Я читаю про воздушно–реактивные двигатели, и никак не пойму одну вещь. Может ли, хотя бы теоретически, существовать способ (кроме добавления внешнего воздушного винта, что работает только на низких скоростях) избежать падения тягового КПД двигателя при повышении температуры в камере сгорания?
Размышление такое: везде пишут, что эффективность ГПВРД принципиально ограничена температурой сгорания топлива, потому что это вынуждает работать на низких степенях сжатия. Допустим, у нас есть способ повышать её почти неограниченно (например, электрической дугой до десятков тысяч градусов греть и удерживать магнитным полем, пока хотя бы до 2000 не остынет) и, соответственно, сильнее сжимать поток. Обязательно ли при этом тяговый (и общий) КПД будет падать?

GD Star Rating
loading...

8 Responses to Воздушно–реактивные двигатели

  1. Zvov:

    Реактивный двигатель является тепловой машиной, то есть и эффективный КПД для него рассчитывается по циклу Брайтона. Тяговый КПД рассчитывается иначе, и получается, что чем выше тяга, тем ниже тяговый КПД. В ядерных воздушно–реактивных двигателях температура рабочего тела достигала 3000 К, тяга была чудовищная, но и тяговый КПД был низким.

  2. Nortisop:

    О том и речь. Иными словами, если эти два КПД умножить, полученная функция общего КПД от температуры будет где–то иметь максимум. Возникает вопрос: где, и является ли эта температура неизменной для условий земной атмосферы, или же её можно техническими средствами увеличивать.

  3. Zvov:

    вот тяговый КПД: image
    То есть для любой скорости полёта можно подобрать более или менее оптимальную скорость потока на выходе.

  4. Nortisop:

    реально ли при постоянной температуре в камере сгорания и скорости набегающего потока снизить скорость потока на выходе?
    Один способ я знаю точно: поставить второй контур течения воздуха, в обход камеры сгорания. Но для его работы обязательно нужна турбина, что неприменимо на гиперзвуке. Или нет?

    Dyson Air Multiplier

    Не является ли такая штука, по сути, двухконтурным двигателем без движущихся частей?

  5. Zvov:

    в этой «штуке» — вентиляторе Дайсона — ого–го какая турбина, только она спрятана вон в той башенке с дырочками. Есть экспериментальные самолёты, которые управляются по тому же принципу — без рулей и закрылков, за счёт пропускания воздуха через тонкие щели в корпусе.

    Как затормозить поток газа на выходе? Сопло сделать побольше 🙂
    Зачем турбина для второго контура? На прямоточных сверхзвуковых двигателях нет никаких турбин — туда воздух просто за счёт набегающего потока нагнетается. Почитайте про Skylon — проект космического корабля, который на одном и том же двигателе будет разгоняться от аэродрома до первой космической, переключая режимы работы с турбореактивного на прямоточный, а с прямоточного на ракетный. Там много ухищрений придумано, в том числе охлаждение воздуха на входе жидким гелием.

    image

  6. Nortisop:

    Ого, этот двигатель — нечто! Спасибо, буду читать статьи разработчиков. О чём–то таком я думал, но решения превосходит самые смелые фантазии.

    Так ведь от большого сопла в атмосфере поток должен срываться.

    Про торможение потока и второй контур я так понимаю: при сохранении импульса P=m*v выходного потока, максимально снизить его кинетическую энергию E=0.5*m*v^2, чтобы тратить энергию сгорания топлива на разгон самолёта, а не выхлопа. Очевидно, это можно сделать, пропорционально снизив скорость потока на выходе, но при этом увеличив расход массы в единицу времени.

    В турбовентиляторном двигателе, если я не ошибаюсь, это работает следующим образом: турбина, стоящая после камеры сгорания, отнимает энергию у потока выхлопа, тормозя при этом его, и передаёт её вентилятору, который со значительно меньшей скоростью гонит значительно большую массу воздуха через второй контур. В итоге, суммарный расход воздуха растёт, скорость падает, импульс остаётся прежним (то есть, тяга не меняется), энергия потока выхлопа падает, можно жечь меньше топлива, летать в космос нельзя.

    Я, смотря на схемы ПВРД, раньше думал, что они принципиально одноконтурные, поскольку там нет турбины, которая бы преобразовывала энергию выхлопа в поток второго контура. Но, похоже, вентилятор Дайсона это как раз и делает: есть турбина, создающая поток с большой скоростью, но малым расходом, и есть хитрый профиль, при обтекании которого этот поток превращается в медленный, но с большим расходом. Я правильно понимаю, что при этом тяга возрастает, то есть, если взять ту же турбину, но вместо профиля, подключить к ней обычную трубу, сила, действующая на вентилятор, станет существенно меньше?

  7. Zvov:

    про вентилятор Дайсона всё точно понимаешь. Мне приходила такая идея в голову: сделать летательный аппарат в форме бублика, вот с таким устройством как на картинке ниже. Взять вот этот бублик от вентилятора, и внутрь него воткнуть много–много маленьких турбореактивных и прямоточных двигателей, с возможностью переключения с одного на другой. В нижней части сопло клиновоздушное, что позволяет не зависеть от давления окружающего воздуха. Управляемость такого корабля будет отличная — можно плавно регулировать работу десятков двигателей, направляя вектор тяги. Полезный груз можно было бы разместить в нескольких гондолах, расположенных симметрично, например в трёх или в шести, они будут чуть–чуть выступать из бублика и на схеме не показаны.

    Но, к сожалению, когда я это обсудил со специалистами из МАИ, они сказали, что на высоких скоростях его просто разорвёт от нагрузок.

    размер 451x397, 10.95 kb

  8. Nortisop:

    А зачем целиком летательный аппарат? Можно ведь только двигатель, который даже на большой скорости будет давать приличный удельный импульс.

Добавить комментарий