SME
Pondelok, 3. august, 2020 | Meniny má JergušKrížovkyKrížovky

Načítavam moment...
Momentálne nie ste prihlásený

Lietadlo s najväčším rozpätím krídel na svete prvýkrát vzlietlo (Späť na článok)

Pridajte priamu reakciu k článku

Tá myšlienka sa mi principiálne nezdá. Pre raketu, čo sa má dostať na obežnú dráhu, je omnoho podstatnejšia rýchlosť ako výška vypustenia. Na 8 km/s sa musí urýchliť tak či onak, je celkom fuk, z akej výšky štartuje. Áno, viem, odpor vzduchu... Ale rozdiel v množstve paliva nie je veľký. Pri klasických raketách odpaľovaných zo zeme sa palivo spotrebuje hlavne na zrýchlenie na prvú kozmickú rýchlosť, nie na prekonávanie odporu vzduchu. Aj Space Shuttle mali tak štartovať, ale - neštartovali. Bol taký nápad, potom to prepočítali a zistili, že je to blbosť. Proste, uverím až keď uvidím.
simple19
Veď nech to skúšajú. Ja zatiaľ budem veriť Muskovi.
simple14
<< < 1 2 3

 

Pokiaľ viem, ani Musk nepovedal, že táto technológia nie je technicky či ekonomicky nemožná. On išiel od toho z iného dôvodu - nemohol robiť toto a zároveň vyvíjať techniku pre let na Mars. To sa s jeho možnosťami a cieľmi nezlučovalo.
Zato simple musí byť vždy k niečomu v opozícii. Nie dávno si troloval, že:
" Lietadlá štartujú proti vetru, lebo to pomáha. Nemôžu aj rakety? " http://tech.sme.sk/diskusie/dp...

A tu máš teda odpoveď, za istých okolností veru aj môžu. Ale takto si to nemyslel, že?
 

oprava

... nie je technicky či ekonomicky možná.

A keby to bola len "taká hračka a slepá ulička, hmotnosť je veľmi limitovaná", tak ani hračkárstvo nie je slepá ulička ...
 

 

Jasné že nie, s tým vetrom to bol vtip.
A prečo by som nesmel byť v opozícii? Mám vlastný názor, to je všetko. V tomto prípade dosť podložený, zaujímam sa o astronautiku a nielen o vydarené projekty, ale aj o tie, čo nevyšli z rôznych dôvodov.

Preto si nemyslím, že všetko, čo sa v tejto oblasti chce, plánuje a začne sa na tom robiť, tak vyjde. Zatiaľ nevidím nič, čo by protirečilo môjmu dojmu, že pre cestu do vesmíru je niečo lepšie než vertikálne štartujúca (a vertikálne pristávajúca) raketa. Je mi napríklad ľúto, že sa nepokračovalo v programe Apollo Applications, ale všetky peniaze sa dali na Space Shuttle. A potom na ISS, čo je tiež len taká hračka pre pár vyvolených, čo tam opakujú dávno urobené experimenty a potom si môžu dať do životopisu, že boli astronauti. Dávno z toho mal byť hotel na komerčnej báze.
 

 

Ale však buď vždy v opozícii. Tak sa zviditeľníš najlepšie. Nenechaj sa zahriakovať. Napr. keby z tej ISS chceli spraviť ten komerčný hotel, tak by si mohol písať, že je to destinácia len pre pár bohatých, ktorí sa potom môžu pochváliť, že boli vo vesmíre. Prípadne keď sa cítiš byť taký skúsený Nestor a vieš čo malo byť pred desaťročiami lepšie, píš knihy, nechaj sa inšpirovať, napr. https://books.google.sk/books?...
 

Ja by som to nezatracoval

Najväčší problém rakety je tyrania Ciolkovského rovnice -- hmotnosť rastie s potrebným delta-v exponenciálne. Navyše raketový motor je v hustej atmosfére veľmi neefektívny. Je to síce iba pár desiatok sekúnd, zato tam zhorí veľká časť paliva. Je veľký rozdiel, či motor ťahá so špecifickým impulzom 2500 m/s (RP-1 + LOX), alebo 50000 m/s (turbofan). Tých 10 km výšky je prakticky nič, zato rýchlosť 250 m/s v správnom smere a to, že raketa pracuje v omnoho redšom vzduchu, už vie spraviť dosť veľa.

Výsledkom môže byť raketa s polovičnou alebo tretinovou hmotnosťou, a aj vzletová hmotnosť celého stroja bude omnoho menšia, lebo oxidant pre prvý stupeň si pri štarte voľne poletuje v atmosfére. Napríklad pre vodík to spraví rozdiel v efektívnej energetickej hustote 16 MJ/kg vs 142 MJ/kg.

Okrem toho samotné palivo je síce lacné, zato prvý stupeň je veľký, hlučný, drahý a náročný na testovanie, zázemie aj prevádzku, kým letecké technológie sú dnes omnoho vyspelejšie a zabehanejšie. Aj keby SpaceX dosiahol všetky svoje ciele, pokiaľ ide o znovupoužiteľnosť, na dnešné lietadlá sa to zďaleka nechytá. Hentaký stroj by mohol vynášať rakety do 10-15 km aj viackrát za deň, vie sa po planéte presúvať plus-mínus autonómne, stačí mu značne jednoduchšie zázemie, je menej obmedzený počasím na konkrétnom mieste...

A aj keby sa nakoniec ukázalo, že to nebude fungovať, som hrozne rád, že to niekto skúša :-)
 

ako vidím

si tu jeden z mála, čo vie, že existuje nejaká Ciolkovského rovnica aj nejaký špecifický impulz. Ale s tými 50000 m/s si sa asi preklepol a už vôbec nerozumiem aký turbofan by dosiahol takú hodnotu. Pokiaľ viem, tak turbofan je označenie pre letecké turbovrtuľové pohonné jednotky ako napr. na L-410, ATR 42 a pod. No a tie majú rýchlosť výstupného prúdu, čo je vlastne aj špecifický impulz, na úrovni ich rýchlosti letu t.j. 100 - 200 m/s, lebo vtedy je propulzná účinnosť najväčšia.
To čo spomínaš s hustotou vzduchu je tiež trošku inak. Áno, vo vákuu má raketový motor trochu vyšší ťah, ale nie je to až také významné. Absolútny tlak atmosféry na hladine mora je cca 100 kPa, po starom 1 kg/cm2 a raketové motory pracujú s absolútnym tlakom v komore 3-5 MPa, po starom 30-50 kg/cm2. Takže výtokové plyny expandujú len do prostredia, ktoré im neveľmi bráni (2-3%). To, že veľmi veľa paliva sa spáli na prvých 10 km je fakt, ale je to dané hlavne propulznou účinnosťou. Raketové motory sú veľmi nehospodárne v malých rýchlostiach, keď je obrovský nepomer medzi rýchlosťou výtokových plynov a rýchlosťou rakety. Extrémom by bolo, keby ťah motorov stačil len na vyrovnanie hmotnosti. Potom by šľahali plamene, zem sa triasla hlukom ale raketa by sa nezdvihla ani o centimeter, účinnosť nula. Reaktívne motory majú najlepšiu propulznú účinnosť ak je výtoková rýchlosť rovná rýchlosti ich pohybu, keď výtokové plyny akoby "ukladajú" za sebou ako kábel, bez rýchlosti voči okolitej sústave. To sa nedá dosiahnuť počas celého letu rakety, lebo tam sa rýchlosť mení od 0 až po 8 km/s a aj najlepšie motory majú výstup cca 5 km/s. Preto sú prvé stupne spravidla petrolej + LOX a až druhé a ďalšie sú LOH+LOX.
Tieto snahy o odpaly z dolnej stratosféry nie sú nič nové, už prvý nadzvukový X-1, potom kopec ďalších, napr. X-15 využilo túto výhodu aby sa dostali tam kam by vlastnými silami nedosiahli. Držím chlapíkom palce.
 

 

turbofan je v anglickej terminologii klasicky prudovy motor aky pouziva napriklad 737 a vsetky prudove dopravne lietadla. a tieto motory maju naozaj daleko vacsi specificky impulz ako raketove motory. odporucam pozret specific impulse na anglickej wikipedii.
 

 

Nie, čo si napísal, je turboprop, ktorý turbínou poháňa vrtuľu a ten tu je nanič. Turbofan je obyčajný prúdový motor s vonkajším obtokovým prúdom, aký používajú snáď všetky moderné prúdové lietadlá. Jeho skutočná výtoková rýchlosť je pomerne malá, rádovo stovky m/s, ale efektívna výtoková rýchlosť, čiže špecifický impulz, je obrovský. Turbojet, ktorý tento vonkajší prúd nemá, je menej efektívny (ale zase menší a jednoduchší).

Ak je výkon turbojetu a turbofanu rovnaký, turbofan získa omnoho väčší impulz -- energia s rýchlosťou rastie kvadraticky, hybnosť iba lineárne, takže sa viac oplatí pľuť viac hmoty menšou rýchlosťou. Turbofan dokáže pomocou rýchleho vnútorného prúdu spalín s malou hmotnosťou urýchliť omnoho hmotnejší vonkajší prúd vzduchu, a teda vo výsledku robí presne to. Efektívna výtoková rýchlosť je potom obrovská, aj keď sa tam v skutočnosti nič rýchlosťou 50 km/s nehýbe. Preto mám radšej, keď sa špecifický impulz udáva v Ns/kg, než v m/s, aj keď to samozrejme rozmerovo sedí.

To druhé, čo píšeš, platí opäť pre prúdový motor, ale nie pre raketu. Raketa (uzavretý cyklus, nesie si oxidant so sebou) má tým vyššiu účinnosť, čím ide rýchlejšie -- pokojne aj vysoko nad 100%. Keď porovnáš rýchlosť premeny chemickej energie a zmenu kinetickej energie rakety, to druhé môže byť pri vysokej rýchlosti omnoho väčšie, pretože raketa nevyužíva len chemickú, ale aj kinetickú energiu paliva. Striktne vzaté, okamžitá účinnosť rakety nie je ani rozumne definovateľná, pretože závisí od vzťažnej sústavy a vo vákuu nie je dôvod nejakú preferovať.

Naopak prúdový motor je aspoň v prvom priblížení naozaj najúčinnejší vtedy, keď jeho okysličovadlo, ktoré berie z atmosféry, má na začiatku aj na konci procesu voči atmosfére nulovú rýchlosť a teda nulovú kinetickú energiu. Potom sa nič nespotrebuje na jeho urýchľovanie a v silne idealizovanom prípade sa celá chemická energia paliva mení na kinetickú energiu lietadla. Pravda, kvôli termodynamike to tak úplne nefunguje, ale pointa ostáva.

Po tretie, tlak v komore rakety je oproti atmosférickému obrovský, ale ide skôr o tlak na konci trysky (aj keď to je samozrejme omnoho zložitejšie). A tam to spraví dosť -- pre obrovský motor Saturnu V, F-1, je to rozdiel 2980 m/s vo vákuu oproti 2580 m/s pri 100 kPa. Nie je to obrovské zlepšie, ale keby sa dalo štartovať z vákua, práve kvôli tej prekliatej exponenciále by výsledná raketa mohla byť o poznanie menšia.

A ešte mi napadlo, že pri štarte z lietadla by navyše značne klesol maximálny dynamický tlak, ktorý musí raketa zniesť (max q), pretože by dosiahla vysokú rýchlosť až v redšom prostredí.

No nič, vidím, že by vydalo aj na blog, ale teraz pakujem pracovať :-)
 

priznávam

že s tým turbofanom a turbopropom som sa zmýlil, ale to bola naozaj nepozornosť, tak mea culpa :-)
Ale zaujalo ma tvrdenie že raketa kľudne dosiahne účinnosť aj nad 100% A tiež, že raketa využíva aj kinetickú energiu paliva. A odkiaľ sa tá kinetická energia paliva vzala, keď v okamžiku štartu v=0 bola nulová. No predsa len z chemickej energie paliva, alebo odkiaľ?
Tiež tá poznámka, že okamžitá účinnosť nie je zmysluplne definovateľná, lebo závisí od vzťažnej sústavy, môže byť, ale čo s tým má vákuum (parameter tlaku).
Pre tento prípad, blízkych kozmických letov v gravitačnom poli Zeme jej vzťažnej sústavy sa predsa dá účinnosť celkom zmysluplne definovať. Na stabilnej obežnej dráhe má raketa(satelit) nejakú potenciálnu + kinetickú energiu. Tá sa dá celkom presne spočítať aj s kolísaním podľa excentricity dráhy. No a keď to podelíme energiou paliva vynaloženou na dosiahnutie tejto dráhy, tak máme celkovú účinnosť a tá rozhodne nebude nad 100%
Ten postreh s max q je dobrý a určite nie bezvýznamný.
Ak si chceš podiskutovať s niekým kto si pletie fan a jet :-) ozvi sa cez správu.
Pekný deň.
 

 

Ide hlavne o to, že účinnosť nie je fyzikálna veličina, ale ekonomická. Energia sa proste zachováva, s tým sa nedá robiť nič, akurát fyzik-ekonóm si povie, že kinetická energia spalín ho nezaujíma, dôležitý je iba zvyšok rakety.

Okamžitú účinnosť rakety môžeš definovať napríklad ako pomer časovej zmeny jej kinetickej energie k časovej zmene chemickej energie obsiahnutej v palive. V idealizovanom prípade je to druhé konštantné, takže aj pôsobiaca sila (ťah) je konštantná a raketa lineárne zväčšuje svoju rýchlosť. V skutočnosti zrýchľuje ešte viac, lebo jej hmotnosť klesá, ale to je len dobre.

Kinetická energia ale od rýchlosti závisí kvadraticky, takže pri konštantnom zrýchľovaní rastie takisto kvadraticky, až nakoniec môže prerásť rýchlosť premeny chemickej energie. Komplexné vysvetlenie je tu, http://old.fks.sk/archiv/2014_... príklad 3.6 A3 :-)

Vákuum som spomínal iba preto, že pre prúdový motor je najlepšie hovoriť o rýchlosti voči prostrediu, vo vákuu toto chýba. Môžeme použiť rýchlosť voči Zemi, ale tieto úvahy platia aj v úplne prázdnom vesmíre.

Celková účinnosť je niečo iné, tá sa dá naozaj definovať, ako si napísal (presnejšie podiel zmeny kinetickej+potenciálnej k chemickej). A tá musí byť menšia, než 1 -- proste sa chemická energia paliva rozdelí na mechanickú energiu spalín a rakety. Obe sú kladné, takže mechanická energia rakety je určite menšia, ako energia chemických väzieb pôvodného paliva. Aj sa dá spočítať, že horný limit je v ideálnom prípade asi 65%.
 

vidím, že sa naozaj vyznáš

vo fyzike a diferenciálne rovnice nie sú pre teba nočnou morou, ale spôsobom vnímania reálneho sveta. Z toho potom zrejme vychádzajú tie, pre mňa prekvapivé závery. Ale klobúk dole, po tvojom vysvetlení som o kúsok vzdelanejší a určite sa na to ešte pozriem. Máš určite pravdu, že okamžitá účinnosť, ako si ju definoval (pomer chemickej premeny a zisku kinetickej energie v čase delta t limitujúce k 0) môže byť vyššia než než 100%. Ale sorry, je to len hra s číselkami. Dosiahnuť obežnú dráhu je otázka celkovej účinnosti, nie okamžitej.
S tým vákuom beriem, má to logiku.
A ten horný limit 65% sa mi zdá vééľmi optimistický. Taká Ariane 5 má štartovú hmotnosť 777 ton a na nízku obežnú dráhu 260 km dopraví 16 ton čo je cca 2% a to patrí k tým lepším a štartuje blízko rovníka. Samozrejme, je to jednoduchý koncový, ekonomický pohľad, ale nájsť údaje o chemickej energii palív a oxidantov a porovnať ich s parametrami dráhy je na bakalársku prácu. Nevraviac, že to už dávno urobili konštruktéri.
Myslím, že už nemá cenu si tu verejne predvádzať, kto je aký expert, väčšina tomu ani zbliak nerozumie, ale ak chceš, cez správy môžeme podiskutovať, lebo ma tvoje znalosti zaujímajú a určite sa niečo naučím.
 
Hodnoť

ano cim vacsia a zlozitejsia sprostot

tym menej energie treba na vystrelenie satelitu na obeznu drahu, nova fyzika pre hlupakov. tato sprostost si priam pyta nekonecne mnozstvo problemov.
 

 

Klaniam sa pred Tvojou mudrostou. Nemas nahodou v Tvojej rastucej firme na vesmirne technologie nejake volne miesta?
 

ja nie

ale kludne si daj ziadanku do Space X na poziciu pomocnika nocneho straznika. Na to miesto vraj nevyzaduju kriticke myslenie.
 

 

*** Po opakovanom hrubom porušení Kódexu diskutujúceho boli zmazané všetky diskusné príspevky tohto autora.
 
Hodnoť

 

Skôr by bol zaujímavý štartovací "veniec" na prúdový pohon ktorý by nosič dostal do 20 km výšky a rozpadol sa na samostatné drony ktoré by sa vrátili na zem.
 
Hodnoť

 

uf no odvaha, ale čo pri horšom počasí?
 

 

*** Po opakovanom hrubom porušení Kódexu diskutujúceho boli zmazané všetky diskusné príspevky tohto autora.
 
Hodnoť

 

urcite to doklepli a zvladne aj horsie podmienky :) rozhodne by s tym nikto nesiel do neba :)
 

<< < 1 2 3

Najčítanejšie na SME Tech