Паровой самолет на дровах/угле/мазуте. Расчет и изготовление.

[novice]

Идея парокомпрессорного реактивного двигателя впервые была предложена в 1931 году, но вскоре забыта. В начале 1950х были расчитаны паротурбинные авиационные реактивные двигатели способные работать как от тепла деления тяжелых элементов так на обычном топливе. Теоретические расчеты показывали что этот двигатель технически осуществим.

[novice]

Параметры паротурбинного двигателя расчитанные для высоты полета 12000 м и скорости 0.9 скорости звука -955 км/ч:

Вес паровой турбины- 500 кг. Частота вращения 15000 об/мин. Мощность 2000 лс
Степень повышения давления компрессора-1.43
Давление пара на входе в турбину -340 атм, температура- 650С
Давление отработанного пара -85 атм. Температура конденсации пара - 298С
Число ступеней турбины -2
Расход воздуха- 43 кг/с
Температура нагретого воздуха -245 С
Тяга-645 кг
Скорость реактивной струи- 415 м/с

Площадь воздухозаборника-1.05 м2
Расход керосина -920 кг/ч ( кпд парового котла-80%, без учета энергии выхлопных газов)

Площадь конденсатора пара-1.93 м2, толщина-0.2 м, вес-300 кг.
Расход пара 17000 кг/час. Количество воды в системе -850-1000 кг.
Кпд силовой установки самолета при скорости 955 км/ч - 15.2%

[DragonTM]

Начали бы с чего попроще изготавливать. Вот на днях видел пароцикл )))

[novice]

Проект мотокомпрессорного реактивного двигателя с паротурбинным приводом и конденсатором пара в форсажной камере разработанный в 1951-1953 годах фирмой Пратт энд Уитни для сверхтяжелого ( 600 тонн ) дозвукового самолета. Скорость полета на высоте 12000 м - 0.9 скорости звука (960 км/ч).  Основной источник энергии (1000 часов) -компактный реактор, резервный (2 часа) - любое жидкое топливо, в том числе на основе угольной пыли.
Скорость реактивного выхлопа - 390 м/с, скорость полета- 266 м/с.
Мощность реактора 410000 кВт
Мощность четырех ступенчатой паровой турбины -49000 лс при 20000 об/мин. Диаметр ротора турбины - 0.31 м.
Редуктор 1/9.5.
Воздушный трехступенчатый компрессор диаметром 3 м, 2100 об/мин, степень сжатия 1.23
Давление пара на входе 340 атмосфер, температура - 600С.
Давление пара в конденсаторе - 30 атмосфер, температура -230С.
Диаметр парового конденсатора -4 м, длина 5.8 м.
Воздушное сопротивление - 0.77
Температура воздуха на срезе сопла- 190С.
Расход воздуха -790 кг.
Крейсерская тяга двигателя - 10000 кг.
Количество двигателей - 4
Вес двигателя вместе с конденсатором-теплообменником пара - 9000 кг.
Вес теплообменника (нержавеющая сталь)- 5000 кг.
Расход пара на один двигатель-350 т/час.
Схема полностью замкнутая, без выпуска пара в атмосферу.

КПД преобразования тепла в тягу - 25 процентов, больше чем кпд самолета ТУ-154 на той же скорости полета.

Недостатки данной схемы:
Малая удельная тяга на взлете - 0.1-0.15. Взлет возможен или с полосы длиннее 5 км или с обычного аэродрома при использование дополнительных одноразовых форсажных двигателей.
В зимних условиях тяга этого двигателя увеличивается, а в жаркую погоду сильно уменьшается, сильнее чем у обычных турбореактивных двигателей так как температура парового теплообменника всего 230С вместо 1000-1500С в камере  сгорания.

[novice]

До появления настоящих газотурбинных реактивных двигателей было много разработок мотокомпрессорных реактивных двигателей.
В 1930-1970 годы были спроектированы различные мотокомпрессорные двигатели с паровым приводом и нагревом воздуха в форсажной камере за счет конденсации выхлопа паровой турбины.
Кроме самолетов проектировались высокоскоростные суда на воздушной подушке с приводом от паровых турбин.

[novice]

Английский механик Nigel Copping в 1997 году построил и успешно испытал небольшой паротурбинный турбореактивный двигатель.
В этом небольшом устройстве совмещены паровой котел, горелка на керосине, паровая турбина и конденсатор пара. Данный двигатель менее шумный, расходует при одинаковой тяге на 25% меньше топлива и достаточно легкий для установки на самолет.

https://youtu.be/cLhvpWdq5rk

Видео испытаний, фотографии двигателя и его чертеж.

[dimademch2012]

вот прочитал я тему. Пытаюсь понять суть.
с одной стороны:
- возможен ли паровой двигатель на самолёте?   - Да, однозначно! Хотя бы потому что история уже знает такие примеры
с другой стороны:
-  возможен ли паровой самолет на дровах/угле/мазуте?  - Скорее всего, нет! Во-первых, топка будет весить как половина конструкции, во вторых - как дозировать твердое  топливо?
Эффективные паровые двигатели создавались только на жидких углеводородах, где горелка могла создать давление пара под 100атм за короткий промежуток времени.
-  Паровой самолет укороченного взлета... - ну, тут вообще пошла фантастика. Если в принципе поднять хороший самолет типа биплана  в воздух можно при тяге 0.1(к взлетной массе), нормально летать при 0.4-0.5, то для укороченного взлёта нужна почти единица.... Где она?
1).Напишите нормальное техзадание. Ибо пока вообще не понятна цель и вид.
2). постройте  и испытайте стендовую стендовую модель двигателя. В принципе, можно испытать на тележке\машинке. А уж потом говорить воздухоплавание....