Сравнение на ефективността на ракета и самолет-носител
защото Темата е архивирана.
защото темата е затворена.
Има някои проблеми с формулите за ефективност на реактивното задвижване, за които учените предпочитат да си затварят очите позорно.Но напразно. Ускорителите можеха да бъдат създадени още преди 40 години, но тогава научното самонадеяност предотврати това: защо се нуждаем от ефективен, когато най-доброто впечатление за генералите се прави от зрелищно изстрелване с море от огън! Тук е силата, казват. Няма да пестим от дреболии, казват те, победителите не се съдят. А след нас поне потоп. Тук японците имат и потоп, и ядрен пожар! И няма какво да се гаси. Водни оръдия, хеликоптери. Няма какво дори да влачите маркуча. В света няма ефективни системи за хвърляне на нещо (а би било необходимо да се хвърлят торби с вода) на разстояние от едок метра от 300 до 1000. Всички учени в света са пропуснали тази възможност: да създадат ускоряващ самолет. Такова устройство, което може да изхвърля големи маси на разстояние до 10 км. Балистичната скорост за това хвърляне от 10 km под ъгъл от 45 градуса трябва да бъде 310 m/s.
Разбира се, въпросът е много спорен: необходимо ли е да се хвърлят торби с вода? Ще унищожат ли пак нещо друго там? Но хвърлянето на пожарен маркуч в разрушено хранилище за отработено гориво за снабдяване с вода би било по-безопасно от всеки друг метод.
Но всичко е лирика и етика. И ето едно популярно физическо оправдание за това, което инженерите и учените са пропуснали много от това, което е трябвало да бъде направено отдавна!
Тук отговорих на Сергей jsn на въпроса му в една стара тема: "Всички тези думи, които си написал се свеждат до следното: ефективността в момента на изстрелване с нулева начална скорост е нула. С увеличаване на скоростта тя расте. Ясно е, че трябва да вземем предвид интегралната ефективност.Моля, дайте значението му за конвенционална ракета и вашия двигател." Това е в края на темата www.nn.ru/community/gorod/ma.
Какво е ефективност като цяло? Съотношението на получената полезна работа към изразходваната енергия в гориво или друг енергиен източник! Тези. този източник, който се изразходва, който е факторът на възмездието за полезната работа, за която се плащат парите. Така?
Какво става с ракетата? Гориво (и двата компонента в LRE)! Но има два момента: ефективността на самия ракетен двигател (процентът на преобразуване на химическата енергия в кинетичната енергия на газовата струя, той е около 50-60%) и ефективността на превръщането на тази кинетична енергия на струята в кинетичната енергия на полезния товар, т.е. в сателита, заряда или тялото на самата ракета. Зависи какво се счита за полезен товар. В общия случай PN е може би всичко, което не е гориво. И това не би било честно.
За да се сравнят различни системи, "необходимо е да се вземе предвид интегралната ефективност", равна на произведението на ефективността на реактивния двигател и ефективността на преобразуване в енергия на PN.
ТОЗИ ВТОРИ КОМПОНЕНТ НА ЕФЕКТИВНОСТТА представлява основен интерес, защото с първия изглежда всичко е ясно, той е константа!
За да се получи 2-ри коефициент на ефективност (преход на енергия в PN), е необходимо да се вземе производната на Kpn по отношение на Adv (кинетичната енергия на полезния товар за работата на двигателя, а това е кинетичната енергия на струята на изхвърления реактивен работен флуид). Тогава ще получим моментна ефективност, т.е. формулата за него във всеки момент от ускорението на ракетата или ускорителния самолет. Чрез интегриране на тази формула във времето или разхода на гориво и след това разделяне на интервала на интегриране, получаваме средната ефективност за времето за ускорение. Но тази работа (при различни условия на ускорение на ракетата) вече е свършена за насЦиолковски и неговите последователи.
Друго нещо е важно: да разберем от формулата как да постигнем повишаване на ефективността на съществуващите системи (?), да я максимизираме!? Как да препроектираме структурата на съществуващите системи, за да постигнем нещо по-добро? За да направите това, дори не е нужно да интегрирате, но трябва да направите анализ на моментната ефективност!
И формулата за него се оказва някаква дива и луда. Позволява временни стойности, по-големи от едно! Тези. повече от 100%! Изглежда абсурдно, но е истина!
моментна ефективност = 2m/(m+M)*(V/U) , където m е масата на ракетата (или бустера) заедно с изстрелващото устройство, M е масата на горивото или останалата реактивна работна течност, която все още не е изхвърлена обратно, което всъщност е същото, V е скоростта на ракетата (или бустера) спрямо земята, U е скоростта на изхвърляне, т.е. скоростта на изтичане на струята на работната течност.
Каква е причината моментната ефективност да бъде по-голяма от 100%? Повече от 1? Например 2 (при V/U и M=0)? Тези. 200% се получава в момента, в който горивото свърши! А скоростта на ракетата е равна на скоростта на отхвърлянето.
Факт е, че тук изразходваме и втория ресурс на ракетата: кинетичната енергия, натрупана в горивото, т.е. в масата на тази работна течност, която се движи заедно с ракетата. За да не надвишава коефициента на полезно действие единица (т.е. 100%), този разход на енергия също трябва да се вземе предвид, но това ще усложни твърде много формулата и ще я направи неразбираема, неспособна да ни каже начини за увеличаване на ефективността! И какво е престъплението? Фактът, че моментната, а не средната обща ефективност се оказа повече от една, законът за запазване на енергията не е нарушен! Първо акумулирахме работата на двигателя в PN и по-неволно в работното тяло и след това изразходвахме този резерв, като прехвърлихме кинетичната енергия на RT в кинетичната енергия на PN. В това няма престъпление срещу законите за опазване. Е, ще се обадиммоментна ефективност по моментно-виртуална ефективност (подинтеграл), а не по средна, която ще се получи чрез интегриране. Дано критиците млъкнат след това.
Какво ни дава всичко това? Прозрачен и разбираем резултат: ако искате висока ефективност, съобразете скоростта на изхвърляне на работната течност със скоростта на вашия струен апарат! И ще бъде наистина максимално, ако скоростта на отхвърлянето е равна на скоростта на движение. Тогава частиците от масата на отломките ще спрат спрямо земята и тяхната кинетична енергия ще се превърне в нула. Така и виртуалната ефективност ще се запази около 200% (ако във формулата броим във всеки момент всичко, което остава в ракетата като полезен товар)! Оказва се, че идеалното е, когато чрез увеличаване на скоростта на ракетата увеличавате скоростта на изтичане на RT, поддържайки я равна на нейната скорост, което е безсмислено и невъзможно при стрелба с ракети. Но при студена струя, където отхвърлянето на RT се извършва от някаква система за хвърляне с възможност за регулиране на скоростта на отхвърляне, например намаляване на второто потребление на RT или увеличаване на мощността за изхвърляне на маси от отломки, оставяйки консумацията на RT постоянна. За да се постигне това, е необходимо да се увеличи скоростта на въртене на ротора в предложения от мен водометен двигател на HSRD. Но тогава ще трябва да се постави вариатор между турбината и ротора, т.к турбината е проектирана за постоянна скорост на въртене. Но какво да правим при много ниски обороти, т.е. в началото? Не правете скоростта на изтичане оскъдна!? Тогава RT масата ще се изразходва при ниска скорост на изпускане, почти без да дава реактивен импулс.