Возможности ПРД в использовании внеземных запасов механической энергии и вещества для пусков КА
В 2013 году планировал выступить с тремя докладами на Чтениях Циолковского. Однако, из-за болезни В.И.Флорова и убытия еще одного члена оргкомитета, при формировании списка докладов на Чтения мои интересы не были должным образом защищены. Из трех докладов принят был только один. Причина очень "важная" - по новым правилам можно выступать только с двумя докладами и то, не каждому. Разбирательство затянулось, я забил в них толстый болт и на Чтения не поехал. Позже выяснилось, что себе родимым некоторые члены оргкомитета позволили нарушить регламент и выступили аж с тремя докладами каждый. Думаете, в них были новации с мировой новизной, подтвержденные международным патентованием? Увы, нет - обычные информ-пустышки, переливы из пустого в порожнее, включая громкие призывы заменить как можно скорее ракетную технику, чем-нибудь более эффективным, недорогим и экологически безопасным. Ясно, что система научных чтений заразилась и тупо копирует Кремль - себе и «друзьям всё, а остальным закон!».
Свои тезисы я все равно опубликовал, но из-за отказа ехать на Чтения не стал развертывать тезисы в полноценные доклады, с графиками и анимациями. Пока ограничился переводом тезисов на английский язык. Вот, получайте и корректируйте, если неточности в переводе обнаружите. Заранее благодарю за содействие.
The possibilities for direct-flow jet engines to use extraterrestrial mechanical energy reserves and substances for spacecraft launch.
Section 2. "Problems of rocket and space technology"
K. E. Tsiolkovski allowed two parallel directions in the development of space vehicles (SV), one being focused on the rockets, the other - to the cosmic planes with air-feed jet engine. The second direction was actively being developed by design engineer I.A. Merkulov - one of the first ramjet engine (RE) founders. He believed that the development of RE will lead to the creation of SV capable of flying to Mars and beyond.
In 1965, in the pages of Izvestia of USSR Academy of Science edition Merkulov proposed a project of space RE to reach flight speeds of 50-60 M (15-18 km / sec). A feature of ramjet operation consists in possibility to use non-combustible inert materials (water, nitrogen, etc.) instead of combustible substances, which release energy through oxidation by atmospheric oxygen. When the hypersonic speed is reached injection of working fluid of virtually any composition into the RE chamber leads to the release of previously accumulated kinetic energy in the form of heat due to collision and the reciprocal braking of airflow and working substance. The heat releases in the amount exceeding that generating during combustion of the best rocket fuel. In RE output jet velocity is lower than air speed in RE input but mass of ejected working substance is greater than that at entering the straight-flow chamber, and under certain conditions this creates the jet thrust. In the range of 30-40 M, specific momentum of such engine increases to 5000-7500 m / sec. As the speed increases specific momentum rises. However, for preliminary acceleration conventional rocket engines should be used. Thus, the effective use of the ramjet engine by Merkulov is possible only after acceleration of the SV to the orbital velocity.
The problem of preliminary acceleration of SV may be solved through the use of special environment having considerable hypersonic speed relative to the SV at the start or in the initial start period. As the environment available for us has no any air flows with the speed of 30-40 M, the required solution can obviously be found at the expense of environmental flows of artificial origin. The costs for creating such artificial hypersonic flows may be less than expenses on launching spacecraft using rocket SV.
This technology of creating artificial hypersonic flow of substance to launch SV was developed and offered in 2009 (RU patent 2385275, the application US 13202304). As the basis of hypersonic flow entering straight flow chamber at the speed exceeding 11 km / sec, it is suggested to use light section cables, which are produced outside the Earth, from the raw material extracted from the Moon regolith or asteroids, from Mars or Venus atmosphere, length of cables being from 10 to1000 km. In the straight flow chamber with gas environment solid-state phase stream vaporizes and then acts like air flow. Design of ramjet engine with aerodynamic window of the gas chamber pressurization at the entrance is suggested. Different options of the formation and feeding the hypersonic flows to SV in the start are studied. In particular, the method of vertical cable dropping along the vertical SV taking-off from distance exceeding the radius of the SOI (sphere of influence) Earth is examined.
With vertical descent of the substance stream towards the taking off SV their optimum meeting point lies at about 100 km altitude. The characteristic velocity sufficient to reach this altitude is not higher than 2000 m / s. Therefore, reusable suborbital rockets can be used to lift the loads. Further acceleration occurs independently at the expenses of kinetic energy of the flow and onboard reserves of the working fluid: water, ammonia or hydrogen. Due to the high specific impulse, SV load-carrying capacity increases considerably and reaches simultaneously the escape velocity from the Earth.
Возможности прямоточных реактивных двигателей в использовании внеземных запасов
механической энергии и вещества для запуска космических аппаратов
Секция 2. «Проблемы ракетной и космической техники»
К.Э. Циолковский допускал два параллельных направления развития космических транспортных средств (КТС), одно из которых было ориентировано на ракеты, другое - на космические самолеты с воздушно-реактивным двигателем. Второе направление активно развивал инженер-конструктор И. А. Меркулов, один из создателей первого прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД). Он считал, что развитие ПВРД приведет к созданию КТС, способного совершать полеты к Марсу и дальше.
В 1965 г. на страницах Известий АН СССР Меркулов предложил проект космического ПВРД для достижения скоростей полета 50-60 М (15-18 км/с). Особенностью работы его ПВРД - возможность использовать негорючие, инертные вещества (вода, азот и т.п.) вместо горючих веществ, которые выделяют энергию при окислении кислородом воздуха. При достижении гиперзвуковых скоростей, впрыск в камеру ПВРД рабочего тела практически любого состава приводит к выделению в виде тепла ранее накопленной кинетической энергии, вследствие столкновения и взаимного торможения воздушного потока и рабочего вещества. Тепловыделение происходит в количестве превышающем объем тепла происходящего при горении наилучших видов ракетного топлива. На выходе ПВРД скорость реактивной струи меньше скорости воздушного потока на входе в ПВРД, но масса выбрасываемого рабочего тела больше массы на входе в прямоточную камеру, что при определенных условиях создаёт реактивную тягу. В диапазоне 30-40 М, уд. импульс такого двигателя возрастает до 5000-7500 м/с. С увеличением скорости возрастает и уд. импульс. Однако для предварительного разгона необходимо использовать обычные ракетные двигатели. Таким образом, эффективное применение ПВРД Меркулова возможно только после разгона КТС до 1-й космической скорости.
Решение проблемы предварительного разгона КТС возможно было бы при использовании особой внешней среды, обладающей значительной гиперзвуковой скоростью относительно КТС на старте или в начальный период старта. Поскольку в доступной нам природной среде отсутствуют потоки атмосферы, имеющие скорость 30-40 М, то очевидно, что искомое решение возможно только за счет потоков внешней среды искусственного происхождения. Затраты на создание таких искусственных гиперзвуковых потоков могут быть меньше издержек запуска космических аппаратов при использовании ракетных КТС.
Такая технология создания искусственного гиперзвукового потока вещества для запуска КТС разработана и предложена в 2009 г. (патент RU 2385275, заявка US 13202304). В качестве основы гиперзвукового потока, поступающего в прямоточную камеру со скоростью превышающей 11 км/с, предложено использовать тросы малого сечения, которые изготовлены вне Земли, из сырья извлеченного из реголита Луны или астероидов, из атмосферы Марса или Венеры. Длина тросов: 10-1000 км. В газовой среде прямоточной камеры твёрдофазная струя испаряется и далее действует подобно воздушному потоку. Предложена конструкция прямоточного двигателя с аэродинамическим окном газовой герметизации камеры на входе. Рассматриваются различные варианты формирования и подачи гиперзвуковых потоков в стартующий КТС. В частности, рассматривается способ организации вертикального падения троса по линии вертикального взлёта КТС, с дистанции, которая превышает радиус с.д. Земли.
При вертикальном нисхождении струи вещества, навстречу взлетающему КТС, точка их оптимальной встречи лежит на высоте около 100 км. Характеристическая скорость достаточная для достижения этой высоты не более 2000 м/с. Поэтому для подъема могут использоваться многоразовые суборбитальные ракеты. Далее разгон происходит самостоятельно, за счет кинетической энергии потока и бортовых запасов рабочего тела: воды, аммиака или водорода. Благодаря высокому уд. импульсу, грузоподъемность КТС увеличивается на порядок с одновременным достижением 2-й космической скорости.
.
.
.
.
Свои тезисы я все равно опубликовал, но из-за отказа ехать на Чтения не стал развертывать тезисы в полноценные доклады, с графиками и анимациями. Пока ограничился переводом тезисов на английский язык. Вот, получайте и корректируйте, если неточности в переводе обнаружите. Заранее благодарю за содействие.
The possibilities for direct-flow jet engines to use extraterrestrial mechanical energy reserves and substances for spacecraft launch.
Section 2. "Problems of rocket and space technology"
K. E. Tsiolkovski allowed two parallel directions in the development of space vehicles (SV), one being focused on the rockets, the other - to the cosmic planes with air-feed jet engine. The second direction was actively being developed by design engineer I.A. Merkulov - one of the first ramjet engine (RE) founders. He believed that the development of RE will lead to the creation of SV capable of flying to Mars and beyond.
In 1965, in the pages of Izvestia of USSR Academy of Science edition Merkulov proposed a project of space RE to reach flight speeds of 50-60 M (15-18 km / sec). A feature of ramjet operation consists in possibility to use non-combustible inert materials (water, nitrogen, etc.) instead of combustible substances, which release energy through oxidation by atmospheric oxygen. When the hypersonic speed is reached injection of working fluid of virtually any composition into the RE chamber leads to the release of previously accumulated kinetic energy in the form of heat due to collision and the reciprocal braking of airflow and working substance. The heat releases in the amount exceeding that generating during combustion of the best rocket fuel. In RE output jet velocity is lower than air speed in RE input but mass of ejected working substance is greater than that at entering the straight-flow chamber, and under certain conditions this creates the jet thrust. In the range of 30-40 M, specific momentum of such engine increases to 5000-7500 m / sec. As the speed increases specific momentum rises. However, for preliminary acceleration conventional rocket engines should be used. Thus, the effective use of the ramjet engine by Merkulov is possible only after acceleration of the SV to the orbital velocity.
The problem of preliminary acceleration of SV may be solved through the use of special environment having considerable hypersonic speed relative to the SV at the start or in the initial start period. As the environment available for us has no any air flows with the speed of 30-40 M, the required solution can obviously be found at the expense of environmental flows of artificial origin. The costs for creating such artificial hypersonic flows may be less than expenses on launching spacecraft using rocket SV.
This technology of creating artificial hypersonic flow of substance to launch SV was developed and offered in 2009 (RU patent 2385275, the application US 13202304). As the basis of hypersonic flow entering straight flow chamber at the speed exceeding 11 km / sec, it is suggested to use light section cables, which are produced outside the Earth, from the raw material extracted from the Moon regolith or asteroids, from Mars or Venus atmosphere, length of cables being from 10 to1000 km. In the straight flow chamber with gas environment solid-state phase stream vaporizes and then acts like air flow. Design of ramjet engine with aerodynamic window of the gas chamber pressurization at the entrance is suggested. Different options of the formation and feeding the hypersonic flows to SV in the start are studied. In particular, the method of vertical cable dropping along the vertical SV taking-off from distance exceeding the radius of the SOI (sphere of influence) Earth is examined.
With vertical descent of the substance stream towards the taking off SV their optimum meeting point lies at about 100 km altitude. The characteristic velocity sufficient to reach this altitude is not higher than 2000 m / s. Therefore, reusable suborbital rockets can be used to lift the loads. Further acceleration occurs independently at the expenses of kinetic energy of the flow and onboard reserves of the working fluid: water, ammonia or hydrogen. Due to the high specific impulse, SV load-carrying capacity increases considerably and reaches simultaneously the escape velocity from the Earth.
Возможности прямоточных реактивных двигателей в использовании внеземных запасов
механической энергии и вещества для запуска космических аппаратов
Секция 2. «Проблемы ракетной и космической техники»
К.Э. Циолковский допускал два параллельных направления развития космических транспортных средств (КТС), одно из которых было ориентировано на ракеты, другое - на космические самолеты с воздушно-реактивным двигателем. Второе направление активно развивал инженер-конструктор И. А. Меркулов, один из создателей первого прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД). Он считал, что развитие ПВРД приведет к созданию КТС, способного совершать полеты к Марсу и дальше.
В 1965 г. на страницах Известий АН СССР Меркулов предложил проект космического ПВРД для достижения скоростей полета 50-60 М (15-18 км/с). Особенностью работы его ПВРД - возможность использовать негорючие, инертные вещества (вода, азот и т.п.) вместо горючих веществ, которые выделяют энергию при окислении кислородом воздуха. При достижении гиперзвуковых скоростей, впрыск в камеру ПВРД рабочего тела практически любого состава приводит к выделению в виде тепла ранее накопленной кинетической энергии, вследствие столкновения и взаимного торможения воздушного потока и рабочего вещества. Тепловыделение происходит в количестве превышающем объем тепла происходящего при горении наилучших видов ракетного топлива. На выходе ПВРД скорость реактивной струи меньше скорости воздушного потока на входе в ПВРД, но масса выбрасываемого рабочего тела больше массы на входе в прямоточную камеру, что при определенных условиях создаёт реактивную тягу. В диапазоне 30-40 М, уд. импульс такого двигателя возрастает до 5000-7500 м/с. С увеличением скорости возрастает и уд. импульс. Однако для предварительного разгона необходимо использовать обычные ракетные двигатели. Таким образом, эффективное применение ПВРД Меркулова возможно только после разгона КТС до 1-й космической скорости.
Решение проблемы предварительного разгона КТС возможно было бы при использовании особой внешней среды, обладающей значительной гиперзвуковой скоростью относительно КТС на старте или в начальный период старта. Поскольку в доступной нам природной среде отсутствуют потоки атмосферы, имеющие скорость 30-40 М, то очевидно, что искомое решение возможно только за счет потоков внешней среды искусственного происхождения. Затраты на создание таких искусственных гиперзвуковых потоков могут быть меньше издержек запуска космических аппаратов при использовании ракетных КТС.
Такая технология создания искусственного гиперзвукового потока вещества для запуска КТС разработана и предложена в 2009 г. (патент RU 2385275, заявка US 13202304). В качестве основы гиперзвукового потока, поступающего в прямоточную камеру со скоростью превышающей 11 км/с, предложено использовать тросы малого сечения, которые изготовлены вне Земли, из сырья извлеченного из реголита Луны или астероидов, из атмосферы Марса или Венеры. Длина тросов: 10-1000 км. В газовой среде прямоточной камеры твёрдофазная струя испаряется и далее действует подобно воздушному потоку. Предложена конструкция прямоточного двигателя с аэродинамическим окном газовой герметизации камеры на входе. Рассматриваются различные варианты формирования и подачи гиперзвуковых потоков в стартующий КТС. В частности, рассматривается способ организации вертикального падения троса по линии вертикального взлёта КТС, с дистанции, которая превышает радиус с.д. Земли.
При вертикальном нисхождении струи вещества, навстречу взлетающему КТС, точка их оптимальной встречи лежит на высоте около 100 км. Характеристическая скорость достаточная для достижения этой высоты не более 2000 м/с. Поэтому для подъема могут использоваться многоразовые суборбитальные ракеты. Далее разгон происходит самостоятельно, за счет кинетической энергии потока и бортовых запасов рабочего тела: воды, аммиака или водорода. Благодаря высокому уд. импульсу, грузоподъемность КТС увеличивается на порядок с одновременным достижением 2-й космической скорости.
Click to view.
.
.
.