Можно ли использовать двигатель Стирлинга для закачки топлива в двигатели?

Двигатель Стирлинга представляет собой тип двигателя, который преобразует тепловую энергию в механическую энергию. Пример довольно большого показан здесь

Я знаю, что это в значительной степени тот же принцип, что и двигатель с расширительным циклом, но может ли двигатель Стирлинга сделать ракетный двигатель более эффективным и надежным? Сопло двигателя можно было присоединить к нагревательной части двигателя Стирлинга, а энергию вращения можно было использовать для привода насосов двигателя. Кроме того, будет ли двигатель с приводом от Стирлинга ограничиваться той же ограниченной величиной тяги, что и двигатель с детандером?

Турбокомпрессоры имеют много общего с реактивными двигателями, используемыми в самолетах и ​​вертолетах. В таких приложениях удельная мощность (как масса, так и объем на единицу мощности), надежность и эффективность являются основными критериями, влияющими на конструкцию, при этом допускается некоторый компромисс в термодинамической эффективности в угоду другим факторам. Мы не видим двигателей Стирлинга в самолетах, по-видимому, потому, что турбины лучше всего справляются с наиболее важными факторами. Ракетная промышленность сделала бы такой же упор, поэтому предпочла бы аналогичное решение.
К чему бы вы прикрепили часть радиатора? Вакуум очень плохой проводник тепла.
Для запуска двигателя необходимо закачать топливо в камеру сгорания до того, как сопло нагреется и двигатель Стирлинга заработает. Без очень эффективного охлаждения камера сгорания и стенки сопла будут разрушены очень быстро.

Ответы (1)

Возможно нет.

Турбокомпрессор в Space Merlin 1B производит 1900 кВт и вращается со скоростью 22000 об/мин, так что это число должно было бы превзойти наш двигатель Стирлинга.

Двигатель Merlin, используемый SpaceX, имеет температуру в камере около 2500 Кельвинов, а жидкий кислород имеет температуру около 50 Кельвинов. Эффективность Карно для этого

η "=" 1 − Т с Т час "=" 98 %
а двигатели Стирлинга имеют КПД 50%, поэтому у нас есть КПД 49%, что является соотношением, которое мы имеем между горячей температурой и вырабатываемой мощностью. Это означает, что для достижения мощности 1900 кВт наш двигатель в фунтах стерлингов должен был бы развивать мощность почти 3800 кВт. В зависимости от температурного градиента между камерой тяги и горячей стороной двигателя стерлингов для этого потребуется несколько квадратных метров площади поверхности .

... если только вы не говорили о двигателях для дальнего космоса, которым не требовалось перемещать такую ​​большую массу топлива в секунду, или, возможно, о каком-то гибридном RCS. Низкий расход (по сравнению с двигателями на уровне моря или двигателями второй ступени) является ключом к тому, чтобы что-то подобное работало. В этом случае герметичный двигатель Sterling с рабочей жидкостью, работающей на газе гелия (можно использовать множество различных рабочих жидкостей...), может быть как нельзя кстати, с КПД 50% прямо на валу. Вам придется включить незаполненный объем, но... интересная идея. Может быть, вы могли бы избавиться от гиперголической зависимости от зондов глубокого космоса.
@TB Вам также придется раскручивать двигатель в фунтах стерлингов с помощью электродвигателя, прежде чем вы получите достаточно перепада температур, а без криогенного топлива вы не получите столько энергии, вы просто будете медленно нагревать свое топливо.
Можно ли использовать двигатель Стирлинга для закачки топлива в двигатели?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v