ЯРД на РВС

[Андрей Суворов]

Чего непонятно на графике? m - это масса, t - время манёвра. Чем больше  время манёвра, тем меньше мощность двигательной системы. Соответственно меньше масса. Это понятно?
Про гравитационные потери при разгоне в центральном поле слышали? Это потери скорости (при разгоне в центральном поле если кто не понял). Чем меньше ускорение, тем больше потери.

Всё не так просто. Гравитационные потери зависят, в первую очередь, от проекции вектора тяги на местную вертикаль. Чем она меньше - тем потери меньше. Если мы уже вышли на орбиту, и имеем возможность управлять вектором тяги и вектором скорости таким образом, чтобы проекция всегда была равна нулю - и гравитационные потери будут очень малы.

Иначе бы двухтонный двигатель "Бриза-М" нельзя было бы использовать для довывода тридцатитонной связки спутник+РБ на LEO. А он используется, и успешно.

Но из-за того, что при переходе на GPO вектор скорости сильно отклоняется от перпендикуляра к местной вертикали, приходится переход на GPO осуществлять в два импульса, чтоб эти самые гравитационные потери уменьшить - и уменьшают.

Соответсвенно больше затраты рабочего тела. Эти дополнительные затраты вычисляются по формуле Циолковского (был такой, можно посмотреть в энциклопедии). Поэтому, чем выше импульс, тем меньше требуется рабочего тела. По экспоненте. Что-нибудь ещё требует пояснений?

Это, в общем случае, не так, особенно, когда манёвры многоимпульсные, да, вдобавок, мы отделяем использованные топливные баки, как в случае того же Бриза-М. Именно это, а не только ограничение в располагаемой мощности, заставляет делать в ионниках режим с низким УИ (1000-1500с) и большей тягой. Баллистика - более хитрая штука, чем кажется из формулы Циолковского

1. Какое требуется приращение скорости при экспедиции на Марс за 340 суток.

Какое бы ни требовалось, для двигателя малой тяги располагаемая ХС должна быть больше, чем для двигателя большой тяги.

5. Почему считается что ЭРД - это всегда низкая тяга? Что мешает сделать её большей?

Фундаментальные ограничения на объёмную плотность заряда. Электростатические силы создают давление, разрывающее двигатель, причём оно в миллионы раз больше давления газа в двигателе. СПД и ДАС позволяют отодвинуть это ограничение, но не очень далеко. Нейтральные частицы можно ускорять только температурой, а заряженные отталкиваются из-за кулоновских сил. Т.е. двигатель удерживают вместе ван-дер-ваальсовские силы, а разрывают кулоновские.

6. Почему считается что ЯРД - это всегда высокая тяга? Что мешает сделать её меньшей?

Большая тяга позволяет быстро набрать нужную скорость. И дальше путешествовать уже с этой большой скоростью. Большая тяга энергетически выгодна, даже если мы располагаем большим УИ.

7. Почему если ЭРД, то ксенон?

Потому что у него очень хорошее сочетание свойств:
а)малая УДЕЛЬНАЯ работа ионизации - высокий тяговый КПД
б)высокая критическая температура - сжижается при весьма умеренном давлении
в)абсолютная химическая неактивность (тут он побивает цезий, который в остальном ксенону уступает мало)
г)не адсорбируется конструкционными материалами

Есть ещё, я все сходу не вспомню. Замена на криптон уменьшает тяговый КПД в полтора раза, но одновременно увеличивает УИ.

[Игорь Суслов]

Про гравитационные потери при разгоне в центральном поле слышали? Это потери скорости (при разгоне в центральном поле если кто не понял). Чем меньше ускорение, тем больше потери.

Всё не так просто. Гравитационные потери зависят, в первую очередь, от проекции вектора тяги на местную вертикаль. Чем она меньше - тем потери меньше. Если мы уже вышли на орбиту, и имеем возможность управлять вектором тяги и вектором скорости таким образом, чтобы проекция всегда была равна нулю - и гравитационные потери будут очень малы.

Все не так просто Если мы имеем возможность управлять вектором тяги, то минимум потребной ХС, для двигателей малой тяги будет достигнут, когда ближе к концу разгона проекция вектор тяги на местную вертикаль будет существенно ненулевой. Кстати, по потребной ХС, оптимальным будет не постоянный разгон.

[frost_ii]

Баллистика - более хитрая штука, чем кажется из формулы Циолковского

А что вы хотели? Вы ещё скажите, что я масштабов не выдержал. Для объяснения "на пальцах" сойдёт. Ну а поднимать вопрос многофакторной оптимизации....

1. Какое требуется приращение скорости при экспедиции на Марс за 340 суток.

Какое бы ни требовалось, для двигателя малой тяги располагаемая ХС должна быть больше, чем для двигателя большой тяги.

А вы посчитайте, посчитайте. Мне интересна Ваша реакция. Оригинальные ПРОЖЕКТЫ должны получиться.

5. Почему считается что ЭРД - это всегда низкая тяга? Что мешает сделать её большей?

Фундаментальные ограничения на объёмную плотность заряда. Электростатические силы создают давление, разрывающее двигатель, причём оно в миллионы раз больше давления газа в двигателе. СПД и ДАС позволяют отодвинуть это ограничение, но не очень далеко. Нейтральные частицы можно ускорять только температурой, а заряженные отталкиваются из-за кулоновских сил. Т.е. двигатель удерживают вместе ван-дер-ваальсовские силы, а разрывают кулоновские.

Замечательно. А если я увеличу массу разгоняемых частиц? Буду кидаться дробью. То есть вообще уйду от плазмы. Или поставлю батарею двигателей?

6. Почему считается что ЯРД - это всегда высокая тяга? Что мешает сделать её меньшей?

Большая тяга позволяет быстро набрать нужную скорость. И дальше путешествовать уже с этой большой скоростью. Большая тяга энергетически выгодна, даже если мы располагаем большим УИ.

А если уменьшить тягу, то можно существенно уменьшить массу двигательной установки, и (вероятно) где-то снизить массу остальной конструкции. При полёте длиной в год и больше, разница во времени разгона за час или месяц большой роли не сыграет... Да и в процессе полёта кораблю энергия нужна.

7. Почему если ЭРД, то ксенон?

Потому что у него очень хорошее сочетание свойств:
а)малая УДЕЛЬНАЯ работа ионизации - высокий тяговый КПД
б)высокая критическая температура - сжижается при весьма умеренном давлении
в)абсолютная химическая неактивность (тут он побивает цезий, который в остальном ксенону уступает мало)
г)не адсорбируется конструкционными материалами

Есть ещё, я все сходу не вспомню. Замена на криптон уменьшает тяговый КПД в полтора раза, но одновременно увеличивает УИ.

Я рассматриваю ЭРД (особенно в перспективе) как систему с двойным  преобразованием энергии. Не обязательно плазменный.

[Игорь Суслов]

1. Какое требуется приращение скорости при экспедиции на Марс за 340 суток.

Какое бы ни требовалось, для двигателя малой тяги располагаемая ХС должна быть больше, чем для двигателя большой тяги.

А вы посчитайте, посчитайте. Мне интересна Ваша реакция. Оригинальные ПРОЖЕКТЫ должны получиться.

Потребная ХС для выхода из сферы действия Земли для аппарата с малой (при бесконечном числе витков спирали разгона) тягой почти в два с половиной раза превышает потребную ХС при "мгновенном" разгоне.
Пару фраз в статью "О гравитационных потерях при полетах с малой тягой" вставил и я

[frost_ii]

И всё же - сколько нужно жидкого водорода на орбите, для отправки на Марс экспедиции на 180т, которая обернётся за 340 дней.

Вот вы (все) говорите - перспективно. А я хочу оценить - насколько перспективно. Имею право? :wink:

[Зомби. Просто Зомби]

Вот так вот - с горяча, с чемоданов и по памяти - на аэробазе... э... некто :roll: ... как бы, прикидывал: - для пуска... э... вернее, для перевода такого... э... эдакого... марсианского корабля, пилотируемого, приличного такого... с ЛЕО на край земного гравитационного колодца достаточно 200-тонного разгонного блока на базе ЯРД типа Нервы или РД-410(?)

То есть, "пусковой модуль" влезает в габариты "Вулкана" (это ракета такая, на базе Энергии. Неполучилась :roll: )

Типа, мы его (корабль) собирали, собирали, уже и экипаж туда засЫпали,
а потом раз - и вторая смена... ой!...
цирк, то есть, такой:
запуск Вулкана с РБ, стремительная стыковка (быстро-быстро, дьяволы, вашу мать, водород выкипает!!! :mrgreen: ), тут же - разворот на курс, и на полную мощность!
Де-то там минут за ... дцать, ...дцать с половиной - выключение, отделение - и прости-прощай радиация! :wink:

Для Луны, конечно, таких суперов не нада будет, но можно тоже что-то транспортировать

[avmich]

Зомби, когда речь идёт о десятках тонн водорода, он уже не так быстро выкипает. Глянь сюда. обрати внимание на длительность полёта - 11 дней. Это для 77-тонного РБ и разработка первой половины 1970-х годов.

Думаю, РБ размером с ПН Вулкана спокойно можно стыковать несколько дней.

[Зомби. Просто Зомби]

:lol:
Я понимаю - несколько суток

Это я так, для образности :lol:

[Зомби. Просто Зомби]

Существенно, однако, что мы не берем его (ЖВ) "с собой", к Марсу,
и не закладывамся на годовое и более хранение

А стартовые "трудозатраты" - оно как раз наиболее "трудозатратные",
и использование ЖВ даже только для старта существенно снижает суммарную массу
Тем более - если это ЖВ снабжено к тому же атомным двигателем

[Agent]

Погодте
Реактор как раз и может решить проблему сохранения ЖВ.
Енергии для компрессора(холодильника) валом, радиаторы в комплекте - что им стоит сбросить чуть больше тепла?

[Зомби. Просто Зомби]

И увеличить срок хранения?
Возможно...
Но не до года же?
Не, ну ево на фиг, он заразный :mrgreen:

Попользовался - и выбросил (отстыковал, то есть)
С собой носить - рентген копить :mrgreen:

Другое дело - с ЭРД
УИ - дело святое, придется терпеть :roll:
Когда (и если) до этого дойдет и в соответствующих сферах применения

[Agent]

При замкнутой схеме (что испарилось - переводим назад в жидкость) - сколько угодно. Пока реактор пашет.
И что значит заразный водород? Это что ж ним нада сделать то?
Прошедший через зону - да - там примеси. Но ведь это уже улетает в качестве реактивной массы. А хранимое - наоборот как раз - лучше ЖВ в качестве щита от радиации только водородный лед.

[frost_ii]

Погодте
Реактор как раз и может решить проблему сохранения ЖВ.
Енергии для компрессора(холодильника) валом, радиаторы в комплекте - что им стоит сбросить чуть больше тепла?

Э-э-э.... Сразу напрашиваются вопросы.
1. Это каким образом от прямоточника будем энергию для холодильника отбирать? Он же у нас работает по принципу - нагрел, выплюнул, забыл.
2. Откуда у прямоточника радиаторы?
3.  Как предполагается использовать высокотемпературные излучатели (если они есть в комплекте) в деле захолаживания жидкого водорода?

Кстати, вопрос остаётся открытым - сколько нужно ЖВ для марсианской экспедиции длительностью 340 суток при массе модуля 180т?

[hcube]

Прокрутить через активную зону еще пару каналов, и через них гнать рабочее тело уже в тракт турбина - холодильник - компрессор.

[frost_ii]

То есть предлагается дополнительно ставить постоянно действующий тракт для выработки электроенергии, необходимой для поддержания системы в работоспособном состоянии.
То есть всё то же самое, что и для ЭРД... Но сверх того.

[hcube]

Ну, IMHO вопрос следует ставить не как 'ЯРД + ЭРД-ЯР', а как 'ЭРД-ЯР + ЯРД'. То есть основной режим работы - генераторный, ПЛЮС к нему - режим работы в качестве двигателя 'не очень малой тяги'. Например, если масса комплекса - 400 тонн, тяга ЯРД как двигателя - 500 Кг, то на набор 4 км/с для отлета уйдет всего-то 37 дней работы двигателя. Это уже не полгодя для ионника - траектория будет похожа, но покруче. Плюс - можно дополнительно доразгонять выхлоп ЯРД например МГД-движителем - энергии-то на борту много...

[Зомби. Просто Зомби]

...
И что значит заразный водород? Это что ж ним нада сделать то?
...

Заразный в смысле реактор - радиоактивный, а водород - криогенный
Испаряется, то есть
Уходит, с одной стороны, а с другой - вот примёрзнет, к примеру, клапан дренажный и как оно ё... э... бабахнет, в районе Марса, и останется вся експедиция как Москва, без света, с одним Чубайсом в кармане :mrgreen:

[Зомби. Просто Зомби]

...Кстати, вопрос остаётся открытым - сколько нужно ЖВ для марсианской экспедиции длительностью 340 суток при массе модуля 180т?

Нужно столько, сколько надо :mrgreen:
Суть-то в том, что на основе "Нервоподобного" атомного двигателя и большой ракеты (Вулкан) реально организовать марсианскую экспедицию
Технологии - перечислены
И в основах, по крайней мере, даже опробованы
В отличие от вашего ЭРД на крупной охотничьей дроби :mrgreen:

[Agent]

Один примерзнет, остальные не должны. Кто с одним клапаном летает то?
Еще вот одно. Недавно был вышел стратегический план НАСА по Марсу. Дак там упомянуто требование о независимых ТИПАХ энергоустановок для пилотируемого полета туда. Я так понимаю, что будет И реактор И здоровенные СБ.
ЗЫ: еще может какие ТЭ на том же водороде с кислородом.

[Зомби. Просто Зомби]

Один примерзнет, остальные не должны. Кто с одним клапаном летает то?

Один примерзнет - остальные потекут :mrgreen: