Безмашинный реактивный двигатель
#безмашинный_реактивный_двигатель #безмашинная_микротурбина #ГПВРД #мгд #безмашинный_компрессор #лестница_якова #Маск_тупой
в предыдущей статье я жаловался что плохо в России с микротурбинами. но я все же нашел - ag200c. мощность для грузовика подходящая, но слишком большие габариты, хотя это можно взять за основу.
у меня есть идея которая позволяет решить как проблему габаритов так и проблему ресурса. ведь ресурс связан прежде всего с вращением вала - и главная нагрузка на подшипники - в МТУ делают газодинамические подшипники, что существенно увеличивает ресурс установки.
однако остаётся проблема ресурса по числу запусков. в чем причина?
дело в том что в ТРД горение «нормальное» и турбина сильно разогревается т.е. переходит от условно «холодного» состояния до условно «горячего» за короткое время. тепловые деформации довольно быстро «убивают» турбину. скажем в ГПУ, где горение взрывообразное, такой проблемы нет. вернее её влияние существенно ниже. и ГПУ имеют обычно хорошый ресурс по числу запусков установки.
тогда может сделаем следующий шаг? откажемся от подвижных частей вообще? на помощь может прийти МагнитоГидроДинамика.
ну что же начнем с компрессора.
если по-простому - это два широких кольца вставленные одно в другое. по своей сути это два электрода, к которому подключен высоковольтный источник переменного тока - трансформатор Теслы.
- ток переменный, как только возникнет необходимая напряженность электрического поля, воздух ионизируется и зажжется дуга. чтобы дуга всегда зажигалась в начале, необходимо чтобы вначале напряженность поля была максимальна, чего легко добиться тем или иным образом уменьшив расстояние между электродами в начале. сопротивление дуги значительно меньше чем неионизированного воздуха. т.е. в ней будет течь ток при уменьшении напряжения.
- дуга попадет в магнитное поле, источником которого является сами электроды и на дугу будет действовать сила Ампера. дуга начнет движение от начала электродов к их концу.
сечение такого компрессора будет выглядеть как лестница, «перекладинами» которой являются электрические дуги. тот же принцип использует рельсотрон. только «снарядом» будет электрическая дуга.
отсюда видна самая большая проблема этого устройства - нужен блок питания (ТТ) способный выдавать очень большие токи. т.е. если вы подключите обычный трансформатор Теслы работать ничего не будет. но можно пойти другим путем.
большой ток нужен для создания сильного магнитного поля - ну создадим его искусственно: например уложим вокруг внешней стороны внешнего кольца постоянные магниты по-здоровее, само кольцо можно сделать из меди, внутренне кольцо сделаем из стали... но об этом ниже, там тоже есть нюансы.
вообще любители высоковольтной техники делают похожий эксперимент, называют его «лестница Якова». там все тоже самое, но объяснение другое. говорят что действуют аэростатическая сила. газ в дуге просто нагревается и тащит дугу вверх.
высоковольтный эксперимент
т.е. если конструкцию опрокинуть на бок дуга двигаться не будет. при малых токах - да. но чем ток больше, тем больше напряженность магнитного поля, тем больше сила Ампера (Лоренца).
проблема еще в том, что индуктивность проводника очень низкая. конечно можно радикально увеличить напряженность магнитного поля использовав постоянные магниты и постоянный ток. можно еще попробовать увеличить индуктивность... хотя вариант с магнитами наверное все-таки более «правильный».
я проводил эксперимент с неодимовыми магнитами (B ~1T), в качестве источника высокого напряжения использовал электрошок. дуга даже не образовывалась - её сметало, но это работало. понятно что ток электрошока мал т.е. дуло совсем чуть-чуть.
что еще надо заметить. магниты надо размешать согласно мнемоники «правило левой руки». поэтому логичней выглядит «плоская» конструкция т.е. это рельсотрон с постоянными магнитами.
я использовал конструкцию с магнитами размешенными по кругу в качестве генератора - это работало, но такая конструкция дороже (корпус пришлось заказывать на заводе), сложней в изготовлении, магниты там стоят фактически с боку т.е. используются не так эффективно.
я конечно пытался улучшить ситуацию, используя стальной сердечник, уменьшив зазор. но понятно, что магниты установленные в «плоской» конструкции друг напротив друга работают лучше.
возникает вопрос: «а почему не использовать эффект Бифельда-Брауна в чистом виде?» потому что максимальная напряженность поля в этом случае ограничена. электрический пробой воздуха уменьшит разницу потенциалов между электродами. т.е. разница потенциалов между электродами ограничена электрической прочностью воздуха, т.е. система не очень стабильна.
в качестве «турбины» нужно использовать МГД генератор.
в чем фишка - у нас некое подобие электротрансмиссии.
т.е. схематично наша МТУ выглядит как-то так:
я не рисовал рекуператор и т.п. важен принцип, что компрессор и генератор связаны не механически, а электрически.
в сущности электротрансмиссия представляет из себя преобразователь напряжения. в простейшем случае сгодится трансформатор Теслы. излишек мощности можно направить куда-то еще.
а почему МГД, а не что-то еще? количество ионов в генераторе не меньше чем в компрессоре. т.е. да мы что-то ионизировали по пинали нейтральный газ, подняли давление после чего горение в форсунке ионов нам добавило. стоит заметить, что электроды в генераторе будут сильно термически нагружены.
а вообще здорово бы это все водрузить вот сюда. впервые я задумался об этом достаточно давно, когда еще ТотКогоНельзяНазвать был у всех на слуху.
правда конечно это не МТУ - это гиперзвуковая прямоточка. т.е. на гиперзвуке это работает. вопрос как будет работать при нулевой скорости набегающего потока.
а если работает, то может отказаться от любого вида горения вообще? в сущности здесь горение добавляет ионов в газ, что позволяет работать генератору с «положительным балансом мощности», а если электрической мощности достаточно?
кстати для ЖРД можно легко придумать нечто похожее.
можно использовать МГД генератор и ЭлектроНасосныйАгрегат. правда ЖРД при этом не будет безмашинным. как минимум ЭНА это машина. но при этом ЭНА отлично управляются. еще проще использовать топливный элемент, скажем разделяемый между двигателями ступени.
слышь, Маск твой «раптор» устарел на этапе проектирования, впрочем умные люди это поняли уже давно - и тебе просто отдали ненужный малотехнологичный хлам, пока еще он имеет хоть какую-то ценность.
часто можно слышать, что современные двигатели достигли пика своего развития. есть какой-нибудь РД-180. принципиально нового ничего не сделаешь.
это не совсем так. по-первых это использование иного вида горения детонации, а не дефлаграции. если я правильно понимаю процессы, то мощность насоса, подающего топливо, для детонационного двигателя нужна меньше. хотя я вижу и принципиальную проблему - представьте себе расход топлива рд-180. вам придется взрывать в единицу времени довольно большой объем топлива. но это технологические трудности, если вообще они есть - я не специалист по детонационным двигателям.
для начального понимания темы есть хорошие видео.
Click to viewвторое это конечно технологичность. современные ЖРД малотехнологичны (сложная конструкция) и как следствие дороги. так что в этом направлении нужно работать.
шаг в правильном направлении я вижу в двигателе «Резерфорд» в котором используются ЭНА. который конечно же дешевле и проще турбонасосного агрегата. питаются только они конечно от батареек, а это лишний вес. ну и «Резерфорд» это не РД-180. но посмотрим что будет дальше.
а полеты на Марс это детская забава. что будет делать человек на Марсе даже если долетит туда живой и необходимых кондициях? сидеть в укрытии и в лучшем случае рулить роботами? так себе назначенице. с современным уровнем развития робототехники примерно тоже можно делать с Земли при помощи АМС.
гораздо правильнее сделать доступной околоземную орбиту по цене трансатлантического перелета. вот это я понимаю задача. а лететь на Марс... ну школьники и примкнувшая к ним либерастня наверное в восторге. смысла никакого я в этом не вижу.
а вот если действительно можно запустить гиперзвуковую прямоточку при нулевой скорости набегающего потока это интересно. пофантазируем
- на низких скоростях работают наши МГД примочки
- набрали скорость запускаем прямотоку
- вышли в безвоздушное пространство прямоточка преврашается в ЖРД - начинаем подавать окислитель.
звучит неплохо. на практике конечно как до Китая вперед попой. для начала объединить в одном корпусе гиперзвуковую прямоточку и ТРД уже неплохо.