Гигантские ЖРД ракеты. Возможны или нет?

[Vavanzer]

Если делать что то такое для ракеты, то это плюс к эффективности на старте, (меньше топлива и меньше движков) плюс посадка с возможностью прибытия на место старта без гигантских топливных расходов как у супер хеви

Забыли еще и про возможность использовать атмосферный окислитель, и аэродинамический аспект посадки!
  Потенциал гибридных систем скорее всего есть. Просто этим толком не занимаются. Не всем это интереснее. Гораздо просто тупо копировать старые решения, и пытаться их масштабировать!)

 Понятно, что и там есть свой предел. Может быть и не получится той разовой грузоподьемности, как у будущих сверхтяжей максимально возможных... Но, и фактор стоимости пока никто не отменял!
  Например, если какое то альтернативное решение приведет к снижению раз в стоимости запуска мелких грузов массой до 10 тонн раз в 10-20, то они очень даже имеют право на жизнь) Как минимум, сделают космонавтику делом очень рентабельным. Полчищи туристов в орбитальный и суборбитальный полет, посещение туристической КС, частные спутники , орбитальные обсерватории и АМС. Нормальная же тема!))

[MenFrame]

Забыли еще и про возможность использовать атмосферный окислитель,

Для старта это не существенно. К тому же атмосферники много весят в сравнении с ЖРД, чувствительны нормам плотности воздуха, что сделает систему тяжелой и менее надежной. Потому я вижу использование ПВРД для первых ступеней в момент посадки и главное транспортировки ступени к месту запуска. Если окислитель не нужен тогда и сама ступень будет эффективней и посадочный ротор будет дешевле поскольку ракета без окислителя легче.

[библиограф]

     но еще и частично реактивный вертолёт.  Нет? Возможно они (уже) и знают (не дураки же) что так тоже можно, но добавлять несущую поверхность - нарушать правила и традицию. Неспортивно, типа?   

Спортивно или нет, а только сам М.Л. Миль лоханулся с реактивным вертолетом - даже он тоже думал, всё просто, уже хотел проектировать гигантский аппарат, больше В-12, но благоразумно построил
маленький прототип.
https://topwar.ru/19576-v-7-prototip-reaktivnogo-vertoleta-vremen-sssr.html
За границей в 50-е годы тоже пытались
https://dzen.ru/a/XGu2FF-JWwCu8O79
Единственный вертолет, который выпускался серийно - французский Джинн использовал
косвенный привод - турбокомпрессор сжимал воздух, он подавался в сопла на концах лопастей.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Sud-Ouest_SO.1221_Djinn

[Karagy]

Никто не додумалься добавить к спицам такого колеса пусть небольшую, но несущую поверхность (лопасть-крыло).

что-бы коло потеряло устойчивость, навернулось на капище, а изобретателя пустили на барабаны?

[Vavanzer]

Забыли еще и про возможность использовать атмосферный окислитель,

Для старта это не существенно. К тому же атмосферники много весят в сравнении с ЖРД, чувствительны нормам плотности воздуха, что сделает систему тяжелой и менее надежной. Потому я вижу использование ПВРД для первых ступеней в момент посадки и главное транспортировки ступени к месту запуска. Если окислитель не нужен тогда и сама ступень будет эффективней и посадочный ротор будет дешевле поскольку ракета без окислителя легче.

Ну а как тогда самолетные движки летают , да еще и ресурс у них поболее, чем у ракетных?) Там тот же принцип, только есть турбокомпрессор...
  Без окислителя ракета станет колоссальго легче! Гляньте соотношение его массы к горючему. Добавьте еще массу баллонов и крепеж весь этот!))
  Может быть и вовсе наконец то станет выгодным полуаэродинамический старт, с высоким взлетным углом!)) Тк набирать бешеные скорости в нижних слоях атмосферы нет смысла. А набирать скорость тупо вверх - это бестолковая трата на небаллистическую составляющую полета. После отклонения ракеты ей приходится заново набирать уже боковую составляющую скорости, а не только высоту!

 Еще момент, то что именно вторая часть полета, верхнеатмосферная, с набором максимальной скорости и высоким УИ - самая выгодная. Там масса заправленной  ракеты (оставшихся ступеней) гораздо меньше, по отношению к ПН при том колоссальгом приросте скорости!)

[MenFrame]

Без окислителя ракета станет колоссальго легче!

Это зависть от того какой выигрыш вы получите от замены ЖРД в роторе на ТРД и будет он существенно больше роста массы роторной системы. Так же не забудьте что вам нужно тратить энергию ракеты на то что бы этот ротор тащить на внеатмосферном участке.

Ну а как тогда самолетные движки летают

Летают, только там нет огромной центробежной нагрузки поперек оси вала компрессора. Если уж хотите атмосферник используйте ПВРД, там компрессора вообще нет.

А набирать скорость тупо вверх - это бестолковая трата на небаллистическую составляющую полета. После отклонения ракеты ей приходится заново набирать уже боковую составляющую скорости, а не только высоту!

Ракеты взлетают по оптимальной траектории, тупо вверх летят только для преодоления плотных слоев атмосферы.

[alex_semenov]

Что же касается вашей идеи,

Да. Реактивный вертолёт - это идея, которая будоражит умы давно. В ТМ в вертолётном музее реактивным вертолётам в 1983 м году была посвящена отдельная выпуск-глава.



Существовало очень много самых разных образцов реально летавших реактивных вертолётов. Но все они остались экзотикой.

Более того.
Я сам с детства был заворожен этой идеей (двигатель "без двигателя"). И я уже тут рассказывал свою личную  историю как-то связанную с этим. Тут на этой же ветке раньше.
Не только вертолёты и винты самолётов, но но и вообще я пытался придумать турбореактивный авиационной двигатель турбину-герон, лишённую, якобы (как я думал), проблем с температурой лопаток турбины, когда уже учился на первом курсе ХАИ, где мне быстро объяснили почему такая активная турбина не лучше чем всем нам известная с лопатками. И даже, там же, объяснял в чём же сложность?
Вот ключевой график (еще раз):



и формула:



С вертолётыми  и прямоточками на концах винтов - вообще отдельная история. Тут надо различать специфику полёта (разное количество даёт разное качество).

Вертолёт - это одно.
Винт самолёта - это другое.
Турбина ВРД - трете.
Ракета - четвёртое.

При всей, кажущийся одинаковости решения, специфика-детали там очень-очень разные. По-сути смысл какой-то имеют только крайние решения. Вертолёт и ротирующий ЖРД (каждый по-своему). И я тут выше предложил это соединить вместе на первой многоразовой ступени.

Для них наверное не актуально. У них же цель не как можно высоко запустить, а сделать это красиво.

Нет-нет. Высота полёта там тоже ценится! Это же конкурс. И важно запустить как можно выше.
Я уже посмотрел на Ютубе массу видео с таких конкурсов. И аварий. Можно сказать нанаблюдался за запусками и даже есть некие обобщения.
Очевидно что те колёса, которые вращаются быстрей - летят стабильней. Но и самые высокие полёты, такое ощущение, за ними же! Возможно потому что они эффективней используют "механизм раскрутки". Насколько я могу судить, там нет косого выхлопа. Все огненные струи идут параллельно оси колеса. Но колесо однозначно приводится в движение выхлопом. Скорей всего дело в скошенном сопле (как у Штерна). И да, там масса нюансов которые могут привести вас к победе или поражению в подобном конкурсе.

[alex_semenov]

А набирать скорость тупо вверх - это бестолковая трата на небаллистическую составляющую полета. После отклонения ракеты ей приходится заново набирать уже боковую составляющую скорости, а не только высоту!

Ракеты взлетают по оптимальной траектории, тупо вверх летят только для преодоления плотных слоев атмосферы.

Вагонные споры - последнее дело. БЕЗ РАСЧЁТОВ И ФОРМУЛ тут спорить - гонять воздух.
Но готова ли общественность взять в руки расчётные инструменты и выяснить истину?



На глаз (на интуицию) тут - только соли насыпать можно.

[MenFrame]

Вертолёт и ротирующий ЖРД (каждый по-своему). И я тут выше предложил это соединить вместе на первой многоразовой ступени.

Это имеет смысл только если ротирующий ЖРД по своей эффективности и мощности не сильно уступает классическому ЖРД. А если уступает, то лучше раздельно.

[Vavanzer]

Так же не забудьте что вам нужно тратить энергию ракеты на то что бы этот ротор тащить на внеатмосферном участке.

   Ротор для подьема - это один этап полета, атмосферный. Внеатмосферный - это другая версия, уже для спокойной тяги, покинуть околоземное пространство. На всем облегченном.

[-Asket-]

Первым использовать реактивный винт в авиации предложил юный инженер Витгенштейн в 1910 году, еще до того как всерьез увлекся философией:

[Алексей Николаевич.]

Да не будет толку от вертолётного поднятия.
Если уж делать, то вся первая ступень это часть огромного атмосферного турбореактивного двигателя, вернее сам этот двигатель.
Либо три по бокам навешивать.
Пройдя атмосферу до 30 км,это отстыковывается и вторая ступень пошла выше, а двигатели садятся.(Можно так, можно на авторотации с винтами).
Посадка второй ступени на авторотации, тут и винт пригодится.
А двигатель второй ступени как раз тот ротативный.
Примерно такое уже обсуждали ранее, (только там на первой был ротативный и с лопастями и с подсосом воздуха).

[alex_semenov]

Это имеет смысл только если ротирующий ЖРД по своей эффективности и мощности не сильно уступает классическому ЖРД. А если уступает, то лучше раздельно.

На Авиабазе с Факиром у меня возник спор (который он не поддержал) по эффективности роторного ЖРД.
Он утверждал, что из-за того что выхлоп роторного двигателя БУДЕТ ЗАКРУЧИВАТЬСЯ, это означает что не вся энергия ракетной струи работает на движение ракеты и значит роторный ЖРД будет даже менее эффективней чем ЖРД ОТКРЫТОГО ЦИКЛА.



И я по-началу согласился. Но потом подумав, я понял что Факир гонит туфту (предвзят и поверхностен). На самом деле вращение струи НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО. Да, такое вращение-паразитный расход. Но это означает что двигатель работает на неоптимальном режиме. В идеале можно и нужно организовать так тягу реактивной турбины, что никакого вращения струи не будет. Если радиальная составляющая скорости истечения (синус угла) (которая регулируется углом поворота камер сгорания на колесе) равна линейной скорости на ободе то:

1 ВО-ПЕРВЫХ  выхлоп вращаться не будет. То есть никакого паразитного вращения.
2. ВО-ВТОРЫХ реактивная турбина при таком вращении будет иметь КПД как турбина... 100%. Так как скорость "полёта" = "скорости истечения" (мы как ракетчики это уже знаем как отче наш):


(тут есть хоть один человек, догадывающийся о чём я тут ору? ау!!!)

То есть роторный ЖРД, учитывая что никакого расхода массы и эрергии на сторону в таком режиме его работы не существует, по моему убеждению будет НЕ ХУЖЕ (а возможно и лучше) чем самый лучший современный ЖРД двигатель типа "Раптор" с закрытым циклом:



Факир, гад (физик, блин!) даже не удосужился ответить, считая себя самым умным (есть у него такая манечька). Ему было не интересно. На этом всё и закончилось. Но мне абсолютно ясно что от с вращением струи (да и все кто ее предполагают) - протупил.
То есть. Вызов всем ракетчикам, которые считают себя профи.  Ау!!!! Ротирующего ЖРД есть все шансы быть ЛУЧШЕ чем "Раптор". Теоретически - так.
Практически? Никто пока не знает. Гладко было на бумаге. Но "на бумаге" РЕАЛЬНО ГЛАДКО!
Кто нибудь это понимаете?!!!
Готов это оспорить?!!!

Я утверждаю, что роторный ЖРД - прорывная идея для нашей эпохи (он долго ждал своего времени и дождался). У такого двигателя не будет переизбытка давления в магистралях как у "Раптора" (если в камере 300 атм, то в магистралях не выше 350 атм), у него нет деталей вращающихся  > 30 000 об/минуту и значит ресурс у такого двигателя может быть НА ПОРЯДКИ больше, чем у любого современного ЖРД при той же эффективности (при таком же давлении в камере сгорания).

[Алексей Николаевич.]

И крутить лучше всё же всю ракету, вернее первую ступень, избежав сложных вращающихся переходов.
В диаметре делать очень большой.
Притом кольцевой, и без перегородок даже.
А по приколу лопасти по наруже корпуса, для низких слоёв атмосферы прохождения и заодно для возвращения ступени.

[alex_semenov]

Первым использовать реактивный винт в авиации предложил юный инженер Витгенштейн в 1910 году, еще до того как всерьез увлекся философией:

Умный был ребёнок... Вообще, класс у него в школе был из творческих деток...

[MenFrame]

Практически? Никто пока не знает.

На эффективность двигателя очень сильно влияет степень расширения газов. В чем один из плюсов вертолетного подъема? В том что ротор выводит на высоту и придает небольшую скорость. Что в итоге дает низкое давление в области работы двигателей, за счет высоты и аэродинамической тени. Что позволяет поднять УИ и тягу за счет вакуумных колоколов расширителей большого размера. Вы сможете сделать тоже самое для роторного?

переизбытка давления в магистралях как у "Раптора"

Раптор это двигатель с полной газификацией компонентов, он не просто нагнетает топливо в камеру сгорания, но и газифицирует его что улучшает горение.

[alex_semenov]

И крутить лучше всё же всю ракету, вернее первую ступень, избежав сложных вращающихся переходов.

Нет. Дурная идея. Не стоит того. Крутит надо с немалой скорсотью (линейная скорость на ободе близкая или даже выше скорости звука). Центробежные силы будут очень немалые.
Другое дело - правильно решить вопрос переходов. Вот в этом - ключ ко всему. Заработает или нет? Стоит овчинка выделки или нет?

Насколько я понимаю, двигатель Штерна (1931-1935) имел ОСЕВУЮ опору. То есть двигатели "висели" на ободе. Но это неверный ход. Обод должен на 90% опираться на сплошной опорно-радиальный подшипник. И вот конструкция этого подшипника - ключ к победе или проигрышу. Если получится, то узлы подачи топлива будут ненагружены (а скорость их вращения будет минимальна) и решаются легко и просто.



Но такой упорный подшипник - это вызов. Это значит что двигающаяся часть подшипника движется с около или сверхзвуковой скоростью.



Лучшее что тут приходит на ум - поезд на магнитной или воздушной подушке...

[alex_semenov]

На эффективность двигателя очень сильно влияет степень расширения газов. В чем один из плюсов вертолетного подъема?

Блин.... Про ВЕРТОЛЁТ  (совмещённый с ракетой) тут пока что я и не начинал говорить (опять). Это - бонус. Пока же мы сравниваем чисто ЖРД и ротирующий ЖРД. Степень расширения - это форма сопла (не бог весть какая проблема сделать) и прежде всего - давление в камере сгорания (а вот за это - вся битва).

Мне сейчас выключат свет на 2.5 часа...

[Vavanzer]

Вертолёт и ротирующий ЖРД (каждый по-своему). И я тут выше предложил это соединить вместе на первой многоразовой ступени.

Это имеет смысл только если ротирующий ЖРД по своей эффективности и мощности не сильно уступает классическому ЖРД. А если уступает, то лучше раздельно.

Есть один прикол. С синусами и косинусами.
 Когда мы ставим что-то под углом, действие силы, она разделяется на два вектора. Перпендикулярны друг другу. И сумма модулей векторов больше чем исходный вектор.
  Т.е если мы часть импульса (и энергии) пускаем на подьем, а часть на вращение, этим можно "спекулировать", поставив реактивный движок под углом!)))

[Vavanzer]

И я по-началу согласился. Но потом подумав, я понял что Факир гонит туфту (предвзят и поверхностен). На самом деле вращение струи НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО. Да, такое вращение-паразитный расход. Но это означает что двигатель работает на неоптимальном режиме. В идеале можно и нужно организовать так тягу реактивной турбины, что никакого вращения струи не будет. Если радиальная составляющая скорости истечения (синус угла) (которая регулируется углом поворота камер сгорания на колесе) равна линейной скорости на ободе то:

  Сомнительно. Оочень сомнительно!)))
 Импульс вращения подаваемого топлива никуда не денется! Он передастся продуктам сгорания, и стенкам сопла!