ENG Новый сайт

Расширенный поиск
[ Новые сообщения · Пользователи · Правила ]
Концепт челнока космос-поверхность
CirnasДата: Вторник, 17.09.2013, 10:13 | Сообщение # 166
Нет аватара
Наблюдатель
Группа: Пользователи
Российская Федерация
Сообщений: 18
Награды: 0
Статус: Offline
Цитата (Lunet2)
ГПРВД по названию - воздушный двигатель.
Нет ни какой гарантии что на планетах будет атмосфера и уж тем более что в ней будет кислород.

Как уже было сказано, кислород нам совершенно не нужен. ГПВРД предлагался для посадки на атмосферные планеты и заправочных ботов (больше сэкономим - эффективней заправщик).

Цитата (Lunet2)
Плюс зачем на борту атомная силовая установка? При распаде кристаллической решётки металлического водорода и так энергии прорва выделяется.

Нам нужен источник энергии. ЯСУ, а еще лучше ТЯСУ - хороший вариант. Мы не хотим зависить от кислорода - нам нужна прорва энергии.

Цитата (Lunet2)
при наличии на борту АСУ, или даже ТЯРД, игра с использованием атмосферы как рабочего тела не стоит даже свеч.

Не согласен. Если у нас есть много энергии, это не значит что у нас халявный пропеллент.
Кстати, космический ТЯРД не сможет работать в атмосфере - ему нужна будет дополнительная вакуумизация. Кроме того, магнитное сопло работать не будет - ограничиваемся ТЯСУ. Имеем кучу электричества и тепла. Так почему бы не использовать в качестве движетеля ГПВРД, а не искать ЭРД с высокой тягой?

Цитата (Lunet2)
существенно усложняется конструкция двигателя, растёт его масса падает надёжность.

Какраз таки нет ничего проще ГПВРД (не химического). Вся сложность ГПВРД - камера сгорания. Надо успеть на бешеной скорости, за крайне малый промежуток времени сжечь топливо в атмосферном кислороде. У нас же есть возможность заменить камеру сгорания на другое устройство нагревания.

Цитата (Lunet2)
При распаде кристаллической решётки металлического водорода и так энергии прорва выделяется.

Энергия металлического водорода в разы выше взрывчатки. Единицы МВ хватает для саморазогрева до 15-20кК. Это будет отличный двигатель, если его удастся создать.

Добавлено (17.09.2013, 10:13)
---------------------------------------------

Цитата (Lunet2)
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.


Рекомендую почитать. Самый правдоподобный ТЯРД открытой конструкции, написанный доступным языком, из всех что мне встречались.

Атмосферу мы используем не для экономии энергии (у нас ее прорва), а для экономии водорода, которой надо слетать собрать. В условиях развитой инфраструктуры ГПВРД-шаттлы может и потеряют актуальность, но для базового исследовательского корабля будет выгодней взять дополнительно ГПВРД-шаттл и сэкономить массу водорода, а значит и времени на его добычу.


AMD Athlon II X3 3GHz + 8GB DDR3 + ATI Radeon HD 5770 1024 MB + Win7 64bit
Lunet2Дата: Воскресенье, 06.10.2013, 08:59 | Сообщение # 167
Нет аватара
Наблюдатель
Группа: Новички
Российская Федерация
Сообщений: 5
Награды: 0
Статус: Offline
Цитата (Cirnas)
Нам нужен источник энергии. ЯСУ, а еще лучше ТЯСУ - хороший вариант. Мы не хотим зависить от кислорода - нам нужна прорва энергии.

Ну, в случае использования металлического водорода использовать именно его в генераторах электричества будет весьма и весьма разумно. Энергоёмкость высока. Конструкция подобного генератора - проста.
Так же МВ будет весьма и весьма удобно использовать как топливо для обслуживающих роботов, беспилотных зондов, спутников связи, АМС, вездеходов подогрева скафандров ;-).
И вообще, МВ можно использовать как идеальное топливо - окислителя не надо, энергоёмкость велика, отходы отсутствуют, особенно радиоактивные, конструкция генератора проста и надёжна, если использовать пучковые генераторы. У них теоретический КПД всё-таки 100 %.
Цитата (Cirnas)
Рекомендую почитать. Самый правдоподобный ТЯРД открытой конструкции, написанный доступным языком, из всех что мне встречались.

За статью спасибо. Давно я таких хороших статей не читал. Вот и определились с параметрами и габаритами ТЯРД.
А так же с тем, что ТЯРД использовать в атмосфере нельзя.
Первые выводы.
1) Раздельная силовая установка. "Пространственная" и "планетарная".
Цитата (Cirnas)
Вся сложность ГПВРД - камера сгорания.

Не только камера сгорания. Ещё воздухозаборник. Сформировать скачок уплотнения, что бы он попал точно в камеру сгорания тоже весьма и весьма нетривиальная задача. Плюс воздухозаборник чётко рассчитан на весьма узкий диапазон скоростей.
Если посмотреть на проблему упрощённо.
Самая большая тяга двигателей нужна при взлёте-посадке. Она должна превышать вес всего шатла, хотя бы процентов на десять.
Опять же, используя внешнее рабочее тело мы экономим энергию (массу возимого топлива) но проигрываем в удельном импульсе.
Фокус в том, что у прямоточников есть существенное ограничение по максимальной скорости. Проблема в том, что рабочее тело, перед тем как оно истечёт из сопла необходимо разогнать до скорости корабля.
Так... Пока думаю.
AerospacefagДата: Воскресенье, 06.10.2013, 18:28 | Сообщение # 168
Строитель Миров
Группа: Пользователи
Российская Федерация
Сообщений: 1019
Награды: 3
Статус: Offline
Цитата (Lunet2)
Раздельная силовая установка. "Пространственная" и "планетарная".

Если использовать ядерные двигатели вместо химических, разницы практически нет - разве что можно КПД повысить за счет использования атмосферы. Если химическая - то в атмосфере можно будет использовать кислород обычным способом, а на орбиту придется тащить уже окислитель. Так что, если мы все-таки настроины использовать атмосферный шаттл, лучше использовать вторую схему - при выходе за атмосферу переключаться на сжиженный окислитель. Да и безопаснее они.

Цитата (Lunet2)
Не только камера сгорания. Ещё воздухозаборник. Сформировать скачок уплотнения, что бы он попал точно в камеру сгорания тоже весьма и весьма нетривиальная задача. Плюс воздухозаборник чётко рассчитан на весьма узкий диапазон скоростей.

Воздухозаборник можно сделать с изменяемой геометрией.

Цитата (Lunet2)
Фокус в том, что у прямоточников есть существенное ограничение по максимальной скорости. Проблема в том, что рабочее тело, перед тем как оно истечёт из сопла необходимо разогнать до скорости корабля.

Это зависит только от удельного импульса - на самом деле это не обязательно. У современных ракет, насколько я знаю, скорость истечения меньше чем орбитальная, поэтому им нужны такие большие ракеты для запуска (большая часть топлива уходит на то чтобы разогнать остающиеся запасы топлива вместе с ракетой). При увеличении удельного импульса в 10 раз, запасы топлива понадобятся раз в 500 меньше, по формуле Циолковского.


Win7
Intel Core i5-2310 2.9 Ghz
4 Gb DIMM DDR3
Asus GeForce GTX760, 2 Gb GDDR-5
Lunet2Дата: Воскресенье, 06.10.2013, 20:03 | Сообщение # 169
Нет аватара
Наблюдатель
Группа: Новички
Российская Федерация
Сообщений: 5
Награды: 0
Статус: Offline
Цитата (Aerospacefag)
Если использовать ядерные двигатели вместо химических, разницы практически нет - разве что можно КПД повысить за счет использования атмосферы.

Разница колоссальная - в энергетике процесса. На 1 кг ЯРД + все системы + баки и т.д. можно запасти на два или три порядка больше импульса, чем на химию. То есть самолёт с ЯРД на борту может подняться на орбиту только на собственном запасе топлива и вывести полезную нагрузку, маневрировать в атмосфере и на орбите и тд. и т.п, химический - нет.
У ТЯРД-а энергетика ещё выше, но увы, его нельзя использовать в атмосфере.
Отсюда выводы. На "химии" по планетам не полетаешь.
Цитата (Aerospacefag)
при выходе за атмосферу переключаться на сжиженный окислитель.

Химия для межпланетных перелётов непригодна.
Цитата (Aerospacefag)
Это зависит только от удельного импульса - на самом деле это не обязательно

Обязательно. Увы.
SHWДата: Понедельник, 07.10.2013, 10:57 | Сообщение # 170
Строитель Миров
Группа: Команда SE
Нидерланды
Сообщений: 618
Награды: 10
Статус: Offline
Добавил деталей шаттлу из редактора звездолетов. Теперь можно будет его отдельно использовать.



Изначально он предполагался как конвертоплан с возможностью взлета на маршевых двигателях:


И полетом на дозвуковых скоростях тупым концом вперед.
Прикрепления: 4479031.jpg (224.8 Kb) · 7007220.jpg (173.8 Kb) · 6561690.jpg (85.7 Kb) · 5963181.jpg (102.9 Kb)


Win7 Pro x64
Intel Core2Quad 2.5GHz 4GiB RAM
NVidia GForce 9800 1 GiB
AerospacefagДата: Понедельник, 07.10.2013, 13:52 | Сообщение # 171
Строитель Миров
Группа: Пользователи
Российская Федерация
Сообщений: 1019
Награды: 3
Статус: Offline
Цитата (Lunet2)
Разница колоссальная - в энергетике процесса.

Нет, я говорил о разнице между атмосферным и внеатмосферным полетом. Что касается разницы, летать на химии или на ядерном двигателе - разница не настолько велика, как можно подумать. По крайней мере в обозримой перспективе, ядерные двигатели представляют собой сложные, тяжелые и небезопасные установки с низкими удельными характеристиками.

Цитата (Lunet2)
У ТЯРД-а энергетика ещё выше, но увы, его нельзя использовать в атмосфере.

Вполне можно, ничего не мешает. Только двигатель нужен, конечно, не открытого типа.

Цитата (Lunet2)
Отсюда выводы. На "химии" по планетам не полетаешь.

Это зависит от самой химии. Можно использовать не только энергию окисления, но и энергию фазового перехода или на основе свободных радикалов, что обещает быть в несколько раз эффективнее.

Цитата (Lunet2)
Обязательно. Увы.

Увы, похоже, вам следует тщательнее изучить теорию ракетной техники. Скорость истечения газов из современных ЖРД - до 5 км/с, и тем не менее, они выводят спутники на орбиту со скоростью от 8 км/с и более.


Win7
Intel Core i5-2310 2.9 Ghz
4 Gb DIMM DDR3
Asus GeForce GTX760, 2 Gb GDDR-5


Сообщение отредактировал Aerospacefag - Понедельник, 07.10.2013, 13:53
SpaceEngineerДата: Понедельник, 07.10.2013, 14:04 | Сообщение # 172
Автор Space Engine
Группа: Администраторы
Российская Федерация
Сообщений: 5547
Награды: 55
Статус: Offline
Цитата (SHW)
Добавил деталей шаттлу из редактора звездолетов. Теперь можно будет его отдельно использовать.
Изначально он предполагался как конвертоплан с возможностью взлета на маршевых двигателях:
И полетом на дозвуковых скоростях тупым концом вперед.

Код, обсчитывающий его аэродинамику, мне будет сниться в страшных снах :))


SHWДата: Понедельник, 07.10.2013, 14:13 | Сообщение # 173
Строитель Миров
Группа: Команда SE
Нидерланды
Сообщений: 618
Награды: 10
Статус: Offline
Цитата (SpaceEngineer)
Код, обсчитывающий его аэродинамику, мне будет сниться в страшных снах :))

Да я сам не прочь писать код физики. Было бы куда.


Win7 Pro x64
Intel Core2Quad 2.5GHz 4GiB RAM
NVidia GForce 9800 1 GiB
AerospacefagДата: Понедельник, 07.10.2013, 16:34 | Сообщение # 174
Строитель Миров
Группа: Пользователи
Российская Федерация
Сообщений: 1019
Награды: 3
Статус: Offline
Цитата (SpaceEngineer)
Код, обсчитывающий его аэродинамику

Даже если эта аэродинамика будет как у летящего кирпича, никто и не заметит.


Win7
Intel Core i5-2310 2.9 Ghz
4 Gb DIMM DDR3
Asus GeForce GTX760, 2 Gb GDDR-5
Blu3smanДата: Вторник, 08.10.2013, 00:40 | Сообщение # 175
Космический пилот
Группа: Пользователи
Украина
Сообщений: 92
Награды: 4
Статус: Offline
Цитата (SHW)
И полетом на дозвуковых скоростях тупым концом вперед.

А в чем профит то? huh


C2D E6550 2.33 GHz / 2 GB RAM / GTX 550 Ti 1024 MB / Win 7 32-bit
IvGradДата: Вторник, 08.10.2013, 05:17 | Сообщение # 176
Нет аватара
Космический пилот
Группа: Пользователи
Российская Федерация
Сообщений: 126
Награды: 1
Статус: Offline
Цитата (SHW)
Добавил деталей шаттлу из редактора звездолетов. Теперь можно будет его отдельно использовать.

Lockheed SR-71 прототипом послужил?



Ещё быть может заменить изначальную "серебристую" расцветку на подобие "Бурана":



Цитата (SHW)
Изначально он предполагался как конвертоплан с возможностью взлета на маршевых двигателях



На такой модели будет велико лобовое сопротивление при вертикальном взлёте и малая
устойчивость. Необходима какая-то иная концепция вертикального взлёта/посадки.


Сообщение отредактировал IvGrad - Вторник, 08.10.2013, 05:21
SHWДата: Вторник, 08.10.2013, 10:08 | Сообщение # 177
Строитель Миров
Группа: Команда SE
Нидерланды
Сообщений: 618
Награды: 10
Статус: Offline
Цитата (IvGrad)
Lockheed SR-71 прототипом послужил?

Нет, Skylon и EWR VJ 101.
Цитата (IvGrad)
На такой модели будет велико лобовое сопротивление при вертикальном взлёте и малая устойчивость.

Достаточно просто оторваться от поверхности и перейти сразу в горизонтальный полёт. Без ВПП. Вообще, такая конструкция работает:

Цитата (Blu3sman)
А в чем профит то?

На до звуке профиль должен быть один, а на сверхзвуке - другой. По-этому для локальных перелётов можно экономить топливо.
Цитата (IvGrad)
Ещё быть может заменить изначальную "серебристую" расцветку на подобие "Бурана":

А мне серебристая больше нравится. Но попробовать можно.


Win7 Pro x64
Intel Core2Quad 2.5GHz 4GiB RAM
NVidia GForce 9800 1 GiB


Сообщение отредактировал SHW - Вторник, 08.10.2013, 10:10
SpaceEngineerДата: Вторник, 08.10.2013, 13:22 | Сообщение # 178
Автор Space Engine
Группа: Администраторы
Российская Федерация
Сообщений: 5547
Награды: 55
Статус: Offline
Кстати, насчёт этой гибридной силовой установки: где ещё можно про неё почитать? Насчёт радиоактивности при атмосферном полёте. Там же непрямой нагрев происходит, а через замкнутый контур. Почему бы не реализовать такую установку сейчас? Эх, жалко частным компаниям вряд ли в обозримом будущем разрешат заниматься ядерными технологиями.

IvGradДата: Вторник, 08.10.2013, 17:16 | Сообщение # 179
Нет аватара
Космический пилот
Группа: Пользователи
Российская Федерация
Сообщений: 126
Награды: 1
Статус: Offline
Цитата (SpaceEngineer)
Кстати, насчёт этой гибридной силовой установки: где ещё можно про неё почитать?

КОМБИНИРОВАННАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА

Основным проблемным вопросом создания ВКС М-19 было создание комбинированной силовой установки. На ней, как на главной идее, строилась концепция всего проекта. Схема силовой установки носила элементы новизны, и главное, с чем справились разработчики, это то, что был предложен специальный агрегат (теплообменник), благодаря которому радиоактивный контур был полностью изолирован, что исключало радиационное заражение атмосферы при включении двигателя у земли.

Кстати, идея подобной комбинированной силовой установки была запатентована, среди авторов изобретения были: В.М.Мясищев, Н.Д.Кузнецов, Н.Д.Барышов, А.А.Брук, М.А.Борчев, О.В.Гурко, И.М.Яцунский, А.Б.Чернышев.

Комбинированная двигательная установка включала в себя:

* маршевый ядерный ракетный двигатель (ЯРД) включая ядерный реактор с радиационной защитой;
* десять двухконтурных турбореактивных двигателей (ДТРДФ) с теплообменниками во внутреннем и наружном контурах и с форсажной камерой;
* гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ГПВРД);
* два турбокомпрессора для обеспечения прокачки водорода через теплообменники ДТРДФ;
* распределительный узел с турбонасосными агрегатами, теплообменниками и вентилями трубопроводов, системы регулирования подачи топлива.

В качестве топлива для ДТРДФ и ГПВРД использовался водород, он же являлся и рабочим телом в замкнутом контуре ЯРД. Комбинированная двигательная установка ВКС М-19 предполагала поэтапное включение различных типов двигателей в зависимости от режима полета.

Работа комбинированной силовой установки ВКС регламентировалась оптимальными режимами работы на всех фазах полета и предусматривала следующие режимы:

* Режим «взлет» и «начальный разгон» до скоростей, соответствующих числам М=2,5-2,7 на высотах 12-15 км.

На этом режиме работает ДТРДФ с подогревом воздуха перед турбиной от замкнутого контура с реактором при включенной форсажной камере.

* Режим полета «разгон», соответствующий скоростям М=2,7-5,0 на высотах ~ 15 км.

На этом режиме работают только ДТРДФ в режиме авторотации с подогревом воздуха на входе в форсажную камеру от замкнутого контура с реактором при включенной форсажной камере.

В диапазоне скоростей, соответствующих числам М=3,5-4,5 к ДТРДФ подключаются ГПВРД, которые обеспечивают разгон аппарата до условий полета: высота -50 км, скорость М~16,0



РЕЖИМ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ЯРД

Только по достижении заданных высокоскоростных параметров происходит включение ЯРД. В этих условиях отстреливается хвостовой обтекатель и заглушка горловины сопла маршевого ЯРД, включается ЯРД.

На режимах полета с работающим воздушно-реактивным контуром мощность реактора могла изменяться в пределах 2100-4000 МВт. Тяга силовой установки на режиме ЯРД (Н~50 км, М=1б,0) должна была составлять около 280-300 тс, при эффективной мощности ядерного реактора порядка N~14800-15600 МВт.

Исследуя концепцию ВКС с комбинированной ядерной установкой, разработчики прекрасно понимали, какие проблемы и трудности стоят на пути создания подобной системы. В том числе, одной из них было создание новых конструкционных материалов, и особенно проблематичным было получение материалов для создания активной зоны реактора и теплообменников.

Так, например, максимальная температура воздуха перед турбиной ДТРДФ составляла 1600°К, а максимальная температура центрального тепловыделяющего элемента реактора доходила до 3300°К. В связи с этим рассматривался вопрос использования для изготовления теплообменников специального молибденового сплава, конструкции из которого для предотвращения интенсивного окисления имели специальное защитное покрытие.

В качестве входного устройства силовой установки был выбран регулируемый многорежимный двухскачковый воздухозаборник. При полетах на гиперзвуковых скоростях воздухозаборники переключались на гиперзвуковой режим путем изменения площади горла и углов стенок каналов воздухозаборников за счет поворотных плоских рамп.

Необходимо отметить, что при расчетах характеристик двигателя на турбопрямоточном, ракетно-прямоточном и гиперзвуковом режимах полета использовались результаты экспериментальных исследований, проведенных в ЦИАМ, ЦАГИ и ИТПМ СО АН СССР.



Источник http://www.testpilot.ru/russia/myasishchev/m/19/m19_1.htm

В завершенном виде концепция М-19 выглядит так. Взлет и первоначальный разгон 500-тонный ВКС совершает как атомный самолет с двигателями замкнутого цикла, причем в качестве теплоносителя, передающего тепло от реактора к турбореактивным двигателям (10 х 25,0 т), служит водород. По мере разгона и набора высоты, водород начинает подаваться в форсажные камеры ТРД, а потом - и в прямоточные двигатели. Наконец, на высоте 50 км, при скорости полета, большей 16 М, включается атомный ракетный двигатель (схемы «А») тягой 320 т, завершающий выход на рабочую круговую 185-км орбиту. Полезный груз предполагался в 40 т!

Кстати, использование водорода (конечно, жидкого) и как рабочего тела ЯРД, и как теплоносителя, решает еще одну проблему: водород в реакторе не активируется, и, соответственно, радиоактивного заражения не создает. Естественно, те же 40 т М-19 мог и спустить с орбиты, и, опять-таки, в режиме атомного самолета, вернуться на свою базу с любого витка. Мог и выполнить тот пресловутый «нырок» в атмосферу с маневром по курсу и возвращением на орбиту, который так никогда и не совершил «Шаттл», и которого так боялись наши военные.

При некотором уменьшении полезного груза, аппарат без труда достиг бы любой точки околоземного космоса вплоть до окололунной орбиты. И неотъемлемой частью корабля оставалась ядерная энергоустановка, позволяющая решать в космосе такие задачи, которые потенциальным заказчикам и во сне не снились...

Конечно, угроза загрязнения местности при падении аварийного самолета оставалась, и для ее предотвращения корпус реактора с круговой защитой должен был мяться, но не терять герметичности при ударе о землю со скоростью 300 м/с, что значительно превышает скорость падения обломков на землю с любой высоты при любой аварии...



АТОМНЫЙ ВОЗДУШНО-КОСМИЧЕСКИЙ САМОЛЕТ М-19: длина (без сбрасываемого хвостового отсека) - 69,0 м; размах крыла - 50,0 м; площадь несущей поверхности - 1000 м2; высота - 15,2 м; размеры грузового отсека - 20.0х4.0х4.0 м; объем - 320 м3; стартовая масса - 500.0 т; полезный груз - 40.0 т на орбиту 185 км; запас жидкого водорода - 220.0 т; мощность ядерного реактора в зависимости от режима полета - 2100 - 15600 МВт; турбореактивные атомные двигатели - 10х25.0 т; ядерный ракетный двигатель - 1х320.0 т; потребная длина ВПП - 4.0 км; экипаж - 3-7 чел. Цифрами обозначены: 1 - кабина экипажа; 2 - двигатели системы ориентации; 3 - манипуляторы; 4 - створки грузового отсека; 5 - полезный груз; 6 - водородные баки; 7 - теплозащитные панели; 8 - запасы топлива двигателей ориентации; 9 - шасси; 10 - баки системы орбитального маневрирования; 11 - сопло ядерного ракетного двигателя; 12 - двигатель орбитального маневрирования; 13 - реактор с защитой; 14 - ядерные турбореактивные двигатели; 15 - элементы конструкции; 16 - жилой отсек.



ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА КОМБИНИРОВАННОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ М-19: 1 - турбореактивный двигатель; 2 - водородная турбина; 3 - водородный компрессор; 4 - ядерный реактор; 5 - водород из бака; 6 - гиперзвуковое сопло; 7 - форсажная камера; 8 - гиперзвуковой прямоточный двигатель; 9 - турбина; 10 - теплообменник; 11 - компрессор; 12 – воздухозаборник.

Источник http://technicamolodezhi.ru/rubriki....letyi-2


Сообщение отредактировал IvGrad - Среда, 09.10.2013, 05:25
mikeZ83Дата: Вторник, 22.10.2013, 18:35 | Сообщение # 180
Наблюдатель
Группа: Пользователи
Российская Федерация
Сообщений: 18
Награды: 0
Статус: Offline
SHW,конвертоплан-шаттл шикареен.Очень изящно и эргономично.Вот только вертикальное оперение в нижней полусфере подвергнется запредельным нагрузкам при входе в атмосферу.Может нижее оперение сместить к внешнему краю двигател;я,с возможностью отклоняться градусов так на 35 вниз при гиперзвуке и так же вверх для входа в атмосферу.

Добавлено (22.10.2013, 18:35)
---------------------------------------------
Spaceengineer,чего вы так сохните по атмосферным ЯРД.Вам одной фукусимы мало,так еще и рассеять эту бяку по всем континентам хотите?

Поиск:

>