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楼主: Nighthawk
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[原创] 后航天飞机时代可复用天地往返运输工具的发展

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shaolin1254 发表于 2011-7-13 09:31 | 显示全部楼层

有消息来源么,不会是网上传言吧
rottenweed 发表于 2011-7-13 10:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 rottenweed 于 2011-7-13 10:12 编辑
wzb9504 发表于 2011-7-11 15:28
主要是电磁发射初始投资规模非常庞大 电源技术上也存在一些问题  另外一旦投资电磁发射技术 传统火箭行业 ...

电磁发射的基本工程问题解决不了:
1。轨道上极高的加速度。航天中的薄皮大馅是无论如何经受不起这么大的加速度的,比如1公里轨道加速到第一宇宙速度,那么平均加速度要达到几千个g,加固费用不可想象。
2。现有的发射技术(包括再入),都是高空高速,低空低速。即使这样,再入时候的气动加热都是个严重问题。而电磁发射则会导致最高速度出在低空,气动加热(以及气动阻力导致的减速)过于严重。
wzb9504 发表于 2011-7-13 12:31 | 显示全部楼层
该消息是俄罗斯副总理宣布的,绝对是真的。
wzb9504 发表于 2011-7-13 12:36 | 显示全部楼层
rottenweed 发表于 2011-7-13 10:11
电磁发射的基本工程问题解决不了:
1。轨道上极高的加速度。航天中的薄皮大馅是无论如何经受不起这么大的 ...

怎么会只有1000米呢长度轨道呢 应该在30千米左右吧,当然如果需要可以做的更长点。采用密封真空轨道,出口在3000米高的山顶。
wzb9504 发表于 2011-7-13 13:03 | 显示全部楼层
如果该发射系统建成 ,人类航天将会进入新的时代。它的发射费用是现有火箭系统的1/100不到。准备周期短,一天可发射数次甚至十数次。

点评

应该是‘后’‘后’ 或‘后’‘后’...航天飞机时代.  发表于 2011-7-13 14:48
即使能,也不是 ‘后’航天飞机时代的事情,应该是‘后’ 或‘后’‘后’...航天飞机时代吧|O|.  发表于 2011-7-13 14:46
wzb9504 发表于 2011-7-13 15:32 | 显示全部楼层
航天飞机代表了目前航天技术的最高成就,能与之媲美的大概就是核动力飞船了。但核动力飞船只能用于深空探测,或作为太空拖车,转移卫星 航天器轨道和修理,无法作为天地发射系统,即使未来的追梦飞船,也不过是航天飞机的简化微缩版而已。电磁发射在技术上已经处于可开发阶段,唯一的困难是差钱而已。
rottenweed 发表于 2011-7-13 18:02 | 显示全部楼层
本帖最后由 rottenweed 于 2011-7-13 18:03 编辑
wzb9504 发表于 2011-7-13 12:36
怎么会只有1000米呢长度轨道呢 应该在30千米左右吧,当然如果需要可以做的更长点。采用密封真空轨道,出口 ...

没有实质改善的,还是几百个重力加速度,一样吃不消。
气动加热也没有实质改善。飞船再入的时候,在黑障区(一般是35~80公里)处就是数千度的高温了。你这个发射刚出管道的时候,速度更快,而空气密度要比黑障区大上千倍。气动加热和气动阻力减速一样吃不消。
除非能把真空轨道建个海拔到几十公里才行。不过世界上最高的山也离这个好远。
wzb9504 发表于 2011-7-13 21:09 | 显示全部楼层
rottenweed 发表于 2011-7-13 18:02
没有实质改善的,还是几百个重力加速度,一样吃不消。
气动加热也没有实质改善。飞船再入的时候,在黑障 ...

你再算一下,真的是”几百个重力加速度吗“?其实,几十个重力加速度,航天器还是能够承受的。至于气动加热的确是个问题,这是材料的问题,应该能够解决的。要知道,阿波罗飞船返回时速度更高,不照样安全返回了吗。
wzb9504 发表于 2011-7-13 21:36 | 显示全部楼层
气动减速可以增加变轨发动机燃料,就可以了
齐格飞 发表于 2011-7-14 07:06 | 显示全部楼层
天地往返载具,不经济的一个原因是,为了滑翔返回,航天飞机需要付出很多质量,机体机翼隔热,都比飞船付出多。
而现如今对太空的利用以发射上天为主,返回需求少,送太空人上天的意义和作用也越来越小。
而发射上天的成本以重量计,往返使用的航天飞机就体现不出来经济上的好处。

如果未来返回再入的方式有突破,比如再入阶段滑翔时间能延长数倍,对隔热要求大幅降低,能不能让航天飞机机体变轻巧?提高经济性和可靠性。
如果从较高的轨道上也能滑翔减速再入,飞一圈降低一点轨道,航天飞机或许能用在更广用途的发射?
hkhtg090201 发表于 2011-7-14 08:18 | 显示全部楼层
齐格飞 发表于 2011-7-14 07:06
天地往返载具,不经济的一个原因是,为了滑翔返回,航天飞机需要付出很多质量,机体机翼隔热,都比飞船付出 ...

技术讨论渐入深水。

也曾经有过这种想法-----何不多飞一些时间再入?-----慢慢减速,难道是操作起来太难?
美帝的HTV-2实验,有一个很好的比喻叫:打水漂。
让返回器在大气层顶长时间‘打水漂’后,速度减少到一定程度,再进入,不更安全吗?

hkhtg090201 发表于 2011-7-14 08:30 | 显示全部楼层
wzb9504 发表于 2011-7-13 21:09
你再算一下,真的是”几百个重力加速度吗“?其实,几十个重力加速度,航天器还是能够承受的。至于气动加 ...

这个问题在其他地方讨论过很多,关于气动问题 有个形象比喻为:子弹撞在了墙上。
有些指标要经过详细计算才能明了。
工程上有些乍看起来容易解决的问题,到实际中说不定是一座大山。
rottenweed 发表于 2011-7-14 11:24 | 显示全部楼层
wzb9504 发表于 2011-7-13 21:09
你再算一下,真的是”几百个重力加速度吗“?其实,几十个重力加速度,航天器还是能够承受的。至于气动加 ...

这个是初中物理的基本计算啊。
就当电磁加速是匀加速运动,加速距离是s,加速度是a,加速时间是t,最终速度是v的话,那么s=1/2 * a * t * t,同时又有s=1/2 * v * t。很容易得到a = v * v / (2 * s )。
那么,终速度取第一宇宙速度7.9Km/s的话,你自己算算看,30千米的轨道,加速度一样超过100个重力加速度。

航天器上很多天生就是要轻薄的,无论如何都经不起那么大的加速度。更别提娇贵的光学仪器之类的任务载荷了。

较高速度时候,空气阻力已经是和速度的三次方成正比了。高速的情况下,这个幂次还要加高。第一宇宙速度相当于20多马赫数了。而通常的飞机,为了维持无加速的超音速平飞,动力就动辄数十吨。那么,为了对抗空气阻力,你打算用多大推力的发动机?

阿波罗的减速主要在黑障区,在低空大气密集地带,同样速度产生的加温会更高。
另外,你可以看看长征6号专题帖子,其中一个方案就是因为发射动压太大而被否掉的。你这个玩意出膛时候的动压,会比那个方案高若干个数量级。

“这是材料的问题,应该能够解决的”-----材料问题通常都是最没法解决的卡脖子问题。

点评

军事科技的每一次进步都伴随着新材料和新加工工艺的产生。  发表于 2011-7-17 00:06
 楼主| Nighthawk 发表于 2011-7-14 13:16 | 显示全部楼层
电磁跑来发射弹丸还是可行的,发射传统的飞船根本不靠谱,上面大家论证的很充分了
wzb9504 发表于 2011-7-14 15:20 | 显示全部楼层
电磁发射的飞船,因为载荷大,肯定要加固,加固以后是可以承受这样的过荷的。至于气动过热,用现在通行的技术是可以克服的 。我找了些资料,国内其实就有一个专业技术委员会,正试图论证电磁发射航天器的可行性。目前,电磁发射技术最大的问题依然是电源。
wzb9504 发表于 2011-7-14 16:01 | 显示全部楼层
如果发射技术不能突破,航天开发就会一直低迷,只能搞点奢侈的科学探测,商业开发几乎不可能。中国航天如果总是跟随美俄亦步亦趋,恐怕只能永远落后。电磁发射是中国航天很好的机会,因为中国在机电技术方面还是比较有底蕴的,如超导技术等。电磁发射技术的超低成本及高可控性 高能效,将创造一个新的航天世纪,世界将进入一个新的大航海时代。

点评

但愿如此吧.  发表于 2011-7-14 19:53
wzb9504 发表于 2011-7-14 16:10 | 显示全部楼层
未来的空天飞机,即使进入实用阶段,因为对高层大气的氧消耗过大,对环境产生难以预测的影响,其活动也是不可以持续的,使用规模会受到限制。
zhang 发表于 2011-7-14 20:24 | 显示全部楼层
hkhtg090201 发表于 2011-7-14 08:30
这个问题在其他地方讨论过很多,关于气动问题 有个形象比喻为:子弹撞在了墙上。
有些指标要经过详细计算 ...

这是升力和阻力决定的。返回的过程就是把轨道上的能量释放掉,换一个角度说就是把发射的时候烧掉的那些 LOX/LH2, SRB 什么的获得的能量变成热能释放到大气中。这个过程飞船和大气交互产生的阻力实现。这个阻力需要多大,有个范围。阻力太小,落地时减速不够,不行。阻力太大,加热和过载太剧烈,热防护系统和结构无法承受,也不行。还有一个问题是升力,有了升力,下降的速率会降低,也就可以”飞“得更远,晚一点降落,阻力就可以小一点,于是过载和加热都小一点,所以热防护系统和结构可以更轻。有这么多好处,为什么不多一些升力呢?因为这也不是任意的。高超音速下的升力主要通过飞行的  AoA 获得,AoA 太大,阻力就上去了,适得其反。这是一个平衡的关系,权衡下来,升力只能有一点点,和一块砖头没什么区别。

返回不是一件简单的事,如果是 RLV 那么大的东西要返回,那就更难了。所以 RLV 才那么少见。

点评

多谢解答.  发表于 2011-7-14 20:36
hkhtg090201 发表于 2011-7-14 20:38 | 显示全部楼层
zhang 发表于 2011-7-14 20:24
这是升力和阻力决定的。返回的过程就是把轨道上的能量释放掉,换一个角度说就是把发射的时候烧掉的那些 L ...

前半部分容易懂,后半部分不太明白。

AoA 是啥意思?

点评

http://www.centennialofflight.gov/essay/Dictionary/angle_of_attack/DI5.htm The angle of attack, "攻角",“迎角”。  发表于 2011-7-14 20:44
shenchun 发表于 2011-7-14 20:55 | 显示全部楼层
电磁弹射可能是有前途的,以现在老美的技术,可以把30吨的飞机在200米内加速到300千米/小时。其实并不需要用电磁弹射直接入轨,能达到4000米/秒就很不错了。我们都知道普通火箭发射就是在0-4000米/秒消耗能源所占用的比例是相当大的。最后那一点速度就可以用火箭推进。
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