עיצוב רעש רוקט היה גורם קריטי יעילות הנטועה, הקובע כיצד מנוע טילים ממיר את האנרגיה התרמית של הבעירה לתוך אנרגיה קינטית מכוונת. פעמונים מסורתיים בצורת פעמון הם אופטימיזציה לגבהים בודדים; הם מספקים ביצועים שיא או ברמה הים או בוואקום, אבל סובלים הפסדים משמעותיים כאשר פועלים רחוק מנקודת העיצוב שלהם.במשך עשרות שנים, מהנדסים לא חיפשו שום סחר המסוגל לשמור על יעילות גבוהה על פני מסלול מרכזי של כלי רכב מבטיח כי הוא עומד על פני משחק מרכזי של משחק זה הוא עומד על פני משחק מרכזי.

מה זה Airspike Nozzle?

נזלת אווירוספיקה היא סוג של נשפך טילים המשתמשת בספיק מרכזי - או "להדביק" - כדי ליצור את הגבול הפנימי של זרימת הממצה המתרחבת, במקום קיר מתפתל מוצק כמו פעמון קונבנציונאלי פעמון קונבנציונלי.הגבול החיצוני של הצנרת הממצה חופשי להתרחב נגד האווירה הסובבת.

ישנם שני תצורה חיצונית: FLT:0 לינארי aerospike:1 ו-FLT:2annular (או toroidal) aerospikephpike 3 (בבסיס ליניארי), אותם מרכיבים מפלטים מסודרים על פני עיגולים ארוכים של כדור הארץ, אשר פותחים על גבי משטחים חשמליים של נאס"א, ו-Ricertartran-Ricial של דגם ה-Ric של Xtrasekern-Ricern-Ricern-Ricern-Ric של ניגודים, כולל דגם ה-Ric של פיזור של סגסוגת של סגסוגת של סגסוגת של מקיפים את ה-R.

איך זה עובד?

כדי להבין את הקסם של האירוספירה, יש קודם כל להבין את הרעיון של יחס התרחבות:0nozzle הרחבה יחס FLT:1 - היחס של אזור היציאה לאזור הגרון. a Bell nozzle המיועד למבצע רמת הים יש אזור יציאה קטן כדי למנוע התפוצצות יתר, אשר יכול לגרום לפירוק ואובדן.

הצד האירוספירי משקף את המסחר הזה על ידי הסרת החלק הפיזי השונה. במקום זאת, הגז הממצה מתרחב "רואה" קטע מלוטש וירטואלי שנוצר על ידי הספייק המרכזי ואת האוויר המתפתל.בגבהים נמוכים, הלחץ האטמוספרי הגבוה לוחץ על הצנרת באופן קורנלי פנימה, צמצום יחס ההתרחבות היעיל שלה.

התנהגות מתאימה זו היא לעתים קרובות בהשוואה לדרך:0shock Train FLT:1 להסתגל בתוך מטבול סופר-סטוני.הזרם הממצה בבסיס הספייק הוא סופר-סגוני; האוויר שמסביב פועל כחומה מגובשת.בגובה הים מספק לחץ מטבולי גבוה מספיק כי הצנרת מצמידת אל פני השטח הספייקפים ויציאה בגובה נמוך יחסית, אין גבול נקי יותר, כך שלמטה יותר, אין לחץ נמוך יותר, מאשר בטווח הקצר, אינו מאפשר לגבהים נמוך יותר, נמוך יותר, מאשר בטווח הקצר, מאשר בטווח הקצר, מאשר בטווח הקצר, מאשר בטווח הקצר, אינו מאפשר לחץ נמוך יותר, נמוך יותר, מאשר בטווח הדחף, נמוך יותר, מאשר בטווח הקצר, מאשר בטווח הקצר, נמוך יותר, מאשר בטווח הקצר, אינו מאפשר לחץ נמוך יותר, נמוך יותר, נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר בטווח נמוך יותר, מאשר "

קצב חשוב נוסף הוא ההפחתה של עונש גרור הבסיס.בצומת פעמון, הבסיס הגדול של המנוע תורם לגרור אווירודינמי, במיוחד במהלך טיסה טרנסטונית. Annular aerospike הופך את הבסיס של המנוע קטן מאוד - באופן משמעותי את קוטר של קצה הספייק - בצמצום בסיס באופן משמעותי.

היתרונות של Aerospike Nozzles

המונחים:

היתרון המשמעותי ביותר הוא היכולת לשמור על יעילות גבוהה מרמת הים לחלל.כאשר פעמון נושל מאבד עד 15%-20% בדחף ספציפי כאשר פועל מגובה העיצוב שלו, aerospike בדרך כלל מפסיד פחות מ-5%.זה אומר רכב באמצעות מנועי אווירוספיקה יכול להשיג את אותה תשלום עם שבריר מסה פחות מדחף באופן משמעותי, או לחלופין, יכול לשאת תשלום כבד יותר עבור אותו עומס עומס.

שיפור אימפולסים

רצף מתוכנן היטב יכול להשיג פעמון גדול-רציוופול:0 (Volcuum) אימפולס ספציפי של אימפולסים ספציפיים של אימפולסים 1 דומה לפעמון גדול-רציו, תוך מתן ביצועים גבוהים בהרבה בים.לדוגמה, השלבים ליניאריים שנבחנו בתוכנית X-33 הראו יעילות ימית של IFLT:2spLT3 של מעל 400 שניות - 350 שניות ראשונות של פעמון כבדות.

ירידה במשקל

מכיוון שהארוזיקה מבטלת את החלק הארוך והכבד של פעמון נושל, כל הרכבה של המנוע יכול להיות בהיר יותר.במגר גדול, הלפיד יכול לייצג חלק משמעותי של מסת המנוע. Reמקם כי עם עלייה יחסית קטנה ותא של בעירה קצרה יותר חוסך קילוגרמים המתורגמים ישירות לתוך מסה מוגברת או מופחת עומס מבני.

אורך הרכב

Nozzles בל משתרע לאחור מהמנוע, להגדיל את אורך הכולל של רכב ההשקה. An aerospike nozzle, במיוחד בתצורה annular, ניתן לקבל לתוך הבסיס של הרכב, מה שהופך את הרקטות קצר יותר ובאופן מבני יותר כלי רכב קצר יותר קל תחבורה, דורשים פחות שיגור תשתיות אתר, וניסיון פחות מכווץ רגעים במהלך הטיסה.

עלויות פוטנציאליות וחיסכון בייצור

בעוד מנועי aerospike הם היסטורי מורכב יותר לייצור עקב ערוצי קירור מורכבים ודרישות חותם, התקדמות בייצור תוספת ומדיק חם הוא להפחית את העלויות האלה.פשוט יותר הכולל פריסות מנועים - באופן בלתי אפשרי עם פחות רכיבי קרומונים אם משולבים לתוך מחזור של הדבקה מלאה בזרימה - בסופו של דבר להפחית עלויות הייצור.

אתגרים ומכשולים טכניים

ניהול ארס

הספייק המרכזי של aerospike, בעיצוב ליניארי, פני השטח הרמפה חייבים לעמוד בשטף חום עצום מן הזרם מגיב סופר-סטוני. בקצה הספייק, טמפרטורת ההדבקה יכולה לעלות על 3,000 מעלות צלזיוס, הדורש טכניקות קירור מתקדמות. Regenerative קירור, שבו דחף עובר דרך ערוצים בזריקת הספייק לפני הזריקה, הוא הגישה הסטנדרטית, אבל ייצור אלה בערוצים בצורת סרט קצר יותר מאשר מנועים קצרים.

יציבות

תאי ההבעירה הטורדניים או הליניאריים של ה-Aerospike יש אקוסטיקה יוצאת דופן בהשוואה לתאי הצילינדיקליים של מנוע קונבנציונלי.combustion oscillations יכול להיות קשה לחבק, במיוחד כאשר תאים מרובים דוחקים לתוך נתיב זרימה משותף.ההתנסויות האחרונות על ה- X-33 של אקס-33 של aerospike (XRS-2) ונדרשות הפיכה מורכבת.

ייצור המורכבות

הפחתת הספייק הגדול עם סובלנות הדוקה ומעברים קירור מורכבים יקר.הארוספיקה ליניארית היא קצת יותר פשוטה כי היא מורכבת בעצם שתי רמפות שטוחות, אבל אלה רמפות חייב להיות ארוך מאוד כדי להשיג את ההתרחבות הרצויה, ואת החותם בין הרמפה ואת הצדדי הופך לאתגר היסטורי.

המונחים: Base Flow and Side Loads

בגובה המעבר מסוים, הצנרת עשויה להתבודד בין זרימה מחוברת וניתוק על הספייק, יצירת כוחות מאוחרים שיכולים להדגיש את מבנה המנוע גימיבל או כלי רכב.עומסי צד הם בעיה ידועה בפעמוני פעמונים ליד הסטארט-אפ ברמת הים, אבל שדה זרימה מורכב יותר של aerospike יכול לייצר עומסים לא צפויים.

חוסר יעילות ב-High Altitude

בעוד שהארוזיקה לפצות על רוב המסלול, בגבהים קיצוניים (above - 100 ק"מ) התרחבות הצנרת הופכת להיות חופשית ביסודה והספייק מספק רק הדרכה מוגבלת.קיר הנורה הווירטואלי נעלם, והזרם מתרחב צדדיות, מאבד קצת שליטה בכיוון.

התפתחות היסטורית

הרעיון של נופי גובה שותפים חוזר בשנות החמישים, אבל ה-Aerospike קיבל את המימון הראשון שלה במהלך שנות ה-60 כחלק ממאמצי חיל האוויר האמריקאי לבנות רכב יחיד-על-על-על-על-על-על-לב (SSTO) בשנת 1970, FLT:0RocketdyneF:1LT 1LT קיימו בדיקות נרחבות על חצי-היקף של כלי רכב שהוכחו-אווירה כמנועים-אווירי-מעודכן (Tro) שהוכחו כמשמעו) אשר הוכח כמעבדה-אווירה-אווירה-אווירהעקרונות ספציפיים.

אולי מבחן הטיסה המפורסם ביותר של איירוזיפיק היה ה-FLT:0 NASA X-33 / VentureStarveFLT 1 תוכנית לוקהיד, עם Rocketdyne כקבלן מנוע, בנה את רכב הניסוי של 1-22 בקנה מידה X-33, המופעל על ידי שני מנועים של נאס"א:2XRS-2200 מנועים ליניאריים של 3, במיוחד על פני היקף של מטוסי קרב עם מנועים קלים, במיוחד, עם מנועים של X-ידי מנועים חשמליים, עם מנועים, עם מנועים קלים, עם מנועים חשמליים, עם מנועים קלים, כולל של X-ידי מנועים, עם מנועים, כולל של X-33 פיזור אווירי-ידי מנועים, עם מנועים, עם מנועים, עם מנועים, עם מנועים קלים, עם מנועים, עם מנועים קלים, עם מנועים, עם מנועים, עם מנועים קלים, עם מנועים קלים, עם מנועים, עם מנועים קלים, עם מנועים חשמליים, עם מנועים קלים, עם מנועים קלים, עם מנועים קלים, כולל של X-ידי מנועים חשמליים, במיוחד, עם מנועים של מזהמים, עם זאת, עם מנועים חשמליים, עם מנועים של X-ידי מנוע

באירופה, (FLT:0 ESA והמרכז האווירי הגרמני (DLRrea)FLT:1 חקרו מנועי אוויר קטנים יותר עבור יישומים על גבי הבמה העליונה, וביפן, ה-FLT:2Institute of Space and Astronautical Science (ISAS)FLT:3 בחנו מחסנית קטנה ב-2003 על טיל קול (S-105 ק"מ) אשר הראה כ- 220 ק"מ של טווח אווירואטמוספרה אט אט אטמוספירי של טווח של אווירוספירי.

מחקר וסיכויים עתידיים

פיתוח תעשיית פרטיות

(ב) כמה חברות פרטיות דוחפות כעת טכנולוגיה של אווירוספיקה לשימוש מבצעי (FLT:0Firefly AerospaceFLT:1 תוכנן במקור להשתמש במנוע אווירוספיקה (הפאפא 1) על משגר אלפא האשפה שלו, אך מאוחר יותר עבר לפעמון קונבנציונלי של Alcidae (Flow) אשר המשיך ללא תשלום על ידי מנועים קטנים (RicervFlow) אשר שימשהתק 3 ק"ל-Flow) בשל עלויות פיתוח של מנועים קטנים (R5A) של דגם ALTFlow) של דגם AFPFlowd) אשר שימשהטווח של דגם ASTFlower: ALT5Avd) אשר היה בשימוש ב-R.

בסין ובודו, מנועי אווירוספיקה בקנה מידה מעבדה נבדקים, עם ייצור ה-FLT של הודו:0 (ISROFLT:1) חקרו מחסנית של כלי רכב שיגור שניתן לבצעם מחדש.

יישומים במערכות שיגור Reusable Launch

ננופיקה אטרקטיבית במיוחד עבור רקטות שניתן יהיה להגיע אליהן, שם המנוע חייב לפעול על פני טווח רחב בגובה על כל טיסה. שלב ראשון מלא חוזר לכדור הארץ באמצעות נחיתה propulsive יהיה להפיק תועלת מתגמול בגובה הן במהלך ה-Ascent והן ירידה. כמה מושגים עבור הדור הבא של מרומם כבד, רסן רקטות (למשל, SpaceXship משתמשת כיום שולי לא מקובלים, אבל נחשב לקטרים יותר) לקטרים מוקדמים יותר יכולים לשלב את הביצועים של חומר נפץ.

פוטנציאל ל- Single-Stage-to-Orbit

הגביע הקדוש של הנעה של טילים - רכב שיכול להגיע למסלול ללא מאמץ - דורש מנוע בעל ביצועים יוצאי דופן בכל הגבהים. aerospike הוא לעתים קרובות מצוטט כמושג ה- nozzle הקיים היחיד שיכול לספק את פרופיל הדחף הספציפי הנדרש עבור SSTO. בעוד SSTO נשאר מאתגר מאוד בשל שברירי המוני מבני, ag-engered היטב aerospike בשילוב עם מבנים מתקדמים יכול להפוך את זה אפשרי.

שילוב עם מחזורים מתקדמים

מנועי אווירוספיקה עתידיים עשויים להיות מחוברים עם פריים עשירים בדלק:0 זרימה מלאה של מחזורי ההבעירה ממותגת FLT:1, אשר מפעילים גם טרבורן עשירי דלק וגם משוריינים עשירים בחמצן כדי להניע turbopumps נפרד. מחזור זה כבר מספק יעילות גבוהה וטמפרטורות טורבינות נמוכות, ומשלב אותו עם aerospile יכול לייצר את המנוע הכימי היעיל ביותר אי פעם:

השוואה עם מושגים אחרים

המונחים: bell Nozzles

למלמל-פעמון יש שתי קווי הרחבה קבועים: קו קו קו רוחב נמוך וקונטינציה גבוהה, עם אזור השתקפות חלקה הגורם הפרדה זרימה א-סימטרית בגובה שנקבע מראש. בעוד פשוט יותר מאשר aerospike, הפעמון הכפול מקריב כמה יעילות באזור המעבר ולא יכול להסתגל כל הזמן.

הרחבת / Extendible Nozzles

nozzles מרחיבים מבחינה מכנית להשתמש בסעיף טלקופינג אשר מתפשט בגובה כדי להגדיל את יחס ההתרחבות. אלה להוסיף חלקים נעים, מסה, ו מצבי כישלונות פוטנציאליים.הארוספיקה מונעת את כל החלקים המרגשים, מה שהופך אותו אמין יותר - למרות העומס התרמי על הספייק הוא דאגה שונה.

תגית: Nozzles

ה- Plug nozzle הוא רעיון נוסף בגובה רב שבו הזרם מתרחב על פני תקע מרכז בדומה ל- aerospike. למעשה, "aerospike" ו "pling nozzle" משמשים לעתים באופן בין-משתנה.Strictly מדבר, aerospike משתמשת בספיק מכווץ המאפשר את הצנרת לזרום סביב הבסיס, בעוד שאורך מלא אינו מכווץ בדרך כלל עם עומס נוסף ( tconcretcated) הוא משתמש בזווית נוספת.

מסקנה

ה-Aerospike nozzle מייצג את אחד המעטים שנותרו "פרי התלוי" במניעה כימית של טילים - עיקרון פיזי בעל יכולת גבוהה שעדיין לא מנוצל במלואו בכלי רכב הפעלה תפעוליים.היכולת שלו לשמור על דחף ספציפי גבוה על פני כל המעטפה של הטיסה, בשילוב עם משקל פוטנציאלי וחיסכון בגלגל, עושה את זה בחירה משכנעת עבור מנועי טילים הדור הבא - מורכבות, ייצור ניסיוני, בהדרגה, צמיחה של חומרים חישובים, ויציבות גבוהה יותר, עם חומרים חדשים, עם כוח עבודה, החל ממעבדה, ויציבות מהירה יותר, וצמיחה מהירה יותר, עם חומרים חישובית, וצמיחה מהירה יותר, עם חומרים גמישה, תוך כדי שיפור תהליכים של כוח, החל ממעבדה, עם חומרים חישובית, עם חומרים חדשים, החל מתרבות גבוהה יותר, וחיסכון יעיל יותר, וצמיחה מהירה יותר, עם כוח, עם כוח, עם כוח, עם חומרים חישובית, וחיסכון יעיל יותר, החל ממעבדה מחדש של כוח עבודה מהירה יותר, עם כוח עבודה מהירה יותר, עם כוח, החל ממעבדה, וחיסכון יעיל יותר, החל מצריכת אנרגיה יעילה יותר, החל ממעבדה, החל מתרבות גבוהה יותר, החל ממעבדה, החל ממעבדה, החל ממעבדה, החל

לקוראים המעוניינים בפרטים טכניים עמוקים יותר, המשאבים הבאים מספקים רקע מצוין:0 (ה-33 של נאס"א) של X-33 Linear Aerospike Engine Fact SheetFLT:1,FLT:2 נייר AI על ביצועי אווירוספירה אנרית של אנרופיל 3, ו-FLT:4FAAspi Nozzle (2009)