самолет без пропеллера

[Ветрослав Полетадзе]

 Поняв эти принципы и выяснив что истинно движет аппаратом можно будет строить такие "самолёты", которые за пару секунд смогут преодолевать расстояния десятки световых лет в космосе.   Это вы вообще на мой взгляд замахнулись на недостижимое на сегодняшний день.

говорил вот, что Многие многое забывают.
скорость у всех в прямой зависимости от температуры.

но забыли например о том, что пврд-пуврд - это термо-ХИМИЧЕСКИЙ двигатель, также забыли, что в воздухе присутствует еще азот, а у O2 и N абсолютно разные свойства - разные температуры кипения, плавления, энтальпии образования связей итд
забыли о резких и значительных изменениях показателя адиабаты, энтропии итд

в итоге всем кажется, что при наращивании температуры, воздух(воздушная смесь) будет расширяться, хотя в реальности с учетом всех составляющих системы(а это всё еще надо просчитать!) он наоборот может сжиматься и соответственно при наращивании температуры тяга будет уменьшаться.

 

[ЖоржФеникс]

Позвольте - ради праздничка - спросить, уважаемый @ Ветрослав Полетадзе
а) что Вы понимаете под аббревиатурой "ПВРД-ПуВРД"?
- комбинированный двигатель ПВРД-ПуВРД:
- связку отдельных двигателей ПУВРД и ПуВРД;
- тему для разговора, где безразличен тип двигателя ПВРД или ПуВРД?
б) Укажите оптимальную величину скорости истечения газа из сопла Вашей аббревиатуры для скорости полета самолета 200 км/ч. Пусть теоретическую.
в) Двигатели-движители создаются для дела - получения тяги. Какую величину тяги ВЫ желаете получить от своей аббревиатуры на своей Цессне?

 

[Ветрослав Полетадзе]

Позвольте - ради праздничка - спросить, уважаемый @ Ветрослав Полетадзе
а) что Вы понимаете под аббревиатурой "ПВРД-ПуВРД"?
- комбинированный двигатель ПВРД-ПуВРД:
- связку отдельных двигателей ПУВРД и ПуВРД;
- тему для разговора, где безразличен тип двигателя ПВРД или ПуВРД?
б) Укажите оптимальную величину скорости истечения газа из сопла Вашей аббревиатуры для скорости полета самолета 200 км/ч. Пусть теоретическую.
в) Двигатели-движители создаются для дела - получения тяги. Какую величину тяги ВЫ желаете получить от своей аббревиатуры на своей Цессне?

хорошие вопросы и хорошо, что их задали. а то я мож аббревиатурой и запутываю.

а) если по простому, то под пврд-пуврд я подразумеваю стальную трубку хитрой конструкции и без движущихся частей, без поршенечков всяких и турбинок. может она будет в виде елочки из кучи воронок, а может её надо будет свернуть в узел, я не знаю.

и пврд(=прямоточный) и пуврд(=пульсирующий) я использую сразу бо не знаю необходимо ли будет простое горение или пульсирующее  или комби.

я тут приводил свой рисунок. возможно в первой воронке необходимо пульсирующее горение, а во второй простое. я пока не знаю.  :-[ также как не знаю верна ли таковая конструкция.

б) так я пока не знаю какова необходима скорость. я ж тут и поэтому на форуме.

но на этот Ваш вопрос сложно будет ответить и по другой причине.

представьте, что классический пуврд находится в начале трубы длиной несколько метров и диаметром 0.5 (грубо говоря труба - это фюзеляж Цессны)

пуврд в трубу будет засасывать избыточный воздух по двум причинам
1) за счет реактивного истечения воздуха из самого пуврд
2) за счет разницы температур в начале и конце трубы

в итоге на конце трубы должен быть воздух с объемом и скоростью  такими как у Цессны с двс+пропеллер.


как это всё рассчитать ? так что уж точные цифры я сказать не могу, простите.


в) мне легче говорить о мощности, оно понятнее. мощность Цессны 60квт.


если берём крейсерскую скорость 200кмч(55мс),
то тяга тогда должна быть  60000 на 55 = 1090н = 109кгс

правда уточню - это тяга комплексно всей системы, а не отдельно вычлененного пврд-пуврд(в пункте б) озвучена одна из возможных комплексных систем)

через некоторое время маленькое уточнение - забыл про кпд пропеллера, он +-60%. так что тяга нужна не 109кгс, а 60% от 109кгс.

 

[Чечако]

...как по мне то лётные характеристики этих Цессн практически не будут различаться. максимум на 10%.или я не прав ?!

Так примените обратную операцию к Вашему ПВРД-ПуВРД и получите прирост с предельных 8%КПД до 8,8%.

 

[Руслан 7000]

@ Ветрослав Полетадзе

   Во всём должна быть последовательность и порядок, а у вас в голове я смотрю мысли просто разбегаются. (это не гут для дела)
Нужно начинать с двигателя а потом уже переходить к движителю.   На ваши разработки нужны миллионы, но проблема даже не в этом...    Проблема в том что вашего запала просто не хватит на решение всех этих проблем одновременно.  Я конечно помогу чем могу (и скорее всего ни один я). но мне кажется что проблема сложная и её даже колективом не решить.   Тут блин знания нужны далеко не детские .  Взять хотя бы просто вашу трубу в которой вы хотите поместить двигатель.   В лучшем случае она будет придавать дополнительно 30% тяги (опираясь на знания "винт в кольце")
    Анатолий тоже прав к сожалению (против физики не попрёшь).   Есть конечно лазейка в этой системе "винт-реактивный двигатель", но она зыбкая.  (дело в том что при "хвалёном" КПД винта и хорошей статической тяги на месте, в динамическом режиме импульс от винта падает а вот на реактивных двигателях этого почти не происходит (он для самолёта стабилен за счёт скорости выходящих газов (которых нет у винтов))

 

[Руслан 7000]

возьмем две Цессны152 и переделаем на электротягу. аккумы на хорошую емкость+электромоторы по 60квт для каждой Цессны.

на одной Цессне оставим пропеллер, который был заводским, а это +- 1.5метра диаметра, электромотор 60квт.
а на другую Цессну поставим трубу в метра два длиной и 0.5 метра диаметра. в трубу вставим пропеллер диаметром 0.5, а электромтор возьмем также 60квт мощности, но с многократно большими оборотами.

и вот заводим эти две Цессны. кпд у обоих моторов 97%. в одной Цессне прокачивается много воздуха, но медленно, а в другой мало воздуха, но быстро.

как по мне то лётные характеристики этих Цессн практически не будут различаться. максимум на 10%.
или я не прав ?!

    Это всё равно что сравнивать два самолёта с одинаковыми двигателями, но на одном стоит редуктор и бОльший винт, а на втором винт меньше и насажен прямо на вал.   Различие мне кажется будет начинаться от 25%...   Не меньше. (но правда конечная горизонтальная скорость таких самолётов даже немного выше (а то как же(!), ведь идеальных винтов не бывает и люди даже придумывают разные винты на один и тот же двигатель - специально для горизонтального полёта, специально для скороподъёмности.)  Такие самолёты (с малыми винтами) гораздо дольше разгоняются и по земле и в воздухе (то есть - они сильно боятся потери скорости)
     Гыы...   А вы прикольный...   Ещё даже нет примерной(!) схемы двигателя а вас уже интересуют конечные параметры всего изделия в целом...   Гыы...   (я тоже всегда был оптимистом, но не до такой же блин степени)))))))))))))

 

[Чечако]

Хочу рассказать о главном секрете ракетного двигателя. 
Может это подскажет направление.
Так вот: от камеры сгорания до среза сопла температура рабочего тела снижается в 3-5 раз, а давление в СОТНИ раз и на срезе примерно равно давлению среды (ежели первая ступень ракеты или пороховой ускоритель). Т.е. получается, что и Т и р за счет снижения своих величин, пока двигаются от камеры сгорания к срезу сопла- участвуют в создании тяги. А вот всё, что проходит срез сопла- уже нет.  Но и площадь от КС к срезу увеличивается в десятки/сотни раз. На некоторых ракетах, она равна площади лобовой проекции. ;D

 

[Руслан 7000]

Ну тогда и я поведаю "пару секретов" о топливе и камере сгорания.  Топливо, какое бы это вещество не было представляет из себя частицы.  Большие ли, малые ли - но частицы.  Горение (окисление), происходит только(!) на поверхности, и(!) по поверхности этих частиц (другими словами - нужно некоторое время что бы частица сгорела полностью).  Это горение мы удерживаем неким объёмом, и называем это камерой сгорания (КС), но так же мы и подаём заданную массу этих частиц(общую)   в КС.    Так вот - если эта масса превышает выбранный объём КС, то горение и расширение происходит и(!) в выходном отверстии тоже...   Так что - не всегда ваше утверждение верно.  (хотя и КПД двигателя в вашем утверждении будет конечно же максимальным)

 

[Чечако]

Так вот - если эта масса превышает выбранный объём КС, то горение и расширение происходит и(!) в выходном отверстии тоже... 

Да, догорание (окисление) в РЕАЛЬНОМ РД часто происходит даже после прохождения среза сопла. Но ведь не это-тема разговора. Для этого форума РД- только ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ пример того, что геометрией (площадями, объемами, скоростями) при создании тяги- пренебрегать нельзя.

 

[Чечако]

Тяга (Сила) =масса *ускорение= кг*м/сек2 = (кг/сек)*(м/сек)= массовый расход* скорость= (кг/м3)*(м/сек)2*м2= плотность*квадрат скорости*площадь. (естественно все коэффициенты опущены)  Считаю достаточным, чтобы понять, что ВСЁ в этом мире взаимосвязано.  И тяга зависит от площади сопла (ометаемой винтом поверхности или еще какой-либо), точно по тем же законам, как сопротивление полета от лобовой.
И если увеличивать "площадь тяги" то естественно, доля "площади сопротивления" при неизменной лобовой, будет уменьшаться.

 

[Руслан 7000]

Считаю достаточным, чтобы понять, что ВСЁ в этом мире взаимосвязано.  И тяга зависит от площади сопла (ометаемой винтом поверхности или еще какой-либо), точно по тем же законам, как сопротивление полета от лобовой.
И если увеличивать "площадь тяги" то естественно, доля "площади сопротивления" при неизменной лобовой, будет уменьшаться. 

    ...чертовски логично...
   А что вы думаете по поводу отсутствие передней стенки у пульсирующих двигателей?   Я лично думаю, что КПД выжать из них не удастся.  Пульсирующие двигателя это на мой взгляд просто временная мода в двигателестроении подкупающая людей своей простотой...    Как я уже говорил выше, считаю их проблемой то, что в самый ответственный момент работы двигателя (импульс) передней стенки нет и "толкнуть" двигатель
вперёд полноценно не удастся без этой стенки.
  Можно конечно впереди двигателя попробовать вставить клапан Тесла, сам двигатель закольцевать (что б двигатель сам в себе поднимал давление (а реактивный выхлоп сделать уже вторичным отводя газы по примыкающему каналу), а за одно и создавал стену воздуха на входе в который будет упираться рабочий импульс), но на мой взгляд это уже сложно и простоты это представлять не будет.

 

[Чечако]

А что вы думаете по поводу отсутствие передней стенки у пульсирующих двигателей? 

Да ничего особенного, есть двигатели которые создают тягу и менее, чем половину времени работы.
А по поводу простоты- эта штука кажущаяся. Мне вот кажется, что материалы для него- должны быть достаточно непростыми, а уж классические решения (да и новые тоже)- далеки отоптимальных.
Но это-не моя тема
Как в анекдоте: пессимист говорит-стакан наполовину пуст, оптимист- наполовину полон, а русский-оставьте глоточек, а то сил не будет до магазина дойти.

 

[Mihel]

Для чего реактивному двигателю иметь вообще какие-то "передние стенки".

Ну раз так, то .....

http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/z-s/1961/1/obgon.html

 

[Руслан 7000]

Мне вот кажется, что материалы для него- должны быть достаточно непростыми, 

  Да вот то-то и оно, что жаропрочная сталь это конечно хорошо, но когда я их изучал и лазил по инету, то их обычно делали из любого железа что под руку попадалось.  К примеру один чел делал такой на картинг и в первом двигателе переутоньчил стенки, так у него просто при полном разогреве движка труба протяжки (я её так называю - она сразу за КС находится) немного внутрь согнулась.  Он взял железо чуть по толще и пошло...
   Другой вон вообще из эпоксидки и стеклоткани ПуВРД делал (ну правда долгой работы я этого двигателя не видел) 

  (к сожалению ссылки уже давно по выбрасывал)

 

 

[Руслан 7000]

Ну раз так, то ..

   Не ребят...   Лично мне - КПД надо, а на счёт таких двиглов, я вообще "очкую".  Это Ветрослав у нас такой смелый...   (наверное "слово заветное" знает - судя по всему он по температурам спец)

 

[Ветрослав Полетадзе]

Позвольте - ради праздничка - спросить, уважаемый @ Ветрослав Полетадзе

еще уточнение для пункта б)
когда я писал, что не знаю, то это означает, что не подкован формулами.

кажется нашел
P = 1/2 (Ap) V^3

тогда для при мощности 36квт(то есть кпд=60% от 60квт), плотности воздуха 1кг-м3, диаметре винта 1.5, площади винта 1.76 будем иметь

получится скорость истечения 34.5мс.
а прогоняемая масса 61кгс

я не знаю каковой должна быть площадь моего пврд-пуврд. по ощущениям хотелось бы 0.5метра. но возможно это будет уродливая конструкция аля большие песочные часы. вход и выход как у пропеллера то есть 1.5метра, а в сужении будут проходить процессы горения.

но посчитаем и для 0.5 с площадью 0.2

скорость истечения выходит 71мс
а прогоняемая масса 14.2кгс

хм.... потом я кое-что выделил тут жирным и... кажется начинаю понимать.... гхххррррррр

 

[Ветрослав Полетадзе]

на одной Цессне оставим пропеллер, который был заводским, а это +- 1.5метра диаметра, электромотор 60квт.
а на другую Цессну поставим трубу в метра два длиной и 0.5 метра диаметра. в трубу вставим пропеллер диаметром 0.5, а электромтор возьмем также 60квт мощности, но с многократно большими оборотами.

и вот заводим эти две Цессны. кпд у обоих моторов 97%. в одной Цессне прокачивается много воздуха, но медленно, а в другой мало воздуха, но быстро.

как по мне то лётные характеристики этих Цессн практически не будут различаться. максимум на 10%.
или я не прав ?!

Многие на работу пропеллера смотрят лишь с точки зрения физики.
действительно, как его запускаем, то там чистая физика. но он разрежает и сжимает воздух, то есть предположительно охлаждает и нагревает и соответственно надо учитывать термодинамику.
теоретически при диких оборотах температура достигнет 1300ц, пойдёт хим.реакция воздуха N2 + O2 = 2NO. так что надо учитывать и химию.

конечно для расчета пропеллера такой взгляд излишне широк, но при проектировании пврд-пуврд только так и никак иначе надо смотреть.

97% я имел в виду кпд электромотора. хотя кстати на низких оборотах кпд и мощность-к-весу падают. можно вообще взять 100% для простоты.

идём дальше. я чуть выше привёл расчеты. ничо нигде не ошибся ?

формула тяги
F = -u *(Mt / t)

тогда получается для цессны с пропеллером в 1.5

34.5 * 61 = 2104 ньютон = 210кгс

а для второго варианта с пропеллером 0.5 в трубе

71 * 14.2 = 1008ньютон = 101кгс

хм... чтож... я признаю, что был не прав.


но при этом сделаю уточнения и пожелал бы задать вопросы.

1) по моей оценке формула F = -u *(Mt / t) чиста из мира физики.
элементов термодинамики и химии я в ней не вижу. так что не прав я лишь в мире физики.
2) как мы помним я расчитывал при кпд=100% скорости 200кмч и мощности 60квт нам необходимо 109кгс
при кпд=60%(то есть для 36квт) соответственно 65кгс
3) как мы видим у большого пропеллера откуда-то возникла магическая тяга выше теоретически возможной. у маленького тоже возникла, но не так много.
объясните кто-нибудь, пожалуйста, в чем прикол. наглючил-таки я в расчетах ? 

я думаю когда цессны взлетят и выйдут на крейсерскую скорость, то их тяги выравняются. хотя бы за счет разной площади сопротивления воздуху.(рассчитать пока не могу)

ну а какая там тяга на месте нам не очень важно.

 

[Ветрослав Полетадзе]

И конечно при равных прикладываемых мощностях силы тяги ой как будут разнятся, и даже в РАЗЫ при такой 9-кратной разнице в поперечных сечениях отбрасываемых масс воздуха.

Это верно, в основном для пропеллеров. А в более широком смысле: чем больше перепад в какой-то величине(Т,р,V) надо сделать- тем больше потери энергии (меньше КПД процесса). 

смотрим шире 
в мире физики Вы правы, а в термодинамике забыли выделенное жирным 

G = U + PV - TS

 

[Ветрослав Полетадзе]

...как по мне то лётные характеристики этих Цессн практически не будут различаться. максимум на 10%.или я не прав ?!

Так примените обратную операцию к Вашему ПВРД-ПуВРД и получите прирост с предельных 8%КПД до 8,8%. 

тут Вас не понял.
кпд пропеллера Цессны при двс порядка 60%.
при переводе его на электромотр эти 60% и останутся.

для мини-пропеллера в трубе я привел разброс кпд 10%, то есть кпд будет от 54% до 66%.

 

[Чечако]

смотрим шире  в мире физики Вы правы, а в термодинамике забыли выделенное жирным  G = U + PV - TS

Термодинамика-есть часть от физики. Просто потому, что в физике меньше граничных условий и допущений, и там не надо ловить 0,1%КПД. Физика выше таких мелочей!

Двигатель- место где идут тепловые процессы (для ПуВРД- от "передней стенки" до среза сопла) и движитель- где создается тяга (для ПуВРД- "передняя стенка" и срез сопла).- РАЗНЫЕ ВЕЩИ!!! 
На "передней стенке" энергия продуктов сгорания превращается в давление на стенку, а на срезе сопла продукты сгорания с определенной температурой, химическим составом и т.п. превращаются в тупое рабочее тело обладающее плотностью и скоростью / массовым расходом.
А вот всё, что за срезом сопла и отличается от окружающей среды(воздуха)- продукты сгорания,излучение,шум... - ПОТЕРИ!