两种航天电磁助推设想

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 22:39:47


第一种是滑越式助推系统
这种设想简而言之就是辽宁号滑越甲板的某种的放大型,具体是在青藏高原某处选一高峰建一个大曲率半径的越升滑道以类似电磁弹射的方式把带冲压发动机和火箭发动机的空天飞机以足够的速度发射出去,这个好处是能增加载荷和减少燃料,所以我称其为助推系统。
第二种是螺旋式轨道电磁助推/发射系统
这个设想要复杂很多,能想到的基本问题有如下:
1要想一次把载荷加速到超过第一宇宙速度以上,考虑动势能转换和气动损耗出口初速必须要达到8Km/S以上。问题是如何达到这个初速,加速段的气动损耗是必须考虑。一个有效的手段是建一个封闭的真空管线,好处是接近零的空气阻力,无激波的问题。接下来的问题是如果要把载荷加速到如此高的初速需要多少时间?需要多长的加速段?简单点v=at;S=1/2at2设想加速度为10G时为82秒,加速段大致为33km.
2发射轨道最后的倾角必须要能满足载荷入轨的要求,也就是说加速段不能是在一个平面上,为了能达到所需要的倾角和出口高度,必须把出口设置在尽可能高的空气稀薄的地方,这同样要选择在高山上。为什么不采用第一种直接越升的轨道呢?问题的关键在向心力上,如果轨道的曲率半径过小的话,按向心力公式F=mv2/r计算的出来的轨道和载荷所要承受的G值可能超出允许的值,如果要保持F一定的情况下r必须要随v增大。如果速度增加而半径不变时F是随着V的平方值在增加的,所以必须要采取相应的措施加大曲率半径,同时意味着加速段的长度要增加而加速度要减小。如此大的曲率半径绝对不可能如过山车般建在地面上,必须要有相当的部分建在地下且必然是倾斜布置的,毕竟下挖的地表以下的深度也是有限的。以上这些将导致这个加速管线必然是个复杂的三维曲线。
3载荷悬浮的问题.在G值不大时可用电磁悬浮,这也是要建大半径的原因。在G值大时必须要使用可用的固体润滑剂,能想到的可用的是冰。气密问题,基本解决方法是使用气阀分段封闭,发射时再依次分段打开,关键的出口装置暂时还没想好。另外能想到的问题有:怎样实现从真空状态到低气压状态的转换及如何解决音爆激波的问题。怎样加固管线以防止出现地震等自然灾害带来的威胁等等。
4能力有限载荷托盘的设计及载荷的气动外形设计都没有什么概念。
可能还有些其它实际工程实施的问题。


第一种是滑越式助推系统
这种设想简而言之就是辽宁号滑越甲板的某种的放大型,具体是在青藏高原某处选一高峰建一个大曲率半径的越升滑道以类似电磁弹射的方式把带冲压发动机和火箭发动机的空天飞机以足够的速度发射出去,这个好处是能增加载荷和减少燃料,所以我称其为助推系统。
第二种是螺旋式轨道电磁助推/发射系统
这个设想要复杂很多,能想到的基本问题有如下:
1要想一次把载荷加速到超过第一宇宙速度以上,考虑动势能转换和气动损耗出口初速必须要达到8Km/S以上。问题是如何达到这个初速,加速段的气动损耗是必须考虑。一个有效的手段是建一个封闭的真空管线,好处是接近零的空气阻力,无激波的问题。接下来的问题是如果要把载荷加速到如此高的初速需要多少时间?需要多长的加速段?简单点v=at;S=1/2at2设想加速度为10G时为82秒,加速段大致为33km.
2发射轨道最后的倾角必须要能满足载荷入轨的要求,也就是说加速段不能是在一个平面上,为了能达到所需要的倾角和出口高度,必须把出口设置在尽可能高的空气稀薄的地方,这同样要选择在高山上。为什么不采用第一种直接越升的轨道呢?问题的关键在向心力上,如果轨道的曲率半径过小的话,按向心力公式F=mv2/r计算的出来的轨道和载荷所要承受的G值可能超出允许的值,如果要保持F一定的情况下r必须要随v增大。如果速度增加而半径不变时F是随着V的平方值在增加的,所以必须要采取相应的措施加大曲率半径,同时意味着加速段的长度要增加而加速度要减小。如此大的曲率半径绝对不可能如过山车般建在地面上,必须要有相当的部分建在地下且必然是倾斜布置的,毕竟下挖的地表以下的深度也是有限的。以上这些将导致这个加速管线必然是个复杂的三维曲线。
3载荷悬浮的问题.在G值不大时可用电磁悬浮,这也是要建大半径的原因。在G值大时必须要使用可用的固体润滑剂,能想到的可用的是冰。气密问题,基本解决方法是使用气阀分段封闭,发射时再依次分段打开,关键的出口装置暂时还没想好。另外能想到的问题有:怎样实现从真空状态到低气压状态的转换及如何解决音爆激波的问题。怎样加固管线以防止出现地震等自然灾害带来的威胁等等。
4能力有限载荷托盘的设计及载荷的气动外形设计都没有什么概念。
可能还有些其它实际工程实施的问题。
地球大气太密,电磁加速要么造高要么高速穿底层大气,得不偿失
怎么感觉都是文科生喜欢讨论此类问题?
想用地面电磁助推直接进入近地轨道基本上是不太可能的!

如果用地面助推,沿着大周长的环形轨道加速后引导进入沿山体环形上升的轨道,在接近7-8KM的山顶出口达到5-6M超燃发动机点火速度,直接跨越丫燃阶段,这个倒还靠谱一点,不过,这个轨道的成本可不是一般的高哦,按这个速度,应该磁悬浮了吧,还有超音速时的音爆对洞壁及轨道的影响,万一失控的成本,折算起来,还是突破亚燃和超燃之间的无缝衔接成本比较低一点,而且不限制起飞场地,只要是机场,都可以起飞,慢慢折腾吧,咱还等得起
errai 发表于 2014-1-25 10:40
想用地面电磁助推直接进入近地轨道基本上是不太可能的!

如果用地面助推,沿着大周长的环形轨道加速后引 ...
http://lt.cjdby.net/forum.php?mo ... page%3D1&page=2
2万亿人民币哦
chendelei1980 发表于 2016-5-17 01:01
http://lt.cjdby.net/forum.php?mod=viewthread&tid=2228151&extra=page%3D1&page=2
2万亿人民币哦{:lol ...
2亿连轨道都造不出来,没有花光全世界的GDP,估计连个样机都都不可能看到
按照你的计算,10G的过载,80秒内直接加速到第一宇宙速度,轨道长度不是30km,是300km。
他说的是环形轨道,这个300公里不是一圈跑完,可以绕十圈(其实我觉得还可以多绕几十圈,反正是磁悬浮,利用绕圈延长点加速时间吧加速度降下来对于负载以及载人都有利),类似于回旋加速器的原理。这个环形轨道实际上是个抽真空的大管子,所以在里面加速没有空气激波和热障的问题。在最后发射出膛时利用类似于火车“搬道岔”的方式转向发射管道(同样是抽真空的次悬浮密闭加速轨道,但是分成多段,段间有快速启闭的气密门)。这个发射管道可以沿山峰伸向6000米以上的高度(在青藏高原这样的地形不难找),如果出膛速度在3-5马赫以上,然后再用超然冲压发动机加速一下就可以入轨了吧?这样起码可以代替目前传统运载火箭的第一级了。入轨能把出膛速度提高到10马赫以上,甚至可以取代第二级……
很好的设想!赞一个!
其实我个人觉得磁悬浮加速轨道应该分成两部分——环形加速轨道和倾斜发射轨道,前者内部始终抽真空,用于回旋加速,避免气动激波和热障问题,而且可以绕多圈在里面慢慢加速以降低加速度,而发射轨道是要分多节用快速启闭自动气密门来隔开,且出口海拔高度越高越好(至少在5000-6000米以上)
       简言之,这就是一个放大了的回旋加速器!
spacedog 发表于 2016-5-18 17:14
他说的是环形轨道,这个300公里不是一圈跑完,可以绕十圈(其实我觉得还可以多绕几十圈,反正是磁悬浮,利 ...

环形更不可能。。。高速大质量物体,在轨道上只能走近似直线。。。

你300公里 分30圈,那么每圈10公里,也就是半径1.6公里的圆,高铁都不敢跑全速。

电力推进美国在搞,大规模应该还得十年
离心力=质量*速度的平方/半径

也就是100公里/小时(汽车速度)的速度到1000公里/小时(亚音速)的速度,离心力增加了100倍

1马赫大约是1200公里/小时。
8公里10g离心力的话需要半径640公里
cdcirio991 发表于 2016-5-18 17:33
环形更不可能。。。高速大质量物体,在轨道上只能走近似直线。。。

你300公里 分30圈,那么每圈10公 ...
可以是一圈30公里绕10圈啊?为什么非得每圈10公里?
加速度不必那么高啊,可以在30公里的环形轨道上多绕几圈,比如绕30圈,那么加速度就只要3g,这样对载荷的适应性就好多了。这样离心力也好处理些……


环形多转几圈,切向加速度没问题了,
但是离心力产生的高径向g力你怎么解决?

环形多转几圈,切向加速度没问题了,
但是离心力产生的高径向g力你怎么解决?
alucrad 发表于 2014-1-18 00:23
**** 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽 ****
就提高初速度单一功能也有很大的意义。
errai 发表于 2014-1-25 10:40
想用地面电磁助推直接进入近地轨道基本上是不太可能的!

如果用地面助推,沿着大周长的环形轨道加速后引 ...
达到亚音速就有很大的意义!对于降低第一级的重量就具有很大意义。
环形多转几圈,切向加速度没问题了,
但是离心力产生的高径向g力你怎么解决?
我觉得,采用单圈大环形加速,然后高铁切换轨道一样再加速完成后个切换成弧形上升轨道,载荷可以径向放置,只要加速到5马赫就行。
我觉得,采用单圈大环形加速,然后高铁切换轨道一样再加速完成后个切换成弧形上升轨道,载荷可以径向放置 ...
5马赫可能太高,超音速总行吧!
既然是环形,可以慢慢加速,加速上1000圈也无所谓,都在一个环里面,关键是向心加速度需要控制,这决定了最高速度和半径,个人觉得是不错的设想,关键是有没有那么多东西要打到轨道里面,需求才是核心,按照目前的看法,长伍都任务不满,需要找活
环形是不可能的,在可控加速度条件下,环形加速与其直径加速效果一样,改变速度的方向就需要加速度,所以直线加速是最有效的。由于考虑地球的曲度,与加速器的长度,最理想的是直线加速,由于初速度太大,不大可能利用滑越式轨道。


还是直线靠谱,如果搞个50-70KM的磁悬浮轨道,加速度2-3G,出口高度4000-5000米,末速度2000-3000KM/H,发射质量50吨,现有技术再突破一下应该问题不大。两级或一级半入轨,LEO载荷可以到2-5吨,每天发射几次,还是非常可观。

还是直线靠谱,如果搞个50-70KM的磁悬浮轨道,加速度2-3G,出口高度4000-5000米,末速度2000-3000KM/H,发射质量50吨,现有技术再突破一下应该问题不大。两级或一级半入轨,LEO载荷可以到2-5吨,每天发射几次,还是非常可观。