Гигантские ЖРД ракеты. Возможны или нет?

[Алексей Николаевич.]

Злобно ржуууу.
Показывают кино, "Время первых"...
 

[Алексей Николаевич.]

Аполлон-13 оказался своего рода ТРИУМФОМ тоже.

Сами сломали,сами починили.
Конечно это уметь надо,вот в паре они мастера великие...
Тогда и трансляции взлетели,кстати.
Люди у них там любят ужастики и трагедии...

Много мелких аварий и неудачных запусков было,это просто уже почти негде почитать.
Док фильм был "ихний" о программе всей вообще космической ,там США в основном себя пиарят,поэтому очень много есть и о авариях,говорят мимоходом,но понять можно.
У них не меньше,а пожалуй больше ошибок было на пути...
Боюсь что уже тот док фильм вымарали местами...
Многосерийный...
Заметил что многие статейки исчезли,делал закладки,как то полез,а там половины тех сайтов вовсе нет, а половину оставшегося удалили с сайтов... Как и ролики на Ютубе...

[Инопланетянин]

наружнее трение выхлопа тоже увлекает воздух но бесполезно

Хотелось бы узнать почему бесполезно, ведь если от ракеты что-то отлетает - ракета в любом случае получает импульс.

[Инопланетянин]

   Эта фишка уже давно замечена. Не стало СССР , развитие западной науки и техники сильно замедлилось... Не у кого тырить открытия и изобретения)))

У них вообще масштаб инженерно-техническоц мысли на порядок превосходил советскую. Это факт. Не ознаяет что они такие хорошие/плохие. Просто так было.

Взаимоисключающие параграфы?

[alex_semenov]

наружнее трение выхлопа тоже увлекает воздух но бесполезно

Хотелось бы узнать почему бесполезно, ведь если от ракеты что-то отлетает - ракета в любом случае получает импульс.

Самому хотелось бы разобраться...
 
Еще. Раз. Смысл идеи в чём?
Кода ракета взлетает со старта, ее скорость невысока. То есть, ракетная струя из СОПЛА (сформированная с тепловым кпд дигателя где-то 0.7) в этот момент совершает мало полезной работы. Еще раз показывают этот график.

Мгновенный (здесь и сейчас) КПД ракетного движителя, то есть  КПД ракеты, а верней сформированной направленной ракетной струи тягой F и скоростью истечения c определяется отношением  мгновенной скорости полёта v к скорости истечения с. Только этим!
То есть на старте этот КПД - ничтожный. По мере разгона он растёт, когда скорость полёта равна скорости истечения мгновенный КПД ракеты достигает 1, а потом (так как скорость ракеты стала больше скорости истечения), КПД опять начинает падает.
Интегральный КПД (который я вечно считаю из ф Циолковскго и кинетической энергии пустой ракеты) - это и есть интеграл по этому ИЗМЕНЕНИЮ мгновенного КПД.
И это первое что надо чётко уяснить.
Но это не всё. Это будет "всё", если бы вы разгонялись в вакууме и вне гравитации. То есть боретесь только с ИНЕРЦИЕЙ ракеты. Но когда вы выходите на орбиту, у вас всё становится еще хуже. Мало того что ваша ракета (внимание!) в борьбе с силой инерции тратит энергию струи совсем неэффективно (скажем 0.7 двигателя умножаем на 0.5 по интегралу v/c), она еще это тратит и на "висение", то есть на гравитационные потери (это >90% всех таких дополнительных потерь ) еще сопротивление воздуха (~ 3%) и на то, что вы вообще на старте летите "не туда", вам надо сразу "вбок" на самом деле (почему Цилковский и ценил эстакаду), а вы пока что прокалываете атмосферу "вверх". Это "не туда" - потери управления, но они мизерные в итоге получаются, если вы правильно загнёте траекторию обхода атмосферы (~ 1%).
Потерь много. Чисто ракетные (их ракетчики вообще не считают за потери), скажем, вакуумная эффективность 0.5*0,7=0,35. То честь чисто ракетные (инерционные) потери уже две трети! А полный КПД при выходе на орбиту (мы считали для разных ракет) от энергии сгорания топлива до кинетической энергии выведенной "оболочки", прикиньте, 7-12% (ну может 19%) только и осталось.
Возвращаясь к вопросу. Если бы мы стартовали в вакууме (например на Луне или вообще на орбите чего-либо) то включенная нами ракетная струя улетала бы от нас безвозвратно. И никак повторно использовать ее не получится. Ну у вас скорость ракеты еще 0 (относительно места старта), а струя из сопла колотит на 3.3 км/с (например). Это дурная энергия! По-сути в никуда!
Вот если бы вы двигались (относительно старта) со скоростью 3.3 и струя вылетала со скромностью 3.3 км/с то мы бы видели что струя как бы вмерзает в пространство перед нами (вот откуда и берётся такое чудо как эффект Оберта). Она останавливается относительно нас. Верно? То есть вся полезная энергия струи уходит на движение ракеты (если бы еще и двигатель имел 100% КПД, а не  0.7, то остановившийся перед нашим носом газ просто замёрз бы, а так он колеблется на эти 30% несовершенства ЖРД-двигателя как любой тепловой машины).
А на старте вся эта энергия (почти вся) - бесполезная.
Она бешено колотит в атмосферу создаёт шум и... то самое разряжение под днищем H-1. То есть в сопле всё что могла, эта энергия уже сделала (создала тягу). Отработала. И теперь вся она - бесполезная. Никак не связана с ракетой. Отброшенная. И эта дурь теперь расталкивает забортный воздух (а не ракету), который уже сам по-себе создаёт ракете сопротивление. Под дном образовался - вакуум и он "присасывает" ракету H-1 к земле.
Улавливаете?
А вот если мы откроем в боках окна, в днище сделаем пропорциональное площади окон-отверстие и соединим всё это воздуховодами, то в этот высосанный струёй вакуум хлынет поток забортного воздуха. И вакуумом под днищем (именно им!) поступающий через окна воздух за бортом будет ускоряться и выходить из отверстия в днище, создавая дополнительную "вертолётную" (как я это назвал) тягу. Левитацию.



И вот тут почему-то вспоминается задача о садовом насосе (ну просто приходит в голову по ассоциации).
Помните?
Можно ли вакуумным, то есть отсасывающим насосом поднять воду с глубины более 10 метров? Ну тем же ручным насосом что на колонках.



Ответ. Вакуумным - нельзя. Какой бы мощный вы не ставили вакуумный насос, не получится. Почему? По качану. Потому что столб воды 10,3 метра сам создаёт давление  1 атм и таким образом мы получаем с атмосферой сообщающийся сосуд. Какой бы вакуум вы не создавали над столбом 10,3 метра - пофиг. Столб поднимает ведь давление атмосферы! И создавать вакуум -это "артель напрасный труд". Да хоть космический создайте! Пофиг! Работа насоса, его КПД становится нулевым.
Вот у меня есть подозрение, что и от эжектора нельзя требовать слишком многого по этой же причине.
Насос то вакуумный! Ну по-сути.
Это я к тому что эжектор прибавляет 10-30% к тяге, ну может до 50% но никак не 100%. Да, энергии струи (я считал через энергию) хватает. Не надо иметь такой уж и большой  КПД насоса (1/4!) вроде как. Но суть в том что КПД любой машины-привода (насос это же привод! двигатель и движитель как не верти) вещь переменная и хитрая (выше мы видели как сложно всё в случае даже ракеты в вакууме без гравитации). Поэтому, возможно, эжектор и не способен сосать так как нам надо (хотелось бы).
Совсем уж чуда (как у Незнайки и Знайки), видимо он дать не может...
Но и на том - спасибо!

Я не уверен в этих своих рассуждениях. Но раз я выше вселил надежду на совсем уж "эжектороное чудо", я должен, наверное, ее и слегка тут придушить. Внести зерно сомнения. Ну слишком всё хорошо, что бы быть правдой.
Если бы эжектор действительно давал 100% облегчение ракеты на старте, я думаю этот эффект уже давно использовали бы все. Ну копеечные же затраты! А выгода огромная же. Мало того что у вас исчезают затраты на гравитационные потери (ну почти), у вас тяга на старте нужна в 2 раза меньше массы ракеты как минимум!
Ничего себе "подарочкек" ракетчикам!

[BlackMokona]

Не стало СССР , развитие западной науки и техники сильно замедлилось... Не у кого тырить открытия и изобретения)))
Сообщить

Кто у кого тырил, лол!

[Алексей Николаевич.]

Не стало СССР , развитие западной науки и техники сильно замедлилось... Не у кого тырить открытия и изобретения)))
Сообщить

Кто у кого тырил, лол!

Тырили все страны друг у друга и всегда.
Это выражалось в переманивания людей,в прямом копировании,в покупке лицензий и целых заводов и даже в криминале вроде прямых угонов и полного копирования советских самолётов и разборке на запчасти оставленных американских. Так же часто поднимали подводные лодки,корабли и естественно крали идеи автомобилей и дизайна.
А кто там больше и кто меньше,вопрос не имеющий ответов.

[Алексей Николаевич.]

Если бы эжектор действительно давал 100% облегчение ракеты на старте, я думаю этот эффект уже давно использовали бы все. Ну копеечные же затраты!

В силу множества причин,в том числе конструктивных,хорошо если 50% даст.
Но и это хорошо.
Возможно какие то утяжеления или ослабления конструкции заставляли отказываться от этих изящных решений.
Как правило,нужны множество вариантов,испытания долгие,обкатки.
Это трудно и на это вечно не хватало времени...

[Karagy]

Кстати,не вам.

И, кстати, не приват.
Про жалобу - симметрично.

[alex_semenov]

Это трудно и на это вечно не хватало времени...

Ну вам нужна хотя бы такая корструкция нижней части ступеникак у H-1. Много двигателей по кругу, по переферии.
Это - уникальное (до сих пор) решение (хотя во многих западных проектах миллионнопаундников эта же идея была).
Да, можно попробовать эжектор с централной струёй, но тогда вам надо тянуть с собой "стенки эжектора".



И вопрос, а стоит ли овчинка выделки?

Тут вот еще какой вопрос возникает.
Я не зря назвал это "вертолётным эффектом"
Вот вам выдержка из журнала "Наука и жизнь" (статья про вертикальный взлёт) за благословенный 1966-й год:



Видно что чем больше диаметр винта или "эжектора" тем меньше вам нужна мощность на ВИСЕНИЕ.
И да, если мы посмотрим тот листик со школьной задачей...



... то мы видим что потребная мощность на висение ОБРАТНО пропорциональная именно диаметру винта.
Кстати 1 тонна - 200 л.с. тут для винта (не указан диаметр).  При трёх тоннах 3*200*735,99 = 441 594 ватт. Ну да, Вин менее 8 метров. Ну может 6...

И вот теперь у нас две проблемы. Ракета длинная и узкая и значит диаметр эжекторного сопла/заборнка (площадь всасывани) не может быть у нее большой.
Хотя сейчас уже пошла другая "мода" и с этим может быть и можно побороться, но возникает другая фигня. Вторая (бесплатный сыр только в мышеловке). Я это лучше нарисую...



Это похоже на... индуктивное сопротивнение крыла. Ведь крыло это тот же вакуумный насос (если присмотреться). И если вы попытаетесь увеличить площадь эжекции (всасывания), то у вас получится что тянут воздух (создают разряжение) только "края" ракетного кольцевого выхлопа, а центр... провалился. Там нет движения. Там будет обратный ход. Закручивание... в общем. Ничего путёвого не получится.
Не получится ничего и путёвого при центральной струе если сделать кольцо гораздо шире. Верно? Один тупой лишний вес и ничего полезного.
В общем. Эффект классный (как эффект несущено крыла самолёта или тот же эффект Коанда) но... нельзя от него требовать слишком многого...
Даже  10% тяги в плюс - это уже хорошо, ну а если 30% - это совсем круть!

[MenFrame]

О, опять плавно переходим к ГПВРД

[Sergey772012]

Это не  ГПВРД. Это эжектор, он работает от старта. И работает эффективно только в плотных слоях атмосферы

[alex_semenov]

О, опять плавно переходим к ГПВРД

Нашему прославленному ракетомодельному кружку имени Перышкина (при дворце пионеров звездочётов-землефилом) до ГПВРД еще как кое-какой армии до Киева...
Или Цахалу до взятия под контроль Газы... Так корректней, наверное...


Но чтобы понять что же нам надо... если мы хотим развивать идею, наму нажна (как водится) своя собственная модель (разумеется пошаговая) выхода любого корабля (с любыми приводами) на орбиту.... Да, есть масса готовых. В играх. И можно там даже собирать аппараты. Но это же надо садиться всю эту хрень и изучать... и при этом для самого тебя сама методика моделирования всё равно останется "чёрным ящиком". То есть... хочешь сделать хорошо (понять основательно) - сделай сам. На то и кружок "очумелые ручки"... Делаем чудеса из подручных средств. Самых бросовых. Настолького компьютера (который теперь у каждого же идиота в наличии!)
И я вот думаю. Как бы всё сделать проще?
И вы знаете, какая первая гениальная мысль мне пришла в голову по упрощению модели?
Мы должны сделать Землю... плоской...

Это первый шаг к совершенству! Не побояться! И... уйти от кривизны Земли! Нафик она нам?
Плоская Земля  - это как раз то что нам сильно упростит моделирование выхода ракеты на орбиту!
Как вам идея плоской земли, господа ракетчики?
Говорят идея плоской земли - бесполезная. Но пытливый ум, он любой дряни найдёт полезное применение! Нет?

[Sergey772012]

Земля круглая. Точка.

[alex_semenov]

Земля круглая. Точка.

Я так понял юмора (не то что гениальнсти) моей идеи с плоской Землёй вы не уловили...
 
НИКТО НЕ УЛОВИЛ?

Круглая то она круглая, но если вы когда-нибудь решали задачу из учебника Перышкина  про бросание тела под углом к горизонту...



...то вы знаете что на абсолютно плоской Земле эта задача решается куда ПРОЩЕ чем на настоящей, круглой!
Будете спорить?
Ну попробуйте решить то же, но с учётом того что земля - шар. То есть с учётом кривизны Земли! Да, задача решается и там, но сложней!
Зачем же себе усложнять задачу?
Ну подумайте!
Нам для пошагового моделирования  выхода на орбиту совсем не обязательно круглая Земля! Мы можем это сделать на школьной плоской Земле, которую используем для решения задачи про стрельбу из пушки под углом к горизонту!
Нет?
 

[Sergey772012]

Для расчетов пойдет и плоская

[Фантазер]

Это не  ГПВРД. Это эжектор, он работает от старта. И работает эффективно только в плотных слоях атмосферы

Ну а кто мешает добавить в эту струю "малую толику топлива.Получится ГПВРД с "виртуальнными  стенками.
Кстати об аэроспайке;Центральный ЖРД с перерасширением,с давлением на выходе больше внутреннего давления струи основного двигателя,КМК может значительно уменьшить теплопередачу на центральное тело.

[petrovich1964]

наружнее трение выхлопа тоже увлекает воздух но бесполезно
Хотелось бы узнать почему бесполезно, ведь если от ракеты что-то отлетает - ракета в любом случае получает импульс.

Рассмотрим пример с шариками (физические тела). Разлетаются два шарика М1 и М2. Закон сохранения импульса. М1 (ракета) имеет скорость  V1 от того что М2 (реактивная струя) имеет скорость V2. От того что шарик М2 потом (трение выхлопа) толкает шарики М3,М4 (увлечённый воздух) никак не повлияет на М1.

[alex_semenov]

Для расчетов пойдет и плоская

А что для этого надо добавить к уже имеющейся школьной задаче? Ну шоб брошенное под углом тело могло выйти на орбиту и на бесконечно плоской  вправо (по координате Х) Земле?

[Sergey772012]

Ну а кто мешает добавить в эту струю "малую толику топлива.Получится ГПВРД с "виртуальнными  стенками.
Кстати об аэроспайке;Центральный ЖРД с перерасширением,с давлением на выходе больше внутреннего давления струи основного двигателя,КМК может значительно уменьшить теплопередачу на центральное тело.

Вы немного не так понимаете.
ГПВРД - сжимает встречный воздух, сжигает в нем топливо, накачивая энергией, и разгоняет реактивным соплом, создавая реактивную струю и тягу. Работает на гиперзвуковых скоростях в разряженной атмосфере.
Эжектор - с нулевой скорости от старта начинает подсос воздуха за счет раетивной струи двигателя. Предполагается для первой ступени на начальном участке полета в плотных слоях атмосферы