Can ett flyg med luftandningsmotorer i flygplan uppnå tillräckligt med hastighet för att göra en enkel bana?
En raket använder motorer som bär både bränsle och oxidator. De flesta består av flera steg och lyfter en nyttolast i omlopp. De kan bränna sina motorer var som helst i eller utanför jordens atmosfär eftersom de bär både bränsle och oxidator. Detta är nödvändigt för att uppnå orbitalhöjning och hastighet.
Kan ett plan med luftandningsmotorer uppnå en tillräckligt hög hastighet i planflygning så att den når orbitalhastighet? Tanken som planen skulle kunna använda bränslet i sina tankar och luften i atmosfären (oavsett vilken höjd det ger mest mening) för att få tillräckligt med kinetisk energi så att planet kan "klättra" till en bana. Detta skulle likna en zoomklättring, men resulterade i att planet gick in i en stabil omloppsbana. Flyet kunde bränna sina motorer tills flameout när det steg upp genom atmosfären. Vid den tiden skulle det vara beroende av kinetisk energi ensam. Motorerna, bränsletankar och annan utrustning för luftandningsflygning kan justeras vid denna tidpunkt om det behövs.
Vid denna diskussion definieras omlopp som en bana som har en minsta höjd av 100 kilometer. En gång i denna höjd skulle fordonet kunna göra åtminstone resa runt jorden utan att behöva ytterligare delta-v från någon inbyggd källa. Om den vägen som togs var väldigt excentrisk eller ens vad det inte är relevant för denna diskussion så länge som den minsta höjden bibehålls. Det finns inget krav på återinträde på ett visst ställe, eller ens ombokningen kan överlevas av farkosten.
Fartyget kan använda esoteriska material, bränslekällor, motorer och till och med konstruktion så länge som de har använts i minst en tidigare sub-orbitalflygning.
Om planet behövde en Reaction Control System för att styra sin bana när den når högt höjd detta skulle vara acceptabelt. Dessa system har inte tillräckligt med kraft för att faktiskt skicka planet till omlopp.
3 svar
nr.
För närvarande är höjdsrekordet för en jet 37.650m (Detta är en zoom och klättrekord, inte uppehållande flygning).
Ralph J sammanfattar problemet ganska bra, men låt mig lägga till några data:
Ramjets är den typ av motorer som ser närmast det du vill uppnå. De toppar på 2km / s Omloppshastigheten är 7km / s . Och det är med en minimal nyttolast.
Det finns en oupplöslig fråga med avgående O2:
- Du behöver betydande O2 att ha dragkraft
- Du kan inte få drag om det finns atmosfär (Drag + uppvärmning)
Slutligen; För att uppnå en bana, behöver du en cirkulationsbränning, som bara kan göras utanför atmosfären.
Den lägsta punkten i din bana kan inte vara högre än den lägsta bränningen som utförts. Används endast atmosfärisk O2; din omlopp kommer att vara bunden att återkomma på att uppnå din första revolution.
(Om du har för avsikt att uppnå flyghastighet är det dock inte längre ett problem).
Detta har länge varit en önskan för luftfartssamfundet; Faktum är att flygvapssidan försökte komma till rymden med hjälp av flygplan i början av rymdloppet. Det ledde till många studier på reentryfordon och kulminerade i X-15 programmet .
På andra sidan var Army guys som fick stor hjälp från andra armékillar (på båda sidor om järnridån). Ironiskt nog ville de andra arméarna först erbjuda raketryget till Luftwaffe, men det uppfattades som hopplöst ineffektivt.
Huvudproblemet med att uppnå hastigheter över Mach 4 med luftpustning är att sakta ner luften tillräckligt så att den kan värmas, vanligtvis genom förbränning . Den långsamma luften kommer att värma upp det, så att tricket är att sakta ner det bara lite så att uppvärmningen är begränsad och lämnar tillräckligt med förbränningsmarginaler. Tyvärr finns det alltid någon luft som saktas till ett helt stopp och upphettas till stagnation point temperatur , som snabbt överskrider gränserna för kända byggmaterial ovanför Mach 5, så aktiv kylning krävs.
Med en kryogenbränsle kan mycket värme absorberas, och det finns planer för designmotorer som kyler sig och inkommande luft för att nå nära orbitalhastigheten. Det sista steget i dessa planer är dock täckt av en ren raket. Övergången från luft som andas till ren raketframdrivning har i så fall ställts till Mach 5.4 och 26 km höjd.
Fartyget måste nå flyghastighet på 11 km / s, över 40 000 km / h. Det snabbaste hantverket med en luftpustningsmotor, X-43A , har flög vid 10.617 km / h, så vi är inte där än tyvärr.
Scramjets fungerar bara från M 4.5 och framåt, så om du bara skulle använda air creating maskiner du skulle behöva starta med en turbinstråle, sedan från M 2,5 och framåt en ramjet, och sedan en scramjet - och då är du bara 25% av vägen hastighetsvis. En plattform som byggdes på samma sätt skulle vara användbar för att få större nyttolaster i omlopp än med raketmotorer ensam. Det verkar dock inte finnas några flyktiga raketmotorer under överskådlig framtid.
Läs andra frågor om taggar hypersonic Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna