Воздушно-реактивный двигатель Sabre

Правительство Великобритании сделало заявление о том, что готово вложит 60 млн. фунтов стерлингов (почти 3 млрд. рублей) в проект частной фирмы Reaction Engines. Инженеры данной компании рассчитывают построить рабочую модель совершенно нового коммерческого воздушно-реактивного двигателя. Данный двигатель будет носить имя Sabre – аббревиатура от словосочетания Synergetic Air-Breathing Rocket Engine (синергичный воздушно-реактивный ракетный двигатель). В настоящее время лабораторные тесты прототипов нового двигателя уже успешно завершены, что стало дополнительным стимулом, для того чтобы государство вложилось в данный проект.

Самолет на основе двигателей Sabre сможет долететь до границы стратосферы всего за 15 минут, а преодолеть расстояние, к примеру, от Австралии до США всего за 4 часа. Скорость подобного самолета превысила бы скорость звука сразу в 5 раз. В настоящее время в планы Reaction Engines входит оснащение новым двигателем их известного самолета Skylon, который потенциально мог разогнаться бы до 5635 км/ч. По словам представителей английской компании, у Skylon есть все шансы, для того чтобы стать настоящим «космолетом» и совершать полеты по низкой околоземной орбите.

Традиционные двигатели, которые сегодня применяются в авиации, требуют переноски спецрезервуаров, наполненных жидким кислородом, если самолет развивает в полете скорость более 3000 км/ч. Такие самолеты не могут «дышать» обыкновенным воздухом, так как он нагревался бы до очень высоких температур. В то же время двигатель Sabre позволяет применять воздух вместо жидкого кислорода: он оснащен целой системой трубок, которые наполняются гелием. Когда воздух проходит сквозь эти трубки, гелий охлаждает его, и кислород необходимой температуры (-150 градусов по Цельсию вместо изначальных 1000 градусов) доставляется прямиком в двигатель.


Воздушно-реактивный двигатель Sabre

Разработанный компанией Reaction Engines двигатель Sabre в состоянии работать в 2-х режимах: как реактивный двигатель и как ракетный двигатель. По словам представителей компании, использование данного двигателя на самолете Skylon позволит ему в 5 раз превысить скорость звука в атмосфере Земли и в 25 раз в открытом космическом пространстве. Ключевым элементом данного двигателя, который позволит ему эффективно работать в пределах атмосферы, является предварительный охладитель, в котором поступающий забортный воздух с температурой порядка 1000 градусов охлаждается до температуры -150 градусов всего за одну сотую секунды.

Как только Skylon попадает в космос, его можно будет перевести в так называемый «космический режим». В таком случае самолет сможет находиться на низкой околоземной орбите в течение 36 часов. Этого времени более чем достаточного, к примеру, для запуска спутника. При этом это будет очень выгодная технология. По словам Алана Бонда, являющегося основателем компании, суммы, которые требуются для запуска спутников и других похожих миссий, могут уменьшиться сразу на 95% в том случае, если будет налажено коммерческое производство двигателей Sabre.

Помимо этого новые космолеты построены на воздушно-реактивных двигателях смогут стать очень хорошей перспективой на рынке космического туризма. В этом случае английская фирма Reaction Engines может стать очень сильным конкурентом для Virgin Galactic, которая принадлежит Ричарду Брэнсону. Сейчас миллиардер предлагает всем желающим увидеть нашу планету в иллюминаторе всего за 121 тысячу фунтов стерлингов (практически 6 млн. рублей). Представители компании Reaction Engines заявляют о том, что полет на их космолете Skylon обойдется космическим туристам существенно дешевле, правда, пока не говорят о том, насколько именно. Более подробно о планах правительства Великобритании касательно финансирования данного амбициозного проекта станет известно, когда в Глазго состоится специальная Космическая конференция (UK Space Conference).

Воздушно-реактивный двигатель Sabre


История появления

Идея проектирования двигателя с предварительным охлаждением впервые появилась у Роберта Кармайкла еще в далеком 1955 году. За этой идеей последовала идея создания двигателя с сжижением воздуха (LACE), которая первоначально прорабатывалась компаниями Marquardt и General Dynamics в 60-х годах прошлого века, как часть работ US Air Force над проектом Aerospaceplane.

Однако работы над проектом нового двигателя Sabre стартовали лишь в 1989 году, в этом году и была образована компания Reaction Engines Limited. Специалисты компании продолжили работу над проектом, развивая представленные ранее идеи. В итоге создание гибридного двигателя Sabre потребовало 22 года времени у научно-исследовательской команды из 30 человек. Плодом их усилий стала постройка макета двигателя, который был установлен на самолет Skylon, который демонстрировался на авиасалоне Фарнборо.

Предметом последних испытаний, которые проводились компанией Reaction Engines, были технологии предварительного охлаждения воздуха. В настоящее время специалисты данной фирмы, имея в своих руках работоспособную технологию, занимаются разработкой опытного образца системы охлаждения. Данный образец должен обладать сравнительно небольшим весом, а также демонстрировать аэродинамическую стабильность, высокую механическую прочность, и устойчивость к сильной вибрации. Согласно планам компании, испытания опытного образца охладителя должны были начаться еще в августе 2012 года.

К ноябрю 2012 года, компания Reaction Engines завершила тестирование оборудования в рамках проекта «Технология теплообменника, критичная для гибридного ракетного двигателя, питаемого воздухом и жидким кислородом». Это был очень важный этап в процессе создания гибридного двигателя, который доказал всем потенциальным инвесторам проекта жизнеспособность представленных технологий. Двигатель Sabre основан на теплообменнике, который в состоянии охладить поступающий воздух до температуры -150°C (-238°F). В процессе работы охлажденный воздух смешивается с жидким водородом после чего, сгорая, он обеспечивает необходимую тягу для атмосферного полета, до переключения на жидкий кислород из баков, при полете вне земной атмосферы. Успешно проведенные испытания данной, достаточно критической технологи, подтвердили на практике, что теплообменник в состоянии обеспечить потребности гибридного двигателя в получении необходимого количества кислорода из атмосферы для функционирования с высокой эффективностью в условиях низковысотного полета.

Воздушно-реактивный двигатель Sabre

На авиасалоне Фарнборо в 2012 году Дэвид Уиллетс, являющийся министром по делам университетов и науки Великобритании, высоко оценил данную разработку. В частности министр сказал, что данный гибридный двигатель, может самым реальным образом повлиять на условия игры, которые сформировались сегодня в космической отрасли. Завершившиеся успехом испытания системы предварительного охлаждения двигателя стали подтверждением высокой оценки предложенной концепции, которую сделало Космическое агентство Великобритании в 2010 году. Также министр отметил тот факт, что если однажды им удастся применить данную технологию для организации собственных полетов коммерческого назначения, то это, несомненно, станет фантастическим по масштабу событием.

Дэвид Уиллетс также отметил тот факт, что существует небольшая вероятность того, что Европейское космическое агентство согласится финансировать проект Skylon. По этой причине Великобритания должна быть готова к тому, что ей придется заниматься постройкой космолета по большей части на собственные денежные средства.

Производительность

Расчетная тяговооруженность гибридного двигателя Sabre предполагается на уровне более 14 единиц. Стоит отметить, что тяговооруженность обыкновенных реактивных двигателей находится в пределах 5 единиц, и всего лишь 2 единиц для сверхзвуковых прямоточных двигателей. Такой высокий уровень производительности удалось получить за счет применения сверхохлажденного воздуха, который становится очень плотным и требует меньшего сжатия, и, что еще более значимо, благодаря низким рабочим температурам возможным стало применение достаточно легких сплавов для большей части конструкции гибридного двигателя.

Воздушно-реактивный двигатель Sabre

Двигатель обладает высоким удельным импульсом в атмосфере, который достигает 3500 секунд. Для сравнения обыкновенный ракетный двигатель обладает удельным импульсом, который в лучшем случае составляет порядка 450 секунд, и даже считающийся перспективным «тепловой» ядерный ракетный двигатель обещает добраться до величины лишь в 900 секунд.

Комбинация низкой массы двигателя и высокой топливной эффективности дает перспективному самолету Skylon возможность добраться до орбиты в одноступенчатом режиме, при этом двигатель работает как воздушно-реактивный до скорости М=5,14 и высоты полета 28,5 км. Одновременно с этим аэрокосмический аппарат в состоянии достичь орбиты с очень большой полезной нагрузкой относительно взлетного веса самого самолета. Чего ранее нельзя было достигнуть ни одним неядерным летательным аппаратом.

Преимущества двигателя

В отличие от своих традиционных ракетных собратьев, и подобно другим типам воздушно-реактивных двигателей, новый английский гибридный реактивный двигатель может применять воздух, для сжигания топлива, что уменьшает необходимый вес ракетного топлива, увеличивая вместе с этим вес полезной нагрузки. Прямоточный воздушный реактивный двигатель (ПВРД) и гиперзвуковой прямоточный воздушный реактивный двигатель (ГПВРД) должны провести достаточно большое количество времени в нижних слоях атмосферы, для того чтобы развить скорость, достаточную для выхода на орбиту, что в свою очередь выводит на первый план проблему интенсивного нагрева двигателя на гиперзвуковой скорости, а так же возможных потерь из-за сложности теплозащиты и существенного веса.

Воздушно-реактивный двигатель Sabre

В то же время гибридный реактивный двигатель подобный Sabre нуждается лишь в достижении низкой гиперзвуковой скорости (стоит напомнить, что гиперзвук – это все что после М=5) в нижних слоях атмосферы Земли, перед тем как перейти на закрытый цикл работы и совершить крутой подъем с набором скорости в ракетном режиме.

В отличие от традиционных ПВРД или ГПВРД, новый английский двигатель Sabre в состоянии обеспечить высокую тягу от нулевой скорости и до скорости в М=5,14 включительно, на всем диапазоне высот, с очень хорошей эффективностью во всем диапазоне высот. Помимо этого возможность создания тяги даже при нулевой скорости свидетельствует о возможности проведения испытаний гибридного двигателя на земле, что существенно уменьшает цену разработки.

Предполагаемые характеристики двигателя Sabre:

Тяга на уровне моря – 1960 кН
Тяга в пустоте – 2940 кН
Тяговоруженность – порядка 14 (в атмосфере)
Удельный импульс в вакууме – 460 секунд.
Удельный импульс на уровне моря – 3600 секунд.

Источники информации:
-http://www.vesti.ru/doc.html?id=1107352
-http://thexhs.livejournal.com/6034.html
-http://www.dailytechinfo.org/space/3808-novye-dvigateli-sabre-budut-podnimat-na-orbitu-kosmicheskiy-samolet-skylon.html
Автор: Юферев Сергей


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Комментарии 93
  1. N.O.M.A.D.E. 26 июля 2013 09:29
    Интересная статья! Технические характеристик для такого типа двигателя(даже если они сбудтся на 50%...) просто фантастика! Если не будет, критических технических проблем, то я думаю мы стоим на пороге новой эры - авиации и космоса!
    С нетерпением, жду испытаний!
    1. Canep 26 июля 2013 18:00
      Давно инженеры хотели совместить ракетный двигатель и воздушно реактивный. Похоже Британцам это удастся. Авиационный газотурбинный двигатель они первые создали.
      1. dustycat 29 июля 2013 20:24
        Цитата: Canep
        Давно инженеры хотели совместить ракетный двигатель и воздушно реактивный. Похоже Британцам это удастся.


        Развести бюджет на бабки точно.

        1. Сколько того гелия надо возить с собой чтобы его хватило охладить нужное количество сжатого до ожижения воздуха на весь полет? Стоимость и методы его транспортировки они хорошо помнят?
        2. Так же большое сомнение вызывает их знание того что в составе воздуха не менее 76% азота. Можно конечно и его заставить окисляться - тогда топлива вообще нафиг не надо - но что делать с кислотными дождями из азотистой кислоты? А в присутствии ионизированного молекулярного кислорода(на высотах от 50км и выше) будет изрядно и азотной кислоты.
        3. На высоте более 80км и при скорости 5000 фюзеляж сам по себе нехило нагревается и очень плохо отдает тепло теплообменом и куда еще тепло и от сжатого воздуха отводить будут?
        4. Зачем так сильно извращаться и снижать и без того не великий КПД прямоточника? Можно просто входной раструб побольше сделать чтоб получить нужное парциальное давление кислорода для устойчивого горения керосина получив рупорный прямоточник.
  2. AVV 26 июля 2013 10:12
    Да и нашим конструкторам ,надо что то подобное разработать,но с лучшими характеристиками! Что бы не отстать в технологическом плане!!!
    AVV
    1. михаил3 26 июля 2013 18:09
      Наши разработчики уже.... Уже писают кипятком. Ручаюсь - лежат на столах и под столами и тихонечко икают. Что является серьезной проблемой и вызовом - что за двигателист с разорванной диафрагмой и перманентной смеховой истерикой?
      Пойдем от Адама и Евы. Представляют ли англичане сколько в мире гелия? А как его добывают? А перевозят? А кто? Ответы на эти вопросы позволяют уже взглянуть на "проблему" очень по иному. Идем дальше. А сколько стоит гелий? А томографы по всему миру (на которые его едва-едва впритык хватает) чо? Кувалдой и на свалку? А ПОТЕРИ? Известно ли всем этим борзым хлопчикам, какие потери при работе с гелием?
      В общем не стоит париться о разработке очередного мифрильного двигателя. В России уже был изобретен свинтильскрутный метермолет, приводимый в движение петрольпетом. Одного вполне достаточно...
      1. Вернем_СССР 28 июля 2013 07:50
        Забухал что ли?
  3. Ivan79 26 июля 2013 11:37
    Действительно серьёзная штука. Нам в этой области отставать не нужно ни в коем случае. Да мы и не отстаём!
  4. макс702 26 июля 2013 11:49
    Чет я сомневаюсь, военные мониторят такие технологии в обязательном порядке и если характеристики хотя бы верны на 50% то все было довно засекреченно и ни каких проблем с финансами и прочеми ресурсами, ибо данный двигатель установленный в ракетах а в дальнейшем и авиации даст неоспоримое приимуществово в военном деле.
  5. USNik 26 июля 2013 11:51
    что в свою очередь выводит на первый план проблему интенсивного нагрева двигателя на гиперзвуковой скорости, а так же возможных потерь из-за сложности теплозащиты и существенного веса.
    В теории и на картинках всё просто ВАУ! Но, думаю облик многоразового космического аппарата будет сильно отличаться от представленного на картинке и будет походить на "утюги" вроде Бурана и Спейс-Шатла, а на них не очень-то "разгонишься до гиперзвука с нулевых скоростей", аэродинамика и теплозащита пока как-то не очень дружат.
    USNik
    1. dustycat 29 июля 2013 20:29
      Цитата: USNik
      В теории и на картинках всё просто ВАУ! Но, думаю облик многоразового космического аппарата будет сильно отличаться от представленного на картинке и будет походить на "утюги" вроде Бурана и Спейс-Шатла, а на них не очень-то "разгонишься до гиперзвука с нулевых скоростей", аэродинамика и теплозащита пока как-то не очень дружат.

      Ну на "Лапотке" с прямотоком вроде опыты делали, и прямоток успешно работал.
      Другое дело что на гиперзвук он летал сугубо в беспилотном баллистическом режиме и без прямотока. Но если бы программу не свернули - кто знает на чем бы сейчас на МКС летали. Точнее на МИР-10 и Луну.
  6. синоби 26 июля 2013 11:57
    Перспективный девайс,но если доведут до серийного изготовления.Вся мелкотонажная космонавтика будет за системами использующий данный агрегат. good
  7. Ivan_Ivanov 26 июля 2013 12:21
    поступающий забортный воздух с температурой порядка 1000 градусов охлаждается до температуры -150 градусов всего за одну сотую секунды


    smile Ага... Ну как же, верим верим... yes laughing
    1. Konsmo 26 июля 2013 14:39
      Да че то загнули.
      Konsmo
  8. PValery53 26 июля 2013 12:29
    Что-то пока гладко воспринимается на бумаге... Интересно, что покажут полигонные испытания. Как бы сопутствующие проблемы не утащили эту разработку в "неприемлемые"...
  9. Сказочник 26 июля 2013 13:06
    Интересно, куда они девают тепло при охлаждении воздуха???
    1. anomalocaris 27 июля 2013 03:39
      Очень интересный вопрос... Единственный вменяемый ответ: сброс перегретого гелия. Но тогда сей двигун будет даже не золотым, а платиновым. В связи с этим возникает ещё один вопрос: сколько будет весить гелий на агрегате с таким двигателем?
      anomalocaris
      1. dustycat 29 июля 2013 20:34
        Цитата: anomalocaris
        Очень интересный вопрос... Единственный вменяемый ответ: сброс перегретого гелия. Но тогда сей двигун будет даже не золотым, а платиновым. В связи с этим возникает ещё один вопрос: сколько будет весить гелий на агрегате с таким двигателем?

        1/20 от веса стального баллона примерно.
        Или 1/4 от веса композитного.
        По минимуму.
        Это если сильно не нагревать. Выше примерно -198С.
        А если выше то до 1/100 может дойти для композитного.
        1. anomalocaris 31 июля 2013 16:00
          Это я знаю. Вот и вопрос сколько гелия надо тащить с собой?
          anomalocaris
  10. srha 26 июля 2013 15:22
    Что-то новая английская физика у меня вступает в противоречие с доброй старой классической:
    На сгорание 1-го кг бензина требуется, примерно, 15 кг воздуха, который надо охладить (по уверениям авторов) на 1150°, удельная теплоемкость которого 1 кДж/(кг·К), т.е. требуется 1 х 15 х 1150 = 17 000 кДж/кг, что составляет примерно треть от удельной теплоты сгорания бензина - 44 000 кДж/кг, таким образом они на треть снижают теплосодержание в продуктах сгорания топлива, т.е. эффективность двигателя. Кроме этого нужно же где-то взять энергию для охлаждения, а источник то один - сгорание топлива, т.е. ещё один минус. Ну и последняя проблема - а куда избыток тепла от охлаждаемого тела отводится? На схеме не видно...
    1. Волхов 26 июля 2013 20:34
      Разрез модели ахинейный, так не бывает, бочка с красным ободом на неё не похожа, как и вообще на двигатель с тягой 300 т, но пара трубок к ней подходят, похожих на газопровод высокого давления - водород или азот охлаждения.
      Скорее всего какие - то опыты по удержанию плазмы в магнитном поле - занятие интересное, но далёкое от текста.
      Волхов
      1. dustycat 29 июля 2013 20:56
        Цитата: Волхов
        Разрез модели ахинейный, так не бывает, бочка с красным ободом на неё не похожа, как и вообще на двигатель с тягой 300 т,

        Ну для гиперзвукового прямотока вполне пойдет именно такая конструкция выхлопного сопла.

        Цитата: Волхов
        но пара трубок к ней подходят, похожих на газопровод высокого давления - водород или азот охлаждения.

        Ну судя по примерной толщине фланцев и числу болтов на них - я бы сказал сверхвысокого. Этак на 200-500 атмосфер.

        Скорее старая советская идея криогенного двигателя.
    2. abrakadabre 29 июля 2013 09:36
      Сдается мне что тут некоторые пробелы в понимании вопроса у автора статьи и, соответственно, в изложении материала. А не в самой работе. Это наиболее вероятно. Меньшая вероятность - ошибочность самого варианта реализации концепции. Но понять это из поданного материала не представляется возможным.

      Я не сильно спец по процессам в камере сгорания реактивных двигателей. Но мне не совсем понятно, зачем вообще пытаться охлаждать сжатый воздух ценой немыслимых ухищрений? После чего в нем же и поджигать топливо. Достаточно просто впрыскивать топливо в раскаленный окислитель (воздух) и вуаля, процесс пошел. Это на порядки проще технически.
      Я еще понимаю необходимость охлаждать обшивку аппарата. Но воздух...
  11. virm 26 июля 2013 15:42
    Двигатель Sabre основан на теплообменнике, который в состоянии охладить поступающий воздух до температуры -150°C (-238°F).

    С 1000 градусов. До -150. За 0,01 секунды. Откуда энергия берется для такого теплообменника? Если с близлежащей подстанции, то понятно.
  12. Kir 26 июля 2013 15:47
    Об этом "агрегате" уже пишут на Русском сегменте ну наверное уже с полгода как и всё сплошное перепевание статье минус!!!
    Kir
  13. JIaIIoTb 26 июля 2013 18:16
    ХеХеХе это просто фантазм)))
  14. studentmati 26 июля 2013 22:43
    В теории всё идеально. good В конструктивном плане ещё всё впереди: и материалы и технологии производства. drinks Всему своё время, может и не при нашей жизни. sad
  15. НИКТО КРОМЕ НАС 26 июля 2013 23:40
    Интересно конечно ,но если подумать то многие идеи современникам казались не осущест вимыми ,кто мог из Вас уважаемые мог в 70х представить до чего дойдёт развитие допустим телевидения или телефонии,поживём увидим или как говориться .будем поглядеть
    НИКТО КРОМЕ НАС
    1. dustycat 29 июля 2013 20:38
      Цитата: НИКТО КРОМЕ НАС
      Интересно конечно ,но если подумать то многие идеи современникам казались не осущест вимыми ,кто мог из Вас уважаемые мог в 70х представить до чего дойдёт развитие допустим телевидения или телефонии,поживём увидим или как говориться .будем поглядеть

      Братьев Стругацких слабо найти в инете и прочитать?
  16. Асан Ата 27 июля 2013 01:26
    Нагрели гелий за 0,01 секунды - и взорвали теплообменник. Фантазии. 60 млн.долларов на разработку принципа - и 1 млрд. на материаловедение. Тот же МГД-генератор, или ТЯС - вроде просто, ан нет, хрен там. видно, что идея пацанская, может и дерзкая, но просто идея.
    Асан Ата
  17. PValery53 27 июля 2013 08:35
    Скорее всего эта разработка не согласуется с фундаментальным законом Михал Васильича(Ломоносова) : "Если в одном месте сколько-то убудет, - в другом месте столько же прибудет" - закон СОХРАНЕНИЯ. Как раз по теплоте...
    1. dustycat 29 июля 2013 20:39
      Цитата: PValery53
      Скорее всего эта разработка не согласуется с фундаментальным законом Михал Васильича(Ломоносова) : "Если в одном месте сколько-то убудет, - в другом месте столько же прибудет" - закон СОХРАНЕНИЯ. Как раз по теплоте...

      Они даже Сэра Максвелла опровергнуть пытаются.
  18. gridasov 27 июля 2013 14:03
    Ничего нового. Опять нарушены основы физических взаимодействий. И не надо привязывать ни Ломоносова , ни какого либо другого ученого. Дело в том , что человечество вошло в эпоху высокопотенциальных физических процессов. Вернее амбиции есть , а понимания сути этих процессов нет. При высокой плотности физических событий в единицу времени стоит учитывать не только процессы происходящие внутри объекта полета , но и появления нового влияющего фактора -это появления разности эл. магнитного потенциала на внешней оболочке объекта со средой полета. При высокой скорости полета возникает разность потенциалов на объекте в продольном векторе, что в конечном счете приводит к возникновению кинетического импульса магнитной силы в известной области ракеты или самолета. И это сила рвет объект потому , что вектора вращения противонаправлены . Те же явления происходят и при явлении торнадо. Поэтому разрушения так велики. Фундаментальное не открытие , а условие должно быть учтено при расчете высокоскоростного полета. Но увы! Этого не делается пока никем.
  19. gridasov 27 июля 2013 14:14
    Конструкция любого ЛА вытекает из расчета. При увеличении разности потенциалов на концах проводника , возникает кинетический импульс магнитного потока каждого из потенциалов. Поэтому при достаточном импульсе импульсе проводник рвется в известном месте. То же самое происходит с ракетой летящей в определенной плотности вещества среде. Степень ионизации поверхности обуславливает возникновение разности потенциалов на концах ЛА. Вот поэтому и разрушаются эти объекты при гиперскоростях. Любое алгебраическое решение будет только частным случаем математического анализа. Процесс же динамический и методология такого мат. анализа должна быть совершенно иной. В этом и ответы.
  20. Svetlana 27 июля 2013 21:53
    Цитата: srha
    Ну и последняя проблема - а куда избыток тепла от охлаждаемого тела отводится? На схеме не видно...

    Избыток тепла от сжатого горячего воздуха отводится сжатым до 200бар гелием, циркулирующим внутри нескольких тысяч спиральных микротрубок диаметром около 1мм и толщиной стенок около 0.1мм. А гелий в свою очередь охлаждают жидким водородом,из криогенных топливных баков проекта самолета Skylon.Но похоже, Sabre долго работать не сможет - пространство между упомянутыми микротрубками забъётся изморозью из льда H2O и CO2
    1. anomalocaris 28 июля 2013 08:44
      Как интересно... А зачем такие сложности, может проще пустить водород из криогенных баков? Вот в упор не наблюдаю необходимости в промежуточном звене в виде гелия. Кроме того, вызывает жуткие сомнения живучесть трубок теплообменника. Из за микроскопических габаритов, любой сбой в подаче хладагента неминуемо приведёт практически моментальному пережиганию стенки этой трубки, а далее в зависимости от конструкции теплообменника - вплоть до взрывного разрушения.
      anomalocaris
    2. Асан Ата 28 июля 2013 23:38
      Микротрубка диаметром 1 мм. с толщиной стенок 0.1мм. под давлением 200 атм.???? Это что за материал трубок, позвольте поинтересоваться? negative
      Асан Ата
      1. dustycat 29 июля 2013 20:43
        Цитата: Асан Ата
        Микротрубка диаметром 1 мм. с толщиной стенок 0.1мм. под давлением 200 атм.???? Это что за материал трубок, позвольте поинтересоваться? negative

        Нейтроний или нейтриний..
        Читать надо было иногда советскую научную фантастику. laughing
    3. dustycat 29 июля 2013 20:42
      Цитата: Svetlana

      Избыток тепла от сжатого горячего воздуха отводится сжатым до 200бар гелием, циркулирующим внутри нескольких тысяч спиральных микротрубок диаметром около 1мм и толщиной стенок около 0.1мм. А гелий в свою очередь охлаждают жидким водородом,из криогенных топливных баков проекта самолета Skylon.

      Может проще в малогабаритную искусственную черную дыру? laughing
      Читайте советскую и зарубежную научную фантастику 1960х-1970х.
      1. alex86 5 августа 2013 20:09
        А помните, у "них" из него пушка, а "мы" их снаряд сбиваем, и в тундре озеро расплавленной земли, и мужественный герой в костюме из сверхгибкого нейтриния заходит в расплавленное озеро по колено, но начинает мутнеть оптика... ну и т.д. Страшно интересно было, делали его (нейтриний) из ртути ... Где мои 16 лет...
  21. Svetlana 28 июля 2013 11:10
    Цитата: anomalocaris
    может проще пустить водород из криогенных баков?

    Из-за малых размеров атома H, водород способен диффундировать через кристаллическую решётку микротрубок, охрупчивать их, а взаимодействие водорода с горячим воздухом в пространстве между микротрубками приведёт к взрыву. Поэтому используют промежуточный теплоноситель He.
    1. anomalocaris 28 июля 2013 13:20
      Вы это серьёзно? Так вот, если сей двигатель работает на водороде, то все закидоны с "гелиевым" охлаждением воздуха просто не имеют смысла, двигатель на криогенном топливе был создан ещё 30-ть лет тому назад.. Но самое главное, вы даже не попытались ответить на вопрос: а собственно как собираются обеспечить устойчивость теплообменника?
      anomalocaris
  22. gridasov 28 июля 2013 11:49
    Тепло , равно как и холод это вторичное свойство магнитных силовых процессов .Охлаждать , отводить тепло и прочие решения это способы равносильные тому, что припудривать глубокие морщины. Процесс должен быть таковым с своем алгоритме, чтобы термо-динамические циклы были скомпенсированны. К тому же не только внутри двигателя , но и с внешней средой.
  23. gridasov 28 июля 2013 12:09
    Тепло , равно как и холод это вторичное свойство магнитных силовых процессов .Охлаждать , отводить тепло и прочие решения это способы равносильные тому, что припудривать глубокие морщины. Процесс должен быть таковым с своем алгоритме, чтобы термо-динамические циклы были скомпенсированны. К тому же не только внутри двигателя , но и с внешней средой.
  24. Асан Ата 28 июля 2013 23:48
    Статья - Фантазии.Бред.Дезинформация. negative
    Асан Ата
    1. studentmati 29 июля 2013 01:43
      Супостат прощупывает электорат сайта...
  25. Svetlana 29 июля 2013 20:54
    Цитата: dustycat
    Микротрубка диаметром 1 мм. с толщиной стенок 0.1мм. под давлением 200 атм.???? Это что за материал трубок

    материал микротрубок - сплав Inconel 718, смотри
    IAC-08-C4.5.2
    HEAT EXCHANGER DEVELOPMENT AT REACTION ENGINES LTD
    Richard Varvill. Reaction Engines Ltd, United Kingdom; richard.varvill@reactionengines.co.uk
    там на фото он похож на хромоникелевую нержавеющую сталь, может быть ещё что-то добавляют, типа ванадия, молибдена, ниобия или тантала
  26. Svetlana 29 июля 2013 21:10
    Цитата: anomalocaris
    как собираются обеспечить устойчивость теплообменника?

    устойчивость теплообменника наверное обеспечивают стандартными методами регулирования входного диффузора: изменение проходного сечения горла и взаимного расположения центрального конусного тела и обечайки, выпуск воздуха через отверстия в стенке диффузора, слив или отсос пограничного слоя на центральном теле и/или на обечайке.
    Для устойчивости работы теплообменника воздух-гелий, Sabre снабжен регулируемым выдвижным диффузором переменного сечения. Этот диффузор содержит осевое коническое тело и обечайку,которые серией прямых и косых скачков уплотнения ( ударных волн ) преобразуют сверхзвуковой набегающий поток в дозвуковой. Диффузор сделан по аналогии со складными стаканчиками -из нескольких конических колец уменьшающегося диаметра, которые поочередно выдвигают из диффузора(или вдвигают в диффузор) и обеспечивают нужный безпомпажный режим работы входного диффузора вплоть до скорости 5.5М. На большей скорости диффузор полностью закрывают входным выдвижным конусом, по-видимому защищённым теплозащитным аблирующим покрытием.
  27. Svetlana 29 июля 2013 21:19
    Цитата: abrakadabre
    зачем вообще пытаться охлаждать сжатый воздух ценой немыслимых ухищрений? После чего в нем же и поджигать топливо. Достаточно просто впрыскивать топливо в раскаленный окислитель (воздух) и вуаля, процесс пошел.

    Если поднести палец к границе дозвуковой струи - почувствуете, что он втягивается внутрь струи.
    Если поднести палец к границе сверхзвуковой струи - почувствуете, что он выталкивается наружу из струи.
    Это работает эффект Бернулли. Поэтому сложно что-то запихать, например другую струю (из мелкораспыленного или газообразногго топлива) внутрь сверхзвуковой воздушной струи, оно туда не лезет, не смешивается, поэтому плохо горит.
    У Sabre на режиме сверхзвука для устойчивости работы теплообменника воздух-гелий имеется входное коническое тело, которое серией прямых и косых скачков уплотнения ( ударных волн ) преобразует сверхзвуковой набегающий поток в дозвуковой. Но к сожалению темература горячего воздуха в полученном дозвуковом потоке очень высока, соответственно плотность (кг/м3) горячего воздуха в дозвуковом потоке настолько мала, что расхода воздуха прошедшего в диффузор не хватает для сжигания топлива (водорода). Вот и применяют промежуточное охлаждение воздуха из набегающего потока, чтобы сжать его до нужной плотности, достаточной для сжигания заданного количества килограммов водорода в секунду. Аналогично в турбокомпрессорных агрегатах применяют воздушные компрессоры низкого давления и воздушные компрессоры высокого давления, а между ними ставят теплообменник-охладитель воздуха, что позволяет повысить общую степень сжатия воздуха перед подачей его в камеру сгорания.
    1. abrakadabre 30 июля 2013 11:34
      Спасибо за подробное описание.
      Не просветите ли, почему в прямоточном двигателе вполне обходятся без этого? Я наслышан про проблемы устойчивого горения в сверхзвуковом потоке - одной из основных проблем прямоточников. Хотя, каюсь, не очень подробно. Ну то есть не на уровне конкретных систем уравнений. Слышал только что наши вроде нашли способы победить эту проблему.
      Насколько знаю, проблемы нехватки окислителя также решаются в том числе и размерами входного диффузора.

      В общем-то хочется отметить что статья написана в технических деталях не лучшим образом. Не все внятно и понятно. Тема же очень интересна и давно назрела.
      Реально речь идет о давно известном на уровне идеи гибриде прямоточника и ракетного двигателя, с атмосферным режимом работы (с забортным воздухом) и заатмосферным (окислитель с бортового бака).
      Судя по всему вы как раз в теме. Было бы замечательно послушать ваши развернутые комментарии.
    2. gridasov 4 августа 2013 23:11
      Люди глупы и это очевидно. Все процессы можно рассматривать как взаимодействие магнитных силовых потоков. Это и позволяет обосновать почему при сверх звуковой скорости объекта движущегося относительно других он меняет вектор поляризации и становиться источником энергии, а поэтому выталкивается из струи. Приведу пример. Пуля летящая с дозвуковой скоростью пробивает любой объект с так наз клеткой Фарадея(яблоко, арбуз, тело человека) просто делает в нем дырку. Пуля летящая со сверхзвуковой скоростью создает радиальный импульс в точке соприкосновения с телом, поэтому оно разрывается . Разрывается потому , что уровень поляризации этого тела с внешней средой сбалансирован, а разрушенная "клетка Ф" с повышенным потенциалом опять меняет вектор поляризации .
      Нельзя охладить поток внешним источником. Это нужно делать изменяя плотность магнитных силовых потоков обуславливающих сам поток.
      1. abrakadabre 6 августа 2013 13:22
        Чумовое объяснение!
        Вам надо шифровальщиком работать.
  28. Svetlana 30 июля 2013 21:00
    В прямоточном двигателе (ПВРД) вполне обходятся без охлаждения воздуха, поступающего на его вход, так как его кто-то предварительно разогнал до скорости 5..10M, сам он разогнаться до такой скорости не может, в отличие от SABRE. Проблему устойчивого горения в сверхзвуковом потоке в некоторых схемах ПВРД решают путём впрыска топлива со скоростью, бо́льшей скорости проходящего воздушного потока в основании камеры сгорания (см Википедию про ГПВРД), таким образом скорость воздушного потока относительно впрыскиваемых струй топлива получается дозвуковой. Кстати, не пробовали армировать микротрубки из сплава Inconel 718 графеновыми вложенными друг в друга микротрубками? Тогда они смогут выдержать давление He и 1000бар..
    1. abrakadabre 31 июля 2013 10:05
      Уважаемая Svetlana, спасибо еще раз за интересные подробности.
      Насколько знаю в американском Черном дрозде SR-71 была комбинация ТРД с ПВРД. Вроде там взлет и разгон производился за счет первого контура с турбинами, а затем основной скоростной полет производился на втором прямоточном контуре. Возможно данная концепция способна победить проблему. Если добавить глушение входного тракта прямоточного контура с последующим впрыском окислителя из баков. То есть переключения на ракетный режим.
      Возможно даже попытаться переводить в ракетный режим не резко, а плавно замещая поступление окислителя из атмосферы увеличением впрыска окислителя из баков. От прямоточного режима работы до полностью ракетного.
  29. Svetlana 31 июля 2013 12:47
    В Британии на основе SABRE также разрабатывают двигатель SCIMITAR, для длительной работы на высоте 25Км и скорости 5М.
    Основное отличие двигателя SCIMITAR от двигателя SABRE в расчётном сроке эксплуатации - 15000 часов против 50 часов у Sabre.
    Кроме того, SCIMITAR легче чем SABRE.
    В замкнутом конуре циркуляции гелия в прекулере двигателя Scimitar применяют специальные безстаторные двухроторные турбины со встречным вращением роторов с насаженными на них лопатками, что при той же частоте вращения повышает срабатываемый перепад давления на ступень турбины и снижает её массу.Воздушный компрессор Scimitar состоит из двух встречно вращающихся колёс, приводимых в движение от роторов гелиевой турбины.
    на высоте 25км и 5-и Махах у SCIMITAR следующие параметры:
    3бар и 1320К даление и температура воздуха во входном диффузоре
    200бар и 999К на входе в гелиевую турбину
    132бар и 861К на выходе из гелиевой турбины
    степень сжатия воздушного компрессора 4.07
    2.4бар и 635К давление и температура на входе в воздушный компрессор (работает прекулер, снижая Т воздуха с 1320К до 635К)
    9.7бар и 835К давление и температура на выходе из воздушного компрессора
    Аппарат с таким движком за 4ч достигнет любой точки земного шара.
    Но на крейсерской скорости 5М из-за высокой температуры сгорания образуется много окислов азота в выхлопе Scimitar.
    1. anomalocaris 31 июля 2013 16:04
      Svetlana, вы так и не ответили на основополагающий вопрос: куда будет деваться тепловая энергия сжимаемого воздуха?
      anomalocaris
  30. Svetlana 31 июля 2013 15:50
    При числах маха около 3 в SR-71 для сдерживания Т газов перед турбиной (чтобы не расплавить её лопатки) приходится уменьшать подачу топлива в камеру сгорания турбореактивного контура двигателя. Турбореактивный контур двигателя SR-71 обеспечивает на этих режимах только 20% тяги, а 80 % тяги обеспечивается внешним - прямоточным контуром (см. Википедия про SR-71).
    Если бы в SR-71 охлаждали воздух перед компрессором турбореактивного контура, то на скоростях 3 Маха SR-71 не пришлось бы уменьшать подачу топлива в камеру сгорания турбореактивного контура двигателя, что повысило бы тягу и скорость.
    Scimitar аналогично движку SR-71 также снабжён каналом байпаса, который работает как ПВРД, но в отличие от SR-71, при росте скорости от 2.5 до 5М этот байпас постепенно закрывают, так что при 5М весь входной поток идет через прекулер и воздушный компрессор.
    1. gridasov 4 августа 2013 23:17
      Существует метод и способ который не только позволяет не ограничивать скорость и объемы потоков воздуха , но и увеличить ее в порядки. Эжекцию можно осуществлять не только на выходе потока , но и на входе в турбину.
  31. Svetlana 31 июля 2013 20:53
    согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней (тепловой) энергии сжимаемого газа (воздуха) dU равно количеству тепла dQ, сообщаемому единице массы газа dQ, за вычетом работы расширения P*dV этой порции газа: dU=dQ-P*dV
    здесь P-давление, T-температура газа.
    1. anomalocaris 1 августа 2013 03:13
      Это понятно, но всё равно, куда от из системы "аппарат" будет отводится излишки тепла? То, что вы описываете есть лишь переброс тепла внутри системы, не более того.
      anomalocaris
      1. abrakadabre 1 августа 2013 10:46
        В защиту Светланы можно сказать только, что ваш последний вопрос все же к стоит адресовать британским разработчикам двигателя.
        с другой стороны, если у Светланы есть на сей счет что сказать не затрагивая грифовую информацию, то нам очень даже интересно послушать.
        smile
  32. Svetlana 1 августа 2013 12:19
    Цитата: anomalocaris
    из системы "аппарат" будет отводится излишки тепла?

    У "аппарата" есть вход (диффузор), есть выход (сопло). Излишки тепла могут отводится через сопло, излучением с поверхности аппарата (при достаточной площади поверхности излучателя), или накапливаться в нём, приводя к повышению температуры аппарата и увеличению отдачи тепла излучением.
    1. anomalocaris 4 августа 2013 05:04
      То есть температура стенок сопла должна быть выше температуры исходящих газов?
      anomalocaris
  33. Андрей_К 1 августа 2013 15:22
    Можно попробовать лазерное охлаждение.
    Надо подобрать такой лазер с частотой, равной собственной частоте поглощения азота или кислорода.
    Тогда мощный лазер способен быстро охладить воздух до самых низких температур, причем только в одном направлении.
  34. KononAV 2 августа 2013 12:25
    Я рад что хоть что то новое появилось по тематике ракетных двигателей.
    KononAV
  35. Svetlana 3 августа 2013 20:38
    в заторможенном воздухе за конфузором при 3бар и 1320К реально могут возбуждаться только колебательно- вращательные степени свободы молекул. Молекулы N2 и O2 при таких низких температурах не ионизованы. К тому же они не полярны, в отличие например от молекул CO2,CO,NO. А полярность молекул нужна для эффективного взаимодействия с электромагнитными модами колебаний в лазерном резонаторе, даже в однопроходном. так что имхо с лазером на азоте или кислороде без внешнего источника ионизации ничего не получится.
  36. Svetlana 3 августа 2013 20:52
    Все же проще использовать не лазерное охлаждение (оно имеет смысл где-нибудь в ускорителях), а охлаждение жидким водородом, так как массовая теплоёмкость водорода (дж/(кг*К)) в 5 раз выше массовой теплоёмкости воды.
    1. alex86 4 августа 2013 21:16
      Из статьи не совсем ясно, но возможен вариант охлаждения жидким водородом с последующим использование как топлива, но баланс по теплоемкости водорода и поступающего воздуха (т.е. азот охлаждается впустую) с учетом заявляемых температур навскидку не бьётся, а никаких иных выше обсужденных вариантов охлаждения (реальных, во всяком случае) во-первых, на схеме не видно, во-вторых, они займут место и потребуют энергии, что снизит эффективность. Вывод: а в тексте достаточно просто сказано
      "В то же время гибридный реактивный двигатель подобный Sabre нуждается лишь в достижении низкой гиперзвуковой скорости (стоит напомнить, что гиперзвук – это все что после М=5) в нижних слоях атмосферы Земли, перед тем как перейти на закрытый цикл работы и совершить крутой подъем с набором скорости в ракетном режиме." ,
      т.е. всё выглядит, пожалуй, несколько проще - имеется гибридный (двухрежимный) двигатель для вывода на низкую орбиту, а всё остальное похоже на лапшу для ушей налогоплательщика и финансиста, подписывающего платежку.
    2. anomalocaris 5 августа 2013 16:10
      А на кой тогда гелиевая прослойка?
      anomalocaris
      1. alex86 5 августа 2013 20:18
        Единственно, что можно предположить - соглашусь со Svetlana - увеличение хрупкости стенок теплообменника и диффузия водорода через стенки - гелий тоже горазд на это, но всё же существенно меньше; в поддержку изложенной в статье идеи скажу, что не всегда (а с развитием технологии всё меньше) усложнение конструкции является минусом - делать сложнее, но эффективность выше. А судить по подобной статье, учитывая ещё и явные сложности с переводом, не совсем корректно...
  37. gridasov 5 августа 2013 13:04
    Ну как дети! Задача состоит в том , чтобы создать двигатель или назовем-движитель , который решает целевые задачи, а выдумщики решают задачи методом создания новых проблем. Нужно понять алгоритм всех последовательных этапов всего совокупного процесса истечения газов или жидкости, а только потом , кстати весьма несложно, решается сама конструкторская задача. Нельзя опираться на конструкции в которых изначально заложены ошибочные алгоритмы. Даже в риторику вступать не хочется . Все кичатся знанием тонкостей , а двигателя нет и не будет, при таком методе анализа.
    1. anomalocaris 5 августа 2013 16:16
      Это тупой попил бабла. Просто сей двигатель, в заявленных характеристиках, противоречит обоим началам термодинамики. Svetlana пытается очень умными фразами доказать, что это не так. На тех, кто сдавал ЕГЭ это может и подействует, но я-то старый, толстый, седой СОВЕТСКИЙ инженер.
      anomalocaris
      1. alex86 5 августа 2013 20:39
        Цитата: anomalocaris
        Это тупой попил бабла

        Это вероятнее всего, потом разведут руками и скажут: извини, не получилось. Но с другой стороны, отмахнуться и сказать - не может быть, потому, что не может быть никогда - не совсем корректно; однако, ещё раз - обсуждение на основе достаточно недостоверного материала - переливание из пустого в порожнее. (Для любителей конспирологии - это "они" таким образом хотят, что бы мы здесь решили их проблемы, а "они" это используют. am Как вам?...)
  38. Svetlana 5 августа 2013 22:17
    По программе FALCON создают гиперзвуковой летательный аппарат(ГЛА).Этот ГЛА выполнен по схеме «волнолёт», его расчётная крейсерская скорость полёта соответствует числам М>10 на высоте 40 км, боевой радиус действия – 16600 км, масса боевой нагрузки – до 5400 кг, время реакции (от взлёта до нанесения удара по цели) – менее 2 часов. Базирование ГЛА предполагается на аэродромах.Полёт ГЛА с силовой установкой в виде гиперзвукового турбопрямоточного двигателя на водородном горючем будет осуществляться по «периодической» траектории, более 60% которой проходит за пределами атмосферы.(см. http://army-news.ru/2010/12/raschyot-na-strategicheskuyu-vnezapnost-chast-2/). Пока ПАК-ДА будет тащиться до цели на 0.8М, какой-нибудь Skylon с двигателем Sabre или ГЛА с двигателем Scimitar на 5-и Махах несколько раз слетает до него и обратно, получив целеуказание со спутника. Несмотря на удорожание инфраструктуры аэродромов, связанное с заправкой жидким водородом, боевая эффективность сверхзвуковых аппаратов с жидководородным топливом может быть на порядок выше дозвуковых, так как они быстрее сделают своё дело, не требуя дозаправок в воздухе.
    1. алекс 241 5 августа 2013 22:37
      на английском,но суть идеи понятна.
      алекс 241
    2. abrakadabre 6 августа 2013 12:58
      боевая эффективность сверхзвуковых аппаратов с жидководородным топливом может быть на порядок выше дозвуковых...
      На порядок не будет. Для этого надо чтобы выше было соотношение стоимость-эффективность.
      Сколько будет стоить час полетного времени у этого FALCON-а? А сколько у дозвуковых бомбовозов? И какую нагрузку способны доставить на максимальную дальность первый и второй? А сколько будет стоить обслуживание сей вундервафли? То есть какова общая эффективность его при такой мизерной загрузке обычными боеприпасами?
      При том, что являясь потенциальным носителем ЯО, такой самолетик при каждом взлете будет взводить СЯС всех вероятных противников в режим минутной готовности к массированному старту МБР. Ведь кто его знает, что у него там в бомбоотсеке? А время на ответ потом уже не останется.
      Считаю что такая штука будет вполне приемлема только для космических программ. Военное использование подразумевает гораздо большую регулярность полетов. А значит это будет просто финансовая черная дыра. Даже с учетом многократности использования вместо одноразовости ракет.
    3. anomalocaris 6 августа 2013 16:20
      Какой бред. Был такой товарищ по фамилии Зенгер. Погуглите, авось прочую ахинею нести перестаните.
      anomalocaris
      1. studentmati 6 августа 2013 23:20
        Цитата: anomalocaris
        Какой бред.

        Согласен - бред! Но этот "бред" нас двигает вперёд!

        Вернитесь на 100 лет назад к "бреду" Циолковского?

        Любая гениальность имеет в корне ненормальность! А это и есть двигатель прогресса!
        1. anomalocaris 7 августа 2013 03:04
          Угу. Вот только идеи Циолковского не нарушали фундаментальных законов мирозданья.
          anomalocaris
  39. Андрей_К 7 августа 2013 21:08
    У меня ,после прочтения, появилась идея - как этот двигатель усовершенствовать.
    Что если на входе набегающего потока воздуха установить высокоэффективный электрогенератор.
    Сначала лопасти с малым углом поворота, потом с чуть большим - так, чтоб скорость воздуха полностью гасилась и превращалась в электроэнергию.
    Таким образом частично удасться избежать превращения кинетической энергии набегающего потока воздуха в тепловую.
    Вот в этом месте потребуется также охлаждение (но меньшее чем у Сабре) - это потому что скорость входящего потока воздуха будет значительно больше чем того, что конвертировал свою кинетическую энергию в электрическую и покинул участок электрогенерации, то при прежней температуре давление внутри будет возрастать.
    Если же охладить этот воздух пропорционально падению скорости, то внутри двигателя давление воздуха будет равно наружному, а плотность выше - со всеми вытекающими преимуществами.
    Охлаждать же воздух можно хладогентом циркулирующим по капелярам (как у Сабре), хладогент же будет охлаждаться при помощи электроэнергии полученной электрогенератором - её там должно достаточно вырабатываться и даже лишняя оставаться.
    1. HomoHuman 10 августа 2013 13:52
      Да, правильно. Давайте сделаем так, чтобы "скорость воздуха полностью гасилась", тем самым значительно увеличив сопротивление воздуха воздушному аппарату. А затем будем охлаждать воздух энергией от электрогенератора, часть которой уйдет на КПД. Интересно: какая установка по массе и габаритам при этом должна быть для охлаждения до столь низкой температуры, и какую скорость сможет развить самолет при таком неоправданном сопротивлении воздуха?
      HomoHuman
      1. Андрей_К 10 августа 2013 14:42
        Скорость воздуха там по любому гаситься.
        Это же не прямоточный двигатель.
        Вращая турбины компрессора или сталкиваясь с изгибами внутри двигателя , вся кинетическая энергия воздуха так и так превращается в тепловую.
        Единственно, её ,частично, используют для вращения турбин компрессора - впереди стоит вентилятор от которого механически запитываются все вращающиеся вентиляторы внутри двигателя.
        Т.е. кинетическая энергия воздуха почти бесполезно пропадает - нагревая воздух.
        А то что внутренние вентиляторы намертво связаны с самым первым - не даёт регулировать их скорость вращения и в результате двигатель расчитан на оптимальный полет строго на одной единственной скорости.
        Если всю механику заменить электричеством, то можно лучше утилизировать кинетическую энергию воздуха, регулировать скорости компрессоров по потребности - всегда поддерживая оптимальный режим, предотвращать излишний нагрев воздуха от его торможения.
        А если еще и охлаждать (ведь электричества будет много) то получим еще и преимущества от предварительного охлаждения (в виде высокого коэффициента двухконтурности).
        1. anomalocaris 10 августа 2013 15:07
          Открою вам маленькую тайну - в прямоточном двигателе скорость набегающего потока воздуха снижается! Полюбому. Погуглите - Закон Бернулли. Так вот по этому закону и работает ЛЮБОЙ воздушно-реактивный двигатель.
          А чего мелочиться, давайте сразу сваяем вечный двигатель второго рода...
          anomalocaris
          1. Андрей_К 10 августа 2013 15:56
            Ну снижается , но не до нуля.
            В любом случае это только подтверждает мои слова.
            И где вы увидели вечный двигатель?
  40. Svetlana 8 августа 2013 22:01
    Цитата: Андрей_К
    внутри двигателя давление воздуха будет равно наружному

    Не хотелось бы чтобы внутри двигателя перед компрессором давление было равно наружному (на высоте 26км давление атмосферы 0,02бар.), так как тогда компрессору потребуется степень сжатия 485 чтобы сжать воздух до 9,7бар
    В схеме Sabre итак много турбин и компрессоров, не хотелось бы ещё одну турбину добавлять, для выработки дополнительной электроэнергии и охлаждения воздуха перед компрессором. Эта дополнительная турбина приведет к понижению давления на её хвосте по сравнению с давлением на её входе. Для компенсации понижения давления придётся вводить дополнительные ступени компрессора, что увеличит габариты двигателя.
    1. Андрей_К 8 августа 2013 23:25
      Ну понятно, что говоря "равно наружному" я имел ввиду "такое как надо" - если давление надо повысить, то воздух просто надо будет меньше охлаждать.
      На хвосте турбины электрогенерации давление не будет меньше - поскольку скорость воздуха будет меньше.
      Это же школьная задачка про "в одну трубу втекает в другую вытекает" - если на входе турбины воздух втекает со скоростью 1000 м/с а на выходе вытекает со скоростью 1 м/c то понятно что либо температура либо плотность либо давление воздуха будет в 1000 раз больше на выходе из турбины - поскольку масса втекающего воздуха будет та же а объём вытекающего в 1000 раз меньше.
      Поэтому нельзя говорить что "давление на хвосте будет меньше" - оно не будет меньше и его еще придется дополнительно снижать - понижением температуры.
      И дополнительное понижение давления электрогенерацией лишним не будет , как и мегаваты электроэнергии, которые можно потом пустить на работу хладогенератора или дополнительный нагрев и ускорение выхлопных газов - да мало ли куда - была бы энергия а приспособить её всегда куда найдется.
  41. Svetlana 10 августа 2013 07:29
    Цитата: Андрей_К
    нельзя говорить что "давление на хвосте будет меньше"

    Это действительно школьная задачка,ведь вы сами сказали что:
    1)Предложенная вами турбина совершает положительную работу A=P*dV>0,которую используют для выработки электроэнергии.
    2)Предложенная Вами турбина уменьшает температуру газа на её выходе.
    Отсюда по уравнению состояния газа P=R*T/V делаем вывод, что P- уменьшается, так как T-уменьшается, а V- увеличивается (dV=A/P>0)
    1. Андрей_К 10 августа 2013 11:15
      Температуру (потенциальную но не реальную!) турбина уменьшает, но не до конца.
      Турбина только отбирает кинетическую поступательную энергию набегающего воздуха - если эта энергия превратиться в температуру, то давление будет запредельным (как и происходит в современных двигателях).
      Но есть еще повышение температуры от сжатия - газ замедляясь сжимается.
      Вот от сжатия турбина температуру не забирает.
      Её и надо забирать при помощи охладителя и тогда показатели двигателя возрастут до фантастических:
      1) Повышенная степень двухконтурности - за счет предварительного охлаждения воздуха.
      2) За счтет того что внутренние компрессоры/турбины запитываются электричеством ,а не механическим приводом, есть возможность регулировать потоки воздуха между контурами и поддерживать работу двигателя в самом экономичном режиме - на любых скоростях.
      3) Сверхэкономичный режим - можно подавать в камеру сгорания пониженное количество топлива - опять же за счет возможности регулировать объём воздуха в первый контур.
      4) Полеты в разряженной атмосфере - второй контур можно вобще перекрыть и весь воздух прокачивать через первый - это и будет предел разряженности атмосферы ниже которого двигателю будет не хватать кислорода ... если конечно еще не увеличить скорость аппарата.
  42. Svetlana 10 августа 2013 07:34
    Цитата: abrakadabre
    Сколько будет стоить час полетного времени у этого FALCON-а?

    Срок службы Б-52 50 лет (на вооружении ВВС США с 1955 года). чтобы вычислить, сколько будет стоить час полетного времени, надо оценить, сколько будут стоить водород и керосин через 50 лет.
    1. abrakadabre 11 августа 2013 12:37
      Однако можно делать расчеты в ценах уже известного конкретного года. Как это и делается. Естественно, что будущее вносит корректировки. Однако, общие тенденции роста инфляции говорят что вероятность удорожания в будущем выше, чем возможного удешевления.
  43. gridasov 11 августа 2013 13:21
    От количества людей , воспитанных на одних научных основах, выводы и результаты остаются однообразными и без перспективными. Никто не учитывает эффекта взаимодействия самого воздушного потока , как внутри , так и снаружи. Никто не рассчитывает степень и алгоритм ионизации поверхностей истечения , а значит и зоны поляризации. Это в свою очередь означает , что при определенном уровне такой поляризации возникают вектора сил и сами силы образующие новые участки концентрации потенциала, но у же с топливом и оборудованием управления. Поэтому и разрушаются ЛА и полет не стабилен. Все расчеты показывают , что компоновка основных форм обеспечит только определенный уровень скоростей и длительность полета.
  44. Svetlana 11 августа 2013 21:59
    Цитата: Андрей_К
    Но есть еще повышение температуры от сжатия - газ замедляясь сжимается.

    Предлагаемая Вами турбина планируется к размещению внутри двигателя между его входным диффузором (который переводит поток в дозвуковой) и компрессором.В месте расположения предлагаемой турбины поток дозвуковой.Есть соотношение Вулиса Л.А. для течения в трубе постоянного сечения: (M^2-1)dw/w=-dA/c^2 , где M-число Маха, w-скорость потока, dw- изменение скорости потока, c-скорость звука, dA- работа, совершаемая за счет изменения скорости потока.Если газовый поток совершает работу dA>0 на колесе турбины, то в дозвуковом режиме он ускоряется, его плотность падает.То есть в дозвуковом режиме газ, проходя предлагаемую турбину, будет не замедляться, а ускоряться, и соответственно, не сжиматься, а расширяться.
    1. Андрей_К 11 августа 2013 23:23
      Турбину я предлагаю размещать вместо входного диффузора - она и переведет поток воздуха в дозвуковой.
      На сверхзвуковом потоке точно также можно получать энергию как и на дозвуковом.
      И совершенно верно - без охлаждения воздух будет расширяться - под действием возрастающего давления, которое вызвано повышением температуры - не в силах сжаться газ ускоряется.
      Чтоб предотвратить это и необходимо охлаждение.
      Соотношение Вулиса очевидно относиться к адиабатическому процессу с постоянной внутренней энергей воздуха.
      Если же газ ,по мере торможения, охлаждать, то никакого расширения и ускорения происходить не будет - газ будет замедляться и одновременно сжиматься в объёме.
      Такой охлажденный, сжатый и замедленный газ очень удобно будет направлять в камеру сгорания где смешение с топливом будет происходить в самых благоприятных для этого условиях.
  45. Svetlana 11 августа 2013 22:16
    Цитата: abrakadabre
    будущее вносит корректировки.

    так как нефтяные месторождения заканчиваются, а запасы водорода на земле очень велики в виде воды, то отношение цены керосина к цене водорода будет всё время увеличиваться, и через 50 лет станет больше 1 .
  46. Svetlana 12 августа 2013 12:45
    Цитата: Андрей_К
    Турбину я предлагаю размещать вместо входного диффузора

    Сверхзвуковой самолёт с пропеллером-турбиной вместо входного диффузора? Будет очень большой рост энтропии на одном неорганизованном скачке уплотнения, севшем на этот пропеллер в сверхзвуковом потоке. Так никто не делает, но может у Вас получится.
    1. Андрей_К 12 августа 2013 16:20
      Зависит от турбины - я не знаю как должна выглядеть такая турбина.
      Может если регулировать электро нагрузку на привод пропеллера - то можно регулировать потери энергии и величину "скачка уплотнения" на каждом пропеллере.

      Да и по любому, лучше извлечь энергию сразу, чем она потом по любому бессмысленно перейдет в температуру.
      Ну и я двигатель строить не собираюсь - это только идея, в надежде, что в сама распространиться и впоследствии найдет применение - хорошо бы у наших двигателей, чем у чужих.
      1. anomalocaris 12 августа 2013 18:27
        Ну дык как, насчёт перпетуум мобиле?
        anomalocaris
  47. Svetlana 12 августа 2013 21:11
    Цитата: Андрей_К
    я не знаю как должна выглядеть такая турбина

    Турбина может быть выполнена в форме полого конуса из вольфрама с многозаходными спиральными наплывами на его поверхности. Высота наплывов увеличивается по мере отдаления от острия конуса. Сам конус турбины закреплён на осевом валу отбора мощности, соединенного с ротором электрогенератора. В зазор между основанием конуса турбины и опорно-упорным подшипником для охлаждения подшипника могут вводить охлажденный воздух. Расчет трёхмерного сверхзвукового обтекания такой сверхзвуковой турбины возможен на современных суперэвм.
    1. Андрей_К 12 августа 2013 21:59
      А почему не просто - множество тонких лопастей из углепластика, наклоненных под очень малым углом (1-5 градусов), за первым пропеллером - второй, за ним третий и т.д. пока вся энергия воздуха не будет превращена в электрическую.
      Эти же лопасти можно использовать для охлаждения воздуха - внутри в микро капиллярах циркулирует хладогент, передавая тепло к оси вращения, где его снимают уже через ось.
      Или может быть использовать лазерное охлаждение - внутри лопастей микроканалы заполненые специальным газом, охлаждаемые лазерами - подвод отвод тепла не требуется, только подвод самого лазерного света через боковые линзы на лопостях.
  48. Svetlana 13 августа 2013 12:21
    Цитата: Андрей_К
    А почему не просто - множество тонких лопастей из углепластика

    при температуре торможения 1320К углепластик быстро сгорит в сверхзвуковом (5М) потоке воздуха. При такой температуре тела светятся белым светом.Наверно и металл турбины надо сверху защищать какой-нибудь высокотемпературной керамикой типа окиси бериллия BeO.
    1. Андрей_К 13 августа 2013 13:47
      А охлаждение на что?
      Будет двойное назначение - лопасти будут постоянно охлаждаться чтоб не сгореть и еще и воздух охлаждать.
      Поверхность покрыть тефлоном ...

      Правда не знаю можно ли сделать достаточно эффективную систему охлаждения, да еще во внутри вращающегося вентилятора.

      Какая ни будь легко испаряющаяся жидкость (типа жидкого азота) - циркулирует под действием центробежных сил - газообразная часть стремиться к центру вращения, а жидкая наоборот- от центра вращения в котором она конденсируется.
      1. anomalocaris 13 августа 2013 16:12
        Вы нашли друг друга! Ещё чуть-чуть и наступит полный экстаз!
        Детки, есть такой закон, справедливый для замкнутой системы, масса и энергия сохраняются. Закон Ломоносова-Лавуазье. Он абсолютно железно работает, увы для вас...
        Я долго читал ваши посты, тихо выпал в осадок, и даже не знаю чем вам можно помочь. Или же вы просто занимаетесь толстым троллингом, ну тут медицина бессильно...
        anomalocaris
        1. Андрей_К 13 августа 2013 17:44
          Я уже Вас спрашивал - где Вы увидели нарушение законов сохранения?
          Но Вы только и делаете что бессмысленные реплики вставляете, на которые и отвечать бессмысленно.
          1. anomalocaris 13 августа 2013 18:30
            Прочтите мои вышеопубликованные комментарии. Повторятся я не собираюсь. А уж генератор запитанный от двигателя, и питающий его это классический пример.
            Мой совет, не надо ставить в воздухозаборник двигателя крыльчатку, давайте установим заглушку! Оно будет проще и эффективнее...
            Вы просто не понимаете почему в ТРД необходим компрессор...
            anomalocaris
            1. Андрей_К 13 августа 2013 19:46
              Кто говорит, о "генераторе запитанном от двигателя, и питающий его" - это ваши измышления.
              Генератор запитывается от двигателя, но сам двигатель работает от обычного керосина.
              Откуда вы взяли безумную идею, что сам двигатель питается генератором?

              Разве что компрессоры на электроэнергии - но энергии он жрет не больше, чем можно получить от генератора.

              И давайте уж объясните - зачем в двигателе компрессор, а то я эту вашу новую мысль снова недопонял - небось опять какая-то "идея" о том, что весь двигатель питается от генератора.
      2. alex86 14 августа 2013 20:11
        Цитата: Андрей_К
        Какая ни будь легко испаряющаяся жидкость (типа жидкого азота) - циркулирует под действием центробежных сил - газообразная часть стремиться к центру вращения, а жидкая наоборот- от центра вращения в котором она конденсируется.

        Это достаточно известное применение "тепловой трубы" для совмещения теплообменника и вентилятора (компрессора), описание читал лет 30 назад.
        Это я не в порядке критики, а в рамках общего комментария.
  49. Svetlana 13 августа 2013 16:25
    ntakjy
    Цитата: Андрей_К
    Поверхность покрыть тефлоном ...

    тефлон уже при 700К разлагается, а турбина нагреется при 5M до 1320K, поэтому тефлон не годится в качестве материала покрытия лопаток турбины. В современных газотурбинных установках часто применяют специальные каналы внутри лопаток турбин для их газового охлаждения, так что систему охлаждения турбины сделать по-видимому можно.
    1. Андрей_К 13 августа 2013 17:04
      Ну да, тефлон не очень стоек ... но зато у него коэффициент трения очень мал.
      Возможно до 1200 градусов дело и не дойдет, да ещё с работающей системой охлаждения.
      Если материал покрытия будет очень скользким, то нагрев от трения о воздух будет небольшим и КПД турбины больше.
      Но наверное, без керамики не обойтись ... а лопасти тогда из титана.
      1. anomalocaris 13 августа 2013 18:33
        Чем дальше в лес, тем толще партизаны... Вы можете покрыть поверхности хоть полуметровым слоем тефлона, воздух по нему "скользить" лучше не будет.
        anomalocaris
        1. Андрей_К 13 августа 2013 19:50
          Ну, судам такое покрытие очень помогает, чем вода хуже воздуха?

          Чем более гладкая поверхность у материала, тем меньше на ней микронеровностей - об эти неровности воздух не рассеивается и следовательно трение уменьшается.

          Это физика - что вы против неё имеете?
          1. anomalocaris 14 августа 2013 16:10
            Есть такая рыбка, называется акулой, так вот её кожа нихрена не гладкая. Есть просто такая наука - гидродинамика. Просто потрудитесь её хотя бы прочитать. Насколько я понимаю, вы в СССР не учились?
            anomalocaris
            1. Андрей_К 14 августа 2013 18:13
              Гидродинамика к сверхзвуку никакого отношения не имеет.
              Там просто - почти баллистика.
              Да и от аэродинамики отличается - вода несжимаема, воздух сжимаем, плотность воды и воздуха разная.
              (поэтому акулья кожа - это из другой оперы)
              Вы уже не знаете что писать - вместо того что желчью плеваться, лучше что-то полезное написали.
              Или хотя бы вместо риторических восклицаний что-то конкретное - формулы, физические законы - именно ими надо в физических спорах оперировать, а не "акульей кожей".
              1. anomalocaris 14 августа 2013 18:37
                Да что вы говорите! Ну-ну...

                Детка ну напишу я вам тензор обтекания криволинейной поверхности гиперзвуковым потоком, вы его осознаете? Уж извините, коли вы не понимаете как работает тот или иной фундаментальный закон (а для этого нет необходимости знать даже дифференциальное исчисление), то написание хоть кучи очень умных знаков не добавит вам ума.
                anomalocaris
                1. Андрей_К 14 августа 2013 19:37
                  ну напишу я вам тензор обтекания криволинейной поверхности гиперзвуковым потоком

                  Ну тогда может быть вы скажете - из-за чего нагреваются предметы в воздушном потоке.
                  Предлагаю следующие варианты ответов:
                  a) Аэродинамическое сопротивление
                  б) Трение
                  в) Другая причина

                  Я думаю, что применив свой "тензор огибания" вы без труда ответите на этот вопрос.
  50. Svetlana 14 августа 2013 19:57
    Цитата: anomalocaris
    не надо ставить в воздухозаборник двигателя крыльчатку, давайте установим заглушку!

    Но тогда придётся возить с собой на порядок больше тонн жидкого кислорода. Конусная крыльчатка-турбина перед входным диффузором может способствовать охлаждению воздуха за ней, что снизит требования параметрам потока в гелиевом контуре охлаждения воздуха перед воздушным компрессором.
    1. Андрей_К 15 августа 2013 02:03
      Конусная турбина не может эффективно поглотить 100% кинетической энергии воздуха.
      Высокое КПД может быть только у пропеллерной турбины.

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня