Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Silnik rakietowy z rotującą detonacją (RDRE) przyszłością lotów kosmicznych?

Recommended Posts

Wyniesienie ładunku w przestrzeń kosmiczną wymaga olbrzymich ilości paliwa. Loty pozaziemskie są przez to niezwykle kosztowne. Jednak nowy rodzaj silnika, zwanego silnikiem rakietowy z rotującą detonacją (RDRE – rotating detonation engine), może spowodować, że rakiety nie tylko będą zużywały mniej paliwa, ale będą też lżejsze i mniej skomplikowane. Problem jednak w tym, że w chwili obecnej silnik taki jest zbyt nieprzewidywalny, by zastosować go w praktyce.

Naukowcy z University of Washington opublikowali na łamach Physical Review E opracowany przez siebie matematyczny model pracy takiego silnika. Dzięki temu inżynierowie mogą po raz pierwszy stworzyć testy pozwalające na udoskonalenie RDRE i spowodowanie, by były one bardziej stabilne.

Badania nad silnikami rakietowymi z rotującą detonacją wciąż znajdują się na wczesnym etapie. Mamy olbrzymią ilość danych na temat tych silników, ale wciąż nie rozumiemy, jak to wszystko działa. Spróbowałem na nowo przepisać nasze dane, ale patrząc na nie pod kątem występujących wzorców, a nie z inżynieryjnego punktu widzenia i nagle okazało się, że to działa, mówi główny autor badań, doktorant James Koch.

Konwencjonalny silnik rakietowy spala paliwo i wyrzuca je z tyłu, by uzyskać ciąg. RDRE spala paliwo w inny sposób. Składa się z koncentrycznych cylindrów. Paliwo wpływa pomiędzy cylindry i tam zostaje zapalone, co powoduje gwałtowne uwolnienie się ciepła w postaci fali uderzeniowej. To silny impuls pochodzący z gazów o znacznie wyższej temperaturze i ciśnieniu, który porusza się szybciej niż prędkość dźwięku, wyjaśnia Koch.

Proces spalania to tak naprawdę eksplozja, ale po tym pierwszym gwałtownym impulsie można tam zaobserwować liczne stabilne impulsy, podczas których spalane jest paliwo. Generowane są w ten sposób wysokie ciśnienie i temperatura, które generują ciąg, dodaje.

W konwencjonalnych silnikach mamy ponadto liczne podzespoły odpowiedzialne za kierowanie i kontrolowanie reakcji spalania tak, by można było ją wykorzystać do uzyskania ciągu. Jednak w RDRE te wszystkie podzespoły nie są potrzebne. Napędzana procesem spalania fala uderzeniowa w sposób naturalny przemieszcza się w komorze spalania. Minusem tego rozwiązania jest fakt, że nie można tego kontrolować. Gdy już wybuchnie, to reszta toczy się swoją drogą. To bardzo gwałtowny proces, dodaje Koch.

Uczeni, chcąc stworzyć matematyczny model pracy takiego silnika, zbudowali taki niewielki silnik. Próbowali kontrolować różne jego parametry, takie jak np. rozmiary przestrzeni pomiędzy cylindrami. Wszystko nagrywali za pomocą szybkiej kamery. Mimo, że każdy z eksperymentów trwał jedynie 0,5 sekundy, to dzięki kamerze pracującej z prędkością 240 000 klatek na sekundę, byli w stanie szczegółowo obserwować cały proces. Na tej podstawie powstał opisujący go model matematyczny.

To jedyny istniejący model opisujący zróżnicowane i złożone dynamiczne procesy zachodzące w silniku rakietowym z rotującą detonacją, mówi profesor matematyki J. Nathan Kutz.

Model nie jest jeszcze gotowy do wykorzystania przez inżynierów. Moim zadaniem było jedynie odtworzenie zachowania impulsów, które widzieliśmy podczas eksperymentów. Upewnienie się, że wyniki obliczeń są takie same, jak wyniki eksperymentów. Zidentyfikowałem główne zjawiska fizyczne i określiłem ich interakcje. Teraz mogę dokonać opisu ilościowego. Gdy już będzie on gotowy, możemy zacząć dyskusje na temat ulepszania silnika, wyjaśnia Koch.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Jednak nowy rodzaj silnika, zwanego rotującym silnikiem detonacyjnym (rotating detonation engine), może spowodować, że rakiety nie tylko będą zużywały mniej paliwa, ale będą też lżejsze i mniej skomplikowane.

Nikłe szanse. Expansion ratio w silnikach rakietowych to okolice 150, więc nie ma tam praktycznie żadnej energii którą można wycisnąć dzięki detonacji.
Co innego silniki lotnicze. Rekordowy LEAP ma współczynnik kompresji 22:1, detonacja może pozyskać jeszcze około 10-15% więcej energii.
 

Edited by peceed

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 godziny temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

rotującym silnikiem detonacyjnym (rotating detonation engine)

"Rotujący silnik detonacyjny" sugeruje, że silnik się obraca, co nie jest prawdą, bo rotacja dotyczy fali detonacji, a nie silnika. Nie wiem jak to po polskiemu nazwać, ale chyba najwygodniejsze byłoby - "silnik RDE".
 

1 godzinę temu, peceed napisał:

więc nie ma tam praktycznie żadnej energii którą można wycisnąć dzięki detonacji.

Jednym z podstawowych problemów przy konstrukcji silników rakietowych jest optymalizacja kształtu strumienia gazów wylotowych, który zmienia się w zależności od warunków zewnętrznych (atmosfera, prędkość). Na tym są bardzo duże straty. Zresztą widać to na filmach ze startów, kiedy z ładnego, w miarę spójnego strumienia, robi się rozlazły pędzel, w którym znaczna część energii jest marnowana. Do tego dochodzi zwiększenie prędkości gazów wylotowych i uproszczenie konstrukcji (ciężar). Zusammen do kupki może to dać całkiem niezły efekt. W tym przypadku każdy dodatkowy % efektywności się liczy.
Jak ktoś chce dokładniej, bo ja tylko przejrzałem:
https://arxiv.org/pdf/1908.03116.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites

Trzeba się porównywać ze "state of the art": 
https://everydayastronaut.com/raptor-engine/
 

13 minut temu, ex nihilo napisał:

Jednym z podstawowych problemów przy konstrukcji silników rakietowych jest optymalizacja kształtu strumienia gazów wylotowych, który zmienia się w zależności od warunków zewnętrznych (atmosfera, prędkość). Na tym są bardzo duże straty.

To rozwiązują silniki aerostożkowe.  Problemem jest to, że ISP w atmosferze nie jest aż tak krytycznym parametrem, pierwszy stopień jest "tani" masowo, a konstrukcja Starshipa nie umożliwia prostej wymiany. Gra niewarta świeczki. Tym bardziej że trzeba "budować niezawodność".

Silniki ze spalaniem detonacyjnym aproksymują spalanie w stałej objętości, ale termodynamicznie jest to równoważne bardzo wysokim współczynnikom ekspansji.
Seryjny Raptor ma expansion ratio w próżni na poziomie 200, a w atmosferze 50. Zwiększenie sprawności mechanicznej daje procentowo o połowę mniejszy przyrost ISP,  więc rewolucji już nie będzie. Tutaj nie ma praktycznie nic do poprawy.

Co innego w lotnictwie, tam można oszczędzić bardzo wiele na sprężarkach.
 

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 godziny temu, sigea napisał:

Całkiem nie tak i dlatego określenie "rotujący silnik detonacyjny" jest mylące - w RDE nie ma żadnych wirujących części mechanicznych (pomijając pompy i inne takie). Rotacja dotyczy fali detonacji (fali ciśnienia)..

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 godzin temu, sigea napisał:

Zdecydowanie bardziej "zrywająca kask z głowy" konstrukcja w dziedzinie silników spalinowych.
Spokojnie mógł powstać 100 lat temu, i wtedy - świat wyglądałby inaczej, od skuterów kosiarek po śmigłowce i okręty.

Najbardziej zadziwiającym faktem jest to, że cały powstał w  TRIZ, i celem było osiągnięcie założonego idealnego cyklu termodynamicznego.
A firma w czasie kiedy pracowała nad silnikiem z ciekłym tłokiem wyglądała na 99% na scam.
 

Edited by peceed

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 29.02.2020 o 16:24, Astro napisał:

Coś takiego jak cykl Atkinsona znany jest nieco dłużej, nawet działa

W Liquid Piston X (głupia nazwa, banalne "Trinity" byłoby lepsze)  mamy bardzo długi czas spalania bez zmiany objętości, czego nie zapewnia żaden inny praktyczny układ geometryczny, co eliminuje najważniejsze źródło strat w dotychczasowych sinikach, więc nie jest to cykl równoważny praktycznym realizacjom Atkinsona/Millera(w wersji z turbo).

W dniu 29.02.2020 o 16:24, Astro napisał:

nie rozumiem twojego panicznego optymizmu

Kwestia obycia z tematem. Tutaj mamy rozwiązanie absolutnie genialne, ze sprawnością około 60%.

W dniu 29.02.2020 o 16:24, Astro napisał:

Serio? Zaoszczędziłbym na waciki?

Nie byłoby kolegi. Dosyć mocno zależymy od całej naszej przeszłości.

W dniu 1.03.2020 o 06:48, Ravn7 napisał:

Może "silnik rotującej detonacji"? 

Raczej "silnik z rotującą detonacją".

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 minut temu, Astro napisał:

to tylko przy ZI, bo przy ZS do 30%

41%/(1-30%) = 58.6%
 

Share this post


Link to post
Share on other sites
17 minut temu, Astro napisał:

To 41% sprawności to kolega zapewne wziął z jakichś Gwiezdnych Wojen, ale kto zabroni? :P

Z Wikipedii. I to nie jest jakiś rekordowy wynik, bo są już samochody z lepszymi rezultatami (dałnsajzing).

18 minut temu, Astro napisał:

najwyżej w "porywach" się uda

To te porywy się liczą bo nie zależą od "modelu jazdy".

20 minut temu, Astro napisał:

ale postaraj się pan to ogarnąć na jakiejkolwiek trasie

https://en.wikipedia.org/wiki/Range_extender

Dla samolotów i kosiarek jest to trywialne.

Share this post


Link to post
Share on other sites
20 minut temu, Astro napisał:

No patrz pan, a dla samochodów nie wychodzi? :P

Że się zacytuję:

25 minut temu, peceed napisał:

To zawiera też hybrydy szeregowe. Zatem jak najbardziej wychodzi!

20 minut temu, Astro napisał:

W całym zakresie obrotów? Rozumiesz o czym mówimy?

To nie ja mam rozumieć, tylko kolega. W szczególności o co chodziło z tymi około 60%.
Wywracanie kota ogonem może działa na przerażonych uwalanych studenciaków (jak widzę wylecieli po edycji posta, całkiem rozsądnie) ale nie na mnie.

Jeśli chodzi o mnie to w temacie silników spalinowych coś ogarniam: wymyśliłem silnik rotacyjny z nadrozprężaniem (znacznie gorszy niż ten z Liquid Piston) i oryginalny kompaktowy układ lotniczego silnika dwusuwowego wielkiej mocy (znakomity, ale rynek skończył się gdzieś około '45) .

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 minuty temu, Astro napisał:

współczuję twojemu EGO... Bardzo współczuję

Doskonale wszystkim wiadomo, że nie współczuje kolega nikomu i niczemu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

10 minut temu, Astro napisał:

Współczuję wszystkim i zawsze.

Czyli de facto nigdy.

10 minut temu, Astro napisał:

Zwłaszcza braciom moim mniejszym.

Hitler też bardzo przejmował się losem zwierząt. Tylko z ludźmi było jakby nieco gorzej.

 

 

15 minut temu, Astro napisał:

EGO

Może to będzie dla kolegi szok, ale niektórym ludziom po prostu samoistnie zatrybia w głowie że pewne rzeczy można zrobić lepiej i nie potrzeba do tego żadnego ego.

Edited by peceed

Share this post


Link to post
Share on other sites
44 minuty temu, Astro napisał:

nie cierpię hipokryzji, jak tchórzostwa i małostkowości... Bywa

Może to zwykła ejsoptrofobia?

7 minut temu, Astro napisał:

Czyli de facto ZAWSZE, ale jeśli nie widzisz, to tylko Twój problem.

Myli kolega priapizm z podnieceniem.

Edited by peceed

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 2.03.2020 o 15:05, peceed napisał:

Raczej "silnik z rotującą detonacją".

Silnik z rotującą falą detonacji. ROTDET :)
Tak czy inaczej wyciskamy grosze. Z paliwa chemicznego nie da się wycisnąć zbyt dużo więcej.
Jak komuś się marzą podróże do innych gwiazd to wydajność ciąg/masa paliwa- musi wzrosnąć tysiące razy. Tego nie da się po prostu zrobić bez pogwałcenia zasad zachowania energii dla paliw chemicznych.

To da się zrobić jedynie dla paliw jądrowych. 
Niemniej to dalej za mało na chociażby marne 100 ly. I tu już nic nie da się zrobić :)
W skali kosmosu c jest żółwim tempem. A jednocześnie największym możliwym. Czyli pozamiatane - wszechświat jest odcięty dla komunikacji (w sensie podróżniczym). I dla nas i dla kogokolwiek innego.
Możemy sobie tylko jak w kinie - oglądać akcje które już się dawno temu wydarzyły.

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites

"Czyli pozamiatane - wszechświat jest odcięty dla komunikacji (w sensie podróżniczym). "

Nie przesadzałbym. Dla istot dysponujących wiecznością i 100 tys. to pikuś. Coraz bardziej zbliżamy się do faktycznej nieśmiertelności i na świecie już żyją ludzie których córka albo wnuczka będzie żyła ponad 150 lat. A jak przebijemy tę barierę, to przebijemy każdą inną. Wzorce zapisane w DNA trwają z bardzo niewielkimi zmianami od miliardów lat. Wzorce zapisane w naszych księgach trwają od tysięcy lat, a pracujemy nad tym, żeby zapisane w nowoczesnych nośnikach trwały dziesiątki, jeśli nie setki tysięcy lat. Intensywnie pracujemy nad tym, aby całą ludzką złożoność zapisać w nieprzebranej ilości zer i jedynek, i jesteśmy na bardzo dobrej drodze, aby to osiągnąć. Co prawda, naszym wytworom jeszcze daleko do naszej wspaniałości, ale pamiętajmy - jesteśmy dopiero na początku tej drogi, a pierwsze, nie poradne kroki, zostały już na niej poczynione.

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 8.02.2023 o 09:58, GROSZ-ek napisał:

Nie przesadzałbym. Dla istot dysponujących wiecznością i 100 tys. to pikuś. Coraz bardziej zbliżamy się do faktycznej nieśmiertelności i na świecie już żyją ludzie których córka albo wnuczka będzie żyła ponad 150 lat.

A pewnie - ludzkość gdyby była szansa na nieśmiertelność - czekałoby coś w rodzaju gułagu.
Jak chcesz pogodzić bycie młodym z tym że starzy nie ustępują miejsca w łańcuchu pokarmowym - tylko przeciwnie - wykorzystując: wiek, kasę, doświadczenie i znajomości robią z tych młodych niewolników?
Nieśmiertelność oznaczałaby kompletne załamanie ekonomiczne ludzkości i zamiast o lotach do Plutona ludzkość rozmawiałaby czy warto ruszyć się 100 m do sklepu - bo nie warto.
Świat nieśmiertelności to świat nieustannych rewolucji i buntów.
Na szczęście nie grozi to nam zasadniczo.
150 lat to jest nic w porównaniu do nieśmiertelności.
To raptem przedłużenie agonii życia o jakieś 20 lat w relacji do najstarszych żyjących teraz i wcześniej ludzi.

W dniu 8.02.2023 o 13:09, Mariusz Błoński napisał:

W czasie przyszłym niedokończonym w odniesieniu do samego pomysłu to i owszem :D
Równie dobrze możesz napisać: toć kolonizujemy Marsa.
To także jest mit na którym świetnie się Elon zbudował. Do marketingu trzeba przyznać ma głowę.
Nawet jak tam polecimy i wylądujemy - co jest możliwe za kilkanaście lat, to jeden lot na 50 lat - a sprowadzenie tam olbrzymich ilości zapasów i ludzi - to są setki lat różnicy i nie wiadomo po co to w zasadzie robić.

Stałe bazy na Księżycu - to ma jakiś sens a i tak jest za trudne mimo iż lot tam w porównaniu do lotu na Marsa to jak wycieczka do warzywniaka w porównaniu do podróży na inny kontynent.

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzięki Teleskopowi Hubble'a, niezwykle rzadkie, tajemnicze eksplozje kosmiczne, stały się jeszcze bardziej tajemnicze. Historia LFBOT (Luminous Fast Blue Optical Transient) rozpoczęła się od słynnej Krowy (AT2018cow), gdy zaobserwowano eksplozję podobną do supernowych, którą wyróżniała wyjątkowa jasność początkowa, bardzo szybkie tempo zwiększania jasności oraz błyskawiczne tempo przygasania. Najpierw naukowcy ogłosili, że rozwiązali zagadkę, rok później przyznali, że nie wiadomo, z czym mamy do czynienia, a w 2020 roku ogłoszono odkrycie nowej klasy eksplozji kosmicznych. Minęły kolejne trzy lata i tajemnica tylko się pogłębiła.
      Obecnie znamy 7 LFBOT. Najnowszym tego typu zjawiskiem jest Zięba, oficjalnie zwana AT2023fhn. Wydarzenie ma wszelkie cechy LFBOT: gwałtownie zwiększająca się jasność, intensywna emisja w paśmie światła niebieskiego, szybkie osiągnięcie maksymalnej jasności i przygaśnięcie w ciągu kilku dni. Jednak – w przeciwieństwie to wszystkich innych zjawisk tego typu – Zięba nie narodziła się w galaktyce. Analizy przeprowadzone za pomocą Teleskopu Hubble'a wykazały, że do eksplozji doszło pomiędzy dwiema galaktykami. Zięba była oddalona o 50 000 lat świetlnych od większej galaktyki spiralnej i 15 000 lat świetlnych od mniejszej galaktyki.
      Analizy Hubble'a były kluczowe, gdyż dzięki nim zobaczyliśmy, że to zjawisko różniło się od innych. Bez Hubble'a byśmy się tego nie dowiedzieli, mówi Ashley Chrime, główny autor artykułu, w którym opisano wyniki badań.
      Wedle jednej z hipotez LFBOT to rzadki rodzaj wybuchów zwanych kolapsem rdzenia gwiazdy (core-collapse supernowae). Ten typ eksplozji związany jest nierozerwalnie z olbrzymimi młodymi gwiazdami. Zatem do takich zdarzeń nie może dochodzić z dala od miejsc powstawania gwiazd, gdyż młoda gwiazda nie miałaby czasu na migrację. Wszystkie wcześniejsze LFBOT miały miejsce w ramionach galaktyk spiralnych. Natomiast Zięba pojawiła się z dala od jakiejkolwiek galaktyki. Im więcej dowiadujemy się o LFBOT, tym bardziej nas zaskakują. Wykazaliśmy, że LFBOT może mieć miejsce z dala od centrum najbliższej galaktyki, a lokalizacja Zięby jest inna, niż można by się spodziewać po jakiejkolwiek supernowej, dodaje Chrimes.
      Zjawisko AT2023fhn, Zięba, zostało zauważone przez Zwicky Transient Facility. To naziemny aparat o niezwykle szerokim kącie widzenia, który co dwa dni skanuje niebo nad całą półkulą północną. Automatyczny alert o zaobserwowaniu nowego zjawiska trafił do astronomów 10 kwietnia 2023 roku. Zespoły, które czekały na pojawienie się nowego LFBOT, natychmiast skierowały nań swoje instrumenty badawcze. Badania spektroskopowe przeprowadzone przez teleskop Gemini South wykazały, że temperatura Zięby wynosi niemal 20 000 stopni Celsjusza. Teleskop pozwolił też na oszacowanie odległości Zięby od Ziemi, dzięki czemu można było określić jasność zjawiska. Te informacje w połączeniu z danym z Chandra X-ray Observatory i Very Large Array pozwoliły na potwierdzenie, że mamy do czynienia z nowym LFBOT.
      Teraz dzięki Hubble'owi można wykluczyć, że LFBOT to kolaps rdzenia gwiazdy. Być może zjawiska te są spowodowane rozerwaniem gwiazdy przez czarną dziurę o masie od 100 do 1000 mas Słońca. Tutaj przydałoby się zbadanie miejsca wystąpienia Zięby za pomocą Teleskopu Webba. Mógłby on pomóc w stwierdzeni, czy Zięba nie pojawiła się w gromadzie kulistej lub halo jednej z dwóch sąsiadujących galaktyk. Gromady kuliste to najbardziej prawdopodobne miejsca występowania średnio masywnych czarnych dziur.
      Tak czy inaczej, wyjaśnienie zagadki LFBOT będzie wymagało odkrycia i zbadania większej liczby zjawisk tego typu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W odległości 180 milionów lat świetlnych od Ziemi miało miejsce wydarzenie, jakiego wcześniej nie obserwowano. Doszło tam do niezwykle rzadkiej eksplozji FBOT (Fast Optical Blue Transient), która do tego była bardzo płaska. Dotychczas zarejestrowano zaledwie 4 FBOT. Pierwszą eksplozję tego typu odkryto w 2018 roku i kolokwialnie nazwano Krową. Naukowcy wciąż nie rozumieją mechanizmu FBOT. Jakby tego było mało, obecna eksplozja miała wielkość Układu Słonecznego i była bardzo płaska, tymczasem eksplozje powinny mieć kształt sferyczny.
      Eksplozje gwiazd niemal zawsze mają kształt sfery, gdyż same gwiazdy są sferyczne. Tymczasem właśnie zarejestrowana krowa była najbardziej asferyczną ze wszystkich eksplozji. Kilka dni po jej zauważeniu astronomowie odkryli, że utworzyła ona dysk. Nie wykluczają, że powstał on z materiału wyrzuconego przez gwiazdę bezpośrednio przed wybuchem. Być może te niezwykle cechy nowego FBOT-a pomogą w wyjaśnieniu mechanizmu takich zjawisk.
      Bardzo mało wiemy o eksplozjach FBOT. Nie zachowują się tak, jak powinny zachowywać się eksplodujące gwiazdy. Są zbyt jasne i zbyt szybko ewoluują. Są po prostu dziwaczne. A ta nowa najnowsza czyni je jeszcze bardziej dziwacznymi, mówi doktor Justyn Maund z University of Sheffield. Oby to rzuciło nowe światło na nie. Nigdy nie sądziliśmy, że eksplozja może być tak asferyczna. Istnieje kilka możliwych wyjaśnień tego zjawiska. Być może gwiazda utworzyła dysk bezpośrednio przed eksplozją, albo FBOT to nieudana supernowa, gdzie jądro gwiazdy zapadło się tworząc czarną dziurę lub gwiazdę neutronową, która pochłonęła resztę gwiazdy, zastanawia się uczony.
      Odkrycia dokonano przypadkiem, gdy naukowcy zauważyli rozbłysk spolaryzowanego światła. Dokonali pomiary polaryzacji i zauważyli płaską eksplozję wielkości Układu Słonecznego. Zespół z Sheffield chce do wyszukiwania kolejnych FBOT wykorzystać Vera C. Rubin Observatory, wyjątkowy teleskop, który ma rozpocząć pracę w sierpniu bieżącego roku.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Inżynierowie z NASA skonstruowali i przetestowali pierwszy pełnoskalowy silnik rakietowy z rotującą detonacją (RDRE – rotating detonation rocket engine). Tego typu napęd może być przyszłością lotów kosmicznych. Dzięki niemu bowiem rakiety będą lżejsze, mniej skomplikowane i zużyją mniej paliwa. Zaledwie trzy lata temu powstał matematyczny model takiego silnika oraz niewielki prototyp, co pozwoliło inżynierom na rozpoczęcie testów urządzenia.
      Konwencjonalny silnik rakietowy uzyskuje ciąg dzięki spalaniu paliwa i wyrzucaniu go z tyłu. Silnik z rotującą detonacją składa się z koncentrycznych cylindrów, pomiędzy które wpływa paliwo. Zostaje ono tam zapalone. Dochodzi do gwałtownego uwolnienia ciepła w postaci fali uderzeniowej. Jest to silny impuls gazów o wysokiej temperaturze i ciśnieniu, które poruszają się szybciej od prędkości dźwięku. O ile w konwencjonalnych silnikach stosowane są liczne podzespoły odpowiedzialne za kierowanie i kontrolowanie reakcji spalania, to nie są one potrzebne w silnikach RDRE. Napędzana procesem spalania fala uderzeniowa w sposób naturalny przemieszcza się w komorze, zapalając kolejne porcje paliwa. To bardzo gwałtowny proces, w wyniku którego można uzyskać większy ciąg, zużywając przy tym mniej paliwa.
      NASA poinformowała właśnie o wynikach ubiegłorocznego testu silnika RDRE. Został on uruchomiony kilkanaście razy i pracował w sumie przez 10 minut. Celem testu było sprawdzenie, czy poszczególne podzespoły są w stanie wytrzymać przez dłuższy czas ekstremalne temperatury i ciśnienie.
      Podczas pracy z pełną mocą silnik przez niemal minutę wygenerował ciąg o mocy ok. 18 kN, czyli ok. 400 razy mniejszy niż ciąg F-1, najpotężniejszego w historii jednokomorowego silnika na paliwo płynne, który napędzał Saturna V, najpotężniejszą rakietę w dziejach. Średnie ciśnienie w komorze spalania wyniosło 4,2 MPa. To najwyższa wartość ciśnienia osiągnięta w tego typu silniku.
      Udane testy RDRE pozwalają NASA myśleć o wykorzystaniu tej technologii w przyszłości. Obecnie inżynierowie pracują nad RDRE wielokrotnego użytku, który wygeneruje ciąg 44,5 kN. Posłuży on do testów porównujących tego typu konstrukcję z obecnie używanymi silnikami.


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas otwierania butelki szampana powstaje naddźwiękowa fala uderzeniowa, informują naukowcy z Francji i Indii. Symulacje z zakresu dynamiki płynów pozwoliły zbadać tworzenie się, ewolucję i rozpraszanie fali uderzeniowej wydobywającej się z szyjki butelki. Badania nad otwieraniem szampana mogą dostarczyć cennych informacji nt. naddźwiękowego przepływu cieczy zarówno w rakietach kosmicznych, pociskach balistycznych czy turbinach wiatrowych. Znajdą one zastosowania przy produkcji elektroniki, jak i budowie pojazdów podwodnych.
      Chcieliśmy lepiej zrozumieć niespodziewane zjawisko naddźwiękowego przepływu, który ma miejsce podczas otwierania szampana. Mamy nadzieję, że nasze symulacje dostarczą pożytecznych wskazówek naukowcom, którzy mogą potraktować butelkę szampana jak mini laboratorium, mówi współautor badań, Robert Georges z Université de Rennes 1.
      W czasie początkowej fazy odkorkowywania, mieszanina gazów jest częściowo blokowana przez korek, co zapobiega osiągnięciu prędkości dźwięku przez buzujący pod korkiem płyn. W miarę, jak korek opuszcza szyjkę, mieszanina gazów uchodzi z butelki promieniście, równoważąc swoje ciśnienie za pomocą kolejnych fal uderzeniowych. Fale te tworzą wzór diamentów Macha, wzorców typowych dla silników odrzutowych. Symetryczny kształt butelki powoduje, że uchodzący z naddźwiękową prędkością gaz ma kształt korony. W końcu ciśnienie spada na tyle, że prędkość ulatniającego się gazu jest mniejsza niż prędkość dźwięku.
      Teraz naukowcy chcą zbadać inne parametry wpływające na cały proces, takie jak temperatura, objętość, średnica szyjki oraz procesy fizykochemiczne towarzyszące odkorkowywaniu butelki szampana. Chcieliby na przykład sprawdzić, jak tworzenie się kryształów lodu, spowodowane nagłym spadkiem temperatury rozprężających się gazów, wpływa na ich naddźwiękowy przepływ.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W końcu udało się przeprowadzić testowy lot Starship SN8. Lot, który zakończył się spektakularną eksplozją rakiety. Nie było to jednak zbyt wielkim zaskoczeniem. Oceniano bowiem, że szanse, iż rakieta wyląduje nietknięta wynoszą około 30%.
      Starship SN8 wystartował wczoraj o godzinie 23:45 czasu polskiego z ośrodka testowego SpaceX w pobliżu wsi Boca Chica w Teksasie. Jego celem było osiągnięcie wysokości 12,5 kilometra, wykonanie kilku skomplikowanych manewrów – w tym odwrócenie się poziomo w celu spowolnienia opadania – powrót do pozycji pionowej i pionowe lądowanie. SN8 wykonał wszystkie zadania, z wyjątkiem ostatniego. W 6 minut i 42 sekundy po starcie doszło do wielkiej eksplozji na lądowisku. Wszystko wskazuje na to, że Starship miał podczas lądowania zbyt dużą prędkość.
      Firma SpaceX uznała jednak test za sukces. Podczas lądowania ciśnienie w zbiorniku paliwowym na szczycie rakiety było zbyt niskie, przez co silniki nie wyhamowały pojazdu do odpowiedniej prędkości. Mamy jednak wszystkie dane, jakich potrzebowaliśmy. Gratulacje dla całego zespołu SpaceX, napisał na Twitterze Elon Musk. Niedługo potem dodał: Marsie, przybywamy!.
      Wczorajszy test był najbardziej skomplikowany ze wszystkich dotychczasowych testów Starship. Wcześniej pojazdy te (Starhopper, SN5 i SN6) osiągały wysokość około 150 metrów. Były prostymi konstrukcjami, wyposażonymi w jeden silnik Raptor. SN8 to znacznie bardziej skomplikowany pojazd, o większych możliwościach. Korzysta on z trzech Raptorów, wyposażony jest w klapy i nos. Wszystkie te nowe elementy spisały się na medal, zapewnił Musk. Udane wznoszenie, przełączenie na górny zbiornik, precyzyjna praca klap, które naprowadziły rakietę na lądowisko, cieszył się założyciel SpaceX.
      Pojazdy Starships mają w przyszłości latać na Księżyc, Marsa i w inne miejsca. Docelowo cały system będzie składał się dwóch zasadniczych elementów – pojazdu Starship, który w przyszłości będzie wyposażony w sześć silników Raptor oraz z olbrzymiej rakiety SuperHeavy, napędzanej około 30 silnikami. Oba elementy mają być wielokrotnego użytku, oba konstruowane są tak, by po starcie i lądowaniu były szybko gotowe do kolejnego startu.
      SpaceX chce, by Starship i SuperHeavy były wkrótce gotowe do regularnych lotów. Musi być to nieodległa perspektywa, gdyż NASA rozważa wykorzystanie Starship podczas załogowej misji na Księżyc. Elon Musk ogłosił niedawno, że SpaceX zorganizuje pierwszą załogową misję na Marsa już w roku 2026, szybko jednak dodał, że jeśli będziemy mieli szczęście, to misja taka odbędzie się już w roku 2024.
      Jeśli traktować te zapewnienia poważnie, to kolejne loty Starship muszą odbywać się często. Wiemy, że Starship SN9jest już niemal gotowa. Trwają też prace nad wersją SN10. Obie wersje będą bardzo podobne do SN8, mają jednak zawierać sporo niewielkich usprawnień. Duże zmiany przewidziane są w wersji SN15.
       


      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...