Дирижабль, как средство доставки РН на космодром

[Бродяга]

- опять речь не об этом. Речь идет о КПД двигателя, или по другому - о затратах топлива на кВт/ч. Я вовсе не спорю с тем, что тяга и мощность и пр. параметры зависят от скорости и высоты (а еще от температуры воздуха и еще некоторых параметров), даже не сомневаюсь, что вы сможете все эти зависимости написать (хотя бы упрощенно). Я тоже могу. Мой тезис всего лишь звучал, что двигатель сконструирован изначально под определенные скорости (даже не под скоростной напор, хотя и под него тоже, но именно под скорость потока воздуха на компрессоре), и именно при такой скорости (в довольно узких пределах) он достигает максимального КПД. Глупо для дирижабля использовать ТРДД (хотя ТВД можно рассматривать как двухконтурный ТРДД со степенью двухконтурности несколько десятков - сотен, особенно если воздушный винт спрятать в кожух). Так вот КПД такого двигателя будет незначительно (в основном - за счет потерь в трансмиссии и за счет более высокой температуры воздуха) отличаться от КПД турбовентиляторного движка на его расчетной скорости.

Вы не правы ни разу.
 Если уж говорить, то не о "скорости", а о скоростном напоре - давлении набегающего потока.

 Так вот, самолёт летит при определённых скоростных напорах, необходимы для получения нужной подъёмной силы.
 Так что КПД от скорости напрямую не зависит.

 Относительно самого значения тяги, оно действительно зависит от плотности и скорости, а точнее, от количества воздух проходящего через двигатель.
 Именно по этой причине тяга падает с увеличением высоты и скорости полёта.

Относительно КПД, если бы можно было скорость самолёта ещё увеличить не переходя звуковой барьер, то на большей скорости КПД был бы ещё больше.

- для движков с малой степенью двухконтурности - справедливо, для турбовентиляторных, тем более - турбовинтовых - эффект крайне незначителен.

Вы не поняли?
 Речь идёт не об КПД в смысле получения тяги, а об общем эффективном КПД.

 Если самолёт вообще стоит, а двигатель работает, то он никуда не летит, но тратит топливо и эффективный КПД двгиателя равен НУЛЮ.  

Эффективный КПД реактивного двигателя всегда пропорционален скорости движения летательного аппарата.
 Именно по этой причине самолёты летают со скоростью от 800 до 950 км/ч.

Ракетного - да, у ТРДД - уже не так просто, а у ТВД - вообще не так.

Так всегда даже у двигателя автомобиля, если не учитывать аэродинамику.
 Чем быстрее самолёт летит, тем меньше время работы двигателя.

Простенько, чем быстрее летит самолёт, тем меньшее время работает двигатель.

- простенько - чем быстрее едет автомобиль - тем меньше времени работает двигатель. Не подскажете, почему же при этом топлива расходуется больше? Сравнение теплого с мягким - двигатель, расчитанный на меньшую скорость, развивает меньшую мощность при такой же тяге, соответственно - пропорционально меньше потребляет топлива.

Да, только в городском цикле, при средней скорости 25--35 км/ч расход 10 литров, а по трассе 8.

 Только у автомобиля это получается потому, что даже на холостом ходу двигатель что-то расходует, чем выше скорость, тем меньше доля этих паразитных затрат.

 А у самолёта зависимость прямая, при данной тяге, которая определяется лобовым сопротивлением, которое в свою очередь определяется необходимым скоростным напром для достижения нужной подъёмной силы, расход топлива пропорционален времени работы двигателя.

[Бродяга]

Бродяга, подъемная сила зависит от угла атаки. Ставим подруливающие реверсивные горизонтальные вентиляторы по периметру - и никакой боковой ветер не страшен. Заодно их можно при швартовке использовать.

Вентиляторы с тягой в десятки тонн?

[hcube]

И околонулевой скоростью потока. Называется - вертолетный винт.

[Старый]

- Эта пять!!!

Спасибо!

- а вы физику в школе учили? Раздел механика?

А то! А ещё и аэродинамику и динамику полёта. Не в школе, конечго...

Такие ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ пробелы, что я в общем сомневаюсь уже.

То есть даже после нескольких повторов вы не поняли?

Мощность есть ПРОИЗВЕДЕНИЕ скорости на силу (углы опускаем). В общем сопротивление от высоты не зависит (т.к. считаем режим оптимальным и оно равно вес/качество), а вот скорость, при которой достигаются оптимальные параметры с высотой растет, таким образом мощность - тоже пропорционально растет.

Зашибись вы считаете мощность! Слушайте, а на ракету ваша теория распространяется? Тяга двигателя (сила тяги) вроде постоянна, скорость непрерывно увеличивается, получается что мощность ЖРД по мере разгона сама собой растёт? Это открытие слегка обескураживает... Не пробовали написать диссер про самопроизвольное увеличение мощности двигателя с ростом скорости?
 А если двигатель стоит на месте (скорость равна нулю) то его мощность равна нулю, да?
 И вот эти люди мне запрещают ковыряться в носу...

Параметры двигателя обычно зависят от скоростного напора, то есть прямо пропорциональны тому же сопротивлению.

- Еще один перл. Мы кажется не о прямоточных движках говорим. И даже не об одноконтурных турбороактивных.

Мы о двигателях вообще говорим. ТРДД оптимизированы под работу на скоростях 800-900 км/ч. Угол атаки лопастей вентилятора, обороты и др. и пр.

Можете с другой стороны подойти: узнайте обороты КНД на номинале и его шаг, угол атаки лопаток компрессора в принципе в достаточно узких пределах должен лежать для высокого КПД - так, степень расширения перед КНД наверное тоже можно узнать - определить оптимальную скорость, на которую движок считали

Ну так вот угол установки лопастей вентилятора таков что они оптимально работают при скорости потока на входе 800-900 км/час. Получается у них оптимальный угол атаки.


 

- однажды даже делали, поэтому верю безоговорочно. Но я изначально говорил, что дирижабль для доставки ракетных ступеней - не самое мудрое решение.

Не только ракетных ступеней но и любых других грузов. Если действительно возникнет необходимость перевозить какойто груз по воздуху то соответствующий самолёт сделать проще и дешевле чем дирижабель. И самолёт будет эфективнее. И огромному грузовому самолёту нужны точно такие же обычные аэродромы как и обычному среднемагистральному лайнеру.

Если же объект - например геологоразведочное оборудование,

Это можно доставить вертолётом или сделать разборным. Или зимой по снегу. Как до сих пор возили?

или еще что - то подобное - в общем разовые доставки негабаритов, или доставки просто крупных объектов в места без транспортной инфраструктуры - дирижабль мог бы быть востребован.

Не будет. Любое более-менее серъёзное строительство требует автодороги к нему а стало быть можно применить грунтовый транспортёр.

Равкеты вообще весь мир возит по воде.

- но не за полшарика, не через чужие территориальные воды.

А какая разница грузу через пол шарика или через четверть? И где у нас вобще чужие терводы?

(Союзы в Куру не считаем - это чисто коммерческое предприятие, а восточный космодром надо думать - стратегический ВОЕННЫЙ объект). Да и вопросы антикоррозионной защиты, консервации и пр. будут уже явно серьезнее, чем для перевозки сушей, или воздухом.

Я говорю о негабаритных грузах вообще. Если вы говорите именно о Восточном и ракетах то естественно нужно делать или ж/д-транспортабельность или собирать ракеты на месте. Или на самый худой конец иметь на космодроме запас ракет.
 Проблемы же коррозии и т.п. решаются перевозкой ракет в гермоконтейнерах. Во всяком случае эта проблема не острее чем дык-дык на стыках рельс.

[hcube]

Ну да. Формальная мощность ЖРД растет, потому что в двигатель поступает топливо все с большим и большим запасом запасенной энергии, и двигатель эту энергию отбирает (плюс использует внутреннюю энергию топлива) и передает обратно всей конструкции и оставшемуся топливу, таким образом энергия 'фокусируется' из всей массы топлива в оставшейся массе пустой ракеты.

[Старый]

Мне ещё более интересно что получится с подъёмной силой этого "блина".
 Там написано, что он должен летать при боковом ветре в 20 м/с.  

Если линза будет симметричная а ветер дуть строго сбоку (нулевой угол атаки) то ничего не будет. Если не строго сбоку то соответственно рванёт вверх или чмякнет вниз. Или крутвнёт набок и чмякнет только одним краем.
 Тут забавно другое. При нахождении вблизи земной поверхности и возникновении ветра за счёт закона Бернулли в зазоре между землёй и нижним выпуклым краем дирижопеля образуется разрежение и его присосёт к земле. Причём чем ближе будет присасывать тем сильнее, то есть с ускорением. Во смеху то будет! До слёз...

[Старый]

Так надо наоборот ;-) Сосредоточить подъемную силу там, где нагрузка подвешена ;-)

Это как? Сделать в этом месте утолщение?

Или же применить такую систему внешнего подвеса, которая распределит груз по длине дирижабля.

Естественно! Но сколько она будет весить? Сколько весит та балка на которой у Руслана подвешен к крылу фюзеляж? А дирижопель он гораааздо длиннее, поэтому и балку прийдётся делать подлиннее...

Скорости-то небольшие - вдвое медленнее вертолета.

Тут не скоростной напор, тут вес.
 Даже к висящему на месте дирижоплю как подвесить 100-тонный груз чтоб крючёк к которому вешают не выдернуло нафиг из одутловатого бока дирижопля?

Кроме того, ферменная конструкция для распределения точечной нагрузки по длине дирижабля при внутренней установке груза - не есть что-то неподъемное.

Подъёмное, конечно, но лишний вес...

Хотя да, до некоторой степени они грузоподъемность съест.

А так как грузоподъёмность фиксированная то ещё более увеличит вес и объём этой чуды.
 Вобщем как ни крути а прийдётся делать чтото аналогичное фюзеляжу самолёта, да не простого а как минимум Руслана.

Но поскольку у нас как правиль моногруз несколько легче максимальной грузоподъемности дирижабля, то можно последний просто 'догрузить' попутной нагрузкой, выровняв баланс подъемной силы и массы нагрузки для данного сегмента корпуса.

Поскольку грузы по определению уникальные то попутная нагрузка это врядли...

 

Ставим подруливающие реверсивные горизонтальные вентиляторы по периметру ...

Они будут невесомые или ещё больше увеличат вес и размер всей чуды? А от чего они будут приводиться? От бортовой электростанции?
 А если в самый интересный момент откажут?

- и никакой боковой ветер не страшен. Заодно их можно при швартовке использовать.

Можно. Но без швартовки дешевле/эффективнее. Поэтому и НННШ.

[Старый]

Ну да. Формальная мощность ЖРД растет, потому что в двигатель поступает топливо все с большим и большим запасом запасенной энергии...

Вот ведь! Жаль УИ не растёт от такого формально энергетичного топлива.
 Ну формально пусть с самолётом происходит что угодно, главное что фактически с ростом высоты и скорости расход топлива на километр существенно снижается.
 А вот что происходит с мощностью когда двигатель молотит на месте?

[Shestoper]

Вобщем как ни крути а прийдётся делать чтото аналогичное фюзеляжу самолёта, да не простого а как минимум Руслана.

Что-то аналогичное фюзеляжу самолета, а именно жесткий каркас, было ещё у первых цеппелинов.  

Они будут невесомые или ещё больше увеличат вес и размер всей чуды? А от чего они будут приводиться? От бортовой электростанции?
 А если в самый интересный момент откажут?

Это будут поворотные турбовентиляторные двигатели, обеспечивающие как полет, так и маневрирование дирижопля.
А при отказе всех двигателей самолет летает гораздо хуже дирижопля с отказавшими движками.  

[hcube]

Ну да, это известное наблюдение - рейсовые самолеты так и летают - с соотношением скорость-высота, завязанным на оптимальный угол атаки, на котором достигается максимум качества. Потолок самолета - это там, где кривая тяги двигателей на данной высоте пересекается с данной кривой подъемной силы.

О подвесе я вот зачем заговорил - напряжение сжатия в каркасе при тросовом подвесе с массой груза соотносится через тангенс угла наклона тросов. В пределе, если длина тросов заметно больше длины дирижабля, нагрузка на каркас становится заметно меньше, чем подъемная сила. Чтобы выровнять же нагрузки от сокращения-растяжения тросов, надо просто применить моментные лебедки с совместным управлением ими. Тросы же имеют куда как меньший вес, чем силовой каркас.

Либо - да, сделать несущую ферму. Куда как большая высота конструкции дирижабля по сравнению с самолетом делает эту ферму при равной несущей способности легче прямо пропорционально ее высоте. У Руслана ферма метровой высоты (и ее роль, кстати - это восприятие сосредоточенной _подъемной силы_, а не сосредоточенной нагрузки), у дирижабля - 30-метровой. Поэтому фактически, несущая ферма - это просто некоторое усиление и оптимизация уже существующего каркаса, воспринимающего аэродинамические нагрузки. Дополнительный вес там будет хорошое если 5% от массы ПН.

А вот что происходит с мощностью когда двигатель молотит на месте?

А это как рассматривать. Если с точки зрения придания ракете скорости - то мощность нулевая. А если с точки зрения разгона реактивной струи - то номинальная. Разница называется... правильно, называется гравитационными потерями ;-).

[Бродяга]

И околонулевой скоростью потока. Называется - вертолетный винт.

А каким образом вы собрались "эту хрень" закрепить на краях, да ещё обеспечить условие реверсивности тяги, так чтобы она могла направлять поток и вверх и вниз?
 (Во жесть получается...)

[Старый]

Что-то аналогичное фюзеляжу самолета, а именно жесткий каркас, было ещё у первых цеппелинов.  

Если б каркас был как фюзеляж самолёта то цеппелины ни в жисть бы не взлетелеи. А вот для груза такое делать прийдётся и вес оно сожрёт.

Это будут поворотные турбовентиляторные двигатели, обеспечивающие как полет, так и маневрирование дирижопля.

И они будут невесомые и бесплатные? А если он будет лететь на турбовентиляторных двигателях то у него вообще НННШ (см выше про соотношение рсхода топлива 1 к 6)

А при отказе всех двигателей самолет летает гораздо хуже дирижопля с отказавшими движками.  

Двигатели у самолёта не повортные, значит отказывают реже. При отказе 1-2 двигателей из 4-х самолёт не падает. А вот если при висении в ветер такой маневровый двигатель у дирижопеля откажет?

[hcube]

Бродяга, реверсивность и абсолютная величина тяги обеспечивается так же как на вертолете - регулятором шага. Крепление - на отростках силового каркаса, высовывающихся за конструкцию легкого корпуса дирижабля. А вы как хотели? ;-)

Цепеллину такое крепление двигателей (только не горизонтальное, а вертикальное, ну да это вопрос одной ступени редуктора, чтобы разворачивать не двигатель, а только винт) нисколько не мешало.

Старый, двигателей и винтов несколько - как раз из принципа избыточности и обеспечения резервирования. Лично я бы ставил штук 8 - учитывая, что по мощности они куда как ниже авиационных, это нормально. Совместное управление двигателями обеспечивает бортовой комп, который их использует И для парирования бокового смещения, И для обеспечения ориентации корпуса, И для вертикального маневра.

[Бродяга]

Ну да, это известное наблюдение - рейсовые самолеты так и летают - с соотношением скорость-высота, завязанным на оптимальный угол атаки, на котором достигается максимум качества. Потолок самолета - это там, где кривая тяги двигателей на данной высоте пересекается с данной кривой подъемной силы.

Не на "угол атаки", а на достаточный скоростной напор.
 Они бы ещё выше и быстрее могли летать, если бы не скорость звука.

О подвесе я вот зачем заговорил - напряжение сжатия в каркасе при тросовом подвесе с массой груза соотносится через тангенс угла наклона тросов. В пределе, если длина тросов заметно больше длины дирижабля, нагрузка на каркас становится заметно меньше, чем подъемная сила. Чтобы выровнять же нагрузки от сокращения-растяжения тросов, надо просто применить моментные лебедки с совместным управлением ими. Тросы же имеют куда как меньший вес, чем силовой каркас.

Оно "дрыгаццо" будет.

Либо - да, сделать несущую ферму. Куда как большая высота конструкции дирижабля по сравнению с самолетом делает эту ферму при равной несущей способности легче прямо пропорционально ее высоте. У Руслана ферма метровой высоты (и ее роль, кстати - это восприятие сосредоточенной _подъемной силы_, а не сосредоточенной нагрузки), у дирижабля - 30-метровой. Поэтому фактически, несущая ферма - это просто некоторое усиление и оптимизация уже существующего каркаса, воспринимающего аэродинамические нагрузки. Дополнительный вес там будет хорошое если 5% от массы ПН.

В жесткой ферме будет возникать большой изламывающий момент в точке крепления.

[Бродяга]

Бродяга, реверсивность и абсолютная величина тяги обеспечивается так же как на вертолете - регулятором шага. Крепление - на отростках силового каркаса, высовывающихся за конструкцию легкого корпуса дирижабля. А вы как хотели? ;-)

Значит у вас должна быть силовая конструкция, которая держит эти винты за корпусом дирижабля?
 Точнее, за оболочкой в "доли миллиметра".

Цепеллину такое крепление двигателей (только не горизонтальное, а вертикальное, ну да это вопрос одной ступени редуктора) нисколько не мешало.

Цепеллин не имел "блинообразную форму".

[MVal]

Вы не правы ни разу.
 Если уж говорить, то не о "скорости", а о скоростном напоре - давлении набегающего потока.

- Вы так и не въехали - речь шла именно о фактической скорости и как следствие - об углах установки лопаток компрессора, которые расчитаны именно на конкретную ФАКТИЧЕСКУЮ скорость. Именно поэтому (и по ряду других причин, но эти другие причины - существенно менее значимы) турбовентиляторный двигатель на малой высоте (а следовательно - и скорости) имеет низкий КПД.

 

Так вот, самолёт летит при определённых скоростных напорах, необходимы для получения нужной подъёмной силы.
 Так что КПД от скорости напрямую не зависит.

- это только пока в детали не вдаваться. КПД турбины - действительно зависит мало, и даже КПД всего двигателя не считая КПД КНД (вентилятора) зависит мало, а вот кпд вентилятора (как винта неизменяемого шага) при заданных оборотах от скорости зависит радикально. Если расчитано на 900км/ч, то на скорости 400км/ч углы атаки лопаток будут запредельными, соответственно КПД - очень низким. Ситуацию несколько сглаживает наличие статора с поворотными лопатками, но все равно основные потери - именно здесь. Расчитайте винт на 150 км/ч - получите максимальный КПД на этой скорости и он будет лишь незначительно ниже КПД движка, рассчитанного на 900км/ч.

 Относительно самого значения тяги, оно действительно зависит от плотности и скорости, а точнее, от количества воздух проходящего через двигатель.
 Именно по этой причине тяга падает с увеличением высоты и скорости полёта.

Вы не поняли?
 Речь идёт не об КПД в смысле получения тяги, а об общем эффективном КПД.

- опять это Вы не поняли: Вы зациклились на реактивном движении, когда в принципе расход топлива прямо пропорционален тяге и почти не зависит от скорости. Сие справедливо только когда движение осуществляется за счет отбрасывания некоего рабочего тела (топливо + окислитель + некоторое, причем постоянное соотношение балластного вещества). Я вам пытаюсь (безуспешно пока) указать, что принцип действия скажем воздушного винта и некоторых других движителей другой. КПД бензинового двигателя самолета АНТ25 был прилично меньше КПД турбины, средняя скорость аэроплана на маршруте была менее 200км/ч, аэродинамическое качество аэроплана было вряд ли выше качества современных магистральных лайнеров, совершенство конструкции - тоже явно хуже, а вот дальность расчетная была около 12 тыс км - как такое чудо объясните? Ведь эффективный КПД должен был быть раз в ПЯТЬ меньше, чем у современных движков?Тот же Руслан должен по - вашему раза полтора шарик огибать (без нагрузки конечно - только топливо). Еще вопрос: почему Рутановский вояджер летел на тех же 200км/ч - ведь по - вашему ему нужно было разогнаться до 900 - пролетел бы дальше?

Если самолёт вообще стоит, а двигатель работает, то он никуда не летит, но тратит топливо и эффективный КПД двгиателя равен НУЛЮ.  

- пример неправомерный, я говорил о РАСЧЕТНОМ оптимальном режиме. А это ДВИЖЕНИЕ с определенной скоростью.

Да, только в городском цикле, при средней скорости 25--35 км/ч расход 10 литров, а по трассе 8.

Представьте себе, что при равномерном движении по трассе на высшей передаче со скоростью 60 - 70 км/ч автомобиль скушает примерно в полтора - два раза меньше, чем при 120 км/ч и втрое - вчетверо меньше, чем при 170км/ч. И это даже несмотря на то, что двигатель на 60 - 70 км/ч работает не на оптимальном режиме, и его КПД хуже, чем при 120 км/ч. Не верите мне - поверьте производителям - они обычно дают цифры для равномерного движения со скоростью 90 и 120 км/ч - вторая цифра ВСЕГДА существенно больше.

[hcube]

Ну конечно будут. На то и всякие кады, чтобы это отмоделировать и обеспечить нужную конструкцию фермы. Кстати говоря, в ферме изламывающие моменты не возникают. Ферма - это чистые стержни, в них могут быть только нагрузки растяжения или сжатия. В месте подвеса делается просто местное усиление, которое распределяет область приложения нагрузки к ферме в пределах узла (который имеет конечный размер).  А дальше - чисто стержневое нагружение.

В крайнем случае, груз можно сбросить. Не слишком большая высота и низкая скорость полета позволяет хорошо предсказать, куда он упадет ;-).

Да неважно, какая форма. Лично мне, к слову, сигара больше нравится - в штатной ориантации у нее соотношение мидель-объем лучше всего, плюс еще Cx лучше, чем у диска. Но можно и диск. Там усилия - мизерные, порядка 5% от массы в расчете на ВСЕ двигатели. Ну, 10%. Задачу восприятия нагрузок при швартовке же несут вообще не двигатели, а собственно швартовые концы, которые зацеплены за весь дирижабль, за силовые узлы каркаса. Опять же через моментные лебедки. Задача двигателей - удержать дирижабль в течении достаточного времени, чтобы швартовый конец мог быть закреплен. Ну, не один конец, а все, которые штатно используются.

[Старый]

Ну и сколько значит будет весить 300-метровая ферма к которой подвешен 100-тонный груз?

[Старый]

В крайнем случае, груз можно сбросить. Не слишком большая высота и низкая скорость полета позволяет хорошо предсказать, куда он упадет ;-).

Нееее! Такому агрегату уникальный груз никто не доверит! С самолёта вот груз сбросить нельзя.

[hcube]

Ага, он падает вместе с грузом ;-) Вот например возьмем МАКС.... ;-DD

Я примерно считал ферму для аэростатного старта. У меня получилось что-то около 80 тонн для 350-метровой фермы, несущей 400 тонн массы, с запасом прочности 1.5. Материал - жаропрочная конструкционная сталь. Ферма набиралась из труб метрового диаметра. Но тут уж я в тонкостях не разбираюсь, мог и напахать в расчете.