Через эжектор к звездам!

[X]

добрый вечер.
Написано буквально следующее.
"При реальных значениях коэффициентов потерь уже при W=0.2-:-0.3
выигрыш в тягеисчезает, а для больших значений скорости движения вместо прироста получится снижение тяги."
Здесь W=Wн/W1 где Wн-скорость набегающего потока или скорость движения, W1-скорость истеченя ижектирующего газа.
Надо понимать, что тяга изменяется нелинейно. Эжекторные увеличители тяги существуют и используются. Для ракетного двигателя все же на уровне земли и при недорасширении скорость истечения из ракетного сопла (ижектирующий газ) не будет близка к 3000м/сек.
ing

[ing]

Прошу прощения за предыдущий вход без имени, забыл войти.
ing

[avmich]

Да, похоже на то :) . Интересно...

[Старый]

Это ракетно-прямоточный двигатель. Это не то. У нас такого навалом, ещё начиная с ЗРК Куб. А может и раньше.

[Старый]

(Это я про ракету "Койот")

[Agent]

Это ракетно-прямоточный двигатель. Это не то. У нас такого навалом, ещё начиная с ЗРК Куб. А может и раньше.

А в чем разница то?

[Старый]

А в чем разница то?

В том, что это обычный прямоточный двигатель. Подача воздуха в камеру сгорания осуществляется скоростным напором, как и положено в прямоточнимке, а не эжекцией. Ракетный двигатель в данной схеме служит для воздуха лишь источником восстановительного газа, который дожигается с воздухом.

[ing]

Доброй утро.
Я предложил бы тему шире.
" Эффективные способы присоединения масс воздуха для увеличения импульса и тяги реактивных двигателей."
Быть может выделив в отдельную тему.
Итак мы имеем:
1 Компрессирование воздуха и на нагрев его в ВРД химической энергией топлива.
 (Можно разделять способы сжатия и передачи энергии толива в ВРД)
2 Эжекторный способ присоединения масс воздуха.
 (дозвуковые и сверхзвуковые эжекторы).
Этот способ как и первый подробно исследован и обсуждение имеет смысл только для повышения информированности участников форума.
Прошу предлагать варианты.
ing

[avmich]

Эжекторы :) как средство повышения эффективности вертикально летающих одноступенчатых жидкостных (т.е. с относительно дорогой тягой, тяга к массе относительно мала) ракет.

Оценки на ратмановском (кудос) спредшите показывают, что секунд 70 скорость не превышает 200 м/с, при начальной тяговооружённости где-то 1,2, малом УИ (205)... Высота, на которой достигается 200 м/с - это километров 7, там уже атмосфера настолько реже, что эжектор мешает мало, только массу лишнюю даёт, но не сопротивление...

Не используют, видимо, потому, что РН летают невертикально... отчасти, во всяком случае, поэтому.

Поправьте, если ошибаюсь.

[X]

Не используют, видимо, потому, что РН летают невертикально...

Это наверное самая последняя причина по которой не используют эжекторы.
Тут ведь из-за чего проблема ?  Мы по сути устраиваем обмен импульсом между реактивной струей и подсасываемым ее воздухом.  Этот процесс идет на границе струи .  Не самый лучший вариант.  Чтобы получить выигрыш в тяге длина смешения струй должна раз в 10 превзойти характерный диаметр струи. Представляете что будет если к бустеру прикрутить 10-15 метровую трубу диаметром метра 2 ? Я вообще не представляю как это скомпоновать. А сколько это будет весить ? А аэродин потери ?

Поэтому мы пойдем другим путем. Как давно предлагает ing надо приделать эжектор к PDE (pulse detonation engine) .  Существенно нестанционарный характер течения при "взрывах" уменьшает длину смешения в разы  Этот факт был проверен в CFD и на реальных экспериментах.  Окромя того сам PDE - весьма перспективная вещь . Простой как палка и эффективный . Было бы неплохо сделать связку УРМов с эжекторными PDE .  А еще лучше что-то ароде АКС

[avmich]

Представляете что будет если к бустеру прикрутить 10-15 метровую трубу диаметром метра 2 ? Я вообще не представляю как это скомпоновать. А сколько это будет весить ? А аэродин потери ?

Эжектор будет выступать за диаметр бустера во все стороны, находиться сзади... сзади, видимо, всего в ракете.

Весить эжектор может немного - нужна "всего лишь" жёсткая труба. Можно из пластиков сделать. Ну, например, если квадратный метр пластика весит 6 кг, то такая труба, как Вы упомянули, будет весить, скажем, 400 кг. А диаметр 2 метра - это двигатель уже на десятки тонн тяги... Если двигателей несколько, трубы на каждом пропорционально меньше, общая длина в результате уменьшается.

Аэродинамические потери предположительно отсутствуют - когда ракета идёт в плотной атмосфере, то скорость ещё мала и эжектор даёт положительную тягу. Когда скорость велика, и эжектор тягу давать перестаёт - атмосфера вокруг уже такая редкая, что особого сопротивления не получается. По моему, конечно, мнению.

Было бы неплохо сделать связку УРМов с эжекторными PDE .

Когда двигателей много, можно сделать один эжектор, общий на всех, а можно каждый движок обернуть эжектором... Если бустеров несколько, то делать общий эжектор неудобно по конструкционным соображениям, а делать отдельные - надо обеспечить доступ воздуха к каждому. Так что тут проблемы...

А еще лучше что-то ароде АКС

Мы с Вами о разного уровня осуществимости говорим :) . Эжектор, наверное, можно и на ракетолюбительские конструкции ставить. А вот АКС...

Интересно, как дела у Стримфлоу.

[X]

Эжектор будет выступать за диаметр бустера во все стороны, находиться сзади... сзади, видимо, всего в ракете.

Не представляю. Сделайте иллюстрацию как вы это видите.  Можно ли вообще прикрутить эту конструкцию без принципиальных переделок имеющихся РН (?!).

Весить эжектор может немного - нужна "всего лишь" жёсткая труба. Можно из пластиков сделать. Ну, например, если квадратный метр пластика весит 6 кг, то такая труба, как Вы упомянули, будет весить, скажем, 400 кг. А диаметр 2 метра - это двигатель уже на десятки тонн тяги... Если двигателей несколько, трубы на каждом пропорционально меньше, общая длина в результате уменьшается

2 метра - это скромная оценка снизу. на деле труба еще больше выйдет. И из пластика ее не сделать , бо внутрях будет ракетная струя с Т=1000-1500 градусов. Один только радиационный поток под 100 кВт/м2 .  Сгорит в момент. Днища ракет специально уделывают жаропрочными сплавами . Принимают в общем меры.
Опять же прочность. Акустические нагрузки от маршевых двигателей ого-го.

[avmich]

На ЖРД ставят неохлаждаемые углепластиковые сопла. Держат 1500К шутя. И прочность вполне приличная на этой температуре - уж во всяком случаелучше стали или алюминия.

Насчёт имеющихся РН - не знаю. На fido7.ru.space года два назад обсуждали стартовый ускоритель для Р-7 на ВРД с эжекторами, но чем дело закончилось - не знаю.

Я скорее смотрю, как эжектор на малых ракетах может быть полезен. 100 тонн тяги РД-107 - это много :) а вот, скажем, для зондирующей ракеты, с тягой, скажем, 5 кН...

[ing]

Если хочется эжектор, то совсем не нужно его прикручивать к ракете. Делаем эжектор длиной метров 100 или болееи оставляем его на земле. Получили базуку.
ing

[Дмитрий from 336]

.... Делаем эжектор длиной метров 100 или болееи оставляем его на земле. Получили базуку.
ing

Это шутка юмора такая.  
Ведь можно и более эффективно -  пушкой...
А "дополнительная" тяга эжектора  обусловлена несколькими причинами, кстати.  Опыты делались в основном в статическом режиме и тут прирост иногда бывал действительно велик.  У Абрамовича, кстати, об этом сказано напрямую - с ростом скорости - эффективность падает (причем быстро).  Это имеются ввиду эжекторы непрерывного действия для которых коэфф. увеличения тяги может достигать ~20%,  а вот для PDE - такой прирост может достигать ~80%.  Но опять же - на стенде.  При старте т.е.  А дальше  и очень быстро все сожрет  Сх.  Так что даже и не 70 м/с будет "максимальная скорость", а жалкие полтора десятка м/с...

[avmich]

Согласно Абрамовичу, эжектор даёт ощутимую (процентов 10 и выше) прибавку тяги до скоростей примерно 0,2 УИ. Для ракет с УИ 2000 м/с - это скорости до 400 м/с ... Даже 200 м/с ракета (особенно с небольшой тяговооружённостью) набирает десятки секунд. Получается, что эжектор вполне мог бы быть выгоден на первой ступени вертикально стартующих ракет.

Опять же, надо считать, конечно, насколько выгоден.

[X]

Вспоминаются такие пепелацы - колеоптеры. У них было кольцевое крыло со встроенным туда двигателем.

[X]

2 метра - это скромная оценка снизу. на деле труба еще больше выйдет. И из пластика ее не сделать , бо внутрях будет ракетная струя с Т=1000-1500 градусов. Один только радиационный поток под 100 кВт/м2 .  Сгорит в момент. Днища ракет специально уделывают жаропрочными сплавами . Принимают в общем меры.
Опять же прочность. Акустические нагрузки от маршевых двигателей ого-го.[/quote]
Ракеты вертикального старта на эжекторах летают у меня уже около семи лет. В этом году я перешел от легких спортивных моделей к тяжелым показательным моделям у которых эжекторные окна находятся в передней части модели. Некоторое увеличение тяги достигается, это заметно на глаз. Но в основном я применяю эту схему для улучшения центровки модели, благодаря чему можно почти избавиться от стабилизаторов. Конструктивно эжектор представляет трубу, в которой сделаны четыре продольных прорези. По периметру ширина прорезей составляет 2/3, а по высоте 1,3 калибра, ниже окон идет глухая часть трубы длиной от одного калибра. (все размеры получены опытным путем).
По части тепловых нагрузок: наш эжектор представляет собой трубу, состоящую из одного слоя ватмана. После полета нет не только прогаров, но даже потемнений от взаимодействия со струей от двигателя. Воздушный поток попадая через эжекторные окна отжимает струю от двигателя к оси и никакого взаимодействия не происходит.
Немного пришлось повозиться над прочностью эжекторных окон, особенно у больших моделей с мощными двигателями. Пришлось подкреплять их внешними объемными балками, после чего схлопывание эжекторов из-за разряжения прекратилось.
Таким образом не знаю, как для космических нужд, а для моделей эжекторы подошли очень хорошо и было проведено уже около сотни успешных полетов, чего и вам в космических нуждах желаю

[Bell]

Неслабо!
Ватман, говорите? Т.е. нагрузки небольшие?

[X]

У меня был случай, когда нагрузку двигателя тягой в 1 кг выдержал эжектор калибром 30 мм изготовленный из двух слоев писчей бумаги проклееной 88-ым клеем. Правда при попытках повтора пришлось систему укреплять, т.к. 4 балки высотой 40 мм и шириной 8 мм из оных двух слоев отрывало начисто сразу, но это уже потом