请教一个问题,如果是做成核聚变发动机,比冲能到多少?

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/29 00:57:13


就是直接拿聚变燃料也当推进燃料,相当于飞船后面喷出核燃料然后聚变掉推进飞船前进
如果喷气速度能到1000公里/S,那似乎比冲能到10万秒吧

就是直接拿聚变燃料也当推进燃料,相当于飞船后面喷出核燃料然后聚变掉推进飞船前进
如果喷气速度能到1000公里/S,那似乎比冲能到10万秒吧
喷气速度1000公里/小时,比冲才280s,比液体火箭发动机还低。。。
yyy333ddd333 发表于 2014-11-20 12:36
喷气速度1000公里/小时,比冲才280s,比液体火箭发动机还低。。。
打错了
是1000公里/S.
用核聚变的话推力肯定小于化学能发动机的说,一个是能量转化问题一个是瞬时的做功问题。火箭的体积相对要小。核反应堆也会小,那功率上就会被卡住,而且还需要空间放工质。不过持续时间上有优势的说。
2014-11-20 17:13 上传


猎杀m1a2 发表于 2014-11-20 17:14
楼主,我想起了两个东西,就是你说的


是啊,昨晚上失眠就瞎想,突然明白,按照目前情况,人类真想在太阳系内好好转转,即使是想在离太阳较远的地方建设长期载人空间站,最好都要上这种聚变发动机,氢氧燃料发动机完全不行。离子发动机实际上动力没办法解决,一是比冲还是太小,二即使太阳能能加速,减速也是大麻烦,离太阳几十亿公里的地方太阳能发电效率太低了。人类要想把载人的足迹踏遍整个太阳系,飞船速度至少要到1000公里/S才靠谱(这速度对远些的太阳系天体都做不到一年内往返),看来,只能等到下一次物理大飞跃+新工业革命了
猎杀m1a2 发表于 2014-11-20 17:14
楼主,我想起了两个东西,就是你说的


是啊,昨晚上失眠就瞎想,突然明白,按照目前情况,人类真想在太阳系内好好转转,即使是想在离太阳较远的地方建设长期载人空间站,最好都要上这种聚变发动机,氢氧燃料发动机完全不行。离子发动机实际上动力没办法解决,一是比冲还是太小,二即使太阳能能加速,减速也是大麻烦,离太阳几十亿公里的地方太阳能发电效率太低了。人类要想把载人的足迹踏遍整个太阳系,飞船速度至少要到1000公里/S才靠谱(这速度对远些的太阳系天体都做不到一年内往返),看来,只能等到下一次物理大飞跃+新工业革命了
个人胡说几句。核聚变发动机的理论比冲跟核聚变燃料的种类有关,比如用He3、硼什么的,就跟D-T反应不同。可以搜索他们各自的核反应方程式,找出其中带电聚变产物(一般是氦核)的能量,换算成速度,这基本就是它的极限比冲了。当然还要乘以一下带电粒子总质量跟燃料总质量的百分比。因为反应产生的中子,虽然也具有动能,但是它不带电,无法使用电磁手段约束向后喷射,这样很难对总冲量产生太大贡献(也可能有一点贡献,前冲中子被包层吸收,后射的直接进自由空间,这就有了。这跟具体发动机结构有关,但贡献应该不会太大)。将来科技升级了或许还能利用,但那是后话,暂且不论。

具体数值自己算吧,不会很难的。
直接喷射核反应物是无法想象的,通用的核火箭都是用核反应堆加热液氢把液氢高速喷射出去,可达到900秒的比冲,是常规燃料的2倍多。

还有就是核电推进,用核电加速离子,可以达到2万秒的比冲和几牛的推力

chaodaibing 发表于 2014-11-20 18:59
直接喷射核反应物是无法想象的,通用的核火箭都是用核反应堆加热液氢把液氢高速喷射出去,可达到900秒的比 ...
用核反应堆发电,然后给电推进装置供电。如果核电够强劲,就能兼顾高比冲和高推力

不过那样的技术很遥远。近期也是指望不了。
猎杀m1a2 发表于 2014-11-20 19:03
用核反应堆发电,然后给电推进装置供电。如果核电够强劲,就能兼顾高比冲和高推力

不过那样的技术很遥 ...
必然啊,100年内指望不上
个人觉着真要实现星际航行必须在基础物理学上有跨越式突破才行!
chaodaibing 发表于 2014-11-20 18:59
直接喷射核反应物是无法想象的,通用的核火箭都是用核反应堆加热液氢把液氢高速喷射出去,可达到900秒的比 ...
Z pinch,最近那个聚龙一号,本身相当于电火箭发动机,如果实现聚变点火就会变成直接喷射核反应物的火箭发动机。

半人马座飞船计划的思路很相似,电子束(不是激光)起爆聚变材料靶丸。
townas 发表于 2014-11-20 21:58
个人觉着真要实现星际航行必须在基础物理学上有跨越式突破才行!
从地球到木星算不算星际?
acoustics 发表于 2014-11-20 22:42
Z pinch,最近那个聚龙一号,本身相当于电火箭发动机,如果实现聚变点火就会变成直接喷射核反应物的火箭 ...
那样必然先把燃烧室给炸了!相当于燃烧室氢弹爆炸!
因为喷射实则是往四面八放去的。



那样必然先把燃烧室给炸了!相当于燃烧室氢弹爆炸!
因为喷射实则是往四面八放去的。
托克马克开一个洞,托克马克作为燃烧室

聚变航天发动机是人类在恒星系内傲游必走的路。裂变堆作为动力实在是惨不忍睹了。而反物质哪怕现在理论技术还是太难想象。
从地球到木星算不算星际?
我就是随便一说,就被你逮到了,个人目测现在的从地球到木星不算!太阳系内的星际应该是大规模的,就像现在的定期国际航班一样!或者是银河系内的载人航行像现在的载人航天这么频繁!
风不悲 发表于 2014-11-21 15:50
托克马克开一个洞,托克马克作为燃烧室

聚变航天发动机是人类在恒星系内傲游必走的路。裂变堆作为动力 ...
如此异想天开,不可理喻
townas 发表于 2014-11-21 17:31
我就是随便一说,就被你逮到了,个人目测现在的从地球到木星不算!太阳系内的星际应该是大规模的,就像现 ...
阁下你快点去找外星人吧,地球人没这个本事。
阁下你快点去找外星人吧,地球人没这个本事。
你代表不了地球人!
如此异想天开,不可理喻
伽利略,达尔文……,当年也遭受过如此评价吧!
chaodaibing 发表于 2014-11-21 17:32
如此异想天开,不可理喻
呵呵,这个意向天开是一个中科院物理所的研究生跟我吹的,可能转达的不准确,但是意思就是这样,用磁约束作为反应室,物质反应完喷出去
不知是你不可理喻还是别人不可理喻
风不悲 发表于 2014-11-21 17:45
呵呵,这个意向天开是一个中科院物理所的研究生跟我吹的,可能转达的不准确,但是意思就是这样,用磁约束 ...
研究生等于科学?
我告诉你当年美国空军还有一个个爆氢弹推进的方式呢,都提交国会了,当然给否了。

townas 发表于 2014-11-21 17:42
伽利略,达尔文……,当年也遭受过如此评价吧!
伽利略,达尔文没有提出什么工程上根本做不到的东西。

最合适类比的是凡尔纳,科幻小说家,设计大炮打飞船上月球。


风不悲 发表于 2014-11-21 17:45
呵呵,这个意向天开是一个中科院物理所的研究生跟我吹的,可能转达的不准确,但是意思就是这样,用磁约束 ...


这个方式有人在研究,叫做 Gas Dynamic Mirror,NASA 有人在研究。


风不悲 发表于 2014-11-21 17:45
呵呵,这个意向天开是一个中科院物理所的研究生跟我吹的,可能转达的不准确,但是意思就是这样,用磁约束 ...


这个方式有人在研究,叫做 Gas Dynamic Mirror,NASA 有人在研究。

gasdynamic_mirror3.jpg (94.14 KB, 下载次数: 10)

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2014-11-21 19:05 上传

就算是按照热力学公式计算,比冲也就是化学火箭的一两百倍,但考虑到其他的,估计是达不到热力学公式推出的排气速度→_→来自: Android客户端
townas 发表于 2014-11-21 17:31
我就是随便一说,就被你逮到了,个人目测现在的从地球到木星不算!太阳系内的星际应该是大规模的,就像现 ...
其实只要能有高推力且高比冲的核能飞船,比如说推比能达到0.01,比冲能在差不多1万,就能满足太阳系内大规模的星际航行。

比如说一个动力系统有一万秒比冲的飞船,飞船满载后质量20万吨,空重5万吨,根据齐奥尔科夫斯基公式,只需要消耗4万吨的推进剂就能将11万吨的货物从木星运到地球的卫星轨道。若是这个推进剂能采用廉价易得的东西制造,那么这种航运就有可能有利润。

2014-11-22 00:58 上传

2014-11-22 01:12 上传



现在连热核聚变的反应都还不可控,就想着这么先进的玩意了。。。当然,当年哪个科学家(名字我忘了)提出来的,利用热核聚变的能量是先进宇宙文明的一个代表

现在连热核聚变的反应都还不可控,就想着这么先进的玩意了。。。当然,当年哪个科学家(名字我忘了)提出来的,利用热核聚变的能量是先进宇宙文明的一个代表
猎杀m1a2 发表于 2014-11-22 00:58
也不完全是异想天开
他的意思是在燃烧室搞热核反应,直接把反应产物爆炸出去啊。这个比当初美国空军提出的抛射氢弹的方案更离谱。

当然,用核聚变反应堆发电+离子电推是可以接受的。

核聚变可以汽化铅之类重金属归后喷啊
chaodaibing 发表于 2014-11-22 08:07
他的意思是在燃烧室搞热核反应,直接把反应产物爆炸出去啊。这个比当初美国空军提出的抛射氢弹的方案更离 ...
是的,我就是这个意思,失眠后胡思乱想的东西,肯定没想实现的难度。只是当时感慨人类的渺小。当时只是想,如果人类想畅游太阳系(不只是到了木星就完事并且来去很多年,时间要求和现在乘船环游世界所需时间相当吧),需要多大比冲的发动机?,后来发现,人类所需速度至少应该是现在的100倍,也就是比冲比现在高两个量级,最好三个量级,而要到这个比冲,并且要有相当大的推力,似乎也只有核聚变发东西才能实现,而对于核聚变发动机,目前来看本世纪实现的可能性微乎其微。看来我的有生之年,能看到人类登上火星就谢天谢地了
guang000 发表于 2014-11-22 13:09
是的,我就是这个意思,失眠后胡思乱想的东西,肯定没想实现的难度。只是当时感慨人类的渺小。当时只是想 ...
连载人登月都是五十年不遇的盛事,更不用说什么畅游太阳系了。

我反而感觉反物质光子火箭更靠谱些呢。起码不需要1500万度的高温点燃,直接接触就爆了。而且可以控制接触规模,使得爆炸不会失控。

现在的火箭发动机,燃烧室连氧都不能加多了,氧加多了温度就高到烧蚀燃烧室,更不用说承担原子弹,氢弹爆炸的威力了。

chaodaibing 发表于 2014-11-20 18:59
直接喷射核反应物是无法想象的,通用的核火箭都是用核反应堆加热液氢把液氢高速喷射出去,可达到900秒的比 ...


咱以前看到一本书叫《神奇的设想》,大约是七,八十年代外国科学家关于宇宙航行的设想,他说做数公里大小飞船,飞船尾部用几十束激光照射发动机里的氘氕燃料产生聚变反应推动飞船飞行,而燃料呢他说宇宙不是绝对真空,大约每一立方米有一个氢原子,在飞行中用收集器收集这些氢原子做燃料推动飞船飞行,好象每分钟还是每秒钟可收集1吨的氢原子,这样可以把飞船加速到光速的30%左右。在这里不能用比冲来计算飞船能达到的最终速度。这个设想有点象航空发动机吸入空气一样.
chaodaibing 发表于 2014-11-20 18:59
直接喷射核反应物是无法想象的,通用的核火箭都是用核反应堆加热液氢把液氢高速喷射出去,可达到900秒的比 ...


咱以前看到一本书叫《神奇的设想》,大约是七,八十年代外国科学家关于宇宙航行的设想,他说做数公里大小飞船,飞船尾部用几十束激光照射发动机里的氘氕燃料产生聚变反应推动飞船飞行,而燃料呢他说宇宙不是绝对真空,大约每一立方米有一个氢原子,在飞行中用收集器收集这些氢原子做燃料推动飞船飞行,好象每分钟还是每秒钟可收集1吨的氢原子,这样可以把飞船加速到光速的30%左右。在这里不能用比冲来计算飞船能达到的最终速度。这个设想有点象航空发动机吸入空气一样.
风不悲 发表于 2014-11-21 17:45
呵呵,这个意向天开是一个中科院物理所的研究生跟我吹的,可能转达的不准确,但是意思就是这样,用磁约束 ...
中科院物理所?那是研究凝聚态物理的,对于推进技术完全是外行,我懂了。

物理学太过庞大,中科院物理所所涉及的也仅仅是物理学的小分支——凝聚态物理,凝聚态物理与推进技术完全无关。
这样做法其实也挺有问题

首先,这种拉直了的托卡马克(拉直了恐怕就要去掉托卡这个词换个前缀了),是 ...
爆微型氢弹的激光核聚变或者z pinch就没有这个问题
猎杀m1a2 发表于 2014-11-20 23:19
从地球到木星算不算星际?
一般而言,分为行星系航行,恒星系航行,星际航行。
以太阳系为例,
从水星到海王星之间的任意行星航行,称为行星系航行,对我们人类而言,最低的行星系航行就是地球到火星
从太阳系到银河系内的任意恒星航行,称为恒星系航行,最低的恒星系航行,是我们太阳系到半人马座α星的航行,恒星系航行也就是常称的星际航行,指的是两个恒星之间的航行。
从银河系内任一星体到银河系外的任一星体的航行,称为星系航行,最低的星系航行是银河系到大小麦哲伦星系。
以上三种航行,代表人类的三种文明能力水平。
chaodaibing 发表于 2014-11-22 08:07
他的意思是在燃烧室搞热核反应,直接把反应产物爆炸出去啊。这个比当初美国空军提出的抛射氢弹的方案更离 ...
这个方案不离谱,可以说是一个经典的聚变发动机设计方案。
sarchiel 发表于 2014-11-23 23:28
这个方案不离谱,可以说是一个经典的聚变发动机设计方案。
这不是设计方案,这是科幻方案。没有材料能够承担氢弹爆炸的威力。

chaodaibing 发表于 2014-11-23 23:42
这不是设计方案,这是科幻方案。没有材料能够承担氢弹爆炸的威力。


无论是托卡马克,还是激光聚变弹丸,都不是你印象中的氢弹威力。

磁场就可以作为反应室和喷口。


chaodaibing 发表于 2014-11-23 23:42
这不是设计方案,这是科幻方案。没有材料能够承担氢弹爆炸的威力。


无论是托卡马克,还是激光聚变弹丸,都不是你印象中的氢弹威力。

磁场就可以作为反应室和喷口。