Мгд двигатель для космоса

Мгд двигатель для космоса

Первый Советский космонавт
Космонавты побывавшие в космосе
Астрономия Древней Греции
Космодром Байканур
Начало космической эры
Космическая техника СССР
Федерация Космонавтики — «Cтраницы история»

ХРОНИКА ОСВОЕНИЯ КОСМОСА

1920	1930	1940	1950
1960	1970	1980	1990
2000

АСТРОНОМИЯ ВСЕЛЕННАЯ Возникновение Вселенной
Познание Вселенной — цель разумной деятельности человека.
Большой взрыв. Рождение вселенной.
Звезды — далекие солнца.
«Биографии» звезд
Катастрофы Вселенной. Взрывающиеся звезды
Нужна ли генеральная уборка Вселенной? СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА СОЛНЦЕ
Меркурий (58 млн.км)
Венера (108 млн.км)
Земля (150 млн.км)
Марс (228 млн.км)
Пояс астероидов (420млн.км)
Юпитер (778 млн.км)
Сатурн (1427 млн.км)
Уран (2586 млн.км)
Нептун (4498 млн.км)
Плутон (5912 млн.км) ГАЛАКТИКИ Наша галактика. Млечный Путь
Гигантские звездные системы
Многообразный мир галактик.
Магеллановы Облака.
Метагалактика статьи
связанные с космосом

Гравитация
Двойные звезды

КНИГИ Тайны МАРСА
История заката двух миров ТАЙНЫ И ЗАГАДКИ

Тайны космоса XX век. Хроника необъяснимого

ВСЕЛЕННАЯ ЗАДАЕТ ЗАГАДКИ
Завод звезд
Пропасти космоса
ПРОИСШЕСТВИЯ В МИРЕ ЗВЕЗД
Молекулы в космосе
ЧТО СЛЫШНО?
Как «запрягают» телескопы
Планеты у чужих солнц
Отзовись, Вселенная!
ПУТЕШЕСТВИЯ ТАЯТ ОПАСНОСТИ
На ракете или под парусом?
Реквием по теории
Погода в космосе
Компьютер вместо звездолета
СЕКРЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Вселенские убийцы
Астроблемы создают проблемы
По метеоритам — пли!
Воздушная тревога?
Прилетали к нам волшебники?
Клады в космосе
ВЕЛИКОЕ ПЕРЕСЕЛЕНИЕ ПЛАНЕТ
Фантастика и математика
Одиссея Луны
ГДЕ ВОДА, ТАМ И ЖИЗНЬ?
Путешествие по планетам
Вижу жизнь на луне Юпитера!
Большая прогулка
МАРСИАНСКИЕ ХРОНИКИ
Этапы большого пути
Откуда мы родом?
Так есть ди жизнь на Марсе?
Одиссея продолжается.
Можно ли там жить?
Планета загадок
ВОКРУГ ЗЕМЛИ
Пресса создает шум
Сказки о Луне
Секс на «летающей тарелке»
ПО СЛУХАМ И ДОСТОВЕРНО.
Тайные катастрофы
Первые полеты
Так были ль американцы на Луне?
Эпопея «Мира»
КАТАСТРОФЫ ЗАВИСЯТ ОТ ЗВЕЗД?
Незаконная дочь астрономии
Еще о Ностродамусе
Пророки за компьютерами
Что рассказал «черный ящик»
Когда пророчества сбываются
СКВОЗЬ ПРИЗМУ БИБЛИИ
Ковчег праведника, Вселенский потоп и Луна
Корабли пророка
Что стоит за Апокалипсисом?! ТАЙНЫ ЛУННОЙ ГОНКИ
СССР И США: СОТРУДНИЧЕСТВО В КОСМОСЕ НАПЕРЕГОНКИ ИЛИ РУКА ОБ РУКУ?
Период Дуайта Эйзенхауэра — Никиты Хрущева (конец 1950-х — 1964 г.)
Отступление первое: Вернер фон Браун
Отступление второе: люди в «железных масках»
Академия наук (АН) СССР и советская научно-техническая элита
Роль Королева
Отступление третье: как формировался экипаж «Восхода»
Отступление четвертое: так была ли «гонка за датами»?
Американские ученые и спутник
Оппозиция в США сотрудничеству с Советским Союзом
Советский и американский спутники: некоторые тайны рождения
Зачем Соединенным Штатам нужно было сотрудничество с СССР?
Реакция СССР на предложение США
Первые шаги к сотрудничеству
Специальный (Ad Нос) комитет по использованию космического пространства в мирных целях
Постоянный комитет по использованию космического пространства в мирных целях
Соединенные Штаты проявляют настойчивость
Попытка прорыва (Хрущев — Кеннеди)
Приоритет — сотрудничеству
Кеннеди отстаивает идею сотрудничества
Отступление пятое: Джеймс Уэбб
Решение о пилотируемом полете на Луну
И вновь «всемирный» подход.
Хрущев проявляет гибкость
Переговоры Благонравова и Драйдена
В поиске выхода из тупика
Встреча в Белом доме, или для чего Кеннеди понадобился «Аполлон»?
Прелюдия к предложению в ООН
От Карибского кризиса — к «справедливому и настоящему миру»
Лунная программа подвергнута критике
Отступление шестое: конец «медового месяца» лунной программы
СССР выходит из «лунной гонки»?
Подготовка к выступлению в ООН
НАСА — «за» или «против»?
Почему ООН?
Реакция в США на предложение Кеннеди
Но был ли у сотрудничества шанс?
«ЗАСТОЙ»
Периоды Никиты Хрущева-Линдона Джонсона и Леонида Брежнева-Линдона Джонсона (середина — конец 1960-х гг.)
Последствия доклада НАСА
НАСА — АН СССР: надежды и разочарования
Политические перемены на Земле и в космосе
Соглашения в рамках ООН: свет в конце тоннеля или тупика?
Международное сотрудничество в космосе или поиск союзников в космическом «противоборстве»?
ОТ «ЛУННОЙ ГОНКИ» К «РУКОПОЖАТИЮ В КОСМОСЕ» (конец 1960-х — начало 1970-х гг.)
Разрядка
Окончание «лунной гонки»
Отступление седьмое: почему СССР проиграл «лунную гонку»?
Космическая программа США «теряет обороты»
Позиция Никсона
Космическая отрасль США: из кризиса «под руку» с СССР?
Станция под вопросом
СССР: сближаться или нет?
Совпадение профессиональных интересов

Читайте также:  Не теряй связь с космосом

Статья добавлена: 18/05/2012 г. Автор: Валентин Подвысоцкий

ПРЯМОТОЧНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ МГД-ДВИГАТЕЛЬ

В предыдущей статье http://n-t.ru/tp/ts/kd3.htm нами был рассмотрен новый тип реактивных двигателей, работающих на кинетической энергии космического аппарата (или захваченного потока вещества, в зависимости от выбора системы координат). Принцип действия предложенного типа двигателей основан на захвате и торможении встречного потока вещества. Захваченное вещество обладает огромной кинетической энергией, часть которой можно преобразовать в теплоту или электрический ток, и использовать для ускорения бортовых запасов реактивной массы. При определенных условиях реактивная сила тяги превышает силу торможения, и космический аппарат увеличивает скорость полета. Масса, импульс и кинетическая энергия космического аппарата при этом уменьшаются (в соответствии с законами сохранения).

Удельная тяга двигателей некоторых двигателей нового типа, прямо пропорциональна скорости полета космического аппарата относительно встречного потока вещества http://kuasar.narod.ru/ideas/eol/index.htm . Таким образом, удельную тягу можно увеличить либо за счет разгона космического аппарата, либо за счет ускорения встречного потока вещества. Одним из возможных источников формирования движущихся с большой скоростью встречных потоков вещества, являются химические, ядерные или термоядерные взрывные устройства (предварительно расположенные вдоль траектории полета космического аппарата). При подлете космического аппарата к взрывному устройству, инициируется взрыв. Образовавшиеся при взрыве потоки плазмы могут быть использованы для разгона космического аппарата различными способами.

Прежде всего, рассмотрим формирование потоков плазмы путем взрыва непосредственно перед космическим аппаратом (в случае, когда скорость космического аппарата превышает скорость движения продуктов взрыва). При этом разгон космического аппарата может осуществляться при помощи нового прямоточного импульсного МГД-двигателя (который является еще одним представителем типа реактивных двигателей работающих на кинетической энергии встречных потоков вещества). Предлагаемый прямоточный импульсный МГД-двигатель состоит из следующих основных частей: массозаборника, сквозной трубы, МГД-генератора, МГД- движителя, реактивного сопла.

Прямоточный импульсный МГД-двигатель работает следующим образом. При приближении к взрывному устройству по специальному сигналу происходит взрыв. Одна часть продуктов взрыва движется в сторону космического аппарата. Другая часть продуктов взрыва движется в противоположном направлении. После захвата продуктов взрыва массозаборником, внутри двигателя формируются потоки плазмы (причем скорость плазмы в конце двигателя, значительно больше, чем скорость плазмы в начале двигателя). Быстрый поток (в конце двигателя) тормозится при помощи МГД-генератора. Медленный поток (в начале двигателя) ускоряется при помощи МГД-движителя. Вырабатываемый МГД-генератором электрический ток приводит в действие МГД-движитель. Как будет показано ниже, за счет приведения скорости всей плазмы внутри двигателя к одинаковому значению, двигатель создает тяговый импульс, позволяющий осуществить разгон космического аппарата без дополнительных затрат реактивной массы.

На рис.1 изображен момент подлета космического аппарата к взрывному устройству.

Рисунок 1

1 – взрывное устройство.
2 – массозаборник.
3 – МГД-движитель.
4 – сквозная труба.
5 – МГД-генератор.
6 – реактивное сопло.

На рис. 2 изображено расположение потоков плазмы внутри двигателя (в момент включения МГД-генератора и МГД-движителя). В результате захвата продуктов взрыва внутри двигателя формируются два потока плазмы. Медленный поток (7) обозначен короткими стрелками. Быстрый поток (8) обозначен длинными стрелками. Быстрый поток (8) проходит через канал МГД-генератора, вырабатывая электрический ток. Полученный электрический ток приводит в действие МГД-движитель. Медленный поток (7) проходит через канал МГД-движителя. Скорость всей плазмы приводится к одинаковому значению.

Рисунок 2

7 – медленный поток плазмы (короткие стрелки)
8 – быстрый поток плазмы (длинные стрелки)

На рис. 3 изображено расположение потоков плазмы, приведенных к одинаковой скорости, после завершения рабочего импульса МГД-двигателя. Видно, что поток плазмы (9) проходит через канал МГД-генератора, который к этому моменту уже выключен, и не воздействует на поток плазмы (9). При скорости космического аппарата 60 км/с, и длине сквозной трубы 20 м, продолжительность рабочего импульса составит

Рисунок 3

9, 10 – потоки плазмы, приведенные к одинаковой скорости, после завершения работы МГД-двигателя (стрелки средней длины)

Сделаем приближенный расчет величины полученного тягового импульса. Скорость космического аппарата равна V. Масса продуктов взрыва равна m. Скорость расширения продуктов взрыва равна u. Поток плазмы (7) имеет скорость V – u. Поток плазмы (8) имеет скорость V + u. Эти два потока плазмы имеют примерно равную массу, а их скорость нужно привести к одинаковому значению, приведенной скорости u’

V + u > u’ > V — u (1)

Поток плазмы (8) теряет часть кинетической энергии ?E’

Поток плазмы (7) получает часть кинетической энергии ?E»

Коэффициент полезного действия прямоточного импульсного МГД-двигателя k равен

Используя (2, 3, 4) запишем

u’?(1 + k) = k(V + u)? + (V — u)? (5)

Скорость потока плазмы (7) увеличилась на величину u’ — (V — u). Скорость потока плазмы (8) уменьшилась на величину (V + u) — u’. Таким образом, изменение импульса ?p составит

?p = m[u’ — (V — u) — (V + u) + u’ ]/2 (6)

Перепишем (6) в виде

Используя (7) запишем выражение для эффективной скорости истечения u(эф.)

Важным показателем эффективности работы реактивных двигателей является удельная тяга (отношение создаваемой тяги к расходу рабочего тела). В нашем случае, массовым расходом рабочего тела можно считать расход массы взрывных устройств. С учетом этого, удельная тяга P(уд.) запишется в виде

Предположим, скорость космического аппарата V = 60 км/с, скорость расширения продуктов взрыва u = 50 км/с. КПД прямоточного импульсного МГД-двигателя k = 0,8. Используя (5) получаем значение приведенной скорости u’

Используя (6, 8) получим значение удельной тяги P(уд.)

Скорость движения продуктов взрыва мы приняли равной 50 км/с (что соответствует удельной теплоте взрыва 1250 МДж/кг). Предположим, космический аппарат разгоняется ракетным двигателем, работающим на ядерном топливе с аналогичной удельной теплотой сгорания 1250 МДж/кг. При КПД k = 0,8 удельная тяга такого ядерного двигателя составит 4560 с. Согласно формуле Циолковского, при разгоне от 0 км/с до 60 км/с, из первоначальных 1 кг массы, остается всего 0,26 кг массы. С учетом этого, дальнейший разгон космического аппарата до скорости выше 60 км/с ядерным ракетным двигателем, эквивалентен применению прямоточного импульсного МГД-двигателя с удельной тягой 1185 с (4560 с * 0,26 кг/1 кг). Расчетная удельная тяга МГД-двигателя составляет 1400 с, следовательно, его применение в данном случае представляется более выгодным.

Согласно (5, 8) предельное значение удельной тяги в рассматриваемом режиме разгона, достигается в случае V > u. При скорости движения продуктов взрыва u = 50 км/с и КПД прямоточного импульсного МГД-двигателя k = 0.8, максимальная удельная тяга равна

Таким образом, можно сделать следующие выводы. Формирование встречных потоков плазмы в космическом пространстве, может осуществляться при помощи химических, ядерных или термоядерных взрывных устройств. При скорости космического аппарата, превышающей скорость движения продуктов взрыва (V > u), необходимо производить взрывы непосредственно перед космическим аппаратом. Полученные потоки плазмы, используются для разгона, при помощи прямоточного импульсного МГД-двигателя. Применение прямоточного импульсного МГД-двигателя, в этих условиях, является одним из наиболее выгодных и эффективных вариантов разгона космического аппарата.

Далее коротко остановимся на работе прямоточного импульсного МГД-двигателя при полете космического аппарата со скоростью, которая меньше скорости движения продуктов взрыва. В этом случае, взрыв непосредственно перед космическим аппаратом приводит к значительным потерям плазмы. Поэтому, подрыв взрывных устройств целесообразно осуществлять либо внутри двигателя космического аппарата, либо позади космического аппарата. При взрыве внутри сквозной трубы (на участке между МГД-движителем и МГД-генератором), прямоточный импульсный МГД-двигатель работает в рассмотренном выше режиме, создавая тягу путем приведения скорости всей плазмы внутри двигателя к одинаковому значению. При подрыве взрывного устройства позади космического аппарата (либо внутри реактивного сопла), задействуется лишь МГД-генератор, для предотвращения выхода плазмы через канал сквозной трубы двигателя. В этих режимах ожидаемая эффективность прямоточного импульсного МГД-двигателя еще выше (чем в рассмотренном в данной статье основном варианте разгона, когда скорость полета космического аппарата, превышает скорость движения продуктов взрыва).

Валентин Подвысоцкий, valik395@rambler.ru