Есть ли реальный источник питания для увеличенного марсианского вертолета?

Несколько источников в прессе (например , этот ) сообщают о планируемом экспериментальном вертолете на Марсе в 2020 году, что действительно круто. Кажется, что этот автомобиль сможет летать только в течение 90 секунд или около того на запасенной мощности, однако он демонстрирует базовую аэродинамику и конструкцию ротора.

Предположим, что будущий марсианский вертолет должен быть построен достаточно большим, чтобы перевозить астронавтов (или сравнимые по размеру научные грузы), сколько запасенной энергии ему потребуется для полета в течение нескольких часов, и есть ли возможный способ хранения этой энергии в течение нескольких часов? массовый бюджет коптера?

Я не уверен, что вертолеты хорошо масштабируются для Марса. Закон квадрата-куба затрудняет масштабирование вещей, чтобы они все еще летали, как самые большие птицы не умеют летать. Марсианским вертолетам нужны либо очень легкие роторы, либо очень быстро вращающиеся (или и то, и другое), ни один из них не очень хорошо масштабируется.
Думаю, одним из способов заставить его работать будет ядерный ПВРД. В 1950-60 гг. разрабатывалось несколько проектов вертолетов с прямоточным воздушно-реактивным двигателем ; конструкции были законсервированы из-за аварий из-за нестабильности горения. Ядерный нагрев мог бы заменить горение, низкая плотность воздуха не представляет большой проблемы, и проблема чрезмерного использования топлива тоже исчезла бы. Хотя оставлять за собой след радиоактивного выхлопа можно считать нежелательным...
Простейшей формой марсианского летательного аппарата, вероятно, был бы марсианский дирижабль, наполненный легким газом, или вакуумный дирижабль.
@Dragongeek не тот вопрос, который я задал, также он может поднять максимум 0,015 к грамм / м 3 (килограммы конструкции и полезной нагрузки на кубический метр газа). Таким образом, сферический воздушный шар радиусом 100 м (наполненный вакуумом, водородом или гелием, это не имеет большого значения) может поднять около 60 тонн, включая 100 000 тонн. м 2 газового мешка. Вероятно, это осуществимо, но это будет громоздко, а легкие газы на Марсе редкость.
@СФ. Вертолеты на Марсе - это удельная мощность и удельная энергия источника питания - с намеком на размер ротора. Источники тепловой энергии деления имеют большое количество для обоих, пока не задействованы пассажиры, полупроводниковая авионика или полимеры. Все эти вещи чувствительны к огромным потокам нейтронов и гамма-излучения из (неэкранированного) реактора. Как только вы начинаете добавлять экранирование, особенно для компонентов, которые нельзя размещать далеко от реактора(ов), эти цифры резко падают. Спец. энергетика еще ок, но спец. мощность нет. Сильно сомневаюсь, что это сработает.

Ответы (1)

Спасибо @Organic_Marble за соответствующий вопрос. Один из ответов там дает формулу, записанную словами, которую можно было бы

п знак равно Ф 3 / 2 г Ф М π р

или

п знак равно Ф 3 / 2 г Ф М π р

в зависимости от того, как вы читаете по-английски. Второй является правильным по размерам и, следовательно, вероятно, действительно правильным.

куда п необходимая мощность (на валу), Ф необходимая подъемная сила (сила), г диаметр ротора, Ф М является мерой эффективности ротора, называемой добротностью и р плотность атмосферы. Ф М - котировки обычно 0,55 - 0,6 для вертолетов на Земле.

Используя известные значения плотности атмосферы и грамм мы обнаруживаем, что для зависания вертолет массой 1 метрическая тонна с 10 м диаметр ротора должен быть чуть больше 100 к Вт власти.

Если это так (и я подозреваю, потому что лопасти наверняка будут сверхзвуковыми), то автомобильного двигателя Теслы и аккумуляторной батареи общей массой около 500 кг будет достаточно для старта и почти часа полета. В качестве альтернативы это могут сделать метановые/кислородные топливные элементы и сжатое или сжиженное газовое топливо.

Может ли кто-нибудь сказать мне, является ли это разумной экстраполяцией, или я что-то упустил?

Итак, на Луне, где р → 0 , вертолет будет отлично работать! Хм...
Я не вижу формулы ни в одном ответе, не явно. Можете ли вы отследить источник и перепроверить его?
@uhoh это написано словами в ответе Артуро на этот вопрос.
Я вижу, выглядит не очень заслуживающим доверия или проверяемым, особенно если учесть, что это приводит к выводу, что для полетов вертолетов на Луне потребуется практически нулевая мощность.
Я неправильно прочитал формулу на словах. Ответ теперь отредактирован.
Вот почему лучше цитировать только уравнения, когда вы можете одновременно указать источник. Бьюсь об заклад, быстрый просмотр Aviation SE найдет некоторые ответы с аналогичными уравнениями, которые хорошо известны.
Примерно похожую формулу с множеством дополнительных терминов можно найти на слайде 5: fenix.tecnico.ulisboa.pt/downloadFile/282093452028189/…
Что грамм ты использовал?
3,8 м с − 2 поэтому тяга должна быть 3800Н
Откуда вы делаете вывод, что "лопасти обязательно будут сверхзвуковыми"? Это похоже на утверждение, которое нуждается в поддержке.
Это правдоподобно. В круглых числах я получил 500 оборотов в минуту для звуковой скорости его несущего винта, что характерно для земных вертолетов.
@SteveLinton Я перевел формулу этого слова и получил твой номер 2, но у меня есть √2 в числителе. С этим √2 я получаю числа, которые они (он? она?) делают, за исключением того, что я думаю, что они переставили две цифры. В примере с 2 кг я получаю 246 Вт, а не 264.
@TomSpilker Думаю, ты прав. Также для Стива Линтона: см. en.wikipedia.org/wiki/Disk_loading#Power_required .
Есть ли реальный источник питания для увеличенного марсианского вертолета?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v