Ракетный двигатель с внешним нагревом

[vsevolodson]

напишу, пожалуй сюда
новость - предложен новый принцип ракетного привода
http://rnd.cnews.ru/tech/news/top/index_science.shtml?2011/01/25/424578
выглядит технически слабо реализуемо, но что если вместо жидкого/газообразного рабочего тела использовать твёрдый, аблирующий под действием лазерных лучей материал?
тогда скорость истечения и рабочие температуры можно повысить в разы
суть привода - практически просто стержень расходного материала вместо всех ступеней ракеты
сеть микроволновых лазеров наземного/орбитального базирования подсвечивают "кончик" стержня, обеспечивая высокотемпературную реактивную струю
осталось только решить, как обеспечить направленность реактивной струи

[armadillo]

Просьба отделить тему про ракетный двигатель с внешним нагревом.

Идея очень интересная. Но для конкретно такого применения есть проблемы.
1) Плотность передачи энергии в атмосфере. В свое время разрабатывались и оружие с плазменным пучком (атмоферное ПРО) и передача энергии со спутника на землю.
При превышении определенной плотности излучения происходит пробой и нагрев плазмы, в которую превращается атмосфера на пути луча.
Передаваемой энергии хватит, чтобы что-то разогреть и испарить, но сильно сомневаюсь, что хватит для подъема себя за волосы.

2) Приемник. Как получить такое кол-во энергии в разумных размерах и массе?

3) Точность наведения. Постоянная а не мгновенная.

В общем, намного более реалистичным выглядит орбитальное зеркало в виде обычной тарелки, фокусирующей излучение на теплообменнике с рабочим телом. Но все равно оно слишком быстро улетит слишком далеко.
Годится как система массового использования при приличном грузопотоке.


В предельном случае - передаваемой энергии хватает и мы используем водород как рабочее тело - КПД действительно большой. Материалы могут выдержать примерно 3000К что даст скорость истечения 9км/с.

Попробуем предложить схему такого аппарата. ракета с прозрачными стенками водородного бака, внутри которого теплоприемник в виде непрозрачного объекта с принудительным водородным охлаждением.
Форму зеркала которое сможет это фокусировать с переменным углом в студию.

[vsevolodson]

1) Плотность передачи энергии в атмосфере. В свое время разрабатывались и оружие с плазменным пучком (атмоферное ПРО) и передача энергии со спутника на землю.
При превышении определенной плотности излучения происходит пробой и нагрев плазмы, в которую превращается атмосфера на пути луча.

ну тут во-первых, нужно правильно выбрать диапазон (как я понимаю наиболее предпочтителен микроволновый радио)
во-вторых лучи множества стационарных не слишком мощных лазеров должны фокусироваться в очень ограниченной области пространства, где и будет достигаться высокая пространственная плотность энергии и температуры (для создания реактивной струи)

Передаваемой энергии хватит, чтобы что-то разогреть и испарить, но сильно сомневаюсь, что хватит для подъема себя за волосы.

надо подсчитать просто сколько там получится кпд и сколько надо гигаваттов

2) Приемник. Как получить такое кол-во энергии в разумных размерах и массе?

фокусировкой на чёрном стержне. он же должен испаряться

3) Точность наведения. Постоянная а не мгновенная.

технически решаемо

есть другая проблема с аблирующим "твердотопливным" приводом - он будет сильно засирать атмосферу

[armadillo]

технически решаемо

ну, мыши, это уже тактические проблемы...


"твердотопливный" будет имхо не выгоднее текущих ТРДД.
вот постоянный приемник, который нагревает водород - интереснее. бы. Одну площадь теплообмена как представишь себе....

[vsevolodson]

"твердотопливный" будет имхо не выгоднее текущих ТРДД.

намного выгоднее, если топливо можно будет нагревать до 5..10 килоградусов
кроме того, намного компактнее (не требуется брать с собой запас энергии для выхода на орбиту, только рабочее тело)

вот постоянный приемник, который нагревает водород - интереснее. бы. Одну площадь теплообмена как представишь себе....

а вот это уже нереально
к тому же температура реактивной струи будет ограничена парой тыщ градусов в самом лучшем случае

теплообменники надо исключить, они - слабое звено

[armadillo]

если топливо можно будет нагревать до 5..10 килоградусов

или до 100500
за счет чего будет достигаться постоянный перегрев рабочего тела до состояния взрыва? В смысле что помешает ему улететь раньше? и в какую сторону? Как будет выглядеть сопло?

В общем такой вид пока - чисто твои фантазии.

Температура по материалам достигалась на Твердофазном ЯРД 3000к, от него и беру ттх.

[vsevolodson]

за счет чего будет достигаться постоянный перегрев рабочего тела до состояния взрыва?

нагрев сетью стационарных лазеров 

В смысле что помешает ему улететь раньше? и в какую сторону? Как будет выглядеть сопло?

ты невнимателен. я уже говорил о том, что надо ещё как-то решить проблему направления реактивной струи

В общем такой вид пока - чисто твои фантазии.

ясен пень. я предложил идею к обсуждению. а не законченный чертёж или летающий прототип

навскидку - конструкция, сходная с карандашом
кварцевая (или прозрачная для свч) трубень, с хорошо поглощающим "грифелем" в сердцевине
внешний "прозрачный" слой неизбежно также будет испаряться из-за нагрева, но немного медленнее, чем поглощающий стержень в сердцевине
при подсветке такого "карандаша" лазерами с торца будет образовываться "выемка" с бурно истекающими горячими газами, эта же "выемка" и будет формировать направленную струю
но это - только навскидку

[armadillo]

В общем, хорошая идея как обойти "зеленые" ограничения как твердофазного, так и газофазного ЯРД.
В подробностях от обсуждения этих видов и надо идти.
для твердрофазного это ограничение по материалам - 3000К , что дает 9000м/с.
для газофазного лучше, но он соответственно сложнее.
Для рабочего тела в виде "черного твердого стержня" надо расписать что за вещество и какую скорость истечения при какой температуре получим.

при подсветке "снизу" - помимо того что сама струя будет непрозрачной, как и чем будет так ее фокусировать?

[vsevolodson]

ну не совсем снизу, к тому же прозрачная оболочка позволяет подсвечивать и сбоку
фокусировать нечем, кроме как "выемкой" в зоне абляции
тут точность фокусировки струи приносится в жертву высоким температуре и скорости истечения

небольшая тяп-ляп картинка
зелёным условно обозначены лазерные лучи
тёмно-серый полукруг - полезная нагрузка

[armadillo]

Да, для первой прикидки годится. 
Но спорно, что твердое испаряющееся рабочее тело будет лучше водорода с теплообменником.

[vsevolodson]

есть ещё идея каким-нибудь образом ловить лазерные лучи в камеру сгорания, где возникает сажа от сгорания углеводородного топлива
как способ увеличения удельного импульса извне

[Olweg]

Комментарий модератора раздела

Удалил флуд

[vsevolodson]

Olweg, а давайте отделим тему, всё-таки

[Olweg]

Done.

[vsevolodson]

некоторая информация уже есть на эту тему
http://en.wikipedia.org/wiki/Laser_propulsion#Ablative_laser_propulsion
"Двигатель на лазерно-абляционной реактивной тяге"

[armadillo]

Ablative laser propulsion was being developed by Professor Andrew Pakhomov at the University of Alabama in Huntsville of the UAH Laser Propulsion Group, until he was convicted of murdering his wife and sentenced to 45 years in prison

мда.

А как насчет солнечного двигателя на таком принципе? Вместо просто паруса - зеркальная тарелка для фокусировки. Можно управлять тягой, в том числе в направлении Солнца.

Пока без струйного охлаждения.

[vsevolodson]

солнечный двигатель проще использовать в космосе, коллекторы с нагреванием воды и турбиной, а в качестве привода - ионник
если энергия вокруг - в достатке, то выгоднее будет снизить расход рабочего тела в ущерб кпд

[armadillo]

коллекторы с нагреванием воды и турбиной, а в качестве привода - ионник

 

нет, только паровая машина.
ужас.
В космосе используют другие методы.

[vsevolodson]

да ну! ну расскажите мне тогда простой способ для межпланетных перелётов 

[armadillo]

Или обсуждаем по делу или троллим. Выбирайте одно.