Prototype this по-русски - выпуск 186. Тише ехать
Что-то меня сегодня с недосыпу на космос потянуло... Надо сделать еще одно изобретение, пока не поздно.
Одна из проблем при космических запусках - шум. Грохот. Вырывающиеся из сопел сверхзвуковые потоки газов, входя в контакт с воздухом, образуют ударные волны. Отчего уши закладывает конкретно. Кроме того, на звук тратится энергия сгорания топлива.
И еще высотность сопла, понимаете ли...
Вот с высотности мы и начнем. Идея в том, что на малых высотах, где пустотное сопло вынуждено подсасывать наружный воздух и терять тягу, у нас происходит сильное звукообразование. А на больших высотах, где подсоса уже нет - там и звука нет, как такового. Использование двигателей с разными соплами - низковысотным и пустотным - решает проблему с подсосом, но не решает проблему со звуком. А хотелось бы все разом решить, да?
Ну что, порвем шаблон мировой космонавтике?
Что предлагается? Предлагается аналог волнистой кромки сопла, как сейчас делают для снижения шума в реактивных лайнерах.
Но - тут есть небольшое НО. Турбореактивный двигатель работает немного в других режимах. Ракетное сопло такой формы будет красиво, но неэффективно.
Представим себе пустотное сопло у поверхности земли. При его работе происходит подсос со всеми вытекающими неприятными. А мы делаем следующее...
Вместо волнистых линий мы делаем по кромке ряд прямых пропилов небольшой ширины.
Через эти пропилы наружный воздух будет подсасываться в сопло на низкой высоте. При этом подсосанный воздух будет расширяться от нагревания струей, и формировать динамические гребни давления, подобные красивой волнистой поверхности на соплах авиационных двигателей. Каковые гребни давления приведут к уменьшению эффективной площади среза сопла (а значит будет меньше потеря тяги), и создадут ту самую вихревую картину, которая не дает образовываться мощному грохоту.
По мере подъема наружное давление становится меньше, и подсос уменьшается - уменьшаются и динамические гребни давления в сопле. Двигатель без потери тяги адаптируется к изменению высоты.
Наконец на высоте-высоте, в вакууме, у нас будет играть уже площадь пропилов. Площадь эта маленькая относительно площади сопла, и значит, потери тяги у нас будут минимальными.
Таким образом можно (как мне тут представляется) уменьшить громкость работы двигателей ракеты-носителя, одновременно улучшив высотную характеристику сопла, при минимальных затратах.
Возможно, пропилы должны быть не совсем прямыми, а слегка трапецевидными. Тут уже нужно матмоделирование.
Ну то есть мы ЕДЕМ, но - едем негромко...
.