闲得无聊,简单计算了一下制造歼星舰的技术条件,发现距 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/29 13:57:18


PS3:感谢2楼提醒原计算未考虑能量转换效率,感谢51楼提醒月球和火星的第一宇宙速度有误,以下已重新修正,储能转化效率设为70%并修正了月球火星的第一宇宙速度的错误。

刚才看了看电池技术的最新进展,结合近几年出现的无工质微波推进技术,简单计算了一下制造歼星舰的技术条件,发现距离人类并不远。现在胡聊一下。
计算很简单:就是(每kg入轨所需的动能+势能)/储能转化效率=飞船要求(每kg质量)的储能

1)月球起飞级 歼星舰,飞船要求(每kg质量):储能0.58kwh/kg,推力1.63N/kg(9.8/6)
其中,动能计算的第一宇宙速度取 1.685公里/s,势能计算取25公里高度,g为1.63(9.8/6),月球半径为地球的0.273,储能转化为动势能的效率为70%

2)火星起飞级 歼星舰,飞船要求(每kg质量):储能2.64kwh/kg,推力3.72N/kg
其中,动能计算的第一宇宙速度取3.543公里/s,势能计算取100公里高度,g为3.72,火星半径为地球的0.53,储能转化为动势能的效率为70%

3)地球起飞级 歼星舰,飞船要求(每kg质量):储能12.97kwh/kg,推力9.8N/kg
其中,动能计算的第一宇宙速度取 7.9公里/s,势能计算取150公里高度,g为9.8,储能转化为动势能的效率为70%

以上只计算了起飞需要的能量和推力,因为,飞船可以在轨道和地面上充能(如太阳能),而降落需要的推力和起飞是一样的。另外,没有考虑空气阻力的影响,一则象月球就没有空气,二则这种飞船是慢慢“飘”上去的,空气阻力较小,而且也不好计算。。


下面胡掰一下以上各级飞船的实现。
1)月球起飞级的飞船,以现有技术几乎就可以实现了。
首先是储能,如果飞船1/4的质量用于电池,那么飞船电池储能的能量密度达到0.58X4=2.32kwh/kg就行了,而现在手机中广泛使用的普通锂离子电池的能量密度就达到0.3kwh/kg,飞船用的话可以承受更高的成本和使用特殊工艺以及材料(例如飞轮储能、燃料电池、特殊电极、空气电池等等),因此现有技术应该就能做出2.32kwh/kg的电池。
其次是动力,西工大杨娟早期的非超导简单圆台腔测得的无工质微波推进的推力就已经达到300mN/kw,那么就需要1.63N/0.3=5.5kw/每kg飞船质量=5.5X4=22kw/每kg电池质量。22kw/每kg电池质量,这个参数不知道好实现不?不过,大功率放电的话,飞轮肯定是没问题的。而且,300mN/kw是杨娟团队早期简陋实验设备的实测数据,上超导和铌之后,推力肯定会提升,那么电池放电功率的要求就会相应下降,这应该是没问题的。
综上所述,月球起飞级的飞船,以现有技术几乎就可以实现了。中国还等什么?直接做个登月飞船,用长五DY发上去,哈哈。

2)火星起飞级的飞船,以目前技术还需要有较大突破。
首先,储能要求比月球级高近5倍,需要2.64X4=10.56kwh/kg的电池,这个好象目前只有实验室里能做到,不知道能不能做出飞船可以用的电池。
其次,推力要求大了一倍多。但是,如果无工质上了超导和铌之后推力大增的话,这个倒是可以靠目前技术来实现。
总之,比月球级的难度大了不少,以目前技术还需要有较大突破。

3)地球起飞级的飞船,以目前技术还需要重大的突破。
储能要求比月球级大了36倍,需要12.97X4=52kwh/kg的电池,推力要求也大了很多,这些都应该需要有很重大的突破才能实现了。。


最后, 以上实现都是基于现有环保技术考虑的,没考虑危险的裂变堆(万一在半空中出了毛病,得污染半个地球),也没考虑目前还未实现的聚变堆(更惶论小型化)。


PS:被楼下的高人发现问题了,就是以上计算是以储能转化动能的效率为100%进行计算的,而实际上肯定达不到。不过,即使低一些,感觉月球起飞级基于目前技术并有所发展的话,仍然有希望实现。

另外,根据西工大杨娟实验的描述,无工质推进本身没有其它机械和电损耗,而且没有工质逃逸带走的损耗,最大的损耗应该是微波腔的热损耗,如果换上全超导的铌腔,这个损耗肯定会大为降低,而且,虽然能量转化率不可能100%,但是应该也有希望做到很高吧?


PS2:又去找了些微波发生器的资料,感觉无工质微波推进的总效率会非常高。

大功率正交场微波发生器已经可以在3Ghz频率上实现300kw功率的近80%的总效率,而无工质微波腔本身只有热损耗(连工质损耗都没有),所以整个系统的效率有可能在70%以上。所以,我以上的计算,虽然没有考虑能量转换效率,但也差得不多。。









PS3:感谢2楼提醒原计算未考虑能量转换效率,感谢51楼提醒月球和火星的第一宇宙速度有误,以下已重新修正,储能转化效率设为70%并修正了月球火星的第一宇宙速度的错误。

刚才看了看电池技术的最新进展,结合近几年出现的无工质微波推进技术,简单计算了一下制造歼星舰的技术条件,发现距离人类并不远。现在胡聊一下。
计算很简单:就是(每kg入轨所需的动能+势能)/储能转化效率=飞船要求(每kg质量)的储能

1)月球起飞级 歼星舰,飞船要求(每kg质量):储能0.58kwh/kg,推力1.63N/kg(9.8/6)
其中,动能计算的第一宇宙速度取 1.685公里/s,势能计算取25公里高度,g为1.63(9.8/6),月球半径为地球的0.273,储能转化为动势能的效率为70%

2)火星起飞级 歼星舰,飞船要求(每kg质量):储能2.64kwh/kg,推力3.72N/kg
其中,动能计算的第一宇宙速度取3.543公里/s,势能计算取100公里高度,g为3.72,火星半径为地球的0.53,储能转化为动势能的效率为70%

3)地球起飞级 歼星舰,飞船要求(每kg质量):储能12.97kwh/kg,推力9.8N/kg
其中,动能计算的第一宇宙速度取 7.9公里/s,势能计算取150公里高度,g为9.8,储能转化为动势能的效率为70%

以上只计算了起飞需要的能量和推力,因为,飞船可以在轨道和地面上充能(如太阳能),而降落需要的推力和起飞是一样的。另外,没有考虑空气阻力的影响,一则象月球就没有空气,二则这种飞船是慢慢“飘”上去的,空气阻力较小,而且也不好计算。。


下面胡掰一下以上各级飞船的实现。
1)月球起飞级的飞船,以现有技术几乎就可以实现了。
首先是储能,如果飞船1/4的质量用于电池,那么飞船电池储能的能量密度达到0.58X4=2.32kwh/kg就行了,而现在手机中广泛使用的普通锂离子电池的能量密度就达到0.3kwh/kg,飞船用的话可以承受更高的成本和使用特殊工艺以及材料(例如飞轮储能、燃料电池、特殊电极、空气电池等等),因此现有技术应该就能做出2.32kwh/kg的电池。
其次是动力,西工大杨娟早期的非超导简单圆台腔测得的无工质微波推进的推力就已经达到300mN/kw,那么就需要1.63N/0.3=5.5kw/每kg飞船质量=5.5X4=22kw/每kg电池质量。22kw/每kg电池质量,这个参数不知道好实现不?不过,大功率放电的话,飞轮肯定是没问题的。而且,300mN/kw是杨娟团队早期简陋实验设备的实测数据,上超导和铌之后,推力肯定会提升,那么电池放电功率的要求就会相应下降,这应该是没问题的。
综上所述,月球起飞级的飞船,以现有技术几乎就可以实现了。中国还等什么?直接做个登月飞船,用长五DY发上去,哈哈。

2)火星起飞级的飞船,以目前技术还需要有较大突破。
首先,储能要求比月球级高近5倍,需要2.64X4=10.56kwh/kg的电池,这个好象目前只有实验室里能做到,不知道能不能做出飞船可以用的电池。
其次,推力要求大了一倍多。但是,如果无工质上了超导和铌之后推力大增的话,这个倒是可以靠目前技术来实现。
总之,比月球级的难度大了不少,以目前技术还需要有较大突破。

3)地球起飞级的飞船,以目前技术还需要重大的突破。
储能要求比月球级大了36倍,需要12.97X4=52kwh/kg的电池,推力要求也大了很多,这些都应该需要有很重大的突破才能实现了。。


最后, 以上实现都是基于现有环保技术考虑的,没考虑危险的裂变堆(万一在半空中出了毛病,得污染半个地球),也没考虑目前还未实现的聚变堆(更惶论小型化)。


PS:被楼下的高人发现问题了,就是以上计算是以储能转化动能的效率为100%进行计算的,而实际上肯定达不到。不过,即使低一些,感觉月球起飞级基于目前技术并有所发展的话,仍然有希望实现。

另外,根据西工大杨娟实验的描述,无工质推进本身没有其它机械和电损耗,而且没有工质逃逸带走的损耗,最大的损耗应该是微波腔的热损耗,如果换上全超导的铌腔,这个损耗肯定会大为降低,而且,虽然能量转化率不可能100%,但是应该也有希望做到很高吧?


PS2:又去找了些微波发生器的资料,感觉无工质微波推进的总效率会非常高。

大功率正交场微波发生器已经可以在3Ghz频率上实现300kw功率的近80%的总效率,而无工质微波腔本身只有热损耗(连工质损耗都没有),所以整个系统的效率有可能在70%以上。所以,我以上的计算,虽然没有考虑能量转换效率,但也差得不多。。









1、2、3项怎么算的?你这储能算的有问题,只使用1/2MV2这个公式,但微波肯定会有能量损耗,并且能量损耗理论上更多,

1、2、3项怎么算的?你这储能算的有问题,只使用1/2MV2这个公式,但微波肯定会有能量损耗,并且能量损耗理论上更多,
微波源主体完工,年后组装测试台,到时候测测看,到时候见分晓呗

guang000 发表于 2015-2-12 13:22
1、2、3项怎么算的?你这储能算的有问题,只使用1/2MV2这个公式,但微波肯定会有能量损耗,并且能量损耗理 ...


不需要算动量,只需算能量就可以了。另外,还有地球引力在起作用,动量不好算(动量是矢量)。

另外,下面说一下地球级飞船的计算过程,我做得很简单哦,如果有错,谢谢指正。
势能EP=mgh=1X9.8X150,000=1.47MJ
动能EK=mv^2/2=1(7,900)^2/2=31.205MJ
总能量=32.675MJ=9.08kwh

月球和火星的计算与以上相同。
guang000 发表于 2015-2-12 13:22
1、2、3项怎么算的?你这储能算的有问题,只使用1/2MV2这个公式,但微波肯定会有能量损耗,并且能量损耗理 ...


不需要算动量,只需算能量就可以了。另外,还有地球引力在起作用,动量不好算(动量是矢量)。

另外,下面说一下地球级飞船的计算过程,我做得很简单哦,如果有错,谢谢指正。
势能EP=mgh=1X9.8X150,000=1.47MJ
动能EK=mv^2/2=1(7,900)^2/2=31.205MJ
总能量=32.675MJ=9.08kwh

月球和火星的计算与以上相同。
学渣表示什么都看不懂
oyzw 发表于 2015-2-12 13:22
微波源主体完工,年后组装测试台,到时候测测看,到时候见分晓呗
哈哈,等你的好消息咯。。
瞎猜 发表于 2015-2-12 13:26
不需要算动量,只需算能量就可以了。另外,还有地球引力在起作用,动量没法算(动量是矢量)。
前面没看到你写3微波,看帖没仔细。但无工质不代表高效率,你这是按能量-速度转换效率100%算的,但实际上这是不可能的,真要成的话,整个物理学都要重新改写,而无工质推进最大的可能就是低效率

guang000 发表于 2015-2-12 13:32
前面没看到你写3微波,看帖没仔细。但无工质不代表高效率,你这是按能量-速度转换效率100%算的,但实际上 ...


啊,被你发现问题了。我再改一下。

被你找出问题了,就是以上计算是以储能转化动能效率为100%进行计算的,而实际上肯定达不到。不过,即使低个3-5倍,感觉月球起飞级基于目前技术并有所发展的话,仍然有希望实现。
guang000 发表于 2015-2-12 13:32
前面没看到你写3微波,看帖没仔细。但无工质不代表高效率,你这是按能量-速度转换效率100%算的,但实际上 ...


啊,被你发现问题了。我再改一下。

被你找出问题了,就是以上计算是以储能转化动能效率为100%进行计算的,而实际上肯定达不到。不过,即使低个3-5倍,感觉月球起飞级基于目前技术并有所发展的话,仍然有希望实现。
guang000 发表于 2015-2-12 13:32
前面没看到你写3微波,看帖没仔细。但无工质不代表高效率,你这是按能量-速度转换效率100%算的,但实际上 ...
另外,根据西工大杨娟实验的描述,无工质推进本身没有其它机械和电损耗,而且没有工质逃逸带走的损耗,最大的损耗应该是微波腔的热损耗,如果换上全超导的铌腔,这个损耗肯定会大为降低,而且,虽然能量转化率不可能100%,但是应该也有希望做到很高吧?
oyzw 发表于 2015-2-12 13:22
微波源主体完工,年后组装测试台,到时候测测看,到时候见分晓呗
看来,考虑到能量转化效率问题,象以上月球级飞船实现的关键问题仍然是无工质微波推进的性能(能量转化效率和推力)。
guang000 发表于 2015-2-12 13:32
前面没看到你写3微波,看帖没仔细。但无工质不代表高效率,你这是按能量-速度转换效率100%算的,但实际上 ...
看来,考虑到能量转化效率问题,象以上月球级飞船实现的关键问题仍然是无工质微波推进的性能(能量转化效率和推力)。
看来,考虑到能量转化效率问题,象以上月球级飞船实现的关键问题仍然是无工质微波推进的性能(能量转化效 ...
我已经往腔内接通了100W功率,反射率大概是20%,2分钟作用铜腔温升不明显,比较腔体太大,铜散热极好
另外,根据西工大杨娟实验的描述,无工质推进本身没有其它机械和电损耗,而且没有工质逃逸带走的损耗,最 ...
即使超导它也是要最终转化为同样的热量的,通100W功率下铜腔与超导腔的热散都一样,只是前者微波谐振的强度远低于后者
先确定微波动力是真是假再说吧

oyzw 发表于 2015-2-12 15:06
即使超导它也是要最终转化为同样的热量的,通100W功率下铜腔与超导腔的热散都一样,只是前者微波谐振的强 ...


我理解的和你不一样,当然你比我专业多了哈。

我理解的是:无工质微波腔体的推力效应与热效应是无关的,无工质微波腔体中微波做功会转化为推力功率和热效应功率,超导腔会提高无工质微波的推力功率和减小热效应功率。
具体的说:如果不考虑微波管效率和导线电阻的话,微波只有腔体内的热损耗(其余都是推力功率),而这个热损耗和微波炉的原理是类似的——微波就是电磁场,微波在腔体内反射振荡就会引起腔体壁中的电子振荡和运动从而引发热效应,但是,这种热效应与无工质微波的推力效应无关,超导腔显然没有电阻或电阻极低,因而电子运动和振荡的热效应也显然相应地会变得极低,从而减小了微波腔的热效应和功率耗,也就加大了推力的功率和转化效率。


oyzw 发表于 2015-2-12 15:06
即使超导它也是要最终转化为同样的热量的,通100W功率下铜腔与超导腔的热散都一样,只是前者微波谐振的强 ...


我理解的和你不一样,当然你比我专业多了哈。

我理解的是:无工质微波腔体的推力效应与热效应是无关的,无工质微波腔体中微波做功会转化为推力功率和热效应功率,超导腔会提高无工质微波的推力功率和减小热效应功率。
具体的说:如果不考虑微波管效率和导线电阻的话,微波只有腔体内的热损耗(其余都是推力功率),而这个热损耗和微波炉的原理是类似的——微波就是电磁场,微波在腔体内反射振荡就会引起腔体壁中的电子振荡和运动从而引发热效应,但是,这种热效应与无工质微波的推力效应无关,超导腔显然没有电阻或电阻极低,因而电子运动和振荡的热效应也显然相应地会变得极低,从而减小了微波腔的热效应和功率耗,也就加大了推力的功率和转化效率。

一样假东西,你想得太多了。
锻铁 发表于 2015-2-12 20:10
一样假东西,你想得太多了。
不仅西工大杨娟团队,连人家NASA都做了无工质微波推进实验,还跑到中国申请了一个100页的专利了,你还这里口炮“假东西”,真好意思咯。

oyzw 发表于 2015-2-12 15:06
即使超导它也是要最终转化为同样的热量的,通100W功率下铜腔与超导腔的热散都一样,只是前者微波谐振的强 ...


又去找了些微波发生器的资料,感觉无工质微波推进的总效率会非常高。

大功率正交场微波发生器已经可以在3Ghz频率上实现300kw功率的近80%的总效率,而无工质微波腔本身只有热损耗(连工质损耗都没有),所以整个系统的效率有可能在70%以上。所以,我以上的计算,虽然没有考虑能量转换效率,但也差得不多。。
oyzw 发表于 2015-2-12 15:06
即使超导它也是要最终转化为同样的热量的,通100W功率下铜腔与超导腔的热散都一样,只是前者微波谐振的强 ...


又去找了些微波发生器的资料,感觉无工质微波推进的总效率会非常高。

大功率正交场微波发生器已经可以在3Ghz频率上实现300kw功率的近80%的总效率,而无工质微波腔本身只有热损耗(连工质损耗都没有),所以整个系统的效率有可能在70%以上。所以,我以上的计算,虽然没有考虑能量转换效率,但也差得不多。。

guang000 发表于 2015-2-12 13:32
前面没看到你写3微波,看帖没仔细。但无工质不代表高效率,你这是按能量-速度转换效率100%算的,但实际上 ...


又去找了些微波发生器的资料,感觉无工质微波推进的总效率会非常高。

大功率正交场微波发生器已经可以在3Ghz频率上实现300kw功率的近80%的总效率,而无工质微波腔本身只有热损耗(连工质损耗都没有),所以整个系统的效率有可能在70%以上。所以,我以上的计算,虽然没有考虑能量转换效率,但也差得不多。。
guang000 发表于 2015-2-12 13:32
前面没看到你写3微波,看帖没仔细。但无工质不代表高效率,你这是按能量-速度转换效率100%算的,但实际上 ...


又去找了些微波发生器的资料,感觉无工质微波推进的总效率会非常高。

大功率正交场微波发生器已经可以在3Ghz频率上实现300kw功率的近80%的总效率,而无工质微波腔本身只有热损耗(连工质损耗都没有),所以整个系统的效率有可能在70%以上。所以,我以上的计算,虽然没有考虑能量转换效率,但也差得不多。。
算一算高达,光剑,原力,龟波气功............. 吧
暗夜流星 发表于 2015-2-12 20:50
算一算高达,光剑,原力,龟波气功............. 吧
吓,什么都不懂的小屁孩儿,看你的动画片去,另外,你寒假作业做完了吗?居然有空儿上网捣乱。
不仅西工大杨娟团队,连人家NASA都做了无工质微波推进实验,还跑到中国申请了一个100页的专利了,你还这 ...
大可不必跟他废口水的
吓,什么都不懂的小屁孩儿,看你的动画片去,另外,你寒假作业做完了吗?居然有空儿上网捣乱。
嗯,我去做作业了,这个学期学习动量守恒,可难了。
暗夜流星 发表于 2015-2-12 22:15
嗯,我去做作业了,这个学期学习动量守恒,可难了。
传统火箭是计算动量,可是这个无工质微波推进在已知物质界中不遵守动量守恒。科学是用来解释客观事实的,而不是相反,客观存在不是以是否符合科学理论为标准的,相反地,科学理论是否正确是以是否符合客观实际为标准的。。
传统火箭是计算动量,可是这个无工质微波推进在已知物质界中不遵守动量守恒。科学是用来解释客观事实的, ...
这个不用说太多的
看多了电影 动漫
能量方面没有 反物质  核聚变  怎么搞
推进方面 没有 光粒子引擎  反重力 怎么搞
星际旅行  不能掌握曲速引擎 虫洞穿越怎么搞
现在科技搞个几十吨的东西上天都那么费劲
怎么造星舰?   
瞎猜 发表于 2015-2-12 20:17
不仅西工大杨娟团队,连人家NASA都做了无工质微波推进实验,还跑到中国申请了一个100页的专利了,你还这 ...
NASA那个做的也是错的,我在版上曾经说过了,他们的错误是没有考虑地电流在阻尼磁场中的力。千算万算少了一算,整个实验就没说服力了。
NASA那个做的也是错的,我在版上曾经说过了,他们的错误是没有考虑地电流在阻尼磁场中的力。千算万算少了 ...
哈哈,你是绝代英明
oyzw 发表于 2015-2-13 07:42
哈哈,你是绝代英明
好几年了吧,信的人是越来越少了。以后只会更少。NASA的事,文章摆在那里,阻尼磁场客观存在,地电流客观存在,文章中没有任何提及,没有任何手段去测量其大小或者减小其影响,事实就是做实验的时候根本没有想到这个影响。
好几年了吧,信的人是越来越少了。以后只会更少。NASA的事,文章摆在那里,阻尼磁场客观存在,地电流客观 ...
你自己做实验测测地磁对只有2W功率的直流电线的阻尼力影响,把这个数据拿出来再说,推翻别人的实验不要总是靠嘴
水滴水滴水滴,三体统治地球来自: Android客户端
嗯,我去做作业了,这个学期学习动量守恒,可难了。
老大你太可乐了。就别和他一般见识了。
传统火箭是计算动量,可是这个无工质微波推进在已知物质界中不遵守动量守恒。科学是用来解释客观事实的, ...
如果真不遵守动量守恒,那这就可以拿诺奖了。
oyzw 发表于 2015-2-13 09:28
你自己做实验测测地磁对只有2W功率的直流电线的阻尼力影响,把这个数据拿出来再说,推翻别人的实验不要总 ...
同学,我没说地磁,我说的是他的阻尼磁场,是稀土强磁,就安装在那横梁远端所对应的位置上,
瞎猜 发表于 2015-2-12 22:31
传统火箭是计算动量,可是这个无工质微波推进在已知物质界中不遵守动量守恒。科学是用来解释客观事实的, ...
他们那些个实验,个个有缺陷,西工大的缺陷大,NASA的缺陷小,观察到的现象不需要用否定动量守恒的方法来解释。NASA的实验,没有排除地回路电流在稀土强磁场中的安培力。
我以为歼星舰是武器意义上的。
同学,我没说地磁,我说的是他的阻尼磁场,是稀土强磁,就安装在那横梁远端所对应的位置上,
完全好排除,有安培力不代表就会是定向力,合理设计就可以避免影响
锻铁 发表于 2015-2-13 12:48
他们那些个实验,个个有缺陷,西工大的缺陷大,NASA的缺陷小,观察到的现象不需要用否定动量守恒的方法来 ...
我虽然不专业,但是你这大嘴一张,我都觉得不靠谱啊。。这个无工质微波推进实验,英国的、西工大的、NASA的,有的是直线导轨测力,有的是旋转平台测力,怎么可能都是误差引发的力?NASA连论文和中国专利都申请了,你认为NASA做推进实验的人不如你专业?连这么大误差都看不出来?

另外,oyzw说:NASA的实验比西工大的推力小,不是NASA的误差小,而是NASA的腔体与西工大的不一样,NASA的专利不是最优腔形,是为了避开了英国人的专利。
oyzw 发表于 2015-2-12 13:22
微波源主体完工,年后组装测试台,到时候测测看,到时候见分晓呗
关注你的试验结果,如果有消息请发布一下哈
微波源主体完工,年后组装测试台,到时候测测看,到时候见分晓呗
哇哦,阁下是在哪里做事的?