Эжекторы как усилители реактивной тяги

[cross-track]

Пунктирная линия показывает падение давления и ускорение потока от нулевого сечения, невозмущенного потока до входа в эжектор, то, о чем я ранее упоминал. От сечения невозмущенного потока до входа в эжектор уменьшается площадь сечения, отсюда, растет скорость(динамическое давление) и падает статическое давление потока. По Бернулли. Я выше написал. Или, по школьному, активная струя уносит газ от входа к выходу, образуется пустота, которую наружный воздух стремится занять("Природа не терпит пустоты!"(С)) и для этого наружному воздуху приходится ускоряться, далее опять смотрим Бернулли. В месте контакта активной струи и присоединенной ускорение интенсифицируется, также как интенсифицируется приращение скорости при контакте, например, с лопастью винта. Именно поэтому я также ранее упоминал, что вклад разряжения на впуске в тягу не более 25% в лучшем случае, остальные 75 зарабатываются в трубе. Да и те 25 это тоже следствие работы активной струи в трубе же.
Имху

Я с вами с радостью соглашусь, если вы покажете, что рост импульса смешанного потока газа обусловлен тем, что это эжектор разгоняет смешанный газ вдоль трубы. Ибо если рассмотреть испущенную из сопла струю газа (эжектирующую струю), которая после испускания теряет всякую связь с "железом" эжектора, то изменение импульса этой струи на железе никак не скажется. И поэтому изменение импульса смешанного потока газа никак не отразится на эжекторе. Вот в чем вопрос!

"Тридцать девятый круг.
В глазах темнеет и болит в груди..."(С)"Динамик"
Объяснял уже. Показывал. Призывал опыт провести. Ссылки на методички и книжки, где не колченого, как у меня, а стройно, по научному все объяснено, и вот опять?

Ну, на нет и суда нет.

[cross-track]

насколько я понимаю, здесь показано давление на оси?

Да, продольное статическое давление вдоль оси.

Вот сейчас мне пришла в голову одна дурацкая идея)
Статическое давление на срезе сопла исходя из графика меньше атмосферного (в данном примере - 80% от атмосферного), верно? Еще немного, и эжекторный двигатель превратится из атмосферного в вакуумный! Критикуйте!)

[ExDi]

Еще немного, и эжекторный двигатель превратится из атмосферного в вакуумный! Критикуйте!)

я не совсем уловил - что значит вакуумный; не эжектор же будет работать в вакууме? : )
если это о том, что можно поставить на двигатель вакуумное сопло - мне казалось, что я где-то читал, что это одна из методик испытания ракетных двигателей с вакуумными соплами. могу ошибаться конечно что читал; но предмета для критики не вижу : ) - по-моему вопросы если есть - то про, насколько остаточное давление позволит провести полный цикл испытаний; запуск вот вряд ли получится отработать

[cross-track]

Еще немного, и эжекторный двигатель превратится из атмосферного в вакуумный! Критикуйте!)

я не совсем уловил - что значит вакуумный; не эжектор же будет работать в вакууме? : )
если это о том, что можно поставить на двигатель вакуумное сопло - мне казалось, что я где-то читал, что это одна из методик испытания ракетных двигателей с вакуумными соплами. могу ошибаться конечно что читал; но предмета для критики не вижу : ) - по-моему вопросы если есть - то про, насколько остаточное давление позволит провести полный цикл испытаний; запуск вот вряд ли получится отработать

Я (заувалированно) имел в виду аналогию между атмосферным и вакуумным ракетным двигателем, когда вакуумный эффективнее атмосферного. В данном случае понижение давления на срезе эжекторного сопла вроде должно привести к увеличению тяги, или я ошибаюсь?

[telekast]

Еще немного, и эжекторный двигатель превратится из атмосферного в вакуумный! Критикуйте!)

я не совсем уловил - что значит вакуумный; не эжектор же будет работать в вакууме? : )
если это о том, что можно поставить на двигатель вакуумное сопло - мне казалось, что я где-то читал, что это одна из методик испытания ракетных двигателей с вакуумными соплами. могу ошибаться конечно что читал; но предмета для критики не вижу : ) - по-моему вопросы если есть - то про, насколько остаточное давление позволит провести полный цикл испытаний; запуск вот вряд ли получится отработать

Я (заувалированно) имел в виду аналогию между атмосферным и вакуумным ракетным двигателем, когда вакуумный эффективнее атмосферного. В данном случае понижение давления на срезе эжекторного сопла вроде должно привести к увеличению тяги, или я ошибаюсь?

Что называете эжекторным соплом?
Сопло это выходное сечение, так то.

[cross-track]

Что называете эжекторным соплом?
Сопло это выходное сечение, так то.

https://studfile.net/preview/8840830/page:33/

[telekast]

Что называете эжекторным соплом?
Сопло это выходное сечение, так то.

https://studfile.net/preview/8840830/page:33/

Мне привычнее термины эжекторный насадок, входное устройство и ТД.
А так-то прибавка в тяге будет, но по массе габариту и проблемам сильно уступит сопловому насадку. Имху
https://ru.m.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D0%BD%D0%B0%D1%81%D0%B0%D0%B4%D0%BE%D0%BA

[Михаил]

который я немного подправил (убрал эту камеру).

Воздух (газ низкого давления) засасывается из окружающей среды, попадает в смесительную камеру. 

Вот на такой схеме в ракетомодельном кружке "Дворца пионеров" запускали ТТ ракеты. Работало!

[ExDi]

Я (заувалированно) имел в виду аналогию между атмосферным и вакуумным ракетным двигателем, когда вакуумный эффективнее атмосферного. В данном случае понижение давления на срезе эжекторного сопла вроде должно привести к увеличению тяги, или я ошибаюсь?

в меру моего понимания в таком обрамлении вакуумник и впрямь может работать от земли; собственно эжектор тяги может и не давать, но вроде снимает потери тяги из-за отрицательной разности давлений в области перерасширения, - и отрыва потока. возникает вопрос почему так не делают. осложнение пусковых режимов - дело вряд ли первое и нерешаемое; увеличение габаритов и массы - серьезнее, но по-моему самое серьезное - то что эжектор создаст вакуум в двигательном отсеке, это и потеря тяги возможно серьезнее чем от перерасширения, и нагрузки на конструкцию. если двигатель один - еще можно представить как с этим бороться, в многодвигательном может и фатально. и -  актуально ли это кроме как для SSTO?

[cross-track]

Я (заувалированно) имел в виду аналогию между атмосферным и вакуумным ракетным двигателем, когда вакуумный эффективнее атмосферного. В данном случае понижение давления на срезе эжекторного сопла вроде должно привести к увеличению тяги, или я ошибаюсь?

в меру моего понимания в таком обрамлении вакуумник и впрямь может работать от земли; собственно эжектор тяги может и не давать, но вроде снимает потери тяги из-за отрицательной разности давлений в области перерасширения, - и отрыва потока. возникает вопрос почему так не делают. осложнение пусковых режимов - дело вряд ли первое и нерешаемое; увеличение габаритов и массы - серьезнее, но по-моему самое серьезное - то что эжектор создаст вакуум в двигательном отсеке, это и потеря тяги возможно серьезнее чем от перерасширения, и нагрузки на конструкцию. если двигатель один - еще можно представить как с этим бороться, в многодвигательном может и фатально. и -  актуально ли это кроме как для SSTO?

Эжекторы для ракетных движков - это я не знаю; все что писал, относится к усилителям тяги для авиадвижков. Воопрос простой - как для таких движков разрежение после эжекторного сопла может повлиять на тягу? Если увеличивает, то насколько в сравнении с влиянием всасывания на входе?

[SONY]

В ЭРД реактивная струя  УЖЕ взаимодействует с дополнительной массой! Эта масса, примерно 1/10 от массового расхода через само сопло подаётся ПОД УГЛОМ, плоть до 90 гр, к "выхлопу" из катода-компенсатора. Догадайся, куда она девается.

Свободно рассеивается в вакууме. Масса газа, подаваемая в катод-компенсатор - это паразитный расход газа, который в создании тяги не участвует.

Вот это и есть катод-компенсатор в котором генерируются электроны уносимые тем самым допрасходом рабочего тела. Это нужно чтобы цепь замкнулась и наче двигатель работать не будет.

Электроны - да, частично уносятся (а частично - затягиваются внутрь двигателя). Т.к. они, ВНЕЗАПНО, заряженные, а потому могут электростатически взаимодействовать с ионами потока на большом расстоянии.
При этом ни о каком создании этими энектронами дополнительного импульса речи не идёт. Их задача - ионизировать рабочее тело (а для этого их магнитным полем заставляют наматывать по двигателю круги, позволяя пролететь до столкновения расстояние, которое на пару порядков больше двигателя) и компенсировать уносимый ионами положительный заряд, а вовсе не создавать дополнительную тягу.

Вы же тут "втираете", что нейтральные атомы будут сталкиваться с ионами потока из двигателя и так создавать тягу! А они:
а) почти не будут сталкиваться, по большей части все будут проходить поток насквозь без столкновений из-за его разреженности;
б) в тех случаях, когда столкновение всё же будет происходить, в основном будет происходить просто перезарядка: ион будет отбирать электрон у нейтрального атома, и далее у нас на скорости в десятки километров в секунду будет лететь уже нейтральный атом, а возле двигателя будет оставаться медленный ион. Движение этого иона будет определяться электромагнитными полями в области его рождения, и в классических ионных двигателях Кауфмана, например, этот ион летит... к двигателю! Распыляет снаружи его выходную сетку - это главный эффект, ограничивающий ресурс классических двухсеточных ионных двигателей. Ещё раз: это - не мои рассуждения, а уже полвека с лишним известный достоверно установленный эффект, являющийся головной болью разработчиков ионных двигателей. В СПД в сторону двигателя ион не полетит, там только положительный анод, но и разгоняться в нужную сторону тоже не обязан - легко может вылететь вбок. Какая-то ничтожная доля ионов, конечно, разгонится в нужном нам направлении, но это произойдёт с расходом дополнительной энергии, т.к. увеличится протекающий через двигатель ток. И вообще эффективнее напустить этот дополнительный газ внутрь двигателя;
в) в тех редчайших случаях, когда быстрый ион, налетев на атом, передаст ему значительную часть своего импульса, а не просто ионизует, никакого увеличения тяги не произойдёт. Причину вам уже выше миллион раз объяснили: закон сохранения импульса. Энергия направленного движения иона при этом частично преобразуется в тепло, т.к. после столкновения частицы не будут лететь строго вдоль оси, у них появится случайная перпендикулярная компонента скорости. Гипотетически мы могли бы преобразовать эту тепловую энергию в направленное движение, увеличив тягу, с помощью сопла, но при малом напуске газа, а значит больших скоростях, сопло быстро разрушится от бомбардировки быстрыми ионами, а при большом напуске газа, когда энергия начального пучка перераспределится на большую массу, приведя к малым скоростям, мы получим просто очень-очень кривую версию электродугового двигателя, где разряд (а при таком напуске газа он уже станет дуговым, никакой нормальной работы СПД или, тем более, ионника) греет газ, а тот потом ускоряется в сопле. Такие двигатели давно известны, но делать их нужно конструктивно абсолютно иначе, т.к. обычные СПД и ионники от такой наглости очень-очень быстро сгорят к чертям, их на развитие там дуговых разрядов никто не рассчитывает.

[telekast]

В ЭРД реактивная струя  УЖЕ взаимодействует с дополнительной массой! Эта масса, примерно 1/10 от массового расхода через само сопло подаётся ПОД УГЛОМ, плоть до 90 гр, к "выхлопу" из катода-компенсатора. Догадайся, куда она девается.

Свободно рассеивается в вакууме. Масса газа, подаваемая в катод-компенсатор - это паразитный расход газа, который в создании тяги не участвует.

Вот это и есть катод-компенсатор в котором генерируются электроны уносимые тем самым допрасходом рабочего тела. Это нужно чтобы цепь замкнулась и наче двигатель работать не будет.

Электроны - да, частично уносятся (а частично - затягиваются внутрь двигателя). Т.к. они, ВНЕЗАПНО, заряженные, а потому могут электростатически взаимодействовать с ионами потока на большом расстоянии.
При этом ни о каком создании этими энектронами дополнительного импульса речи не идёт. Их задача - ионизировать рабочее тело (а для этого их магнитным полем заставляют наматывать по двигателю круги, позволяя пролететь до столкновения расстояние, которое на пару порядков больше двигателя) и компенсировать уносимый ионами положительный заряд, а вовсе не создавать дополнительную тягу.

Вы же тут "втираете", что нейтральные атомы будут сталкиваться с ионами потока из двигателя и так создавать тягу! А они:
а) почти не будут сталкиваться, по большей части все будут проходить поток насквозь без столкновений из-за его разреженности;
б) в тех случаях, когда столкновение всё же будет происходить, в основном будет происходить просто перезарядка: ион будет отбирать электрон у нейтрального атома, и далее у нас на скорости в десятки километров в секунду будет лететь уже нейтральный атом, а возле двигателя будет оставаться медленный ион. Движение этого иона будет определяться электромагнитными полями в области его рождения, и в классических ионных двигателях Кауфмана, например, этот ион летит... к двигателю! Распыляет снаружи его выходную сетку - это главный эффект, ограничивающий ресурс классических двухсеточных ионных двигателей. Ещё раз: это - не мои рассуждения, а уже полвека с лишним известный достоверно установленный эффект, являющийся головной болью разработчиков ионных двигателей. В СПД в сторону двигателя ион не полетит, там только положительный анод, но и разгоняться в нужную сторону тоже не обязан - легко может вылететь вбок. Какая-то ничтожная доля ионов, конечно, разгонится в нужном нам направлении, но это произойдёт с расходом дополнительной энергии, т.к. увеличится протекающий через двигатель ток. И вообще эффективнее напустить этот дополнительный газ внутрь двигателя;
в) в тех редчайших случаях, когда быстрый ион, налетев на атом, передаст ему значительную часть своего импульса, а не просто ионизует, никакого увеличения тяги не произойдёт. Причину вам уже выше миллион раз объяснили: закон сохранения импульса. Энергия направленного движения иона при этом частично преобразуется в тепло, т.к. после столкновения частицы не будут лететь строго вдоль оси, у них появится случайная перпендикулярная компонента скорости. Гипотетически мы могли бы преобразовать эту тепловую энергию в направленное движение, увеличив тягу, с помощью сопла, но при малом напуске газа, а значит больших скоростях, сопло быстро разрушится от бомбардировки быстрыми ионами, а при большом напуске газа, когда энергия начального пучка перераспределится на большую массу, приведя к малым скоростям, мы получим просто очень-очень кривую версию электродугового двигателя, где разряд (а при таком напуске газа он уже станет дуговым, никакой нормальной работы СПД или, тем более, ионника) греет газ, а тот потом ускоряется в сопле. Такие двигатели давно известны, но делать их нужно конструктивно абсолютно иначе, т.к. обычные СПД и ионники от такой наглости очень-очень быстро сгорят к чертям, их на развитие там дуговых разрядов никто не рассчитывает.

Ессно, газ из катода-компенсатора это потери, ТК вдувать в струю после сопла можно хоть тонну, на тягу это влияния не окажет. Газ покинул двигатель, все, забудьте. Потому и предлагался эжектор.
Про электроны речь вообще не шла.
а) Что мешает сделать дополнительный поток плотнее, чтобы сталкивались, но не запирали двигатель?
Вдувать внутрь двигателя как раз не эффективнее, дополнительный газ будет мешать и ионизации и разгону.
б) Внезапно, вдувать предлагается более лёгкий газ, так что клапштоса не будет. Вдувать газ предполагается после нейтрализации ионов.
в) меня "объяснения" не убедили. Убеждает литература по эжекторам. Особенно не убеждает игнорирование оппонентами, рассуждающий о диффузорах и толкании стенок газом, пример эжектора - простой трубы. Для справки, в литре по эжекторам даётся прирост тяги от диффузора в 10% от общего прироста.
Бомбардировке ионами подвергается и сопло в СПД, что не мешает им иметь значительный ресурс.
Про нагревательные каталитические двигатели на гидразине я пдфке Факела читал, спасибо.
Имху

[SONY]

В ЭРД реактивная струя  УЖЕ взаимодействует с дополнительной массой! Эта масса, примерно 1/10 от массового расхода через само сопло подаётся ПОД УГЛОМ, плоть до 90 гр, к "выхлопу" из катода-компенсатора. Догадайся, куда она девается.

Вот это и есть катод-компенсатор в котором генерируются электроны уносимые тем самым допрасходом рабочего тела. Это нужно чтобы цепь замкнулась и наче двигатель работать не будет.

Ессно, газ из катода-компенсатора это потери, ТК вдувать в струю после сопла можно хоть тонну, на тягу это влияния не окажет. Газ покинул двигатель, все, забудьте. Потому и предлагался эжектор.
Про электроны речь вообще не шла.

Удивительная способность игнорировать не только то, что говорили оппоненты, но даже то, что сам же говорил... Человек, с которым абсолютно бесполезно о чём-то говорить.

[telekast]

Ессно, газ из катода-компенсатора это потери, ТК вдувать в струю после сопла можно хоть тонну, на тягу это влияния не окажет. Газ покинул двигатель, все, забудьте. Потому и предлагался эжектор

Удивительная способность выдавать собственные представления за слова оппонента.
Процитируйте где утверждалось, что газ из катода-компенсатора увеличивает тягу ЭРД?
Нет? Так и думал.
Где утверждалось, что электроны участвуют в создании тяги? Нет? Понятно.
Так что не надо тут в позу вставать. "Сами придумали, сами опровергли". И под этим соусом в очередной раз проигнорировали неудобные вопросы. Кэгэбычно.

[cross-track]

Нашел интересную ссылку, где на основании реальной документации на Конкорд утверждается, что на сверхзвуке 75 % тяги производятся секцией впускного дозвукового диффузора, и это происходит из-за огромного повышения статического давления, которое происходит в этой секции.
https://www.pprune.org/tech-log/426900-concorde-engine-intake-thrust.html

[telekast]

Нашел интересную ссылку, где на основании реальной документации на Конкорд утверждается, что на сверхзвуке 75 % тяги производятся секцией впускного дозвукового диффузора, и это происходит из-за огромного повышения статического давления, которое происходит в этой секции.
https://www.pprune.org/tech-log/426900-concorde-engine-intake-thrust.html

В ГТД тягу создают ВСЕ элементы газовоздушного тракта. Разница лишь в пропорциях и знаке. Тяга создаваемая соплом также зависит от скорости полета. До ГТД формула тяги F = G * (Vi - Vp), где G-массовый расход, Vi-скорость истечения на срезе сопла, Vp- скорость полета. Отсюда видно, что с ростом скорости полета тяга падает при прочих равных. Таким образом не удивительно, что с ростом скорости происходит падение ДОЛИ одних элементов и увеличение ДОЛИ других в общей сумме тяги. И обратите внимание на подсос воздуха через открытие/закрытие разных шторок/каналов. На дозвуке это даёт 6%(сечение D-E)А на сверхзвуке 29%

[cross-track]

не удивительно, что с ростом скорости происходит падение ДОЛИ одних элементов и увеличение ДОЛИ других в общей сумме тяги

Смотря чему удивляться. Мне, например, удивительно, что 75 % тяги производятся секцией впускного дозвукового диффузора, и это происходит из-за огромного повышения статического давления, которое происходит в этой секции (это на сверхзвуке, но все одно показательно). Другими словами, почти вся тяга обусловлена всасыванием, а не выхлопом, и это установленный факт для Конкорда.

[ExDi]

Смотря чему удивляться. Мне, например, удивительно, что 75 % тяги производятся секцией впускного дозвукового диффузора,

надо разбираться, но на первый взгляд это звучит странно; механизм передачи такой доли мощности турбины во входной тракт неочевиден, а если она берется из входного потока - то во первых получается уроборос, во-вторых - что входные воздухозаборники дают примерно такую или большую долю аэродинамического сопротивления всего самолёта. ну т.е. это может означать - и не исключено - что это так, и более 50% аэродинамического сопротивления рекуперируется через воздухозаборник, но неожиданно и странно

[simple]

Другими словами, почти вся тяга обусловлена всасыванием, а не выхлопом, и это установленный факт для Конкорда.

не всасыванием а загоном столба трубы воздуха, помнится в фильме из 90х про ср71 это проговаривалось

[cross-track]

Смотря чему удивляться. Мне, например, удивительно, что 75 % тяги производятся секцией впускного дозвукового диффузора,

надо разбираться, но на первый взгляд это звучит странно; механизм передачи такой доли мощности турбины во входной тракт неочевиден, а если она берется из входного потока - то во первых получается уроборос, во-вторых - что входные воздухозаборники дают примерно такую или большую долю аэродинамического сопротивления всего самолёта. ну т.е. это может означать - и не исключено - что это так, и более 50% аэродинамического сопротивления рекуперируется через воздухозаборник, но неожиданно и странно

Приведу еще одну ссылку, где тоже обсуждается, в частности, Конкорд:
https://aviation.stackexchange.com/questions/33068/on-which-points-in-a-jet-engine-does-the-reaction-force-act
После цитирования "The Concorde Air Intake Control System" там приведен такой комментарий:

The wording of that quote is seriously misleading. The force is indeed applied to the diffuser, but it is not generated by it. Because the reason why the thrust exists is the pressure increase in the combustion chamber and the fact that the rear "wall" holding that pressure is the accelerating exhaust stream, so the forward force gets applied to the aircraft while the aft force does not. –
Jan Hudec, CommentedNov 9, 2016 at 17:24