Может ли самолет с электрическим газотурбинным двигателем создать достаточную подъемную силу, чтобы обеспечить электрическую ареодинамическую подъемную силу и взлетно-посадочную полосу в космос?

Предполагая, что максимальная высота самого высокого дирижабля составляет 74 000 футов, а поручни расположены под углом 15 градусов, мы получаем длину рельсов 285 000 футов. Стратосферный дирижабль HiSentinel летал так высоко и мог нести всего 36 кг.

Стальной рельс/канат будет весить примерно 5,5 миллионов кг. На основе плотности стали и веревки хорошего размера, чтобы противостоять элементам. Итак, нам понадобится 154 000 дирижаблей, чтобы нести рельсы. Это 1 дирижабль каждые 2 метра. Блимпы огромные.

Несмотря на то, что идея весьма изобретательна (хорошая вещь), инженерия стремится решать проблемы, а не создавать их. Будут ли дирижабли (если они помещаются в небе) отключаться между запусками? Или остаться наверху?

Вы можете проверить Stargazer :

[A] Lockheed L-1011 TriStar, который был модифицирован для использования в качестве стартовой площадки для ракет Pegasus. По состоянию на июнь 2012 года с него запущено 35 ракет.

RE: Какую подъемную силу мог бы обеспечить самолет с электрическим двигателем, если бы источник питания был внешним?

То, о чем вы спрашиваете, похоже на то, что самолет не перевозит топливо, а вместо этого имеет длинный топливный шланг, прикрепленный к топливному насосу на земле. Не обращая внимания на все связанные с этим проблемы, понять проблему поможет одна: подкачка топлива.

Перекачка электричества по такому длинному проводу/рельсу потребует высокого напряжения/малого тока ( прямо как линии электропередач ). Это означает, что самолет типа E-Fan и все дирижабли должны будут нести свои сверхтяжелые трансформеры (как я писал выше, один высотный дирижабль поднимает 36 кг, которые мы уже использовали для подъема рельса).

Основная проблема, с которой вы сталкиваетесь в этом дизайне, — это погода. Что вы делаете, когда проходит шторм? Из-за большой площади поверхности ваши дирижабли на малых высотах будут сильно расталкиваться сильным ветром, что может привести к их разрушению.

Штормы и связанные с ними сильные ветры в крайних случаях могут простираться на высоту более 40 000 футов.

Вы можете подумать о подаче электричества на самолет другими способами, например, с помощью микроволновой передачи.

Ну, это будет вопрос не в том, можно ли это сделать, а в том, имеет ли смысл использовать более простую систему, такую ​​как StratoLaunch Пола Аллена или системы Stargazer / Pegasus Orbital.

Во-первых, давайте спросим себя, зачем проектировать полностью электрический самолет, чтобы обеспечить базовый корабль для запуска ракет на орбиту или за ее пределы?

Основными преимуществами многоразовой системы взлетно-посадочной полосы материнского / дочернего корабля для выхода на орбиту является то, что она позволяет вам использовать воздух в атмосфере для увеличения полезной нагрузки через нижние слои атмосферы за счет использования существующего воздуха в качестве рабочей жидкости, а также создание использование атмосферного кислорода для окисления химического топлива, что снижает потребность в больших ракетных двигателях и ускорителях для очистки нижних слоев атмосферы, что значительно экономит деньги, необходимые для запуска единицы массы на орбиту.

Добавление электрической силовой установки потенциально может создать более экологичную систему запуска, в зависимости от методов, используемых для выработки электроэнергии для питания корабля.

Предположим, мы используем полностью электрическую версию системы Stratolaunch Аллена. Он оснащен шестью двигателями PW4000, удельный расход топлива каждого из которых составляет 0,583 фунта в час на фунт тяги. С двигателями, развивающими тягу 56 750 фунтов, расход топлива составляет 6 x 56 750 x 0,591 = 90 232 кг/ч топлива JET-A. Как правило, для электродвигателя их потребляемая мощность составляет примерно 1/3 от мощности углеводородного двигателя на единицу механической мощности от карданного вала. Учитывая этот факт, предполагая любой 100% КПД винтов и/или вентиляторов, а также плотность энергии топлива JET-A около 45 МДж, электрический самолет этого типа будет потреблять около 1,35E12 Дж/ч = 376. мегаватт электроэнергии, чтобы доставить такой самолет и полезную нагрузку в стартовую позицию на большой высоте.

Обычно электроэнергия передается по линиям высокого напряжения, работающим в диапазоне 250 000–500 000 вольт переменного тока. Предполагая, что эти линии и нагрузка обеспечивают нагрузку с нулевым импедансом, для передачи такой мощности требуется, чтобы эти линии передавали ток в 750–1500 ампер. Как правило, армированный сталью кабель с алюминиевой жилой достаточно тяжелый, чтобы нести такую ​​мощность, вес которой составляет около 800 фунтов на 1000 футов кабеля. Используя это и не принимая во внимание дополнительную конструкцию, необходимую для поддержки и разделения линий, чтобы предотвратить дуги пробоя и отказ системы, нам понадобится подъемная система, которая может поддерживать около 8000 фунтов на милю необходимых линий электропередач (помните, что нам нужно по крайней мере две строки). Предполагая, что мы используем воздушные шары с гелием для поддержки этих линий, а гелий имеет грузоподъемность 14,49 кубических футов на поднятый фунт, нам потребуется около 115 воздушных шаров. 920 кубических футов на милю необходимых линий. Это примерно соответствует дирижаблю размера Goodyear на каждой отметке мили для поддержки этой системы.

Другая проблема с воздушными шарами, поддерживающими стропы, заключается в том, что невозможно предотвратить снос воздушных шаров вместе под тяжестью провисающих строп, что еще больше сводит на нет любые усилия по подвешиванию строп на высоте.

И это даже не считая проблем вылета и поддержания контакта с линией на протяжении всего полета, влияния погоды на линии, обслуживания и ремонта и т.д.

Суть в том, что такая схема физически осуществима, но она чрезмерно сложна и дорога, когда есть гораздо более простые альтернативы для такого рода космической транспортной системы.

Честно говоря, со сложной конструкцией, подобной этой, вам было бы гораздо лучше просто запустить ракету и полезную нагрузку вверх под гелиевым шаром (он должен быть действительно большим!), позволить ему подняться на высоту 100 000 футов или около того, а затем выпустить и зажечь ракету. свой последний полет на орбиту. Но даже это гораздо менее осуществимо, чем базовый корабль, работающий на углеводородах. Если вы ищете более экологичное решение, я бы рассмотрел Stratolaunch, работающий на биодизеле. Это было бы решение с нулевым чистым выбросом углерода, и оно хорошо сработало бы здесь. Откажитесь от сумасшедшей схемы, как небесный рельс; расчеты обратной стороны конверта просто показывают, что это невозможно.