Альтернативные варианты кинематических схем авиационных двигателей

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

сильно повлияет на детонацию?

Условий для возникновения детонации нет. К стати, на наших новых самоходках, как пишут военные, применяется СВЧ воспламенение метательных зарядов через осевой канал воспламенения. Американцы вроде применяют лазерный поджиг, у них возникают проблемы с прозрачностью оптических окон подводящих лазерное излучение к метательному заряду.

А то в последнее время на форуме избыток ребусов.

Прочитал про интересующий вас двигатель. Там силы инерции 2-го порядка переходят в 4-й порядок. Закрыли тему из-за высокой вибрации двигателя.

 

[Антон Алексеев]

чем меньше молекулярная масса продуктов сгорания тем более эффективен процесс и соответственно меньше тепловые потери от лучистого теплообмена горящего углерода. Наиболее идеальным топливом считается водород, теплообмен в основном конвекционный, лучистый теплообмен по минимуму. Артиллеристы и ракетчики для получения максимальной эффективности порохов применяют нитраминные рецептуры с минимальным содержанием углерода. При более низких температурах горения таких порохов (холодные пороха) получают максимальные скорости метаемых тел. С тяжёлыми топливами нужно заканчивать.

Там дело не в лучистом теплообмене, а в банальной термодинамике - чем больше в топливе водорода и меньше углерода, тем выше удельная теплота сгорания.
Нитраминные пороха применяют с той же целью, что и обеднённые смеси на ДВС - чем меньше атомов в молекуле рабочего газа, тем выше показатель политропы (доля энергии тепловой, которая пойдёт в механическую работу а не поглотится движухой молекул газа).

 

[RVD]

чем меньше атомов в молекуле рабочего газа, тем выше показатель политропы (доля энергии тепловой, которая пойдёт в механическую работу а не поглотится движухой молекул газа).

Формально вы правы, броуновское движение никто не отменял (см. приложение). Однако у бензиновых моторов показатель политропы под короткие радикалы примерно 1.20-1.25, а у дизеля длинные с разветвленными цепями - 1.37, и тем не менее дизель экономичней.

 

[свободник]

Типа того.

Может я чего недопонял, но белым цветом Вы изобразили вроде как самый обычный кривошипно-шатунный механизм?

 

[RVD]

Да, цепляете его к одному из поршней, и вперед. Все ролики выбрасываете. Хотите уравновесить полностью, ставьте два шатуна, и будет вам "БСМ".

 

[Антон Алексеев]

Формально вы правы, броуновское движение никто не отменял (см. приложение). Однако у бензиновых моторов показатель политропы под короткие радикалы примерно 1.20-1.25, а у дизеля длинные с разветвленными цепями - 1.37, и тем не менее дизель экономичней.

Это не я прав, а учебники, которые я в юности читал из интереса. Какие радикалы? Радикалы дают ничтожный вклад в силу их ничтожной концентрации - работают молекулы. Дизель: 1. Имеет степень сжатия намного выше, чем бензомотор (я для понимания говорил бы "степень расширения") 2. работаеет при большем избытке воздуха - ещё больше двухатомных газов.

 

[RVD]

У компрессора, сжимающего чистый воздух, показатель политропы еще выше - 1,4, как вы это прокомментируете ?

 

[свободник]

...цепляете его к одному из поршней, и вперед...

И как по Вашему обороты коленвала уменьшатся вдвое, по сравнению с поршнями?

 

[RVD]

А вы сами не понимаете, что этого сделать без редуктора нельзя. Посмотрите Артоболевского, там есть пара цевочных механизмов, но как силовые схемы для ДВС они не годятся,

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

И как по Вашему обороты коленвала уменьшатся вдвое, по сравнению с поршнями?

Если вы хотите бороться с силами инерции 4-го порядка тогда оставляйте конструкцию как есть. Американцы сделали этот двигатель, "пощёлкали зубами" и успокоились, перейдя на классический КШМ. Экзотических схем много, вот только работоспособных мало.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Имеет степень сжатия намного выше, чем бензомотор (я для понимания говорил бы "степень расширения")

Степень последующего расширения действительно определяет экономичность двигателя, желательно иметь её выше степени сжатия.

ещё больше двухатомных газов.

Содержание Азота в атмосфере в районе 76%, он 2-х атомный газ. Топливо, сжигаемое в кислороде воздуха, служит для нагрева именно Азота который собственно и совершает основную работу расширения. Продукты сгорания работают как довесок и чем ближе их молекулярная масса к массе молекулы азота (28 у.е.) тем более эффективен процесс. Дальнейший рост эффективности поршневого двигателя ограничен именно физическими свойствами Азота. Можно, гипотетически, создать поршневой двигатель использующий в качестве рабочего тела атмосферный воздух, нагрев воздуха может производиться СВЧ излучением. Ну или перейти на двигатели Стирлинга с рабочим телом в виде Водорода или Гелия с нагревом от СВЧ нагрева или Америциевых тепловыделяющих элементов.

 

[Антон Алексеев]

Содержание Азота в атмосфере в районе 76%, он 2-х атомный газ. Топливо, сжигаемое в кислороде воздуха, служит для нагрева именно Азота который собственно и совершает основную работу расширения. Продукты сгорания работают как довесок и чем ближе их молекулярная масса к массе молекулы азота (28 у.е.) тем более эффективен процесс. Дальнейший рост эффективности поршневого двигателя ограничен именно физическими свойствами Азота.

Так почти всё остальное - кислород, в котором сгорают углеводороды (чаще всего), и дают трехатомные СО2 и H2O - именно поэтому работа на бедных смесях повышает КПД. Дело не в молекулярной массе, а именно в количестве атомов в молекулах рабочего тела...

 

[RVD]

Еще один взгляд со стороны на тему Стирлинга (на "Англицком"(1_) и с переводом(3_)), своеобразно пишет. Шапиро Б.И. проживает в Германии, но тоже неравнодушен к тепловым машинам.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

СО2 и H2O

Углекислый газ, молекулярная масса 48 у.е. Вода, молекулярная масса 18 у.е. Наибольшей эффективностью обладает двигатель работающий на водороде с продуктом сгорания в виде водяного пара. Если дело не в молекулярной массе, тогда в чём? Что углекислый газ 3-х атомный, что водяной пар 3-х атомный, естественно размеры молекул разные. Но в мире атомов чем больше атомная масса тем больше размеры атома. Военные инженеры наверное "дураки" когда проектируют "легкогазовые пушки" используя в качестве метательного вещества водород. Я понимаю вас, когда вы учили теорию рабочих процессов ДВС, вы делали ставку в основном на термодинамику. Понятно, так проще. В тепловом расчёте ДВС даётся формула горения топлива в общем виде. Она нужна только для расчёта материального баланса. Если вдаваться в тонкости процесса горения, вы плавненько перейдёте к работам Зельдовича по "Цепным химическим реакциям горения". А это жуткая жуть, простой студент может и разумом подвинуться. Поэтому, все по старинке, резвятся на ниве термодинамических процессов, изобретая все возможные новые варианты, полагая что процесс горения в цилиндре и образование рабочего тела происходит "по воле Божьей". А химия горения, как и вообще вся химия "дама капризная и злопамятная" и игнорирование её законов приводит порой к нехорошим последствиям.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Игорь Петрович, спасибо за информацию.

 

[niksann]

И как по Вашему обороты коленвала уменьшатся вдвое, по сравнению с поршнями?

У Ванкеля (РПД) коленвал крутится в два раза быстрее, чем поршень-ротор. Так что, если один к одному - это уже нормально. 😉

Военные инженеры наверное "дураки" когда проектируют "легкогазовые пушки" используя в качестве метательного вещества водород.

Это точно! У водорода скорость молекул в 4 раза выше, чем у кислорода или углекислого газа. Что позволяет снаряд в стволе разогнать с большей скоростью. Снаряд ведь не может получить скорость большую, чем скорость разгоняющих его молекул.
А скорости поршней в ДВС настолько малы, что без разницы, каким газом его разгонять.

 

[RVD]

У Ванкеля (РПД) коленвал крутится в два раза быстрее, чем поршень-ротор. Так что, если один к одному - это уже нормально. 😉

Вообще то вал крутится в три раза быстрее, а не в два, и вал в нём эксцентриковый. А вот кубатура "РПД" приравнена к вдвое большему по объему "ПД".

 

[Splice]

К сожалению, что-то технически сложное здесь обсуждать не принято, поэтому возвращаемся к классическому пути, вспоминаем только то, что на слуху... а на слуху у нас возрождение бренда "Москвич". Возрождение это хорошо, но где Собянин наберет специалистов, они все они остались в прошлом (см. приложение). Двигатель ( Технология растительных масел - ANC - ELSBETT - Интернет-магазин ), который в свое время предлагал Эльсбетт для установки на "Москвич", был бы золотой жилой не только почившей в базе СССР, но и для сегодняшней РФ. Но как всегда, что-то пошло не так:

Очень занимательный двигатель. Интересно, а КД осталась где-нибудь в России, если ее передали? 🤔

 

[RVD]

Интересно, а КД осталась где-нибудь в России, если ее передали? 🤔

Передали, понятно кому.
Ape With AK-47 - Обезьяна с автоматом Калашникова - YouTube

 

[kamuta]

К сожалению, что-то технически сложное здесь обсуждать не принято, поэтому ...

Как известно, всё хорошее и нужное всегда имеет начало (как это и должно быть) - считаю что обсуждение технически сложных вещей имеет только плюсы... "Не принято" это считается из-за боязни флуда, но это очень просто обойти - если Вы видите что Вам ответили лишь на эмоциях, без веских обоснований - просто оставьте без внимания (если человек в дальнейшем приведёт веские доводы - он будет полезен)...

Дальнейший рост эффективности поршневого двигателя ограничен именно физическими свойствами Азота. Можно, гипотетически, создать поршневой двигатель использующий в качестве рабочего тела атмосферный воздух, нагрев воздуха может производиться СВЧ излучением.

Думаю что реактивная тяга вполне подходит к теме кинематики, поэтому предлагаю обсудить (хотя бы гипотетически) реактивную тягу с помощью нагрева например атмосферного воздуха (это самый простой вариант) - это даст нам возможность:
1. полностью! избавиться от всех! механических узлов (как известно, самая надежная деталь та, которой нет)
2. кроме нагрева использовать по полной разгон давлением (завтра еду покупать и опрессовывать баллон на 500бар)
3. использовать эффекты эжекции по типу вентилятора Дайсона (теплится надежда что можно использовать несколько таких ступеней последовательно)
4. наконец-то начать использовать огромную площадь ЛА в качестве теплообменника
5. наконец-то прорвать низкую энергоемкость аккумуляторов - перейдя от электрохимии к аккумулятору энергии...
6. возможность получить любую разумную мощность...

Итак, вариант первый - имеем крио-баллон жидкого воздуха (в конце цепочки должен стоять пополняющий его крио-компрессор)...
Включаем регулированную по давлению в баллоне-сопле подачу воздуха в теплообменники, нагревающие его до температуры окружающей среды - итого имеем "бесплатный" нагрев около 200 градусов и 50 литров жидкости превращаются в десятки кубометров высокоскоростного потока воздуха из сопла...
Поскольку сложностей предвидится много, первый вариант будет испытываться на аэролодке с более быстрым нагревом забортной водой...
Если цель просто покатушки то крио-компрессор и другие траты энергии не нужны - получается вариант с быстросменным баллоном-аккумулятором...
Если добавить графитовый термо-аккумулятор то можно сделать дополнительную ступень нагрева, а от сверхзвука попробовать уйти с помощью эжекторов...
Теперь к сложностям:
Мы знаем что Индийские пневмо-авто с баллонами сжатого воздуха 350бар проходят 400-500км с простыми роторными пневмо-двигателями (т.е. с механикой)
В тоже время мы знаем что реактивная тяга при её 100% кпд намного более прожорлива - отсюда следует что при разгоне газа/жидкости появляются огромные потери = нужно найти где именно, а если не найдем то придется отступить к поршням/роторам...

Безлопастной вентилятор Дайсона

P.S. Используют ли военные какие-либо виды эжекторов в ракетах/самолетах?