|
Концепт челнока космос-поверхность
|
|
| SpaceEngineer | Дата: Понедельник, 11.03.2013, 18:39 | Сообщение # 151 |
Автор Space Engine
Группа: Администраторы
Российская Федерация
Сообщений: 5547
Награды: 55
Статус: Offline
| Думаю, чтобы избавиться от проблем с гиперзвуком, надо просто выпрыгивать из атмосферы на относительно небольших скоростях, и включать ракетный двигатель (ЯРД/ТЯРД) уже почти в вакууме. Зависать над поверхностью, взлетать и набирать высоту/скорость до 3-5М - на обычных ВРД. На конечном участке разгона разворачивать аапарат вертикально и подниматься просто по инерции. Посчитаем, на какую высоту по инерции взлетит корабль на Земле, с начальной скоростью v0 = 3М = 1 км/с. Трением о воздух пренебрегаем. g = 10 м/с2. Начальная высота h0 = 20 км - взято с потолка. До какой высоты работают обычные ВРД? Там вроде проблема с нехваткой кислорода для горения топлива, но т.к. у нас электричество, это не проблема.
vкон = v0 - g*t = 0 отсюда t = v0/g = 1000 / 10 = 100 сек
h = h0 + v0*t - g*t2/2 = 20000 + 1000*100 - 10*1002/2 = 70 км
Не так уж и плохо. На такой высоте уже можно запускать ЯРД/ТЯРД, направив струю горизонтально, и набирать первую космическую. С ускорением 3g = 30 м/с2 первая космическая 8.2 км/с будет набрана за 270 секунд. Но за это время корабль успеет упасть обратно на поверхность. Так что надо направлять струю не горизонтально, а под углом вниз, чтобы часть тяги компенсировала притяжение планеты. При тяге 3g, надо наклонить корабль на угол arcsin(1/3) = 19° к горизонту, тогда вертикальная составляющая тяги будет 1g, горизонтальная - sqrt(32 - 12) = 2.83g. С таким ускорением первая космическая будет достигнута за 290 сек - почти 5 минут. На самом деле вертикальную составляющую тяги надо ещё немного увеличить, чтобы корабль продолжал набирать высоту, достигнув 200-300 км (НЗО).
Как вам такая схема вывода на орбиту? Надо будет попробовать её в "Орбитере". Не факт что это даст ощутимый выигрыш в экономии топлива - всё-таки за счёт ВРД корабль просто набирает высоту. Зато потом можно относительно безопасно использовать ТФЯРД / ГЯФРД, выхлоп на большой высоте рассеится и не загрязнит локально поверхность Земли.
|
|
|
| |
| kimitsu42 | Дата: Суббота, 16.03.2013, 10:04 | Сообщение # 152 |
Космический пилот
Группа: Команда SE
Российская Федерация
Сообщений: 132
Награды: 0
Статус: Offline
| Цитата (SHW) Почему шаттл обязательно должен иметь гиперзвуковой двигатель?
Потому что иначе это шаттл-калека. Можно ведь обойтись деревянными колесами на машинах, телеги так веками ездили и нормально, так зачем придумывать шины?
Шаттл может обойтись без ГПВРД. Он может обойтись вообще без ВРД. Но тогда это не шаттл, а ракета. Для планет с сильно разреженной атмосферой придется пользоваться ракетами. Если нет желания держать в ангаре и шаттл и ракету, придется или предусматривать в шаттле посадку на хвост, или обходиться ракетой, или отказаться от посадок на безатмосферные тела.
Цитата (SHW) То есть гиперзвуковой двигатель нам лишь позволит сократить затраты топлива на разгон в верхних слоях атмосферы.
ГПВРД ограничен не высотой, а диапазоном скоростей. Он работоспособен от самой поверхности, до верхних слоев атмосферы. Чем выше, тем ниже плотность воздуха и растет скорость звука. На определенной высоте шаттлу не будет хватать скорости что бы поддерживать необходимую тягу нагнетаемым воздухом и только тогда придется добавить водорода из баков. Так что это очень сильно экономит рабочее тело, а значит можно взять больше полезной нагрузки.
Цитата (SpaceEngineer) Думаю, чтобы избавиться от проблем с гиперзвуком
А какие с ним проблемы? Я вижу сплошь удобства. Это простой как кирпич двигатель, при использовании его с ТЯРД. Есть только одно неудобство - посадка. Можно обойтись вообще без ВРД и садиться на хвост, тогда нужно будет только место подобрать покрепче. До 3М разгоняемся ТЯРДом, потом переходим на забортный воздух, разгоняемся до 40М, набирая высоту, и когда не хватит тяги - снова на ТЯРД. Фактически это не ГПВРД, а ТЯРД с гиперзвуковой подачей рабочего тела из окружающего воздуха.
Цитата (SpaceEngineer) надо просто выпрыгивать из атмосферы на относительно небольших скоростях, и включать ракетный двигатель (ЯРД/ТЯРД) уже почти в вакууме. Зависать над поверхностью, взлетать и набирать высоту/скорость до 3-5М - на обычных ВРД
Зачем обходиться 3-5М, когда можно разгоняться до 30-50М? Ограничение существующих образцов - химическое топливо не успевает сгорать на скоростях больше 15-20М, что для нас не актуально. Нам важнее становится охлаждение корпуса.
Цитата (SpaceEngineer) До какой высоты работают обычные ВРД? Там вроде проблема с нехваткой кислорода для горения топлива, но т.к. у нас электричество, это не проблема.
В 1977 году летчик-испытатель А. Федотов установил на МиГ-25 абсолютный мировой рекорд высоты полета 37650 м. Рабочие условия МиГ-25: скорость 2,5М (на 3М трескается кабина), высота 25км.
38км - это предел для ВРД. А ГПВРД может еще лететь и лететь, как по высоте, так и по скорости.
Цитата (SpaceEngineer) На такой высоте уже можно запускать ЯРД/ТЯРД, направив струю горизонтально, и набирать первую космическую.
Цитата (SpaceEngineer) выхлоп на большой высоте рассеится и не загрязнит локально поверхность Земли.
ЯРД на Земле никогда не разрешат. Даже одной аварии достаточно для хорошего загрязнения. ТЯРД в этом плане безопасен.
Цитата (SpaceEngineer) С ускорением 3g = 30 м/с2 первая космическая 8.2 км/с будет набрана за 270 секунд.
Только сейчас осознал что 8,2 км/с это всего 25М
А вторая космическая 11,2 км/с = 34М
То есть принципиально возможно разогнаться на ГПВРД до скоростей, позволяющих улететь с Земли. А это значит ТЯРД потребует минимального запаса водорода для орбитальных маневров.Добавлено (16.03.2013, 00:08)
---------------------------------------------
Межпланетная Сессна - как поведет себя земной самолет в новых условиях.
За всем обсуждением челнока, мы забыли о главном: гравитация и подъемная сила.
Раз в шаттле находятся люди, можно предположить что приземляться мы будем на планеты с максимум 2g. При большей гравитации не помогут и экзоскелеты.
Остается ограничение по плотности атмосферы - чем ниже плотность, тем выше нужна скорость. Добавлено (16.03.2013, 10:04)
---------------------------------------------
З.Ы.: соотношения показателей Земля/Титан:
Радиус = 6400/2600 км
Масса = 6Е24/1,3Е23 кг
g = 9,8/1,352 м/с²
Давление = 101,3/146 кПа
Плотность атмосферы в свою очередь зависит от состава и гравитации. Состав опять же ограничен человеком (никто не полетит на венеру), что дает возможность рассчитывать на определенную плотность воздуха для полета шаттла.
SpaceEngineer, как у тебя задана генерация атмосферы? Интересуют только человеко-безопасные (азотистые?) атмосферы, где человеку захочется погулять.
AMD Athlon II X3 3GHz + 4GB DDR3 + ATI Radeon HD 5770 1024 MB + Win7 64bit
Сообщение отредактировал kimitsu42 - Понедельник, 11.03.2013, 22:12 |
|
|
| |
| Космокрот | Дата: Суббота, 16.03.2013, 16:36 | Сообщение # 153 |
Исследователь
Группа: Пользователи
Российская Федерация
Сообщений: 150
Награды: 2
Статус: Offline
| Цитата (kimitsu42) Плотность атмосферы в свою очередь зависит от состава и гравитации. Состав опять же ограничен человеком (никто не полетит на венеру), что дает возможность рассчитывать на определенную плотность воздуха для полета шаттла.
SpaceEngineer, как у тебя задана генерация атмосферы? Интересуют только человеко-безопасные (азотистые?) атмосферы, где человеку захочется погулять.
Гулять, конечно, это хорошо. Но вместо "обезьянки" и систем жизнеобеспечения для неё выгоднее взять пару удалённо управляемых роботов.
Полагаю, что аппарат должен быть универсальным для планет с атмосферой и без (а иначе надо таскать с собой 1 корабля, что опять же масса). Для посадки "по-ракетному" можно цеплять дополнительный бак для водорода и сбрасывать его при взлёте.
http://spaceengine.org/forum/11-87-5483-16-1328898829
"На этой луне жили эльфы, но прилетела звезда смерти и съела их планету, в результате луна осталась на вытянутой орбите вокруг солнца, а эльфы превратились в снежных людей"
|
|
|
| |
| kimitsu42 | Дата: Воскресенье, 17.03.2013, 00:03 | Сообщение # 154 |
|
Космический пилот
Группа: Команда SE
Российская Федерация
Сообщений: 132
Награды: 0
Статус: Offline
| Цитата (Космокрот) Гулять, конечно, это хорошо. Но вместо "обезьянки" и систем жизнеобеспечения для неё выгоднее взять пару удалённо управляемых роботов.
Роботы будут выполнять всю тяжелую работу. Но всегда найдутся места, где захочется побывать лично. Другое дело что движок пока не может предоставить таких мест.
Цитата (Космокрот) Полагаю, что аппарат должен быть универсальным для планет с атмосферой и без (а иначе надо таскать с собой 1 корабля, что опять же масса).
Полагаю должен быть выбор сколько и каких аппаратов возить с собой. Не стоит пугаться лишнего груза, он - полезная нагрузка.
AMD Athlon II X3 3GHz + 4GB DDR3 + ATI Radeon HD 5770 1024 MB + Win7 64bit
|
|
|
| |
| mikeZ83 | Дата: Четверг, 21.03.2013, 11:37 | Сообщение # 155 |
Наблюдатель
Группа: Пользователи
Российская Федерация
Сообщений: 18
Награды: 0
Статус: Offline
| Как вам такой наземный транспорт http://info.sibnet.ru/?id=347817#nc
|
|
|
| |
| SHW | Дата: Четверг, 21.03.2013, 13:30 | Сообщение # 156 |
Строитель Миров
Группа: Команда SE
Нидерланды
Сообщений: 618
Награды: 10
Статус: Offline
| Прикольно, судя по подвеске, его реально превратить в шагающего квадропода, если надо будет.
Win7 Pro x64
Intel Core2Quad 2.5GHz 4GiB RAM
NVidia GForce 9800 1 GiB
|
|
|
| |
| AleksRoss | Дата: Вторник, 03.09.2013, 18:09 | Сообщение # 157 |
Наблюдатель
Группа: Новички
Беларусь
Сообщений: 8
Награды: 0
Статус: Offline
| я считаю, что челноку (как и вообще любому управляемому средству в игре) необходим автопилот. сколько я не пытался полетать на шаттлах над поверхностью планет, все полеты вскоре заканчивались неконтролируемым падением с кувырканием. пускай ручное управление пока останется для симуляторов полетов вроде Орбитера, хотя даже в том же Орбитере такой сложный маневр как переход к ретроградному движению не доверили пользователю.
Концепцию автопилота я представляю себе как совокупность hotkeys, позволяющие кораблю автономно выравнивать крен, тангаж, удерживать высоту и/или скорость. Не знаю правда насколько это реализуемо на движке SE.
|
|
|
| |
| Lunet2 | Дата: Воскресенье, 15.09.2013, 16:53 | Сообщение # 158 |
|
Наблюдатель
Группа: Новички
Российская Федерация
Сообщений: 5
Награды: 0
Статус: Offline
| Цитата (kimitsu42)
Раз у нас шаттл летает в атмосфере, логично будет использовать ГПВРД для экономии рабочего тела и повышения полезной нагрузки.
ГПРВД по названию - воздушный двигатель.
Нет ни какой гарантии что на планетах будет атмосфера и уж тем более что в ней будет кислород.
Плюс зачем на борту атомная силовая установка? При распаде кристаллической решётки металлического водорода и так энергии прорва выделяется.
Вот, кстати, проект воздушно космического корабля с ЯСУ:
http://www.testpilot.ru/russia/myasishchev/m/19/
М-19
воздушно-космический самолет
Сообщение отредактировал Lunet2 - Воскресенье, 15.09.2013, 17:07 |
|
|
| |
| SpaceEngineer | Дата: Воскресенье, 15.09.2013, 23:40 | Сообщение # 159 |
|
Автор Space Engine
Группа: Администраторы
Российская Федерация
Сообщений: 5547
Награды: 55
Статус: Offline
| Эх, ядерные двигатели... Несбыточные мечты 
|
|
|
| |
| SpaceEngineer | Дата: Воскресенье, 15.09.2013, 23:41 | Сообщение # 160 |
|
Автор Space Engine
Группа: Администраторы
Российская Федерация
Сообщений: 5547
Награды: 55
Статус: Offline
| Цитата (Lunet2) Нет ни какой гарантии что на планетах будет атмосфера и уж тем более что в ней будет кислород.
Так кислород и не нужен, силовая установка же не химическая. Атмосферный газ используется просто как рабочее тело.
|
|
|
| |
| Lunet2 | Дата: Понедельник, 16.09.2013, 07:22 | Сообщение # 161 |
|
Наблюдатель
Группа: Новички
Российская Федерация
Сообщений: 5
Награды: 0
Статус: Offline
| Цитата (SpaceEngineer) Так кислород и не нужен, силовая установка же не химическая. Атмосферный газ используется просто как рабочее тело.
Пусть только как рабочее тело, но тогда существенно усложняется конструкция двигателя, растёт его масса падает надёжность.
Плюс турбина, зараза, крутится - создаёт гироскопический эффект усложняя управление кораблём.
Боюсь, что при наличии на борту АСУ, или даже ТЯРД, игра с использованием атмосферы как рабочего тела не стоит даже свеч.
Выигрываем в энергетике, проигрываем в УИ, надёжности челнока.Добавлено (16.09.2013, 07:22)
---------------------------------------------
Цитата (SpaceEngineer) Эх, ядерные двигатели... Несбыточные мечты sad
Ну почему же несбыточные?
Тему "Холод" просто зарубили.
|
|
|
| |
| SpaceEngineer | Дата: Понедельник, 16.09.2013, 14:00 | Сообщение # 162 |
|
Автор Space Engine
Группа: Администраторы
Российская Федерация
Сообщений: 5547
Награды: 55
Статус: Offline
| Цитата (Lunet2) Выигрываем в энергетике, проигрываем в УИ, надёжности челнока.
Выигрываем в массе, а значит в полезной нагрузке или характеристической скорости.
|
|
|
| |
| SpaceEngineer | Дата: Понедельник, 16.09.2013, 14:03 | Сообщение # 163 |
|
Автор Space Engine
Группа: Администраторы
Российская Федерация
Сообщений: 5547
Награды: 55
Статус: Offline
| Где-то читал про такой способ создания подъёмной силы - нижняя поверхность крыла раскалена, а верхняя холодная. Думаю объясняется это так: молекулы водуха, сталкиваясь с горячей нижней поверхностью, отскакивают от неё с большей скоростью, чем от верхней холодной поверхности, передавая больший импульс. Не могу вспомнить, где читал про это, и как называется технология. Гуглинг по слову "термоплан" даёт ссылки на дирижибли.
|
|
|
| |
| Lunet2 | Дата: Понедельник, 16.09.2013, 19:18 | Сообщение # 164 |
|
Наблюдатель
Группа: Новички
Российская Федерация
Сообщений: 5
Награды: 0
Статус: Offline
| Цитата (SpaceEngineer) Выигрываем в массе, а значит в полезной нагрузке или характеристической скорости.
Не обязательно. Больно уж сильно зависит от применяемых технологий.
И опять же, если не применять ЯРД, а ТЯРД, до 70 % энергии выделится в нейтронах и улетит по своим делам (именно по этому до сих пор и не построили ТЯЭС). Там масса биологической защиты колоссальная должна быть, хоть и секторной.
ЯРД-не химия ;-) Энергоёмкость урана - 88 250 000 МДж/кг, дейтерий - тритий 337 000 000 МДж/кг, кинетическая энергия спутника на орбите Земли около 33 (!!!) МДж/кг.
Так что при сгорании в термоядерной топке 1 кг дейтерий-тритиевого топлива при КПД 1% (!!!) можно вывести на орбиту порядка 100 тонн грузов,включая массу челнока .
Будь я конструктором подобного космокатера я бы какими-то турбинами просто не заморачивался - напуркуа?
Если ЯРД - то да. Особенно на взлётно-посадочных режимах.Цитата (SpaceEngineer) Где-то читал про такой способ создания подъёмной силы - нижняя поверхность крыла раскалена, а верхняя холодная.
Это для бабочек ;-) Удельная подъёмная сила будет слишком мала, плюс эффект не масштабируемый.
|
|
|
| |
| IvGrad | Дата: Вторник, 17.09.2013, 02:06 | Сообщение # 165 |
|
Космический пилот
Группа: Пользователи
Российская Федерация
Сообщений: 126
Награды: 1
Статус: Offline
| Цитата (SpaceEngineer) Где-то читал про такой способ создания подъёмной силы - нижняя поверхность крыла раскалена, а верхняя холодная.
Не слышал о таком. А вот на ТРИЗе нам рассказывали о способе защиты подводных крыльев судов.
Суть в том, чтобы охлаждать подводные крылья с помощью сжиженного газа, для образования
ледяной корки на их поверхности. Таким образом, при движении судна по воде, происходит
периодическое образование/разрушение части льда, тем самым повышается механическая
прочность крыла на истирание.
А по поводу челнока космос-поверхность, необходимо озаботится о том, что в отсутствии
инфраструктуры (дороги/ВПП/космодромы) - имеет смысл применить схему наподобие
использованной для СВВП Як-141
Естественно, что не обязательно двигатели должны быть "атмосферными". Тем более,
не все планеты имеют атмосферу. Но общий принцип вертикального взлёта/посадки
и горизонтального перемещения - должен быть соблюдён.
|
|
|
| |
ENG
Новый сайт
