запустить ракету как пулю из паровой/пневматической винтовки?

Я включил изображение, показывающее, как энергию выхлопа от запуска ракеты можно компенсировать, превратив ее в крупномасштабную скороварку с помощью какой-то платформы = башмака (спасибо @SolomonsSlow). Может ли это работать? И, что более важно, сэкономит ли это значительное количество энергии/топлива, например, при запуске Falcon 9?

введите описание изображения здесь

Время основано на запуске Falcon 9 Starlink. Я предполагаю, что двигатели не дросселируются при запуске, но поскольку общее время горения на ступени 1 составляет 170 с, это может сэкономить приблизительно ~ 3% топлива, если предположить, что вы получаете ту же скорость после 12 с = 200 м, но с ускорителями, работающими на утопический 200% КПД. К сожалению, я недостаточно знаю о запусках ракет, чтобы делать осмысленные расчеты.

Кроме того, можно было бы легко разработать другие способы запуска ракеты от внешнего источника, не зависящие от ракетного топлива (например, передать энергию маховика в двигательный механизм, подобный рельсотрону), которые еще больше ускорят ракету. Почему люди не делают этого? Являются ли такие усилия недостаточно эффективными, чтобы продолжать их?

Я не могу ответить, но к вашему сведению: ваша «платформа» чем-то напоминает то, что в оружейной промышленности называют башмаком . То есть легкий «носитель», который прилегает к внутренней части ствола орудия и отпадает от снаряда вскоре после выхода из ствола. «Sabot» (звучит как «sah*bow») — старое французское слово, означающее «обувь».
Спасибо @SolomonSlow, я отредактирую пост!
Предполагая, что ракета может быть модифицирована для этого, чтобы она действительно работала без каких-либо дополнительных потерь массы (нереалистичное предположение) и что вы действительно можете добиться этой 3% экономии топлива для модифицированного Falcon 9, это составляет около 9000 долларов топлива . Топливо буквально дешевле грязи, что усложняет ситуацию, а добавление инфраструктуры для экономии топлива, как правило, является проигрышной сделкой.
Другой вопрос, тот же ответ: Почему ракеты не запускаются в движении?
@ChristopherJamesHuff Зачем массовые наказания? В любом случае, аргумент пропеллента кажется мне несостоятельным, так как вы могли бы более или менее заменить его полезной нагрузкой, стоимость которой намного, намного превышает 9 тысяч долларов, верно?
Не забывайте, что ракетные двигатели предназначены для оптимальной работы в жидкости, в которой они летают, т. е. в воздухе или в космосе — в этом случае возникают существенные различия в характеристиках. Двигатель, который должен работать в режиме высокого давления, вероятно, значительно потеряет производительность по сравнению с давлением на уровне моря.
@PDiracDelta основание ракеты не рассчитано на то, чтобы выдерживать силы, которые вы будете воздействовать на него. Ракета в целом построена только для того, чтобы двигаться за счет тяги двигателей. Предотвращение его выхода из трубы в виде большого огненного шара потребует дополнительной массы конструкции. И нет, вы не можете просто заменить топливо полезной нагрузкой. Полезный груз доставляется до орбиты, большая часть топлива расходуется в первые минуты полета. Кроме того, немногие полеты приближаются к пределу массы, и если бы это было проблемой, было бы дешевле просто сделать ракету немного большего размера.
@MikeBrockington в этом случае еще хуже, потому что в двигателях Merlin используются турбонасосы, выхлопные газы которых выходят на открытый воздух. Создание давления на базу для подъема ракеты в основном означало бы закупорку их выхлопных труб, что, если бы не разрушило их, помешало бы закачке топлива. Вам нужно будет добавить водопровод, чтобы они могли выпускать воздух под давлением окружающей среды и продолжать закачивать топливо в камеры сгорания.

Ответы (2)

Ваш метод запуска уничтожит немодифицированную ракету теплом и давлением выхлопа. Разбрызгиватели воды немного уменьшат жар, но не давление.

Эффект будет очень и очень незначительным. Ракета должна достичь высоты 400 км и скорости 8 км/с. Если высоту 100 м преодолеть за 8 секунд, то средняя скорость составит всего 12,5 м/с, что чуть больше одной тысячной от необходимых 8000 м/с. Тысячная часть скорости эквивалентна миллионной части энергии.

Это все равно, что пытаться разогнать гоночную машину (с работающим двигателем) с помощью толчка на первых метрах.

Итак, я понимаю, что на самом деле это либо: а) не уничтожит ракету, но обеспечит низкую добавленную стоимость, либо б) будет иметь достаточно энергии, чтобы лететь хотя бы немного быстрее, покрывая 200 м намного меньше, чем за 12 с, но также вероятно, уничтожение ракеты. Итак, в заключение: чтобы это работало, ракетные двигатели должны быть модифицированы, чтобы выдерживать огромное давление, что приводит к огромному ускорению, которое заставляет ракету стрелять, как пуля из ружья. Я предполагаю, что это накладывает на двигатель излишне строгие ограничения, так как после 200 м внешнее давление снова становится атмосферным -> неэффективно. Правильный?
@PDiracDelta, вы думаете о запуске ракеты с самолета, то есть об использовании другого устройства для экономии энергии запуска. Обычно известен на ракетном жаргоне как «первая ступень».
@PDiracDelta Большие баки ракеты для топлива и жидкого кислорода гораздо более чувствительны к внешнему давлению и теплу, чем ракетный двигатель. Если 200 м преодолеваются за 1 с вместо 10 с, вы получаете 200 м/с вместо 20 м/с, но вам все равно нужно 8000 м/с, то есть 2,5 % вместо 0,25 %.

сэкономит ли это значительное количество энергии/топлива, например, при запуске Falcon 9?

Как оно стоит? нет. Вам понадобится совершенно новая первая ступень, способная выдержать жару и давление запуска (поднимите руки, кому нравится идея баков с жидким и, возможно, довольно холодным ракетным топливом?), а также двигатели, которые могут работать эффективно . в очень жаркой среде и при высоком давлении.

Что еще более важно, вам нужно будет построить совершенно новый набор пусковых установок, собрать воедино несколько прототипов, взорвать кучу из них, заставить их работать, а затем продавать пусковые мощности со скидкой, чтобы побудить людей использовать ваши непроверенные и рискованные новые лаунчер и т.д.

В этом отношении экономия нескольких процентов топлива скорее уравновешивается огромными первоначальными затратами и риском. Это не лучший компромисс.

Кроме того, можно было бы легко разработать другие способы запуска ракеты от внешнего источника, не зависящие от ракетного топлива (например, передать энергию маховика в двигательный механизм, подобный рельсотрону), которые еще больше ускорят ракету. Почему люди не делают этого? Являются ли такие усилия недостаточно эффективными, чтобы продолжать их?

Уже есть ракеты воздушного базирования различных цветов и вкусов... первое, что приходит на ум, используется для вывода на орбиту реальных полезных грузов, это Pegasus . Есть и более известные суборбитальные штучки вроде SpaceShipOne , конечно, а также подобные противоспутниковой ракете ASM-135 , которая так и не была использована.

Наземные системы помощи при запуске кажутся бесконечными академическими упражнениями, но, возможно, однажды мы получим какую-то первую ступень на магнитной подвеске . Идея MagLifter возникла в 1994 году. Существуют также испытательные трассы без магнитной подвески .

Дело в том, что скучные олдскульные ступенчатые ракеты на жидком топливе работают . Они доступны по цене и достаточно надежны. Пока нет достаточного стимула играть с альтернативами.

Для чего-то, что немного похоже на то, о чем вы думаете, вы можете поискать популярный, но, к счастью, мало используемый тип ракеты: баллистическую ракету, запускаемую с подводной лодки.

Цитата из процесса запуска Titan II, описанного здесь :

Ракеты TRIDENT запускаются с подводной лодки с помощью системы парогенератора. Небольшой стационарный газогенератор с твердым зерном зажигается, и его выхлоп направляется через охлаждающую воду в основание пусковой трубы. Ракета выбрасывается из трубы, через воду и на поверхность. В этот момент запускается ракетный двигатель первой ступени ракеты и отправляет ракету в путь.

Обратите внимание, что газогенератор не является частью самой ракеты; это экономит массу и дополнительную сложность постановки.

запустить ракету как пулю из паровой/пневматической винтовки?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v