... И 40 лет в пролете
Jun. 17th, 2019 01:28 pm![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
vlkamov.livejournal.com posting in ![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png){kind=small}
engineering_ruПолюбовавшись в новостях в очередной раз на художества пилотов с реактивными ранцами
я подумал. Есть у меня такая нехорошая привычка - увижу что, и думаю. Говорят от этого многия печали, вот и в этот раз тоже опечалился.
Получается, что засилье поршневиков в автомобилестроении привело к искривлению развития и авиации тоже. Исторически они были сильно связаны двигателями, так что авиационщики строили автомобили и наоборот. Сейчас в авиации наконец устоялось понимание, что нужно не крутить движитель, чай не телега, а сразу, минуя промежуточные преобразования, толкать самолет реактивной струей. Реактивные двигатели наконец стали доминировать.
Глядя же на эти ранцы вижу, что авиация с самого начала могла быть реактивной - ведь характеристики авиадвигателей примерно соответствовали ракетным тех же годов. Реальность даже превзошла мои подозрения
Временное же отставание реактивных в 1910..1940х легко объяснимо чудовищной несоразмерностью сил и средств, брошенных на развитие тупикового решения. Начальники, охотно катавшиеся на лакированных игрушких естественно башляли на вполне понятные и уже привычные поршневики. А ведь
Эх, генерал ...
я подумал. Есть у меня такая нехорошая привычка - увижу что, и думаю. Говорят от этого многия печали, вот и в этот раз тоже опечалился.
Получается, что засилье поршневиков в автомобилестроении привело к искривлению развития и авиации тоже. Исторически они были сильно связаны двигателями, так что авиационщики строили автомобили и наоборот. Сейчас в авиации наконец устоялось понимание, что нужно не крутить движитель, чай не телега, а сразу, минуя промежуточные преобразования, толкать самолет реактивной струей. Реактивные двигатели наконец стали доминировать.
Глядя же на эти ранцы вижу, что авиация с самого начала могла быть реактивной - ведь характеристики авиадвигателей примерно соответствовали ракетным тех же годов. Реальность даже превзошла мои подозрения
Перемещаясь по соплу, газ расширяется, его температура и давление падают, а скорость возрастает. Внутренняя энергия газа преобразуется в кинетическую энергию его направленного движения. КПД этого преобразования в некоторых случаях (например, в соплах современных ракетных двигателей) может превышать 70 %, что значительно превосходит КПД реальных тепловых двигателей всех других типов. Это объясняется тем, что рабочее тело не передаёт механическую энергию никакому посреднику (поршню или лопастям турбины). В других тепловых двигателях на этой передаче имеют место значительные потери.
Временное же отставание реактивных в 1910..1940х легко объяснимо чудовищной несоразмерностью сил и средств, брошенных на развитие тупикового решения. Начальники, охотно катавшиеся на лакированных игрушких естественно башляли на вполне понятные и уже привычные поршневики. А ведь
В России в ракетном двигателе сопло Лаваля впервые было использовано генералом М. М. Поморцевым в 1915 г.. В ноябре 1915 года он обратился в Аэродинамический институт с проектом боевой пневматической ракеты. Ракета Поморцева приводилась в движение сжатым воздухом, что существенно ограничивало её дальность, но делало бесшумной.
Эх, генерал ...
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
no subject
Date: 2019-06-17 10:13 am (UTC)Однако - это сейчас.
no subject
Date: 2019-06-17 10:31 am (UTC)no subject
Date: 2019-06-17 12:33 pm (UTC)У вас законы физики запрещают ЖРД.
no subject
Date: 2019-06-17 01:15 pm (UTC)Разрешают. Но и график цены джоуля конечной работы от скорости рисуют совершенно удрючающий для любых скоростей, возможных в мало-мальски плотных слоях атмосферы.
no subject
Date: 2019-06-17 04:24 pm (UTC)Нет.
Прирост скорости набегающего потока должен быть минимальным.
По сравнению со скоростью самого этого набегающего потока.
no subject
Date: 2019-06-17 06:18 pm (UTC)Имхо автор тут именно это и сказал. Давать стремящуюся к нулю скорость удаления отбрасываемой массы.
no subject
Date: 2019-06-17 07:30 pm (UTC)Особенно хороша формулировка "бесконечно медленно".
Если у вас скорость набегающего потока - 600 км/ч, то отбрасывать массу надо со скоростью 601км/ч, к примеру - что, мягко говоря - никапельки не похоже на "бесконечно медленно".
no subject
Date: 2019-06-17 06:19 pm (UTC)no subject
Date: 2019-06-17 07:06 pm (UTC)Нет, это разные расчётные случаи.
Вы всегда можете представить себе, что двигатель почти неподвижен относительно этого самого потока,
Не можем.
и отбрасывает эту самую бесконечно большую массу,
Если пропульсивный двигатель/движетель перемешается относительно потока, то - без учёта возмущений, вносимых двигателем в поток - то через его входное сечение S за единицу времени будет проходить объём среды, равный SV, и тяга будет SρVΔV.
При нулевой скорости - или сопоставимой с ΔV - придётся учитывать именно те самые "возмушения".
no subject
Date: 2019-06-17 07:36 pm (UTC)no subject
Date: 2019-06-17 08:16 pm (UTC)В данном конкретном обсуждаемом случае - именно что не "всё равно".
Если скорость меньше - то нужна большая площадь - по этому вертолёты имеют огромные несущие винты.
Если скорость выше, то диаметр винта или площадь воздухозаборника - можно уменьшить.
Но уменьшение входного сечения пропульсивного движителя - верный путь к падению эффективности.
no subject
Date: 2019-06-17 10:01 pm (UTC)no subject
Date: 2019-06-18 07:19 am (UTC)Но мы-то - находимся в мире реальном, инжиниринг, всё-ж таки.
Да и даже в идеальном мире - идеальная же эффективность движетелей одного и того же размера - растёт с ростом скорости.
Первые реактивные двигатели имели малый размер входного сечения и реактивной струи - и, соответственно, на малых скоростях, характерных для самолётов начального периода развития авиации - были чрезвычайно неэффективны.
Они, собственно - и сейчас неэффективны, для скоростей 100..200 км/ч применяются либо турбовинтовые либо поршневые движки.
no subject
Date: 2019-06-19 05:06 am (UTC)"возьмем с собой в планер двухместный вместо второго пилота 80кг ракетомодельных двигателей и будем их отстреливать в неком устройстве сглажено передающем импульс тяги конструкции планера"
Отсюда вопрос: если планер с хорошим качеством оказался после лебедочного старта на 100 метрах высоты, то как высоко и далеко он может оказаться после последовательного отстрела 80 кг авиаракетных двигателей и сколько составляет максимальная дальность полета в идеальных условиях и время этого полета в условиях отсутствия восходящих потоков воздуха.
no subject
Date: 2019-06-19 04:14 pm (UTC)...то мне кажется, что кого-то будут сильно бить. Если мне не мешает склероз, даже небольшая лебёдка на 100 лошадей может работать с тросом 3 километра и закидывать лёгкие планеры сильно выше полукилометра со скоростью при отцепке до 250км/ч, и всё это удовольствие за канистру солярки на пол-дня непрерывных пусков. Большие агрегаты на 250+ лошадей проделывают то же самое с тяжёленьким двухместным Блаником. Т.о. полутонный Бланик может порадоваться запасу энергии в 1.2 мегаджоуля кинетической энергии и минимум 2.5 мегаджоуля потенциальной.
Я не спец по модельным движкам, быстрый гуглёж показал у модельных движков удельную тягу 170 секунд и ниже. В принципе, полетать можно, но лень садиться и считать, потому что у того же Бланика скорость минимального снижения всего 78 км/ч, а максимальная скорость 250 км/ч --- трёхкратная разница на которую уже не наплевать. Чтобы посчитать макс. дальность, надо на экселе материться, расписывая варианты для разных скоростей из этого диапазона, а мне лень...
no subject
Date: 2019-06-20 06:27 am (UTC)Как я понимаю нужно иметь поляру для Бланика, причем не планирования а "самолетную"? Или поляра скоростей планирования "пересчитывается в самолетную"?
PS
Для случая "планирования на максимальную дальность" считаем какой силой тяги можно повернуть "параллелограмм сил" на угол планирования максимальной дальности?
no subject
Date: 2019-06-20 07:08 am (UTC)А честно крутить картинку с силами нет смысла, потому что косинус угла планирования настолько близок к единице, что деление на этот косинус даст поправку, много меньшую ошибок измерения --- что-то вроде 0.05% от дальности. (1/cos(arctg(1/30)) = 1.0005)
no subject
Date: 2019-06-20 07:59 am (UTC)Бланик трансформирует потенциальную энергию тела на 0.5 км в 14.25 км дальности полета. Соответственно надо посчитать энергию которую даст 80 кг движков и сравнить с потенциальной энергией веса планера на 0.5 км.
500 кг * 9.8 м/c2 * 500 м = 2450000 Дж (Н м)
Двигатель имеет массу 0.038 кг и импульс 20 Н с (условное тело массой 1 кг разгоняется до 20 м/с)
20^2 / 2 = 200 Дж
80/0.038 ~ 2105 двигателей
500 * 421000/2450000 ~ 86 метров высоты
86 * 28.5 = 2451 м дополнительного полета (закрываем тему как я понимаю :)
PS
в то же время 1 кг условного топлива дает Бланику в пределе 5.97 км высоты, что с самым мизерным кпд дает куда как больше :)
PPS
1300 км полета с 10% КПД движителя :)
no subject
Date: 2019-06-20 12:42 pm (UTC)Условный Бланик весом полтонны разгонится на 0.04 м/с. При скорости, к примеру, 60 м/с его кинетическая энергия возрастёт с 900000 Дж до 901200 Дж, то есть на 1200Дж. Тема, конечно, тоже закрывается, но прибавка по энергетике вшестеро больше вашей. А при скорости 6 км/с, будь Бланик для неё пригоден (и будь это ионный двигатель с такой большой скоростью истечения, что т.н. "доля статической компоненты тяги" ещё не влияла бы на линейность мощности от скорости), его энергия возросла бы с 9000000000Дж до 9000120000Дж, то есть на 120000Дж. Вот где реальный толк от реактивной тяги! Начинает казаться, что если посильней разогнаться, то получается уже вечный двигатель.
no subject
Date: 2019-06-20 04:14 pm (UTC)Только не 216 км/ч, а оптимальные по дальности планирования ~80 км/ч (~22 м/с)?
Или оптимальная схема использования тогда как "у спутника меняющего орбиту"? -- "Пикируем, на максимальной скорости жгём движок и выходим в набор на прежнюю высоту".
no subject
Date: 2019-06-20 05:30 pm (UTC)