Двигатель для межзвёздных перелётов

[Vavanzer]

И давно парк реактивной авиации составляют самолёты Туполева и подобные тем, что у ВАс на аватарке?

У ракет. У самолетов, кстати тоже желательно когда движки ближе к оси. Это позволяет управлять машиной в случае отказа одного из двигателей.
Да и не путайте космос и плавную синхронизацию ЖРД, да еще и стабилизацию полета за счет воздушной среды. Одномоторные самолеты за счет ассиметрии закрылков не крутятся в противоположную сторону.

[Dem]

Но потом поняли, что это не лучшее решение и сделали в центре "дырку". Ее площадь - незначительна Пусть чуть-чуть прорывается. Это -мелочи. Ствол пушки закрывается специальным открывающимся коническим обтекателем-дефлектором. На картинке "плазма дефлектор коун":

А почему тогда и сам корабль не сделать кольцом? Его же всё равно потом раскручивать. А так прорвавшееся просто пролетит вперёд никого не задев...

[-Asket-]

Главное - в это верить!

Есть официальное мнение инженеров НАСА по состоянию на 2000 год - причины сворачивания проекта в основном политические, никаких принципиальных технических проблем выявлено не было в ходе работ, конечно, нет гарантий, что они не вылезли бы при переходе к полномасштабным испытаниям: Nuclear Pulse Propulsion - Orion and Beyond
...Оглядываясь назад, можно сказать, что кроме политики, были и другие проблемы, в том числе: (1) большие размеры машины делали полномасштабные испытания сложными и дорогостоящими, (2) запрещение ядерных испытаний исключало тесты в атмосфере или в космосе, (3) твердофазный ядерный двигатель NERVA составлял сильную конкуренцию и (4) не существовало конкретной миссии, которая требовала бы такой высокопроизводительной системы...

[AVS88]

А почему нельзя создать ядерный двигатель непрерывного типа, в котором продукты ядерной реакции выходили бы непрерывно, без взрывов?

[Инопланетянин]

А почему нельзя создать ядерный двигатель непрерывного типа, в котором продукты ядерной реакции выходили бы непрерывно, без взрывов?

А как? Взрывной термояд сделали, а токамаки так и не заработали. Вот когда/если заработают тогда и приходите с проектами таких двигателей.

[Vavanzer]

А почему нельзя создать ядерный двигатель непрерывного типа, в котором продукты ядерной реакции выходили бы непрерывно, без взрывов?

Какие то варианты были.
Теоретически реально. Инициировать реакцию в конце стержня. Можно даже импульсный, стержень с чередующимся составом, различные слои.
Были еще идеи испаряющейся плиты.  В тч и вариант с инициируемым распадом ее поверхности.
Еще что то типа сварочного электрода, у которого внешняя оболочка в качестве рабочего тела и испаряющегося сопла...
 В качестве "поджига" тритий и др легкие изотопы, излучающие нейтроны, как в ядерной бомбе.

[alex_semenov]

А как? Взрывной термояд сделали, а токамаки так и не заработали. Вот когда/если заработают тогда и приходите с проектами таких двигателей.

А зачем? Какой смысл в непрерывном горении? Сможете объяснить?

Какие то варианты были.
Теоретически реально. Инициировать реакцию в конце стержня. Можно даже импульсный, стержень с чередующимся составом, различные слои.
Были еще идеи испаряющейся плиты.  В тч и вариант с инициируемым распадом ее поверхности.
Еще что то типа сварочного электрода, у которого внешняя оболочка в качестве рабочего тела и испаряющегося сопла...
 В качестве "поджига" тритий и др легкие изотопы, излучающие нейтроны, как в ядерной бомбе.

Кажется ПОЛНЫЙ ПАНОПТИКУМ ВСЕХ КОГДА-ЛИБО ПРЕДЛОЖЕННЫХ ИДЕЙ (да, есть пара идей, известные мне сюда не попавшие, но это - мелочи) ЗДЕСЬ:

Atomic Rockets

Если английский не ваш родной поставьте Гугл-Хром там встроен гугл-перевод на русский любой страницы.
Каждый кто суёт свой нос в проблему любой космической тяги (межпланетной, межзвездной) должен хотя бы полистать этот сайт что бы понимать КАК МНОГО И РАЗНОГО уже предложено. Что бы не думал что он - первооткрыватель. Любая сырая идея которая вам пришла в голову с очень высокой вероятностью там в трёх длинню-ю-ющих списках концепций двигателей (с картинками и ссылками на первоисточники) уже есть и скорей всего с предварительными расчётами, проработкой и длинной историей развития.
Ну почти любая!

Из всех идей "непрерывного ядерного пламени" ближе всего тут идея Зубрина на "солёной воде"
Первоисточник:
Robert Zubrin’s Nuclear Salt Water Rocket Design



Это тут уже обсуждалось критиковалось (доказывалось что это невозможно) и снова это возрождалось...

Можно вспомнить еще сумрачный германский гений Вейценбаума... И еще и еще...
Но это всё - шашечки.
Мелкий уголь.
Идей так много что просто их перебирать или таскать первую понравившуюся как дурная вороне "по блеску" - это предельный инфантилизм (чем тут многие и страдают).
Давайте всё же смотреть СИСТЕМНО. Как инженеры.
Я повторюсь.
А в чем преимущество двигателей непрерывного действия (любых) перед двигателями импульсного (тоже любых)?
И встречный. Если есть преимущества то есть же и недостатки, наверное?
А недостатки непрерывных перед импульсными в чем?

Если вы малолетний поверхностный дурачок - вы пройдете мимо моих "общетехнически-философских" вопросов. Если заинтересуетесь - уже отрок!

[Mercury127]

Ну, во1х, это красиво...

[Vavanzer]

Вот, ЯРД Зубрина. На растворе радиоактивных солей.
https://ru.m.wikipedia.org/wiki/%D0%AF%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%80%D0%B0%D0%BA%D0%B5%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%BD%D0%B0_%D0%B3%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%BC_%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE%D1%80%D0%B5_%D1%81%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B9_%D1%8F%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%B0

[Vavanzer]

А в чем преимущество двигателей непрерывного действия (любых) перед двигателями импульсного (тоже любых)?
И встречный. Если есть преимущества то есть же и недостатки, наверное?
А недостатки непрерывных перед импульсными в чем?

   Характер разгона, прерывистый. Импульсные имеют паузу между взрывами. И меньший кпд, тк только часть энергии идет плите, остальное рассеивается куда попало.
 Из плюсов - простота, относительная конечно...

[alex_semenov]

Ну, во1х, это красиво...

Да, краста - это важно. Почти без шуток. Некрасивая идея/самолёт не летает.
Но! Красота тоже бывает разная.
Бывает внутрянняя (духовная) неброская красота...
Бываете?
И с возрастом выясняется что внешняя - облезла а эта - проступила...
Мога быть?

Кто сказал что непрерывно - красивей чем импульсами?
Звездолёт "Заря" в "Москва-Кассиопея" помните?
Он там фотонными моторчиками тоже красиво мигал!

[alex_semenov]

  Характер разгона, прерывистый. Импульсные имеют паузу между взрывами. И меньший кпд, тк только часть энергии идет плите, остальное рассеивается куда попало.
 Из плюсов - простота, относительная конечно...

Давайте уйдем от конкретно этого примера. Давайте вспомним ДВС. Все двигатели внутреннего сгодания. Карбюраторные (двухтактные, трехтактные) дизельные...
Они все - импульсные.
И сравним их, с двигателями НЕПРЕРЫВНОГО действия. Скажем, с газовой турбиной. Хотя газовая турбина - это уже новый шаг. Наверное ДВС надо сравнивать с паровой машиной. Паровая - непрервыного действия (Стирлинг - особенно. Да и паровая турбина - тоже). А ДВС - импульсного. Сделаны примерно на одном уровне технологий (материалов).
Можно вспомнить "карманные линкоры" Гитрела и борьбу дизелей с турбинами на крупных морских судах...
Какие обобщения тут напрашиваются?
Из общеинженерного принципа: достоинства - продолжение недостатков и наоборот. Любые достоинства оплачиваются некими недостатками.

[Vavanzer]

Они все - импульсные.
И сравним их, с двигателями НЕПРЕРЫВНОГО действия. Скажем, с газовой турбиной

  Они не на взрыве работают, а на воспламенении и расширении. Просто циклический процесс в двс,  высокий КПД, нормальный крутящий момент и большой ресурс. Обороты удобные.

борьбу дизелей с турбинами на крупных морских судах...
Какие обобщения тут напрашиваются?

Ресурс, простота  конструкции и сборки и ремонтопригодность . Дизелистов гораздо больше, чем турбинистов.
Когда масса особо значения не имеет, самое оно. Для самолетов уже тяжелые будут.

Кстати, даже в "непрерывном" варианте можно добавить импульсность, чтоб давать полностью сгореть топливу и испариться перегретым областям. Мощность тяги регулировать, по принципу шагового двигателя.

[alex_semenov]

Хорошо.
Если бы у братьев Райт не было бы ДВС, их самолёт полетел бы? На паровой тяге?



Учтите. Технология парового двигателя к 1904-му году насчитывала уже более века и была доведена до совершенства (по-сути).
Компактные паровые двигатели ставили на дирижабли и даже на первые попытки самолётов. Тот же Можайский. Но...



Скороспелые, недавно появившиеся ДВС... их обошли. В один рывок. Раз и на всегда.
В авиации паровой двигатель не смог прижиться (хотя позже паровую турбину даже думали ставить на бомбардировщики см. Шпанов "Первый удар"). Люлька (создатель первого отечественного ТРД) по сути в ХАИ (там даже бассейн сохранился) до войны занимался именно паровыми турбинами на самолётах. Но... Не пошло (кстати, отдельная ветвь и очень интересная истории развития технической мысли) ТРД вырвался вперед и всех оттеснил (можно сказать то попытки паровой турбины на бомбовозах это и была предтеча ТРД).
Это всё - позже. Середина века. Но вернёмся в начало (на тот уровень материалов и технлогий).
ДВС открыл путь не только самолётам. Автомобили, трактора, танки... Это всё ДВС. Без них ничего этого не состоялось бы. Паровой двигатель смог пробиться за пол века до этого (и очень долго там оставался доминирующим и после появления ДВС) на корабли и поезда. Почему? Хотя и на кораблях крупные дизеля (те же "карманные линкоры") паровую турбину таки потеснили.
Подсказка. Да, размер транспортного средства тут имеет значение. Но всё же это вспомогательный параметр. Не причина а намёк на главное - что в другом.
Еще раз. Не смотрите на газовую турбину (на самолётах прежде всего). Она - другое уже поколение. Там даже другие материалы понадобились.
Так в чём была соль ДВС?
И да. Взрыв(детонация)-горение... не столь важно в нашем случае. Важно что ДВС сжигал топливо ПОРЦИЯМИ (не путать с пропелентом - рабочим телом!), а та же паровая машина в топке - непрерывно.
Кстати, стирлинг - типичная машина непрерывного сгорания (поступления) энергии в машину.

[Vavanzer]

И да. Взрыв(детонация)-горение... не столь важно в нашем случае. Важно что ДВС сжигал топливо ПОРЦИЯМИ, а та же паровая машина в топке - непрерывно.
Кстати, стирлинг - типичная машина непрерывного сгорания (поступления) энергии в машину.

  В нашем случае, интересный момент встретил сегодня. Скорость развития цепной реакции. Для бомб ее стараются развить максимально. Для импульсного двигателя наоборот вспышку лучше чуть продлить, чтоб и удар был меньше, дольше, и испарающаяся часть зеркала прогрелась.
  А непрерывный двигатель на ядерной жиже или даже газе, этож надо сначала разогнать их перед соплом и концентрацией, чтобы динамическое давление было мощнее чем после реакции и расширения.

И, еще, вспомнился интересный совецкий проект Волги с ядерным поршневым движком. Там  в поршнях при сближении и сжатии реакция усиливалась в ВМТ, в нижней точке же успокаивалась. Интересно они придумали, машина даже ездила, но не пошла дальше прототипа...

[alex_semenov]

В нашем случае, интересный момент встретил сегодня. Скорость развития цепной реакции. Для бомб ее стараются развить максимально. Для импульсного двигателя наоборот вспышку лучше чуть продлить, чтоб и удар был меньше, дольше, и испарающаяся часть зеркала прогрелась.

Бомба есть бомба. И время процесса там 10^-6с - МАКСИМУМ! А вообще типичный взрыв 100 наносекунд. 0.1 микросекунда. И растягивать там что-то - превратить взрыв в "пшик".
Как во взрыволёте "растягивается" взрыв перед плитой? Это - отдельная песня.  Но это именно уже процесс ПОСЛЕ взрыва. Когда плазма летит (и далеко летит!) к толкающей плите. Она растягивается. И этим процессом, кстати, можно управлять. Что и обнаружил Дайсон в ходе одного из теоретических расчётов.
Но сейчас не в этом суть.
 

А непрерывный двигатель на ядерной жиже или даже газе, этож надо сначала разогнать их перед соплом и концентрацией, чтобы динамическое давление было мощнее чем после реакции и расширения.

Вот. "Тепло". Осознаёте вы это или нет но вы тут затрагиваете важную ОБЩЕТЕХНИЧЕСКУЮ тонкость. Какой бы тепловой двигатель вы не взяли (не важно какой. Паровая машина Уатта, ЖРД, или фотонный звездолёт) все эти тепловые машины будут работать ЦИКЛИЧНО и ПОСТАДИЙНО. Циклы состоят из стадий. Рабочее тело (не важно что это) проходит термодинамические стадии и по-сути замыкается в циклы.
Так работают все тепловые машины во вселенной. Ни единого исключения.
Даже ТРД, где казалось бы, всё течёт из воздухозаборника в сопло плавно-непрерывно, сгорает с постоянной скоростью (без вспышек), рабочее тело (замкнутое через атмосферу в цикл) проходит стадию сжатия, нагревания, расширения...

И, еще, вспомнился интересный совецкий проект Волги с ядерным поршневым движком. Там  в поршнях при сближении и сжатии реакция усиливалась в ВМТ, в нижней точке же успокаивалась. Интересно они придумали, машина даже ездила, но не пошла дальше прототипа...

Я слышал про эту "Волгу". Но мне кажется байка-байка! Бородатая-бородатая! Хотя, да, прикольная байка. Но всего лишь байка.

[alex_semenov]

Закончу, раз начал.
Я буду банален до скуки. Вот картинка- разгадка на мой вопрос:



Весь секрет взлёта молодых несовершенных ДВС импульсного сгорания над совершенными старыми системами непрерывного сгорания - ЭНЕРГОВООРУЖЕННОСТЬ (всё та же) транспортного средства. Лошадиные силы на кг аппарата.
А так как двигатель установлен на транспортном средстве, значит важна его высокая собственная удельная мощность.
И у  самых ранних двигателей импульсного сгорания она подскочила не в разы, а даже (кажется) на целый порядок сразу по сравнению с самыми совершенными "паровозами", где топливо горело в топках (очень совершенных уже!)  но НЕПРЕРЫВНО.

На схеме выше видно,  что кораблю (при его типичной скорости движения) и поезду высокая энерговооружонность и не нужны. Поэтому паровые двигатели и прижились именно на кораблях и на рельсах. Сразу и только там! На дорогах (считай век!) остались конки, дилижансы, телеги. А по небу никто не полетел. И прожили машины непрерывного сгорания там долго и счастливо аж почти два века, пережив очень многих (тот же ДВС как безраздельного лидера в авиации), дожив до эры атома и космических ракет. Да, на военных кораблях была "потасовка" с дизелями. И они там паровые турбины потеснили. Но в целом двигатели непрерывного сгорания на флоте прижились хорошо и прочно. И на тех же атомных подводных лодках живут в новой реинкорнации припеваючи чувствуют себя до сих пор (а все электростанции? Они все на непрерывном подводе тепловой энергии! Потому что никто никуда там не едет не плывёт и не летит). Не говоря уже о новомодных стирлингах на "дизелях" (уже новоделы XXII века!)...
А вот там где нужна была высокая энерговооруженность (да еще и на относительно небольшого веса транспортном средстве) двигатели импульсного сгорания стали царствовать сразу и безраздельно.
По сути автотранспорт и авиация только и ждали этой энерговооружённости.
И как только она появилась - появился и этот вид транспорта.
В авиации их смогли ПОТЕСНИТЬ уже  двигатели "непрерывного сгорания" нового поколения (с новыми материалами, диалектический цикл так сказать) газотурбинники. И то не вытеснить, а потеснить (цена кусается!). В классе крупных и быстрых летательных аппаратов (и вертолётов). Маломаторная авиация вся осталась на поршнях. А автомобильный транспорт... сколько туда не тулили турбину... или что-то еще... а поршень остаётся королём автострад.
И даже если вам нужен маленький компактный и легкий генератор тока - то это сратый двухтаткный дырчик от мопеда (вечный друг авиамоделистов и картенгистов, блин!). Верно?




Было ли у кого в детстве такое вот совершенство? Стоил безумных 8 рублей (бешеных бабок для советского пацана!)

Разбавляли ли вы когда либо касторовое масло, эфир (не нюхать а движок запускать!) и бензин "калоша" в ... не помню какой уже пропорции?...
Поэтому Запах станции/дома Юного Техника - незабываем!
Лака и вот этого... топлива...


Разумеется. Есть еще факторы.
Например, приёмистость. Двигатель импульсного сгорания заводится с пол-пинка. Пары разводить (как на паровозе) не надо.
Крутящий момент (хотя почти у всех тут есть претензии и лучший тут электродвигатель как не крути. Как смеялся мой товарищ закончивший Баумана по ДВС, если у системы море плюсов, всегда найдется один минус, которые всё это скомпенсирует или даже перевесит. Это он о тяговых электромоторах на транспорте)
Но всё же это всё  - вторично. Главное - лошадиные силы (ватты и киловатты) на кг собственного веса.
Это - решающий фактор.
Поставить паровой двигатель на "самобегающую карету" пытались многие чуть ли не с эпохи графа Калеостро или даже Да Винчи. И полететь по воздуху используя крылья и энергию пара (например ртутно-паровой ракетный двигатель), говорят, пробовали еще в XVIII веке (Да! Да! Говорят, были попытки и не совсем безуспешные! Говорят даже через Ла-Манш были перелёты! Не хуже байка чем про "волгу" с атомными поршнями). Но по-настоящему процесс пошёл когда? Когда появилась  тепловая машина с нужной (феноменальной!) ЭНЕРГОВООРУЖЕННОСТЬЮ. ДВС.
Когда всё созрело и все технологии сошлись появилось это чудо. И появилась авиация, появился автотранспорт (самобегающие кареты).
И теперь осталось разобраться.
А как энерговооружённость связанна с импульсностью или непрерывностью сгорания топлива?

Авось и для понимания уникальной природы взрыволётов что-то тут мы и нароем?
Может быть?

[ivanij]

Не хуже байка чем про "волгу" с атомными поршнями

  Не "Волга", но проекты поезда и самолёта существовали. И это не байка. Потому как проект самолёта дошёл даже до лётных испытаний.

[alex_semenov]

Не "Волга", но проекты поезда и самолёта существовали. И это не байка. Потому как проект самолёта дошёл даже до лётных испытаний.

Кто здесь равин? Вы или я? Это вы МНЕ будете рассказывать о прекрасном Атомном веке?
Это я вам могу бесконечно рассказывать о самых разных проектах атомных самолётов, поездов и даже об автомобилях...
Но я имел в виду под байкой именно то что описано. Именно эта конкретная концепция "волги" с атомным поршневым двигателем, где "атомные поршни", сближаясь (достигая критичности 1 на время сжатия в верхней мёртвой точке) разогревали сжатое рабочее тело - воздух (вместо сгорания топлива) и таким образом как бы замыкали цикл. Вечный (по-сути) поршневой двигатель! Чудо не сжигающее (вроде как) никакого топлива!

Хотя, да... у вас под капотом "волги" была по-сути почти атомная бомба (преувеличение конечно, там наверняка критичность планировалась таки реакторная, на замедленных нейтронах, а не бомбовая).

Кстати. Коль забежал сюда. Для особо любознательных девочек и мальчиков (если такие в наше время, содранных из сети рефератов, найдутся).
"Дорогая передача" спрашивает (хитро прищурившись по-ленински):
А скажите. Что общего между машиной Тьюринга и машиной/циклом Карно?

[Dem]

А как энерговооружённость связанна с импульсностью или непрерывностью сгорания топлива?

На самом деле всё очень просто - турбина она просто слишком мощная для автомобиля или маленького самолёта. И потому упирается в куб-квадрат - если её сделать совсем маленькой, всего на десятки л/с - то слишком низкий КПД выйдет.
Так и для звездолёта - нужен на порядки больший чем "Орион"