Традиционные ракеты невероятно неэффективны по ряду причин, не в последнюю очередь из-за того, что они в основном одноразовые.
Но помимо многоразового использования, еще одной причиной неэффективности ракет является фиксированная геометрия сопла.
Эффективная тяга ракеты зависит от того, идет ли выхлопной газ в правильном направлении (в идеале, противоположном направлению движения).
Ракетное сопло в форме колокола (также называемое сходящимся/расходящимся соплом или соплом con-di) формирует выхлопные газы таким образом, чтобы они вытекали более или менее по прямому вектору. Но на выходе из сопла поток сталкивается с атмосферой, которая также формирует поток.
На малых высотах окружающего давления достаточно, чтобы укротить поток на прямолинейный путь. Однако, как только высота увеличивается, а давление окружающей среды уменьшается, давление меньше влияет на поток, и, следовательно, выхлоп «расширяется» при выходе из сопла. Это приводит к потере тяги при изменении высоты, поскольку сопло con-di оптимизировано для более низких высот.
Конечно, было бы неплохо иметь какое-нибудь трансформирующееся сопло, которое меняет свою геометрию при изменении высоты, но такое устройство будет нести огромную потерю массы, что не очень хорошо для ракет. Некоторые ракеты используют удлинитель сопла, чтобы обеспечить некоторую компенсацию, однако это также влечет за собой огромные потери массы.
Другим решением является использование двигателя aerospike , как показано на картинке выше. Благодаря своим принципам работы двигатель Aerospike оптимально работает в диапазоне высот и может значительно повысить эффективность.
В двигателе с аэродинамическим шипом поток выхлопных газов не прижимается к стенке сопла, где он будет расширяться наружу, выходя из сопла на больших высотах, а поток выталкивается внутрь к шипу сопла, и поэтому проблемы с расширением устраняются.
Эти двигатели существовали в концептуальной форме или в качестве тестовых образцов на протяжении десятилетий, но проблема заключалась в требованиях к охлаждению среднего шипа. Аддитивное производство в настоящее время позволяет относительно легко изготавливать каналы охлаждения.
Hyperganic не только изготовила самый большой в мире печатный аэрошпиль (высотой 80 см), но и сделала это вообще без каких-либо ручных вводов САПР.
По-видимому, их программное обеспечение для алгоритмического проектирования будет штамповать конструкции аэродинамических шипов в течение всего дня на основе нескольких входных данных и создавать сложные конструкции, которые охватывают все аспекты двигателя, включая геометрию шипов, пути каналов охлаждения и параметры форсунок.
Это очень удобно, потому что, как может подтвердить любой, кто пытался спроектировать ракетный двигатель, большинство этих параметров каким-то образом динамически связаны, поэтому изменение одного элемента полностью портит все остальное. Следовательно, предпочтение отдается параметрическому подходу, а для итерации лучше использовать ИИ или алгоритмический подход.
Аэрошип Hyperganic напечатан из меди или, возможно, даже из смешанных металлов, как мы видели ранее.
Так что остается большой вопрос…
Это действительно работает?
Печатать причудливые моторы — это одно, но доказательство, что это реально работает со всем другое.
Мы с интересом ждём реальных испытаний, ведь это может стать настоящей революцией в ракетостроении всего мира!
По вопросам 3d печати писать сюда —
Telegram: https://t.me/fidller (предпочтительно)
E-mail: shope@fidller.com
телефон +79184112687
вконтакте: https://vk.com/3d_krd_123
Александр
Спасибо!
Теперь редакторы в курсе.