Тяга ЭРДвигателей

[X]

Как известно,ЭРД(всех видов)обладают слабой тягой и высоким УИ.Возможно ли,хотя бы теоретически,значительно поднять тягу ЭРД или есть какие-то принципиальные ограничения,не позволяющие сделать это?

[Старый]

Как известно,ЭРД(всех видов)обладают слабой тягой и высоким УИ.Возможно ли,хотя бы теоретически,значительно поднять тягу ЭРД или есть какие-то принципиальные ограничения,не позволяющие сделать это?

 Мощность. Тяга пропорциональна электрической мощности. Вес правда тоже.

[X]

Насколько я помню на данный момент минимальная цена тяги для ЭРД ~ 80 Вт/мН при Уи ~ 600 c. Ставим на борт ЯР большой мощности и вперед:)

[X]

Прошу прощения за опечатку конечно же цена тяги 80 Вт/г или примерно 8 Вт/мН.

[Новый]

...есть какие-то принципиальные ограничения,не позволяющие сделать это?

Я вижу только одно ПРИНЦИПИАЛЬНОЕ ограничение - КПД.
Он не может быть более 100%.
Остальное технически реализуемо: делаешь КА состоящий из одного большого ЭРД, одного ЯР и танков для рабочего тела. И будет летать такая фиговина со страшной скоростью.  :roll:  
У амеров уже есть разработки диаметром больше метра.
А у нас есть разработки с тягой более 1.5 Н, УИ - более 300 с., мощностью боле 30Квт, и ресурсом в три года непрерывной работы.  

[/img]

[Игорь Суслов]

У амеров уже есть разработки диаметром больше метра

Разработки чего "диаметром больше метра"?

[МиГ-31]

У амеров уже есть разработки диаметром больше метра

Разработки чего "диаметром больше метра"?

Гусары, молчать! :lol:
 А то завтра про эти крупнокалиберные разработке будете в газете читать! :twisted:

[X]

...есть какие-то принципиальные ограничения,не позволяющие сделать это?

Я вижу только одно ПРИНЦИПИАЛЬНОЕ ограничение - КПД.
Он не может быть более 100%.
Остальное технически реализуемо: делаешь КА состоящий из одного большого ЭРД, одного ЯР и танков для рабочего тела. И будет летать такая фиговина со страшной скоростью.  :roll:  
У амеров уже есть разработки диаметром больше метра.
А у нас есть разработки с тягой более 1.5 Н, УИ - более 300 с., мощностью боле 30Квт, и ресурсом в три года непрерывной работы.  

[/img]

УИ как-то маловат. Может опечатка, примерно на порядок?

[Новый]

Разработки чего "диаметром больше метра"?

Внешний диаметр ЭРД, если хотите, его размер.

УИ как-то маловат. Может опечатка, примерно на порядок?

Спасибо, УИ, КАНЭШНО, более 3000 а не 300!

[Николай Павловский]

Мощность струи ракетного двигателя - произведение тяги на скорость истечения, деленное пополам. Делим на КПД двигателя (точнее, движителя) - получаем потребную выходную мощность ЭУ.

Следствие вышеприведенной банальности - при фиксированной располагаемой мощности можно иметь либо большую тягу, либо большой УИ.
Если, сохраняя высокий УИ, мы хотим поднять тягу - требуется увеличивать мощность энергоустановки. Но при этом будет, увы, расти ее вес, который сожрет сначала выигрыш от повышения тяги (обычно маневры с большой тягой энергетически выгоднее), а потом и от высокого удельного импульса.

Те же бревна, взгляд сбоку:
зная потребную характеристическую скорость миссии, ставим задачу получить двигательную установку минимальной массы (в рамках неких достигнутых технологий, разумеется).
Повышая УИ, добьемся уменьшения массы рабочего тела, но при этом будет расти мощность и, следовательно, масса бортового источника энергии. Поднимая УИ, дойдем до ситуации, когда рост массы электростанции превысит снижение массы рабочего тела.
Суть: с учетом достигнутых (в плане технологических возможностей) удельных масс энергоустановок и КПД преобразования, для заданной характеристической скорости операции существует строго определенный (и не очень сложно рассчитываемый) оптимальный удельный импульс.

Заметьте, до сих пор разговор шел о двигателях вообще, без подробностей не то что устройства, а принципа их работы.

Теперь кратко коснемся ограничений, накладываемых физикой конкретных схем ЭРД.
Для электронагревных очевидным лимитирующим фактором будет, разумеется, температура нагревателя - ну, это очевидно и не интересно.
Для электростатических (ионники, напр.) мы ограничены плотностью тока (грубо говоря - числом вылетающих ионов на единицу площади) - тут существуют не только практические, но и чисто физические ограничения. Чтобы поднять тягу, надо увеличивать "калибр" двигателя, а это тянет за собой массу конструктивно-технологических проблем. Я в свое время проектировал ионный двигатель диаметром порядка метра - результат весьма относительно напоминал привычные конструкции и, по тогдашним временам, по крайней мере, казался нам явным пределом.
У двигателей, которые разгоняют плазму, есть ограничения на ее плотность, там всякие гадости типа неустойчивости шнура лезут и т.п. - опять же, есть чисто физические ограничения.

В общем - не все так просто.

[Oleg]

Чтобы поднять тягу, надо увеличивать "калибр" двигателя

А если не качеством (точнее не только качеством), а количеством?
Например есть небольшой двигатель с "приличным" КПД и для увеличения мощности не проектировать новый более мощный, а собрать связку из небольших?

[X]

ЭРД большой тяги уже внутри своей конструкции работают как много параллельных лучей. А к качестве двигателя основной тяги по другому , как паралельно и не используешь. Время работы единичного двигателя ограничено эрозией оптики и всегда нужно иметь аварийный запас на случай отказа части двигателей.

[X]

Амы проблему с плотностью тока решили иным способом - создали коллоидный двигатель. Т.е. разгоняются не ионы а мелкие заряженные капли РТ.

[Николай Павловский]

Чтобы поднять тягу, надо увеличивать "калибр" двигателя

А если не качеством (точнее не только качеством), а количеством?
Например есть небольшой двигатель с "приличным" КПД и для увеличения мощности не проектировать новый более мощный, а собрать связку из небольших?

30 двигателей Н-1 помните?  :wink:

Если серьезно, то в случае ЭРД много маленьких хоть и хорошо в плане резервирования (в отличие от РН отказ даже многих двигателей не фатален), но уменьшает эффективность - например, увеличивается влияние краевых эффектов в ионном двигателе.
Гм... Грубо поясню: в некотором смысле иооник - таже электронно-лучевая трубка, что в мониторе перед Вами, только разгоняются не электроны, а ионы.
Фокусировка изображения на самых краях экрана похуже, не правда ли? А в двигателе это ухудшение фокусировки приводит к расхождению струи и снижению УИ.
При многих маленьких движках больше суммарная площадь поверхности каналов - больше потери.
Усложняется система подачи - а при тех мизерных расходах, что характерны для ЭРД, трубки и так на грани капилляров...
Ну, и т.д. и т.п., общий принцип повышения КПД машины при увеличении масштаба (в разумных пределах) работает и здесь.

[X]

При повышении тяги а, следовательно, и мощности всегда можно найти разумный компромисс относительно мощности в единичном двигателе и количеством двигателей в ДУ. Все, в конечном счете, будет зависеть от конкретных параметров (тяга, Уи, доступная мощность и естественно надежность). Например, требуется ДУ на ионниках мощностью 100 кВт. Что лучше один двигатель мощностью 100 кВт или 2 по 50 кВт, 4 по 25 и т.д?
А если еще допустим уже есть готовый 10 кВт ионник? Наверняка окажется что с точки зрения финансовых затрат лучше взять 10 готовых двигателей, чем разрабатывать новый пусть даже у него и КПД будет немного повыше.

[toshka]

Как известно,ЭРД(всех видов)обладают слабой тягой и высоким УИ.Возможно ли,хотя бы теоретически,значительно поднять тягу ЭРД или есть какие-то принципиальные ограничения,не позволяющие сделать это?

Не поделитесь мат. моделью для средних умов? Увязка  мощности энергоустановки с возможными параметрами движка...Чтобы просто представлять, о чем речь - а то несколько смущают встречающиеся предложения - типа реактор побольше и чуть ли не к звёздам...

[X]

Итак,большая тяга и высокий УИ в ЭРД,исходя из высказанных мнений,вещи принципиально несовместимые.Но может быть этого можно достичь на двигателях,работающих на других прнципах,ЯРД,например,или используя лазерные технологии?

[Старый]

Итак,большая тяга и высокий УИ в ЭРД,исходя из высказанных мнений,вещи принципиально несовместимые.

Почему же? Обеспечьте необходимую электрическую мощность и будет вам и тяга и УИ.

Но может быть этого можно достичь на двигателях,работающих на других прнципах,ЯРД,например,или используя лазерные технологии?

То же самое. Обеспечьте мощность и всё будет. Закона сохранения энергии ведь пока что никто не отменял...

[X]

Старый - Почему же? Обеспечьте необходимую электрическую мощность и будет вам и тяга и УИ.
 
Ну это как раз понятно,только как же обеспечить необходимую электрчекую мощность на практике - ведь вес конструкции и её громоздкость растут.Возможно в этом и заключается принципальная невозможность

[Старый]

Ну это как раз понятно,только как же обеспечить необходимую электрчекую мощность на практике - ведь вес конструкции и её громоздкость растут.Возможно в этом и заключается принципальная невозможность

 О! Золотые слова! В этом то и вся загвоздка...