Магнитная катапульта,2026г.

[cross-track]

Вопрос: сколько времени нужно, чтобы достичь скорости 1900 м/с при линейном равноускоренном движении и какое расстояние при этом будет преодолено?
v=a*t,  S=a*t²/2
Для a=4*g=39.2m/c²  t=1900/39.2=48.47 c,  S=46045.9 m
Для a=5*g=49m/c²      t=1900/49=38.78 c,    S=36836,7 m

Но здесь не лишне отметить, что в этом расчете скорость 1900 м/с - это полная скорость, включающая и вертикальную , и горизонтальную составляющую. А горизонтальная составляющая будет меньше,  чем 1900 м/с.

[sychbird]

Плюс синхронный импульсный ИК лазер в момент выхода из тоннеля.

А это зачем? Сбивать?!

Пробивать  временный тоннель в атмосфере в момент выхода из катапульты. На секунды плотность атмосферы вдоль траектории вывода резко уменьшается.

За 1 секунду полета временный тоннель в атмосфере должен быть длиной 2 км, за 2 сек - 4 км. за 3 сек - 6 км. И какой при этом должна быть мощность импульсного ИК лазера, чтобы пробить в атмосфере такой временный тоннель?

Достаточно хорошо прогреть узкий канал и плотность газов резко уменьшиться, средняя скорость молекул возрастет, они будут разбегаться и обмениваться энергией  с окружающими молекулами.

Тепловым импульсом нужно резко нагреть цилиндр с воздухом длиной 5 км и диаметром 5 метров (как минимум). Так какой при этом должна быть мощность импульсного ИК лазера?

Достаточно 0,6 метра, теплопередача за доли секунды прогреет на диаметр 1 м. Это аналог СЛК  носителя.

[cross-track]

Плюс синхронный импульсный ИК лазер в момент выхода из тоннеля.

А это зачем? Сбивать?!

Пробивать  временный тоннель в атмосфере в момент выхода из катапульты. На секунды плотность атмосферы вдоль траектории вывода резко уменьшается.

За 1 секунду полета временный тоннель в атмосфере должен быть длиной 2 км, за 2 сек - 4 км. за 3 сек - 6 км. И какой при этом должна быть мощность импульсного ИК лазера, чтобы пробить в атмосфере такой временный тоннель?

Достаточно хорошо прогреть узкий канал и плотность газов резко уменьшиться, средняя скорость молекул возрастет, они будут разбегаться и обмениваться энергией  с окружающими молекулами.

Тепловым импульсом нужно резко нагреть цилиндр с воздухом длиной 5 км и диаметром 5 метров (как минимум). Так какой при этом должна быть мощность импульсного ИК лазера?

Достаточно 0,6 метра, теплопередача за доли секунды прогреет на диаметр 1 м. Это аналог СЛК  носителя.

Хорошо, пусть будет так. Так какая мощность импульсного ИК лазера потребуется для такого прогрева?

[Юрий Михайлович Темников]

На тонну разогнанную до 2 км/с потребуется (2*10^9 Дж *2,8)/40 МДж (энергия горения кг керосина) = 140 кг топлива.
Ракетным движком с учетом грав, потерь надо будет сжечь топливной пары на ~ 3 км/с дельты, в плотных слоях. Для керосина это без учета конструкции первой ступени 1,6-2 тонны топливной пары по керосину это минимум ~ 600 кг топлива. Без учета ЖК.
Т.е. электромагнитный разгон по топливу экономичней в 600/140= в 4+ раза.

Эх! Если-бы это было так красиво.... На самом деле энергетический КПД  первой ступени около 3%.

[garg]

На тонну разогнанную до 2 км/с потребуется (2*10^9 Дж *2,8)/40 МДж (энергия горения кг керосина) = 140 кг топлива.
Ракетным движком с учетом грав, потерь надо будет сжечь топливной пары на ~ 3 км/с дельты, в плотных слоях. Для керосина это без учета конструкции первой ступени 1,6-2 тонны топливной пары по керосину это минимум ~ 600 кг топлива. Без учета ЖК.
Т.е. электромагнитный разгон по топливу экономичней в 600/140= в 4+ раза.

Эх! Если-бы это было так красиво.... На самом деле энергетический КПД  первой ступени около 3%.

Проценты надо смотреть по результирующей скорости. КПд будет тем ниже чем выше потребная скорость. В моем примере с 2 км/с  если посчитать КПД ракетной ступени (по всем компонентам) то будет в районе 6%. Но я брал параметры БХГ.

[Юрий Михайлович Темников]

Наверное так и есть.Я считал для всей ступени Союза в составе РН- 3%. Для Ф-9 получилось 6%.
С учётом повышения КПД со  скоростью,получился бы одноступ с очень хорошим % полезной нагрузки.Это уменьшило-бы  стоимость вывода на НОО на порядок. А уж ежели добавить ГПВРД с внешним горением, вообще цимус.

[sychbird]

Плюс синхронный импульсный ИК лазер в момент выхода из тоннеля.

А это зачем? Сбивать?!

Пробивать  временный тоннель в атмосфере в момент выхода из катапульты. На секунды плотность атмосферы вдоль траектории вывода резко уменьшается.

За 1 секунду полета временный тоннель в атмосфере должен быть длиной 2 км, за 2 сек - 4 км. за 3 сек - 6 км. И какой при этом должна быть мощность импульсного ИК лазера, чтобы пробить в атмосфере такой временный тоннель?

Достаточно хорошо прогреть узкий канал и плотность газов резко уменьшиться, средняя скорость молекул возрастет, они будут разбегаться и обмениваться энергией  с окружающими молекулами.

Тепловым импульсом нужно резко нагреть цилиндр с воздухом длиной 5 км и диаметром 5 метров (как минимум). Так какой при этом должна быть мощность импульсного ИК лазера?

Достаточно 0,6 метра, теплопередача за доли секунды прогреет на диаметр 1 м. Это аналог СЛК  носителя.

Хорошо, пусть будет так. Так какая мощность импульсного ИК лазера потребуется для такого прогрева?

Когда-то знакомые энтузиасты считали -получились вменяемые значения. 

Расчет достаточно сложный даже если ограничиться только азотом.  Много допущений! Закон изменения плотности с высотой надо принять на базе истинной атмосферы с водяными парами и кислородом . Значения коэффициентов поглощения ИК излучения в зависимости от плотности.( закрытые) Какую температуру следует принять за эффективную на срезе туннеля. 
Данные по имеющимся лазерам тоже закрытые. 

[cross-track]

Плюс синхронный импульсный ИК лазер в момент выхода из тоннеля.

А это зачем? Сбивать?!

Пробивать  временный тоннель в атмосфере в момент выхода из катапульты. На секунды плотность атмосферы вдоль траектории вывода резко уменьшается.

За 1 секунду полета временный тоннель в атмосфере должен быть длиной 2 км, за 2 сек - 4 км. за 3 сек - 6 км. И какой при этом должна быть мощность импульсного ИК лазера, чтобы пробить в атмосфере такой временный тоннель?

Достаточно хорошо прогреть узкий канал и плотность газов резко уменьшиться, средняя скорость молекул возрастет, они будут разбегаться и обмениваться энергией  с окружающими молекулами.

Тепловым импульсом нужно резко нагреть цилиндр с воздухом длиной 5 км и диаметром 5 метров (как минимум). Так какой при этом должна быть мощность импульсного ИК лазера?

Достаточно 0,6 метра, теплопередача за доли секунды прогреет на диаметр 1 м. Это аналог СЛК  носителя.

Хорошо, пусть будет так. Так какая мощность импульсного ИК лазера потребуется для такого прогрева?

Когда-то знакомые энтузиасты считали -получились вменяемые значения.

Расчет достаточно сложный даже если ограничиться только азотом.  Много допущений! Закон изменения плотности с высотой надо принять на базе истинной атмосферы с водяными парами и кислородом . Значения коэффициентов поглощения ИК излучения в зависимости от плотности.( закрытые) Какую температуру следует принять за эффективную на срезе туннеля.
Данные по имеющимся лазерам тоже закрытые.

Т.е. "синхронный импульсный ИК лазер в момент выхода из тоннеля"  - это из разряда допущений, как бы в принципе возможных?

[Dulevo]

Были исследования и эксперименты для гиперзвуковых аппаратов.
С помощью лазеров создавали air spike.
Эксперименты показали снижения сопротивления воздуха от 40 до 90%.

И там же создание плазменой оболочки вокруг аппарата.

[cross-track]

Были исследования и эксперименты для гиперзвуковых аппаратов.
С помощью лазеров создавали air spike.
Эксперименты показали снижения сопротивления воздуха от 40 до 90%.

С помощью ИК лазеров? И вокруг аппаратов, или для многокилометровых "туннелей"?

[Dulevo]

Боинг говорят взял патент для гиперзвука. Говорит что возможно до нескольких километров впереди аппарата.
Blasting The Air In Front Of Hypersonic Vehicles With Lasers Could Unlock Unprecedented Speeds

Были исследования для телескопов и для снарядов. Как раз по пробиванию каналов разряженного воздуха. Говорят возможно до 5 км.
Эксперименты скорее всего были на несколько метров.

Guiding supersonic projectiles using optically generated air density channels | Journal of Applied Physics | AIP Publishing

или вот

The Lightning Rod project: a laser beam to control lightning - Polytechnique Insights

[cross-track]

Боинг говорят взял патент для гиперзвука. Говорит что возможно до нескольких километров впереди аппарата.
Blasting The Air In Front Of Hypersonic Vehicles With Lasers Could Unlock Unprecedented Speeds

Были исследования для телескопов и для снарядов. Как раз по пробиванию каналов разряженного воздуха. Говорят возможно до 5 км.
Эксперименты скорее всего были на несколько метров.

Guiding supersonic projectiles using optically generated air density channels | Journal of Applied Physics | AIP Publishing

или вот

The Lightning Rod project: a laser beam to control lightning - Polytechnique Insights

Все это хорошо, но на уровне поисковых разработок. И речь идет в основном про то, что лазеры генерируют плазменные явления в атмосфере; про то, что они используются для корректировки траектории снарядов (видимо, на уменьшение лобового сопротивления энергии не хватает). А про ИК лазеры не нашел, и это странно, т.к. разогрев атмосферы проще всего проводить на некоторых ИК спектральных полосах, где поглощение излучения водяным паром максимально.

[Dulevo]

Там где-то было и про ИК лазеры.
Ну все действительно на стадии экспериментов - а вы хотели готовую испытанную технологию? Ну такой еще нет.
Пока были испытания на стендах. Там использовали дешевые твердотельные лазеры. На растоянии до 140 метров.
Может через 5-10 лет дойдут до полетных испытаниях в атомсфере.

Главное что это возможно - а значит для магнитной катапульты появилась некая надежда обойтись без 30 км башен.
Если поставить катапульту на высоте в 5 км. И использовать лазер (или там плазменную оболочку) - и снизить сопротивление воздуха в 10 раз - то это будет примерно равно высоте в 20 километров. Вполне прилично.

[cross-track]

Там где-то было и про ИК лазеры.
Ну все действительно на стадии экспериментов - а вы хотели готовую испытанную технологию? Ну такой еще нет.
Пока были испытания на стендах. Там использовали дешевые твердотельные лазеры. На растоянии до 140 метров.
Может через 5-10 лет дойдут до полетных испытаниях в атомсфере.

Главное что это возможно - а значит для магнитной катапульты появилась некая надежда обойтись без 30 км башен.
Если поставить катапульту на высоте в 5 км. И использовать лазер (или там плазменную оболочку) - и снизить сопротивление воздуха в 10 раз - то это будет примерно равно высоте в 20 километров. Вполне прилично.

Только это ведь не вертикальная катапульта, а под наклоном. И если перегрузка не более 5Ж, то длина разгона будет около 30 км, как об этом здесь уже писалось.

[sychbird]

Там где-то было и про ИК лазеры.
Ну все действительно на стадии экспериментов - а вы хотели готовую испытанную технологию? Ну такой еще нет.
Пока были испытания на стендах. Там использовали дешевые твердотельные лазеры. На растоянии до 140 метров.
Может через 5-10 лет дойдут до полетных испытаниях в атомсфере.

Главное что это возможно - а значит для магнитной катапульты появилась некая надежда обойтись без 30 км башен.
Если поставить катапульту на высоте в 5 км. И использовать лазер (или там плазменную оболочку) - и снизить сопротивление воздуха в 10 раз - то это будет примерно равно высоте в 20 километров. Вполне прилично.

Только это ведь не вертикальная катапульта, а под наклоном. И если перегрузка не более 5Ж, то длина разгона будет около 30 км, как об этом здесь уже писалос

Считать имеет смысл на высоту реальной плотности атмосферы в 12-15 км Там основные потери от аэродинами.
Не сопоставлять эти данные с данными обычных носителей. Там иной скоростной профиль и иные потери относительно высоты подъема.

[Sembler]

Там где-то было и про ИК лазеры.
Ну все действительно на стадии экспериментов - а вы хотели готовую испытанную технологию? Ну такой еще нет.
Пока были испытания на стендах. Там использовали дешевые твердотельные лазеры. На растоянии до 140 метров.
Может через 5-10 лет дойдут до полетных испытаниях в атомсфере.

Главное что это возможно - а значит для магнитной катапульты появилась некая надежда обойтись без 30 км башен.
Если поставить катапульту на высоте в 5 км. И использовать лазер (или там плазменную оболочку) - и снизить сопротивление воздуха в 10 раз - то это будет примерно равно высоте в 20 километров. Вполне прилично.

Только это ведь не вертикальная катапульта, а под наклоном. И если перегрузка не более 5Ж, то длина разгона будет около 30 км, как об этом здесь уже писалос

Считать имеет смысл на высоту реальной плотности атмосферы в 12-15 км Там основные потери от аэродинами.
Не сопоставлять эти данные с данными обычных носителей. Там иной скоростной профиль и иные потери относительно высоты подъема.

Приведенный выше расчет дает длину разгонного участка при равноускоренном движении - более 36 км. Расчет не рассматривает какие затраты энергии потребуются разгонному комплексу - предполагается, что мощности будет достаточно для получения постоянного ускорения 5g. Длина конструкции 36 км для достижения "бесплатной" скорости всего 6 Махов делает идею линейной электромагнитной катапульты для запуска в космос нереалистичной.
С рельсотронами в свое время игрались для разгона "неживых" болванок (снарядов) с очень большим ускорением, но из-за большого количества недостатков технология не получила развития.  Поэтому SpinLaunch наматывает километры с помощью центрифуги, но и про нее уже года три ничего не слышно.

PS. Несколько авторов на форуме придают "магнитному взаимодействию" некий сакральный смысл. Говорить отдельно об электростатике и магнитном поле можно только в небольшом количестве задач. Там где есть динамика нужно говорить об электромагнитном взаимодействии/полях. Это стало известно около 200 лет тому назад и в середине 19 века Максвелл разработал систему уравнений, описывающую электромагнитные поля. Магнитное поле - частный случай электромагнитного.

[Юрий Михайлович Темников]

Приведенный выше расчет дает длину разгонного участка при равноускоренном движении - более 36 км. Расчет не рассматривает какие затраты энергии потребуются разгонному комплексу - предполагается, что мощности будет достаточно для получения постоянного ускорения 5g. Длина конструкции 36 км для достижения "бесплатной" скорости всего 6 Махов делает идею линейной электромагнитной катапульты для запуска в космос нереалистичной.

Товарищ не совсем прав. Такая скорость добавляет к энергии горения РТ,около 10 мдж\кг,ещё 2 мдж\кг,причём не только к топливу,но и к всей массе РН. Что с учётом чрезвычайно  низким КПД ракеты на малых скоростях полёта,весьма солидная добавка.

[Юрий Михайлович Темников]

Кстати о китайцах.... У них там и высоты побольше... И экспериментальный вакуумный (труба) маглев уже изобразили,вовсю экспериментируют.
Так на всякий случай,если не совсем понятно. Именно в космических целях.

[garg]

Тибетское нагорье конечно тоже неплохое место географически, хотя топология так себе. Трамплина на восток естественного, большой длины там не найти, только коротыши для экспериментов. Но с остальными ресурсами там швах.

[cross-track]

Тибетское нагорье конечно тоже неплохое место географически, хотя топология так себе. Трамплина на восток естественного, большой длины там не найти, только коротыши для экспериментов. Но с остальными ресурсами там швах.

Всем бы такой швах!