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【理论讨论】一个提高化学能引擎比冲的方法

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自己脑洞想出来的

懂一点火箭科学的人就明白比冲和推力,本质是就是“质量流量x能量”的事情。
简单的说;
①多一份质量流,会提高引擎的推力但代价是损失比冲,从微观来说,每个分子分到的能量更少但因为分子更多所以反冲力更大些。
②而多一份能量,能同时提高比冲和推力,从微观上看,每个分子得到更多的能量热量,运动速度自然更快。但是出于技术等等原因,大部分情况是通过减少质量流来提高每份工质的“能量比例”。
(有空我去做张图)
回到化学引擎
化学引擎提供的最大能量受限于特定化学燃烧的总能量和焰温,在工程上受限于材料强度和温度上限。
因为只有特定化学反应导致工质选择面很窄,主要是些氢氧甲烷煤油毒什么的。
本文的想法是,让化学燃料间接加热推进剂而不排出其反应产物,获得更高比冲和更多推进剂选项。
具体方案:
经过一个燃烧炉进行热交换,把氢氧燃烧后产生的能量加热热交换器,然后再用其他低分子量的工质流过热交换器得到能量,然后就像热引擎那样排出。
设堆芯温度在2500K-3500K左右,工质可选液氢甲烷,也可以是单组元工质,液氦等惰性工质
参考比冲为600-1000s左右
单次的燃烧时间取决于燃料总量,推力取决于规模,比冲取决于工质和热交换器温度。
可以理解为这是个Chemical power thermal rockets 化学动力热火箭
设计用途是进行短燃烧时间的变轨,L3L4点出发变轨,或多次轨道燃烧进入月球轨道。
优势:比冲比化学引擎高,和固态核心核推持平。比核推的风险及污染小,比电推的推力大。
总的系统能量密度介于化学能和电池之间。
具体细节在后边的帖子分析


IP属地:广西1楼2018-04-01 03:09回复

    然后这是一个关于系统样子的灵魂画图


    IP属地:广西2楼2018-04-01 03:10
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      要达到超过600秒的比冲确实可以,但燃烧室等于没有冷却措施,发动机壁内侧壁表面也是零冷却。只有大型一体激光3D打印成型的碳纳米管工件才能实现这个要求,但是这样燃料就不能用双组元燃料(因为这个温度下氧化剂会腐蚀掉碳单质材料),单组元燃料的温度也有能达到这个要求的,但是热值太低了。使得提高比冲又没意义了。


      IP属地:贵州来自Android客户端3楼2018-04-01 11:53
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        这是亏本买卖啊先生……除非燃烧产物还有别的用途。


        IP属地:北京来自Android客户端4楼2018-04-01 16:32
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          你的材料能承受1万K的高温,什么都解决了。


          IP属地:广东5楼2018-04-02 14:20
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            这不是核推的理论吗?


            IP属地:广西来自Android客户端6楼2018-04-04 16:53
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              或者找一个生成物相对分子质量更小的化学反应?


              IP属地:北京来自Android客户端7楼2018-04-16 16:21
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