Методы самолетов с термоядерным двигателем

Я пытаюсь спроектировать одноместный истребитель, способный развивать (или приближаться) к гиперзвуковым скоростям на большой высоте. Я предполагаю, что в этой вселенной компактный термоядерный синтез является обычной технологией. В самолете будет использоваться какой-то компактный инерционный анейтронный термоядерный генератор для выработки тепла и электричества для корабля, система впуска будет направлять сжатый воздух вокруг теплообменника, как электрическая дуга высокой интенсивности (или сами стенки реактора), перегревая его и выбрасывая. сзади. Система магнитных каналов будет использоваться для направления выхлопа, чтобы плазма не соприкасалась с самим самолетом.

Я ни в коем случае не физик или аэрокосмический инженер, поэтому я был бы признателен, если бы кто-нибудь мог сообщить мне, действительно ли это сработает и даст какое-либо преимущество по сравнению с обычными самолетами, работающими на ископаемом топливе.

Задавайте конкретный вопрос, иначе навлечете гнев модераторов. В любом случае, если вы хотите стать ядерным и упростить задачу, я бы предложил что-то вроде: en.wikipedia.org/wiki/Project_Pluto .
Как уже отмечалось, пожалуйста, предложите конкретную технологию , которую мы можем «проверить на практике». В противном случае это просто довольно открытый вопрос, и этот сайт не поощряет обсуждение. Мне ничего не известно о каких-либо предложениях по термоядерному реактивному самолету, я думаю, вам было бы гораздо разумнее использовать ядерный реактор для самолета .
Вот еще одна ссылка, которая может быть полезной.
Когда этот истребитель проиграет бой, падающие обломки будут состоять из достаточно горячих для возгорания и радиоактивных осколков?
Чтобы ответить на некоторую путаницу, нет, самолет не будет содержать радиоактивных элементов, поскольку реакция является анейтронной (не высвобождает нейтроны), в которой He3 синтезируется для производства энергии. Однако обломки сбитого самолета потенциально могут быть очень горячими, если он летел на малой высоте. Однако на больших высотах сверхзвуковое свободное падение на поверхность, вероятно, достаточно охладило бы его.
Голосование за закрытие как неясное. В настоящее время этот вопрос не готов для ответа (поэтому единственный ответ, который у вас есть, на самом деле не является ответом). Динамика самолета зависит от тяги и веса, поэтому, если ваша термоядерная установка достаточно легкая, ваш самолет, конечно, может летать. Вам нужна помощь в разработке правил, касающихся вашей термоядерной установки? Вам нужна помощь в разработке двигателя, которым могла бы управлять термоядерная установка? В чем, собственно, ваш вопрос?
Добро пожаловать в Worldbuilding.SE Брэдли. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашим туром и справочным центром . Ваш вопрос здравый, но он не совсем готов для прайм-тайма. Откладывание вопроса просто дает вам время улучшить его с надеждой на повторное открытие. Возможно, вы захотите проверить Песочницу worldbuilding.meta.stackexchange.com/questions/7183/…
Редактирование тега: добавлена ​​проверка реальности, так как это, по-видимому, основная цель запроса.
Китай строит беспилотники с ядерными двигателями. nextbigfuture.com/2017/12/…

Ответы (3)

Я не физик, но я действительно знаю кое-что о самолетах...

Итак, давайте предположим, что ваш истребитель сконструирован так, чтобы иметь возможность развивать сверхзвуковые скорости, что довольно просто по сравнению с вашим альтернативным источником питания, поскольку у нас есть сверхзвуковые реактивные самолеты уже более 60 лет.

Как указано в Вопросе, такая двигательная установка теоретически возможна, но крайне непрактична. Во-первых, если это истребитель и вас беспокоит уровень плазменного тепла в выхлопе, никакая мякина не поможет вам уклониться от ракет с тепловым наведением. То, что вам нужно сделать, чтобы защититься от плазмы, значительно увеличит вес, что замедлит вас. Но нет ничего невозможного в том, чтобы привести в действие очень быстрый реактивный двигатель с небольшим термоядерным двигателем, а не с большим количеством опасно летучего топлива.

Большая проблема, с которой вы сталкиваетесь, — это Thrust. Сможете ли вы наполнить самолет достаточным количеством воздуха/топлива/что угодно и вытолкнуть его из хвостовой части достаточно быстро, как сэр Исаак Ньютон даст вам пинок под зад с помощью своего 3-го закона. В настоящее время это делается с помощью того, что авиамеханики любят называть Suck, Squeeze, Bang и Blow. Реактивный двигатель Всасывает большой объем воздуха с помощью большого вентилятора (Всасывает), использует энергию вращения вентилятора для взбалтывания и сжатия воздуха (СЖАТИЕ), Добавляет большое количество топлива и воспламеняет его, чтобы добавить еще больше энергии микс (BANG), а затем выпустите все это из задней части, чтобы создать толчок (BLOW). Вот немного об этом: Сосать, сжимать, хлопать, дутьПо всему миру есть много частных самолетов, которые регулярно курсируют со скоростью 0,8 Маха, а новый Bombardier Global 7500 может развивать скорость до 0,92 Маха с использованием двигателей, основанных на этой технологии.

Примерно так работает современный реактивный самолет. Теперь ваш маленький ядерный реактор, вероятно, будет работать лучше всего для обеспечения фазы «Взрыв». На этом этапе он сможет перегреть воздух, а не полагаться на быструю химическую реакцию. Вы могли бы сделать это без необходимости использования плазменной дуги и всех сопутствующих проблем, связанных с играми с веществами, которые могут разлагать вещи на составляющие их атомы.

Короче говоря, используйте свой специальный источник питания таким образом, чтобы заменить фазу обычного реактивного двигателя, и убедитесь, что ваши пилоты не светятся в темноте и не сбрасывают опасные вещи повсюду, куда бы вы ни пошли. Это гораздо более реалистично, чем метод с использованием теплообмена или прямого истечения плазмы.

Большим преимуществом электродуговых двигателей является то, что они могут нагреваться до чрезвычайно высоких температур. Это полезно для ракет, так как более высокие температуры дают более высокий удельный импульс, то есть эффективность использования топлива (за счет большей мощности для той же тяги). Однако это не очень полезно в реактивном двигателе, который уже ограничен по температуре из-за необходимости не плавить его. Таким образом, более традиционные методы действительно более адаптированы.
Это не ответ. ОП спросил: «Сообщите мне, действительно ли это сработает», на что вы не ответили (если только вы не пытались выразить вызов кадра?).
@JBH На самом деле я не отвечаю, но я предвзят. Моя общая точка зрения заключается в том, что ОП хочет использовать ядерный двигатель в реактивном самолете. Я показываю, как что-то подобное может «реально работать» в рамках того, что у нас уже есть в виде современных технологий. Извинения, если я не совсем ясно выразился. Попробую придумать как именно редактировать.
@Paul Tiki Я думаю, что твой ответ был вполне адекватным. Все, что я хотел знать, это может ли ядерный реактор заменить топливо и обеспечить сравнимые или более высокие характеристики по сравнению с обычным топливом, если реактор будет достаточно легким. Я должен был написать свой вопрос более тщательно, о чем я буду помнить в будущем, поскольку это был мой первый пост.
@BradleyKnauer Продолжайте задавать вопросы и обращайте внимание на комментарии. Если вы задаете вопрос, а он закрыт, не принимайте это на свой счет. Вопросы хорошего качества генерируют действительно классные и креативные ответы. Добро пожаловать на вечеринку.
Вам действительно нужно беспокоиться о том, что мякина не сработает, если у вас есть тысяча градусов плюс плазменный след?
@JoeBloggs хорошо, я бы предположил, что ракеты с тепловым наведением со временем будут несколько развиваться. Тепловая защита и триггеры приближения сохранят их актуальность. Кроме того, слежение за землей по такому тепловому следу должно быть довольно простым.

Вам нужен старый добрый ПВРД Bussard .

https://en.wikipedia.org/wiki/Bussard_ramjet

Бассард [1] предложил вариант термоядерной ракеты с прямоточным воздушно-реактивным двигателем, способной к разумному межзвездному путешествию, используя огромные электромагнитные поля (диаметром от километров до многих тысяч километров) в качестве напорного черпака для сбора и сжатия водорода из межзвездной среды. Высокие скорости вынуждают реактивную массу во все более сужающемся магнитном поле, сжимая его до тех пор, пока не произойдет термоядерный синтез. Затем магнитное поле направляет энергию в виде выхлопа ракеты в направлении, противоположном предполагаемому направлению движения, тем самым ускоряя судно.

Бассард предложил его для использования в межзвездном пространстве, но он будет работать еще лучше в верхних слоях атмосферы из-за большего количества сырья, которое нужно собирать и выбрасывать обратно. Нагрев всасываемых (введенных?) материалов до состояния плазмы позволит вам удерживать их с помощью магнита, как вы и Буссар предлагаете.

Вам нужно будет освоить какой-то другой метод, как это верно для обычных ПВРД. Набрав скорость, вы можете регулировать подачу энергии в соответствии с плотностью атмосферы, через которую вы проходите, сохраняя заданную консистенцию плазмы.

Я бы сомневался, сможете ли вы достичь необходимых скоростей для слияния из-за сжатия для запуска. У меня сложилось впечатление, что прямоточным воздушно-реактивным двигателям Bussard для работы требуется скорость порядка десятков километров в секунду, или они просто действуют как большие магнитные парашюты.
@JoeBloggs - Я думаю, что прямоточный воздушно-реактивный двигатель Bussard не производит синтез путем сжатия, потому что это было бы серьезным, серьезным сжатием. Кроме того, кто знает, насколько плавкими могут быть вещи, которые вы собираете в своем бункере. У вас есть термоядерный двигатель с источником топлива, как у прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Совок предназначен только для сбора массы, которую вы затем нагреваете и швыряете за собой. Я подозреваю, что Бассар также нуждается в большей скорости из-за того, насколько тонка масса в космосе. ПВРД Fusion - это обычный прямоточный воздушно-реактивный двигатель, за исключением газообразных выхлопов от сжигания реактивного топлива,
Из вашей цитаты: «Высокие скорости выталкивают реактивную массу (межзвездный водород) в прогрессивно сужающееся магнитное поле, сжимая его до тех пор, пока не произойдет термоядерный синтез». Если совок предназначен только для сбора реакционной массы, то в атмосфере вы также можете использовать металлическое ведро, и в этом случае это просто обычный прямоточный воздушно-реактивный двигатель с новым подходом к перегреву воздуха и не имеет ничего общего с прямоточным воздушно-реактивным двигателем Bussard, но слово "ПВРД"...
Это научит меня читать мои ссылки! Ты прав.

Возможным методом синтеза может быть так называемый « фокусный синтез », который представляет собой процесс анейтронного синтеза с использованием водородно-борного синтеза. Он создает очень узкий (сфокусированный) поток плазмы, который проходит через «обратный ускоритель частиц», который вырабатывает электричество, замедляя ионы, оставляя очень мало избыточного тепла.

Процесс работает только в вакуумной камере, поэтому вы не можете просто использовать поток плазмы в качестве выхлопа, но электричество может питать реактивные двигатели, нагревая воздух и приводя в действие турбины.

Пока метод только теоретический, но теория кажется здравой, хотя критики говорят, что будет очень сложно достичь необходимой точности.