Вопрос про самый лучший двигатель

[Skipper_NORTON]

да

 
А вот это уже интересно.  То есть вы уверены, что в 21 веке человечество способно построить двигатель со скоростью выхода рабочего тела 15000 км/сек и избежать столкновения со стенками?   Не могу поверить.

[vsevolodson]

а как по вашему уже давно существующие ионники работают? на педальном приводе?

[Skipper_NORTON]

давно существующие ионники

 
Дайте хоть одну серьезную ссылку - интересно почитать. Ну и чтобы было точно известно - вот скорость выхода рабочего тела 15000 км/сек. Столкновения с веществом НЕТУ.

[Belll]

да

 
А вот это уже интересно.  То есть вы уверены, что в 21 веке человечество способно построить двигатель со скоростью выхода рабочего тела 15000 км/сек и избежать столкновения со стенками?   Не могу поверить.

15000 км/с вообще-то не бывает. Сейчас реальная скорость истечения СПД порядка 20-30 км/с, в зависимости от модели.

Вообще магнитное поле творит чудеса

[Belll]

давно существующие ионники

 
Дайте хоть одну серьезную ссылку - интересно почитать. Ну и чтобы было точно известно - вот скорость выхода рабочего тела 15000 км/сек. Столкновения с веществом НЕТУ.

http://users.gazinter.net/fakel/spd2300.html

ПРОДУКЦИЯ ОКБ "ФАКЕЛ"
ДВИГАТЕЛЬ СПД 2300
Технические параметры:

Тяга, мН 98
Мощность, кВт 2,3
Удельный импульс, с 2500-3000 (= 24500-29500 м/с)
Тяговый КПД, % 65
Ресурс, ч 7000
Масса, кг 3,5

[armadillo]

кто-то путает метры с километрами )
а по поводу таких скоростей истечения - тут уже говорили, что первая проблема в источнике энергии.

[vsevolodson]

15000 км/с вообще-то не бывает. Сейчас реальная скорость истечения СПД порядка 20-30 км/с, в зависимости от модели.

термоядерный взрыв в магнитном сопле
плазма вытекает нафиг с ядерными скоростями

[juseppe]

давно существующие ионники

Дайте хоть одну серьезную ссылку - интересно почитать. Ну и чтобы было точно известно - вот скорость выхода рабочего тела 15000 км/сек. Столкновения с веществом НЕТУ.

В нынешних ионниках (на ксеноне) скорость истечения 200 и выше км/с. (См. вики).
При замене рабочего тела на водород и повышении ускоряющего напряжения до предела скорость истечения составит 10-15 тыс. км/с. Это для однопролётных ионников.
Если построить двигатель по циклотронной схеме, скорость удастся поднять раз в 5.

Собственно, любой ускоритель частиц - это "по совместительству" и ионный двигатель с околосветовой скоростью вылета, скажем, протонов (или что он там ускоряет). Но это уже несерьёзно...

[Skipper_NORTON]

термоядерный взрыв в магнитном сопле
плазма вытекает нафиг с ядерными скоростями

 
То вот есть это под силу построить человечеству в 21 веке?

[vsevolodson]

возможно было уже после середины прошлого века

возникла ещё одна идея
есть такая технологическая хитрость в инерциальном синтезе - "быстрое воспламенение" ("fast ignition")
после быстрого сжатия топливной мишени в неё фокусируется лазерный импульс с характеристиками
энергия ~ 10⁶ Дж; мощность ~ 10¹⁵ Вт; длительность - соответственно 10^-9 сек
лазерный луч прожигает верхний конусообразный слой мишени, вышибая электронный ливень с энергией частиц в несколько Мэв
а электроны уже передают свою энергию плотной "сердцевине", "поджигая" её

в этом случае характеристики обжатия топливной мишени не очень принципиальны
поэтому от драйверов-лазеров можно вообще отказаться и сжимать топливную мишень точным столкновением нескольких топливных снарядов на скоростях порядка нескольких километров в секунду
плотность энергии при столкновении (мегаджоули на килограмм) примерно такая же, как и при лазерном обжатии
технология - намного проще (рельсотрон или пушка гаусса или водородная пушка), результат - тот же

а разгонять топливную мишень до скоростей в несколько километров в секунду всё равно придётся, так как в импульсных термоядерных двигателях заряды придётся сжигать с высокой частотой, подавая на достаточно большое расстояние (от десятков метров до километров)

[Крупин]

поэтому от драйверов-лазеров можно вообще отказаться и сжимать топливную мишень точным столкновением нескольких топливных снарядов на скоростях порядка нескольких километров в секунду
плотность энергии при столкновении (мегаджоули на килограмм) примерно такая же, как и при лазерном обжатии
технология - намного проще (рельсотрон или пушка гаусса или водородная пушка), результат - тот же

а разгонять топливную мишень до скоростей в несколько километров в секунду всё равно придётся, так как в импульсных термоядерных двигателях заряды придётся сжигать с высокой частотой, подавая на достаточно большое расстояние (от десятков метров до километров)

   Скорости метеоритов, влетающих в земную атмосферу - десятки километров в секунду. Но термоядерных взрывов чего-то не получается. Как и при влёте Шумейкера в Юпитер, который почти сплошь водородный.

[vsevolodson]

   Скорости метеоритов, влетающих в земную атмосферу - десятки километров в секунду. Но термоядерных взрывов чего-то не получается.

перечитайте внимательнее. вы не поняли ничего.
цель - резкое увеличение плотности и инерция быстро движущейся массы, поддерживающая высокое давление на время, достаточное для термоядерной реакции (наносекунды)
при падении метеоритов получаются иногда алмазы и даже принципиально новые минералы (стишевит, например)
только лишь при лазерном обжатии термоядерной реакции не добились ещё и вряд ли смогут вообще

Как и при влёте Шумейкера в Юпитер, который почти сплошь водородный.

а водород вообще не взорвать
слабое взаимодействие, видите ли

[juseppe]

сжимать топливную мишень точным столкновением нескольких топливных снарядов на скоростях порядка нескольких километров в секунду

Нужны скорости атомов порядка сотен км/сек: для дейтерий-трития - порядка 300-400, ЕМНИП.

[vsevolodson]

сжимать топливную мишень точным столкновением нескольких топливных снарядов на скоростях порядка нескольких километров в секунду

Нужны скорости атомов порядка сотен км/сек: для дейтерий-трития - порядка 300-400, ЕМНИП.

для чего?
ещё раз: цель сталкивания лбами - НЕ ДЕТОНАЦИЯ, а увеличение плотности

[MARS9]

juseppe

(Вообще, у химических двигателей скорость истечения 4500 м/с достигается путѐм хитрого "финта ушами": в камеру сгорания подаѐтся раза в полтора-два больше водорода, чем надо для полного реагирования с кислородом. И хотя температура реакции падает, но средняя молекулярная масса продуктов падает ещѐ быстрее. С ростом подачи водорода скорость истечения сначала немного растѐт, и лишь потом начинает падать. Расчѐтно-опытным путѐм конструкторы-двигателисты нашли оптимальную для УИ пропорцию...

Интересно это все хотел бы узнать здесь вот что:
1. А что случается с лишним Водородом? Он же не может уже сгорать и значит он выходит из сопла ракетного двигателя вместе водяным паром?
2. А как бывает с другим двигателем где вот топливо-Керосин а окислитель-Кислород? Там тоже подается лишнее топливо? Или такой финт это только для Водородно-Кислородного двигателя?

Я внимательно прочитал ваш текст и думаю что точно понял почему все-таки подается больше Водорода чем надо. Во-первых для его нагрева израсходуется тепло (которая и собственно  выделяется при сгорании Водорода в Кислороде) и значит температура в камере сгорании падает и это очень важно чтоб двигатель работал долго (если точно помню маршевый двигатель Спейса Шаттла SSME рассчитан для 55 полета). Во-вторых Водород легче чем продукт сгорания-Вода и значит такой смесь Водород+Вода будет иметь больше скорость истечение из ракетного двигателя чем просто Вода, я все правильно понял? 

[armadillo]

второе правильно, первое бред.
в керосинки водород не подается потому что его неоткуда взять. отдельно делать для него криогенный бак не окупится.

[juseppe]

1. А что случается с лишним Водородом? Он же не может уже сгорать и значит он выходит из сопла ракетного двигателя вместе водяным паром?

Да.

Во-вторых Водород легче чем продукт сгорания-Вода и значит такой смесь Водород+Вода будет иметь больше скорость истечение из ракетного двигателя чем просто Вода, я все правильно понял? 

Да. Скорость истечения пропорциональна sqrt(T/M). (Где Т - температура, М - средняя молекулярная масса).

2. А как бывает с другим двигателем где вот топливо-Керосин а окислитель-Кислород? Там тоже подается лишнее топливо? Или такой финт это только для Водородно-Кислородного двигателя?

Не знаю. Но могу прикинуть:

Реакция полного сгорания керосина в кислороде приблизительно описывается уравнением:

(CH₂)_n +1.5nO₂ = nCO₂ + nH₂O

(где (CH₂)_n - приближённая формула углеводородов. В дальнейших формулах реакций я буду "сокращать на n")

Средняя относительная молекулярная масса (М) у продуктов сгорания М_с = (44+18)/2 = 31.

Если недодать кислорода, чтобы сгорание шло по формуле:

CH₂ +O₂ = CO₂ + H₂,

то М_с = (44+2)/2 = 23.

Если же подачу кислорода ещё уменьшить:

CH₂ +0,5O₂ = CO + H₂,

то М_с = (28+2)/2 = 15.

То есть, вроде бы масса снижается. Но с недожогом снижается и энергетический выход реакции, то есть, температура Т. И вот тут настаёт черёд тонких расчётов и экспериментов: определить оптимальную с точки зрения максимального УИ пропорцию "горючее:окислитель". Ну, и про ТБ не забывать: с недожогом растёт также содержание угарного газа в выхлопе, и хоть он и горюч (догорает в атмосфере), но всё же на первом километре от космодрома его количество надо контролировать...

В общем, в первом приближении резерв для увеличения УИ путём уменьшения подачи окислителя есть, но эффективно ли это - я ХЗ, тут пусть специалисты высказываются. Я вам даю только материал для размышлений и формулировки вопросов спецам.

[Крупин]

      Вводить балласт, даже водородный, с точки зрения максимальной скорости никогда не выгодно. Но введение добавочного водорода сильно снижает температуру, при том, что проигрыш в скорости не слишком велик.

[Skipper_NORTON]

возможно было уже после середины прошлого века

 
Так почему тогда до сих пор не запустили ни одного зонда с ядерным ракетным двигателем и магнитным соплом и выходом рабочего тела из двигателя со скоростью до 10000 км/сек ?   Могли бы иметь уже в системах Альфа Центавра, Сириуса, и Эпсилон Эридана станции и изучали бы, что там есть.

[vsevolodson]

Skipper_NORTON,  а вы попробуйте это сделать...
пока что нет даже достаточно мощных станций на орбите Земли, колоний на Луне и тп, не говоря уже о межзвёздном транспорте
кончились те времена, когда это кому-то было нужно