23,8 г раб.тела в сутки.
Это ведь достаточно малый объем
Чтобы просто взять его с собой в баллоне и не маяться фигнёй со сбором забортного воздуха.

Serge V Iz

Кстати, баланс для "атмосферных" ЭРД довольно прост: скорость истечения должна быть выше, чем скорость торможения. Скорость торможения рана примерно 8 км/с.

SpaceAlex

Цитата: SONY от 25.03.2023 17:43:03Чтобы просто взять его с собой в баллоне и не маяться фигнёй со сбором забортного воздуха.
Если не надолго, то да. А если что-то на года-десятилетия, то может окупиться. Сейчас ведь спутники ,в основном, заканчивают свое существование из-за исчерпания раб. тела. Так что пересадить их пониже и сделать "почти вечными". Исключения разве что для спутникового тв с неподвижной антенной абонента и всяких научных целей.

Как пример - те же спутниковые базовые станции для обычных телефонов (Заодно уменьшить задержку связи, необходимую мощность передатчика, размер зоны покрытия, а значит увеличив общую емкость сети и т.д).


Sembler

Цитата: SpaceAlex от 25.03.2023 18:04:40
Цитата: SONY от 25.03.2023 17:43:03Чтобы просто взять его с собой в баллоне и не маяться фигнёй со сбором забортного воздуха.
Если не надолго, то да. А если что-то на года-десятилетия, то может окупиться. Сейчас ведь спутники ,в основном, заканчивают свое существование из-за исчерпания раб. тела. Так что пересадить их пониже и сделать "почти вечными". Исключения разве что для спутникового тв с неподвижной антенной абонента и всяких научных целей.

Как пример - те же спутниковые базовые станции для обычных телефонов (Заодно уменьшить задержку связи, необходимую мощность передатчика, размер зоны покрытия, а значит увеличив общую емкость сети и т.д).
Вероятно, не все так просто. На высотах выше 200 км. большой процент атомарного кислорода. Очень горячий кислород значительно, по сравнению с благородными газами, сократит жизнь сеток и "сопла" двигателя.
Плотность газа на орбите нестабильна и зависит от "космической погоды" - следовательно необходим какой-то демпфирующий бачок для стабилизации входного потока в камеру - без этого невозможно обеспечить оптимальный режим работы двигателя.
Отношение заряда к массе иона у кислорода хуже, чем у аргона (ксенона, ртути).  КПД ионного двигателя на кислороде уступает перечисленным элементам.
Единственное достоинство захвата рабочего тела в космосе (в некотором диапазоне высот) - неисчерпаемость. Все нужно тщательно считать и проверять.

SONY

Цитата: SpaceAlex от 25.03.2023 18:04:40Если не надолго, то да. А если что-то на года-десятилетия
то тот же GOCE потребовалось 40 кг ксенона на четыре года непрерывной работы ионного двигателя. На десять лет потребовалось бы, о боже мой, 100 кг (при массе самого аппарата около тонны). Правда ионных двигателей с ресурсом в десять лет непрерывной работы ещё не изобрели, а от того и не стал никто оснащать спутник таким огромным запасом рабочего тела.

fagot

Цитата: SpaceAlex от 25.03.2023 18:04:40Если не надолго, то да. А если что-то на года-десятилетия, то может окупиться. Сейчас ведь спутники ,в основном, заканчивают свое существование из-за исчерпания раб. тела. Так что пересадить их пониже и сделать "почти вечными". Исключения разве что для спутникового тв с неподвижной антенной абонента и всяких научных целей.
Ложные исходные данные приводят к соответствующим выводам.

opinion

Цитата: SpaceAlex от 25.03.2023 16:50:40Может ли ионник обойтись без бака и работать, так сказать, с набегающим потоком воздуха ?
Если вам каким-то образом удастся зажечь газовый разряд в набегающем потоке или как-то ещё его ионизировать, то сможет. Тяга, правда, будет небольшая - пропорционально плотности ионов.
There are four lights