Гигантские ЖРД ракеты. Возможны или нет?

[Rattus]

Я забанен.

А ещё Вы - прима-балерина Большого театра и по совместительству Папа римский.

[Mercury127]

Получаем конечную скорость . Я получил 515 м/с   (1.72 Маха). То есть мы уже пробили звуковой барьер и даже прошли точку максимального скоросного напора. И теперь давление вокруг нас начнёт быстро падать (и наш вентилятор начнёт задыхаться без напора)

слона то я и не приметил...

[Mercury127]

Ваша конструкция, помимо всего прочего, к какой кривой относится? Если к синей — то совсем не алё...

[alex_semenov]

Я забанен.

А ещё Вы - прима-балерина Большого театра и по совместительству Папа римский.

Фу! Как вам не стыдно? Его Сиятелсьтво хворают хандрой от навешенных штарафных балов и не имеют никаких сил давить на клавиши. И это - понятно! А кто бы смог?

Ваша конструкция, помимо всего прочего, к какой кривой относится? Если к синей — то совсем не алё...

Уж никак не к синей turboprop -турбовинтовой двигатель.
Винт он и есть винт, не важно как его вращают. Это - его кривая. Поэтому вояки  и пересели на реактивную авиацию.

Hi bypass, насколько я понимаю двухконтурник с высокой степенью двухконтурности (аэробусы)
Low bypass, низкая двухконтурность (все современные истребители).
turbijet - обычный ТРД.

Наша конструкция больше похожа на Арбуз (аэробус)...


Ну и главное. Всё у меня учтено. Я как считаю тягу вентилятора? Я считаю энергию на зависание. И этот расчёт уже учитывает крайне низкий КПД процесса висения. Фактически, когда вертолёт висит (или самолёт с вертикальным взлётом), его КПД равен 0, кпд любого двигателя (что и видно на вашей диаграмме). Но он всё-таки висит. Создаёт тягу.

И именно от этого случая я и считал. То есть ваша диаграмма просто показывает, что я явно недооценил в своём расчёте (хотя я там об этом писал) возможности вентилятора в связи с тем, что ракета набирает скорость и его тяга тупо будет расти и расти в связи с этим (это можно было бы учесть просто поправив плотность потока воздуха, он же уплотняется набегающим потоком). Я считал, что тяга останется такой как при зависании.
Улавливаете?

[Mercury127]

просто поправив плотность потока воздуха, он же уплотняется набегающим потоком

перед РАКЕТОЙ. а вентилятор у вас ПОЗАДИ...

Улавливаете?

[alex_semenov]

просто поправив плотность потока воздуха, он же уплотняется набегающим потоком

перед РАКЕТОЙ. а вентилятор у вас ПОЗАДИ...

Улавливаете?

Не улавливаю.
Вот тут тоже двигатель - позади:



И, обратите внимание на форму воздухозаборника. Вырез в корпусе.
У моей ракета - такой же. И даже лучше.
 

[Mercury127]

на дозвуке - да. на сверх такой заборник бесполезен.

[alex_semenov]

на дозвуке - да. на сверх такой заборник бесполезен.

А мы и не собираемся ДОЛГО лететь на сверхзвуке.
У ракеты, которая очень быстро поднимается через атмосферы, при оптимальной траектории выхода на орбиту точка максимального воздушного напора на 1.2-1.4 Маха (высота 15-20 км). Далее ракета очень быстро выскакивает в вакуум. То есть, как я понимаю напор медленно растёт а потом после макимума  напор быстро (так как ракета ускоряется и поднимается) падает.

Я не настаиваю на такой форме. Это - предварительное решение. И оно вполне может улучшено под сверхзвук. Даже уже есть идеи. Ракета станет еще красивше! Некрасивая же ракета - не летает!

* * *

Минутка юмора.
Я определился с национальной принадлежностью своей космической программы (бросающей шуточный вызов программе Маска).
Что бы не позорить никакое реально существующее государство смелостью идей, я решил что это будет Бакардия.
Отныне это космическая программа несуществующей монархии Бакардии.
Родины принца Флоризеля (из советского фильма, в романе Стивенсона принц был из реальной Богемии).

[Mercury127]

А мы и не собираемся ДОЛГО лететь на сверхзвуке.

вы не поняли. на сверхзвуке в тени аппарата воздуха НЕТ. вообще.
если ваш вентилятор весь находится в тени ракеты - он весь откажет разом.
если обод вентилятора выступает из тени... ну, обычно в таких случаях он ломается. в лучшем случае - просто тормозит аппарат.

[Mercury127]

Отныне это космическая программа несуществующей монархии Бакардии.
Родины принца Флоризеля (из советского фильма, в романе Стивенсона принц был из реальной Богемии).

а сколько у него дивизий триллионов?

[alex_semenov]

Отныне это космическая программа несуществующей монархии Бакардии.
Родины принца Флоризеля (из советского фильма, в романе Стивенсона принц был из реальной Богемии).

а сколько у него дивизий триллионов?

У него было неплохое чувство юмора.
Думаю тут это - ценнее.

вы не поняли. на сверхзвуке в тени аппарата воздуха НЕТ. вообще.
если ваш вентилятор весь находится в тени ракеты - он весь откажет разом.
если обод вентилятора выступает из тени... ну, обычно в таких случаях он ломается. в лучшем случае - просто тормозит аппарат.

Не надо мне кричать в ухо про банан.
Что такое сверхзвуковой заборник - я знаю.


Уже были удачные попытки вписать ракету в сверхзвуковой заборник:

[Rattus]

а сколько у него дивизий/триллионов?

Думаю, всяко меньше чем у Меганезии. Плюс на флаге натуральный пропеллер, а не непонятная простому человеку кракозябра. Меганезия объявит войну Бакардии и космическая программа её накроется медным тазом. Так что эта идея А.А.Семёнова - отстой.
Пусть меняет Бакардию на Меганезию!

[alex_semenov]

Думаю, всяко меньше чем у Меганезии. Плюс на флаге натуральный пропеллер, а не непонятная простому человеку кракозябра. Меганезия объявит войну Бакардии и космическая программа её накроется медным тазом. Так что эта идея А.А.Семёнова - отстой.
Пусть меняет Бакардию на Меганезию!

Моя выдуманная страна и история тоже моя. Моя песочница! Что хочу то  в ней и строю-выдумываю. Так что неча!
Великая Бакардия живёт и процветает!



* * *
Страна (и история) у нас выдуманная. А вот физика ОБЯЗАНА быть настоящей.
И так.
Вопрос дня. Могут ли сверхзвуковые воздухозаборники находиться "далеко сзали" корпуса протыкающего воздух реактивного аппарата?
Да.
Вот например:



Где нос, а где воздухозаборники?
Ещё круче это у проявляется у некоторых военных самолётов.


Разве воздухозаборник не оказывается в тени конуса маха от носа самолёта? Оказывается! Так как?

А вот и разгадка:



То есть поместить сверхзвуковой воздухозаборник СЗАДИ (впереди имея целую двухступенчату ракету) - элементарно.

[-Asket-]

ПИОНЕРЫ В КОСМОСЕ
УНИКАЛЬНАЯ ПРАВОВАЯ, НОРМАТИВНАЯ И БИЗНЕС-СРЕДА, ПОЗВОЛЯЮЩАЯ ЧАСТНЫМ ИНВЕСТОРАМ И КОМПАНИЯМ ИЗУЧАТЬ И ИСПОЛЬЗОВАТЬ КОСМИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
Инициатива SpaceResources.lu, запущенная в феврале 2016 года и возглавляемая сегодня Космическим Агентством Люксембурга (LSA), позиционирует Люксембург как пионера в исследовании и использовании космических ресурсов.
Выявление и использование космических ресурсов быстро становится реальностью благодаря революции в космических технологиях, ускорению освоения космического пространства и возможной нехватке некоторых ресурсов на Земле. Опираясь на свою долгую историю на переднем крае индустрии коммерческой спутниковой связи, Люксембург стремится играть ведущую роль в разведке и использовании этих ресурсов.
Его цель — обеспечить, чтобы космические ресурсы, разведанные под его юрисдикцией, служили мирным целям, собирались и использовались устойчивым образом, совместимым с международным правом, и на благо человечества. Видение Люксембурга основано на поддержке передовой исследовательской деятельности и технологических возможностей, опираясь на существующий опыт страны в космическом секторе и ее текущую стратегию диверсификации экономики в ориентированные на будущее высокотехнологичные отрасли.
Великое Герцогство является первой европейской страной и второй в мире, которая предлагает правовую основу для исследования и использования космических ресурсов, гарантируя, что частные операторы могут быть уверены в своих правах на ресурсы, которые они добывают в космосе.
Более подробную информацию о законодательной базе можно найти здесь.
https://space-agency.public.lu/en/space-resources/the-initiative.html

[Mercury127]

То есть поместить сверхзвуковой воздухозаборник СЗАДИ (впереди имея целую двухступенчату ракету) - элементарно

элементарно лжёте, Семёнов! У вас они таки СБОКУ...

[alex_semenov]

элементарно лжёте, Семёнов! У вас они таки СБОКУ...

Быть идиотом, это мода такая нынче в сети?
У меня они конечно же пока сбоку.
Но я же сказал, что это предварительная форма. Всё еще пять раз поменяется. Проект в процессе. Главная непреодолимая проблема для меня возникла бы если бы  нельзя было сделать "уши" сверхзвукового воздухозаборника (если он нужен вообще) сзади, где "плоский" двигатель и расположен. Тянуть сжатый ударной волной воздух от носа через всю ракету - полный абсурд. Это похоронит идею.

[Андрей 2]

И, обратите внимание на форму воздухозаборника. Вырез в корпусе.

Видел такие, пролетали, на высоте метров около 200 (глазомерная оценка) звук был похож на самолётный, но более высокочастотный, похожий на свист.

[alex_semenov]

Из Бакардии мне только что поступил новый занятный документ (до чего там только не додумается местный народ!):



Идея в следующем.

Я таки (не поверите, в первый раз!) посчитал давление, создаваемое центробежным колесом ROTON при 3 метрах радиуса и 720 оборотах в минуту.



ро-плотность перекачиваемой жидкости (кг/м³).
v - линейная скорость (м/с)
w - угловая скорость (рад/с)
n - частота оборотов (1/с)
R - радиус вращения (м)
P  - давление (Па).

Хорошая новость.
Кислород (плотность ~1141 кг/м³) подаётся колесом в камеру сгорания под давлением...  288 атм! (ВАУ!!!)
Керосин (плотность ~850 кг/м³) качаетс трехметровой каруселью под давлением 215 атм.
То есть, при очень небольших оборотах всего 12 оборотов в секунду, 6-и метровое колесо создаёт давление вполне себе приличного ЖРД закрытого цикла! То есть термический кпд ротирующего ЖРД в 70-75% вполне себе достижим!
(напомню на гагаринской ракете давление в камерах сгорания было всего то 60 атм!)

Но плохая новость в том (см. формулу) что давление зависит от плотности качаемого компонента. И если у вас окислитель и топливо слишком разной плотности, то это проблема. Так например метан (~500 кг/м³) в том же колесе будет поступать в камеры сгорания под давлением всего 126 атм. Про такой флюид, как водород я вообще не говорю (71 кг/м³)
Топливо в ЖРД обычно подаётся под бОльшим давлением чем окислитель, потому что именно оно проходит через рубашку охлаждения (испытывая и большее сопротивление трения). Здесь же всё получается наоборот из-за разности плотностей. Простейший способ - дросселировать избыточное давление кислорода (и давление в камере будет по давлению наименее плотного компонента). Но может есть какое-то более изящное решение?

Так вот, данная идея в том что бы холодная центробежная турбина на тракте кислорода с избыточным давлением ПОНИЖАЛА давление кислорода перед камерой сгорания, а посаженная на этот же вал холодный центробежный компрессор ПОВЫШАЛ бы давление метана, который подается в разные точки двигателя и имеет большее сопротивление, падение давления (создавая рубашку охлаждения, плёночно-испарительную защиту стенок).
Обратите внимание. Оси вращения компрессоров соосны вращению основного центробежного колеса и потому никаких проблем с гироэффектом от вращения на самих колёсах не будет. Да это дополнительная масса и дополнительная сложность. Габариты насоса на схеме не соблюдены, так как идея только представлена Его Сиятельству, светлейшему принцу Флоризелю (отвечающему за космическую программу Бакардии) качественно но еще не рассчитана количественно. Представлена местными художниками абстракционистами. Но замечу. Качественно здесь нет никаких горячих контуров. Просто обмен давлениями двух криогенных жидкостей. Должно работать хорошо и надёжно. Учитывая гидравлику всё будет лёгким и компактным. Да, это усложнение. Но, возможно, такое усложнение конструкции имеет смысл. Всё-таки дросселирование давления (простейшее решение) - та простота, которая (как мудро заметил Принц, глядя предложенную схему) хуже воровства...

Музыкальная пауза
Гимн Бакардии!
 

[alex_semenov]

Да, еще. Пока не забыл. Последняя мысль бакардийской космонавтики.
Про моделирование полёта ракеты (как это сделать максимально прсто).
В прошлый раз, если помните, бакардийские математики предложили Землю считать плоской при выходе бакардийской ракеты на околоземную орбиту. Это - существенное достижение в упрощении моделирования полёта (у Бакрдии не так уж и много средства на натурные эксперименты, да Принц вообще любит лёгкость и изящество в решении любых задач).
Еще одна идея в сторону упрощения моделирования.
Считалось, что в модель надо включать ступенчатость. И это - головная боль при построении и отладке модели (дополнительные столбцы в Excel, условные функции...)
Но на самом деле всё проще.
Нам не нужна многоступенчатая модель чтобы посчитать полёт многоступенчатой ракеты.
Достаточно построить модель для одноступенчатой ракеты. И запустить ее два раза если ступеней у вас две. Первый раз - с земли до точки отсечки двигателей первой ступени. Всё с параметрами первой ступени и полезной нагрузкой в виде массы второй ступени.  Второй раз ту же модель с параметрами второй ступени но запустить на расчёт  с точки и достигнутыми первой ступенью в первом моделировании (высота, скорость, угол). И всё. Три ступени? Три раза последовательно моделируем три одноступенчатых ракеты с разных точек.
То есть для сколь угодно ступенчатой системы нужна модель лишь для одноступенчатой ракеты.
Принц высоко оценил этот ход мысли!

Великое Герцогство является первой европейской страной и второй в мире, которая предлагает правовую основу для исследования и использования космических ресурсов, гарантируя, что частные операторы могут быть уверены в своих правах на ресурсы, которые они добывают в космосе.
Более подробную информацию о законодательной базе можно найти здесь.

Да, весь этот достаточно смешной на первый взгляд движняк (как метко заметил Его Сиятельство) - не спроста. Где-то в "земной коре" сдвинулись какие-то тектонические плиты. А это - достаточно дурное эхо на поверхности.

[petrovich1964]

вентилятор