能不能发动机减推力做到大气层内不超音速

来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/05/03 00:41:23
火箭只要到几千米高空就开始超音速，而且速度越来越大，造成很大的空气阻力，和载荷损失。那么，采用变推力的发动机并充分利用变推力性能，能不能减小加速度和速度，保证大气层内不超音速或者小幅超音速，最大程度的减小损失？火箭只要到几千米高空就开始超音速，而且速度越来越大，造成很大的空气阻力，和载荷损失。那么，采用变推力的发动机并充分利用变推力性能，能不能减小加速度和速度，保证大气层内不超音速或者小幅超音速，最大程度的减小损失？
就是因为低空空气阻力大，所以火箭要以尽可能快的飞出大气层，不然在大气层内的时间越多，能量损失越大。
wangwang623 发表于 2014-4-4 17:55
就是因为低空空气阻力大，所以火箭要以尽可能快的飞出大气层，不然在大气层内的时间越多，能量损失越大。
神论。。。。
推力除了克服空气阻力，还用于克服重力。飞得慢了，用于克服重力消耗的推进剂就多了
速度过低会导致爬升时间过长，这样重力冲损失过大，得不偿失。
nimbostratus 发表于 2014-4-4 17:56
神论。。。。
那位仁兄说的没错，这就是为什么火箭的第一级要尽量追求大推力，对比冲（效率）的要求没有那么高，而上面级发动机却相反的原因。因为除了空气阻力外，火箭还有另一个能量损耗大户——发动机本身，更长时间的燃烧反而浪费了更多燃料。当前火箭的发射模式，实际上是考虑了这两种因素的结果。
加速到第一宇宙速度需要时间的

慢慢升空后还是要加速入轨

没省什么燃料

飞船需要的总推力还是那么点

类似你说的加速方案很早就有了

NASA以前用大型飞机挂着X15进行的实验最终达到100KM的高空

早就了人类史上第一个开着飞机进太空的太空人

90年代的设想是建造超大型的喷气飞机驼着飞船上天

但操作难度太大，到现在为止还没有安全可靠的方法能实现这一设想

现在单级入轨的飞行器比较时髦

No9527 发表于 2014-4-4 18:27
加速到第一宇宙速度需要时间的

慢慢升空后还是要加速入轨


常规火箭好实现的多，只要求使用变推力发动机和软件修改就行。

空中发射方式当然更好，不过到目前为止，只有飞马座成功应用。
No9527 发表于 2014-4-4 18:27
加速到第一宇宙速度需要时间的

慢慢升空后还是要加速入轨


常规火箭好实现的多，只要求使用变推力发动机和软件修改就行。

空中发射方式当然更好，不过到目前为止，只有飞马座成功应用。
nimbostratus 发表于 2014-4-4 21:51
常规火箭好实现的多，只要求使用变推力发动机和软件修改就行。

使用吸气式发动机的当然更好，不过到目 ...
推力计算是看质量和正方向上位移的距离的关系，和时间没什么关联

你产生推力小，也就是消耗燃料少，位移就小，你消耗大，能获得的位移也就大

质量距离一致的情况下消耗的燃料没什么区别

飞行和地面移动不一样

飞行是在对抗重力，当你离开地面起就始终存在

地面移动克服的是惯性，即使没推力也可以依赖惯性滑行

汽车可以少踩点油门依靠滑行来省油，火箭这种正面对抗重力的飞行方式可没有讨巧的方法
No9527 发表于 2014-4-4 22:54
推力计算是看质量和正方向上位移的距离的关系，和时间没什么关联

你产生推力小，也就是消耗燃料少，位 ...
又是神论。
nimbostratus 发表于 2014-4-4 23:04
又是神论。
这是物理

刚才忘了把空气阻力给算进去了

如果在稀薄空气中加速的确能减小燃料消耗

但同时质量变化曲线和距离变化曲线成反比

低速段会消耗更多的燃料，这部分消耗最终使得高速段的节约没有什么意义

而且进入加速的时间太晚的话距离入轨速度不够就需要绕地飞行来加速，这对燃料消耗更不利

说起来上面有个人一开始就得出我现在这个结论了。。。。。。。
nimbostratus 发表于 2014-4-4 23:04
又是神论。
物理不好好学 老说人家神论。。。
在大气层内做功时间越长你要抵消重力消耗的能量也就越大。所以我说了干脆做个几百公里的电磁发射轨道把火箭发射出去算了。在西藏之类的地方发射的话空气阻力也能小不少
低空段也不能太快。，太快会出问题的。。尤其是我国这种细长的，阻力太大不小心会断的。。要不就是翻跟斗。。这需要采集数据建模优化了，，
空阻造成的损失不是问题, 火箭在低空也就是mach2左右, 和普通战机没有多大差别.

最大动压(max Q) 才是大问题. 设计上最大动压若比实际动压低火箭就散架. 提高最大动压又造成箭身结构加重(由逃逸塔到最底的第一级), 再乘上安全系数, 对有效载荷的影响惊人.

其中一个可行的方法是通过调低推力来控制速度, 使动压维持在低水平, 直至空气密度降低后才加速. 这样一来同时也提高推进剂的需求.

最后当然也可以改进技术 (如物料, 生产工艺, 结构设计) 使箭身结构加强同时又不太增加重量.
空阻造成的损失不是问题, 火箭在低空也就是mach2左右, 和普通战机没有多大差别.

最大动压(max Q) 才是 ...
最好是低空飞的稍慢一些
但是推比小了对稳定性不是很有利
最好说有优化的火箭外形能提供一些升力
callmeK 发表于 2014-4-5 13:13
最好是低空飞的稍慢一些
但是推比小了对稳定性不是很有利
最好说有优化的火箭外形能提供一些升力
航天飞机和土星五号大约在10~15公里高空穿过maxQ, 那时速度在mach 2 以下. 航天飞机, 好像土星五号也是要在穿过maxQ前调低推力控制速度的.

"最好说有优化的火箭外形能提供一些升力", 投入科研及工程设计还要测试无数时间, 最后只"提供一些升力", 还要每年才打几发, 有人肯干吗? 请别忘记发火箭不是F-1赛事, 能够不惜工本为求比对手强一点点. 火箭说白了就是大货车.
空射吧。满足楼主的需求。
longxia 发表于 2014-4-4 23:42
物理不好好学 老说人家神论。。。
本来就是神轮，要是赞同楼主，这说明你的物理也没好好学
鬼眼老三 发表于 2014-4-6 01:12
航天飞机和土星五号大约在10~15公里高空穿过maxQ, 那时速度在mach 2 以下. 航天飞机, 好像土星五号也是要 ...
max Q通常发生在跨音速阶段，USAF要求箭体强度至少要能承受1.25倍max Q

不能只看力的大小而忽略了作用时间的长短。高速时阻力大但做功时间短，低速阻力小但做功时间长，而且除了阻力损失外还有重力损失，而后者仅与时间成正相关，在低空滞留越久，重力越大且做功时间越长。综合考虑两个因素的结果就是所有的火箭飞行剖面都是前期几乎垂直上升，以尽可能短的时间越过卡门线。
nimbostratus 发表于 2014-4-4 23:04
又是神论。
神论个头啊，又不是不能算，超音速乘大气层内飞行时间，你如果亚音速乘飞行时间，比下能量差异就可以了。。。算么不算，就说人家神论，全世界那么多航天工程师都SB啊？
nimbostratus 发表于 2014-4-4 17:56
神论。。。。
推荐玩坎巴拉太空计划 with RKSP插件包
cmj9808 发表于 2014-4-7 11:25
max Q通常发生在跨音速阶段，USAF要求箭体强度至少要能承受1.25倍max Q

不能只看力的大小而忽略了作用 ...
"前期几乎垂直上升"是因为空间火箭都使用引力转向轨道, 这个轨道方案对结构要求最低, 重力损失也相对地低, 就是在月面环境没有空阻下发射还是"前期几乎垂直上升"的. 与空阻没有多大关系.

第一级燃烧的中后期, 那时空阻已经很低, 因为减重而造成推力过大和加速过快, 箭身结构受压过大, 如土星五号必需把五台发动机关上中间那台. 就是说因为结构的约制, 造成了以下的决择, 不是后期推力过大或过剩推力(死重)过多, 就是升空初期加速低下. 再一次, 问题很多时还够不上空阻.

空阻和动压算式上很相近, 两者都是主要取决於空气密度和机身速度. 可是概念上空阻是计算因阻力造成速度损失, 动压是计算阻力对机身结构造成的压力. 前者降低效能, 后者是灾难.
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