www.ASTROLAB.ru

ASTROLAB.ruСтатьиКосмический двигатель третьего тысячелетия [Часть 2]
ГлоссарийФото космосаИнтернет магазинКосмос видео



Космический двигатель третьего тысячелетия [Часть 2]
Версия для печати

Применение подобных двигателей и транспортных систем целесообразно при изучении и освоении планет, обладающих плотной атмосферой. Это Венера и планеты-гиганты. Что касается планет-гигантов, то для достижения первой и второй космической скорости классическая ракета, работающая на химическом топливе, вообще неприменима. В качестве первой ступени возможно применение атмосферно-космического самолета, который использует как окислитель бортовые запасы жидкого кислорода, а как топливо использует водород, захваченный с помощью газозаборника из атмосферы планет-гигантов. Создание атмосферно-космического самолета, развивающего скорость 10-20 км/с в атмосфере планет-гигантов, может оказаться даже более простой задачей, чем создание воздушно-космического самолета для выхода на околоземную орбиту. Основания так полагать следующие: 1) жидкий кислород имеет большую плотность и сравнительно высокую температуру кипения; 2) сравнительно небольшое сопротивление атмосферных газов, т. к. для полного окисления 8 массовых единиц кислорода необходима лишь 1 массовая единица водорода. На последней атмосферной ступени возможно применение двигателей, описанных в предыдущих абзацах.

Ссылка 1. Значение КПД 0,9 кажется завышенным. В данном случае это лишь условный изменяющийся показатель. Он означает, что потери кинетической энергии при мощности встречного потока 5млн кВт составляют 10% или 500тыс кВт. Если учесть, что встречный поток испытывает лишь частичное торможение, со 100км/с до 68,4км/с, то на выходе из МГД-генератора его кинетическая энергия составит 2,3 млн кВт. На долю реактивного движителя и всех бортовых систем космического аппарата остается 2,7 млн кВт. Потери 500 тыс кВт из 2700тыс кВт дают истинное значение кпд 0,8.

Ссылка 2. "Электрические ракетные двигатели", работающие на солнечной энергии не являются собственно ракетными. По классификации их нужно отнести к первому классу двигателей, которые используют для работы окружающую среду, и выделить вместе с двигателем ЭОЛ в отдельный новый тип "электрические реактивные двигатели". В тексте статьи сокращение ЭРД следует принимать как условное название устройств, предназначенных для формирования потоков плазмы, движущихся с большой скоростью.

Математические выкладки

Космический аппарат массой m, совершает полет со скоростью V. Через массозаборник в канал МГД-генератора поступает количество плазмы равное M. Расход рабочего тела dM.

Поток плазмы проходит через канал МГД-генератора и вытекает со скоростью равной скорости истечения рабочего тела u.

Учитывая, что коэффициент полезного действия k<1, имеем

kMV2= (M+dM)u2(1)

mV = (m-dM)(V+dV) + (M+dM)(V-u) (2)

Принимая M=ndM, где n-коэффициент пропорциональности,

dM = -dm, dMdV->0,решаем систему уравнений (1),(2)

dV/V=-dmR/m,где R=(nk[n+1])L0.5- n (3)

Суммируя бесконечно малые приращения при условии k=Const, n=Const, получим

V1/V2=(m2/m1)LR, где V1
Условная величина - эффективная скорость истечения u эф - получается делением результатирующего тягового усилия на расход рабочего тела за 1 секунду. В соответствии с законом сохранения импульса имеем

uэф=-mdV/dm (5)

При заданной скорости полета максимальное значение uэфдостигается при максимальном значении R. Определим экстремум функции R. Решая уравнение R'=0, получаем оптимальное коэффициента n.

nопт= 0.5(1/[1-k]L0.5- 1) (6)

Учитывая, что Rmax=f(nопт), имеем

Rmax=0.5(1-[1-k]L0.5) (7)

Используя формулу(5)перепишем уравнение(2) в виде

uэф=VR (8)

Уравнение(1) запишем в виде

u=V(kn/[n+1])L0.5(9)

Подставляя в формулу (9) формулу (6) получаем оптимальное значение скорости истечения рабочего тела

uопт=V(1-[1-k]L0.5) (10)

Используя формулы(7),(8),(9)получаем

uэф=0.5 uопт(11)

Удельный импульс Pудчисленно равен эффективной скорости истечения, деленной на ускорение свободного падения q

Pуд=uэф/9,81м/с2(12)

Используя формулы(11),(12) получаем в тексте статьи коэффициент 0,051 м/с2. Используя формулу (10) и принимая коэффициент полезного действия k=0,9 получаем в тексте статьи коэффициент 0,684.Используя формулу(11),(12) получаем в тексте статьи коэффициент 0,0349.

Резюме

В статье показана принципиальная возможность создания космических двигательных систем, способных совершить революцию в космонавтике. Эффективность (удельный импульс) таких систем возрастает прямо пропорционально скорости полета космического аппарата. Источником энергии для них является кинетическая энергия самого космического аппарата. Поэтому соотношение начальной и конечной массы космического аппарата в принципе неограниченно.

Автор: Валентин Подвысоцкий, Украина. Возраст 30 лет. Предприниматель. Образование высшее экономическое. Я автор публикации и установил эту закономерность в конце 1996г. При поиске в литературе и Интернет аналогичная информация не встречается

Впервые информация о закономерности распределения массы планет Солнечной системы опубликована в газете "Освита Украины", №36, 5.09.1997г, ст.11

В начале 2002 г информация опубликована на трех сайтах в Интернет






??????.???????