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

[SMILE1]

Если кпд паровой турбины превышает 20 процентов

В любом случае непонятно зачем между тепловой энергией топлива и механической работой двигателя вставлять еще одно промежуточное рабочее тело в виде парового котла. Ведь каким бы высоким не был КПД паровой турбины как отдельного узла, он меньше 1, а вся остальная цепь преобразований (хим.энергия->тепловая->механическая) такая же как в ДВС.

[novice]

Дешевое топливо-уголь, мазут, древесные отходы нельзя напрямую использовать в авиационных двигателях из-за золы, серы и прочих примесей, а также других свойств по сравнению с керосином.


В паротурбореактивном двигателя все тепло, как отработанного пара так и выхлопных газов котла передается в поток воздуха вылетающий из сопла.
Этот дополнительное тепло увеличивает скорость реактивной струи и тягу двигателя без изменения расхода топлива.

[edw123]

В любом случае непонятно зачем между тепловой энергией топлива и механической работой двигателя вставлять еще одно промежуточное рабочее тело в виде парового котла. Ведь каким бы высоким не был КПД паровой турбины как отдельного узла, он меньше 1, а вся остальная цепь преобразований (хим.энергия->тепловая->механическая) такая же как в ДВС.

Потому, что непосредственное преобразование тепла в механическое движение с удобными параметрами до сих пор в технике эффективно не реализовано и пока используют промежуточный агент в виде рабочего тела с нужным параметром тепло-движение. Например парообразование, газообразование.

[novice]

В книге Друзя 1939 года "Паровые двигатели в авиации" на страницах 277-278 кратко упоминается о проекте высотного самолета с паротурбореактивным двигателем по проекту 1931 года итальянского инженера Рафаэлло.

В 1945-1960 годах проект паротурбореактивной установки рассматривался для установки на самолеты летающие с дозвуковыми скоростями 0.8-0.9М. Теоретически его возможность была доказана и было рассчитано влияние различных параметров на его тягу и кпд, но ни один двигатель не был построен.

[SMILE1]

Дешевое топливо-уголь, мазут, древесные отходы нельзя напрямую использовать в авиационных двигателях из-за золы, серы и прочих примесей

так-то и керосин некондиционный дешевый.
технический 25р (а авиционный 50-60).
Если любой изначально дешевый ресурс стандартизировать, и потом следить за соблюдением ТУ, он неожиданно становится дорогим. Именно потому что в нем гарантировано соблюдены стандарты. И определен круг лиц, которые несут уголовную ответственность за их соблюдение. Неслучайно ведь при любой авиакатастрофе в первую очередь берут пробы топлива.
Вы же не хотите после взлета выяснить что у вас в опилках песок?? значит вам нужны стандарты, сертификаты, лаборатории, а главное люди, которые за качество отвечают. И среди них не будет дураков, которые согласятся брать на себя ответственность бесплатно.

В паротурбореактивном двигателя все тепло, как отработанного пара так и выхлопных газов котла передается в поток воздуха вылетающий из сопла.

?? т.е. он в этом смысле ничем не отличается от (не паро) турбореактивного.

Потому, что непосредственное преобразование тепла в механическое движение с удобными параметрами до сих пор в технике эффективно не реализовано...

Именно. Но в ДВС, по теплу, одно рабочее тело преобразования - расширяющийся газ, а в паровой турбине два - газ+пар. Т.е. ступеней преобразования больше и уровень потерь ожидаемо выше.

[novice]

Конечно это не проект для авиалиний.
Но технически возможно сделать гоночный паротурбореактивный самолет. Сделано не мало рекордных электросамолетов, но шансов у полностью пассажирского электросамолета пока никаких из за минимум 10 кратного недостатка энергии.

[edw123]

...в ДВС, по теплу, одно рабочее тело преобразования - расширяющийся газ, а в паровой турбине два - газ+пар. Т.е. ступеней преобразования больше и уровень потерь ожидаемо выше.

Максимальный кпд из ныне осуществлённых "в железе" тепловых двигателей у двигателя Стирлинга - двигателя с внешним сгоранием. Ставить равенство между увеличенным количеством ступеней и понижением кпд всей системы совершенно неправильно.

[SMILE1]

Сделано не мало рекордных электросамолетов, но шансов у полностью пассажирского электросамолета пока никаких из за минимум 10 кратного недостатка энергии.

это уже немного не так: https://israinfo.co.il/2017/06/24/48804/
но в рамках данной темы, обсуждение электролетов - оффтоп.
[user]novice[/user], хотелось бы все таки увидеть расчеты паросамолета. Ну и изготовление.

Максимальный кпд из ныне осуществлённых "в железе" тепловых двигателей у двигателя Стирлинга - двигателя с внешним сгоранием. Ставить равенство между увеличенным количеством ступеней и понижением кпд всей системы совершенно неправильно.

Ну тогда вы сами себе противоречите этим:

что непосредственное преобразование тепла в механическое движение с удобными параметрами до сих пор в технике эффективно не реализовано

Оно либо реализовано в степени, которая позволяет не обращать внимание на кол-во преобразований, либо не реализовано и каждая ступень добавляет потерь.

[edw123]

Ну тогда вы сами себе противоречите этим:Оно либо реализовано в степени, которая позволяет не обращать внимание на кол-во преобразований, либо не реализовано и каждая ступень добавляет потерь.

Никакого противоречия - Стирлинг использует промежуточное рабочее тело, а не непосредственно перевод тепла в механическое движение, как к примеру тепловое удлиннение шатуна в кшм.
По стадиям: использование 10 стадий с кпд 90% будет эффективнее использования одной стадии с кпд 10%.

[SMILE1]

Стирлинг использует промежуточное рабочее тело, а не непосредственно перевод тепла в механическое движение

ДВС тоже не тепло переводит, а давление "промежуточного рабочего тела".

[edw123]

ДВС тоже не тепло переводит, а давление "промежуточного рабочего тела".

ТОчно, но в двс рабочее тело "создаётся в процессе сгорания" и его дополнительно не надо иметь и выделять.

[SMILE1]

...но в двс рабочее тело "создаётся в процессе сгорания"...

[user]edw123[/user], мало того, он 2/3 своего рабочего тела берет по мере необходимости прямо из атмосферы.
Пользует это тело со всех сторон как захочет.
И потом выбрасывает в том состоянии, каком ему удобнее.
Ему не надо его с собой возить, где-то хранить, как-то охлаждать и рекуперировать.
Причем теоретически все это можно делать и для ДВС, только не делают потому что, что?? правильно, потому что это доп.затраты энергии.

[novice]

Пример проектирования парового гоночного самолета МиГ-15бис:

Технические характеристики
Экипаж: 1 пилот
Длина: 10,11 м
Размах крыла: 10,08 м
Высота: 3,7 м
Площадь крыла: 20,6 м²
Угол стреловидности по передней кромке: 37°
Коэффициент удлинения крыла: 4,85
Коэффициент сужения крыла: 1,61
Профиль крыла: ЦАГИ С-10C у корня крыла, ЦАГИ СР-3 - законцовки
Средняя аэродинамическая хорда: 2,12 м
База шасси: 3,475 м
Колея шасси: 3,81 м
Масса пустого: 3582 кг
Нормальная взлётная масса: 4960 кг
Объём топливных баков: 1400 л (+ 2 × 250 л или 300 л или 400 л или 600 л ПТБ)
Силовая установка: 1 × ТРД ВК-1
Тяга: 1 × 2700 кгс (26,5 кН)
Лётные характеристики
Максимальная скорость: 
у земли: 1076 км/ч
на высоте 5000 м: 1045 км/ч
на высоте 10000 м: 987 км/ч
Скорость отрыва: 227 км/ч
Посадочная скорость: 170 км/ч
Практическая дальность: 1200 км / 1976 км с ПТБ
Практический потолок: 15 500 м
Скороподъёмность: 
у земли: 50,0 м/с
на высоте 5000 м: 35,2 м/с
на высоте 10000 м: 20,8 м/с
Время набора высоты:
5000 м за 1,95 мин
10000 м за 4,9 мин

Необходимо расчитать при каких условиях возможно использование паротурбореактивного двигателя и его основные параметры в режиме взлета и полета на разных высотах и скоростях.

Максимальный вес паровой установки вместе с топливом - не более 2000 кг при тяге 1500-2500 кг.

[SMILE1]

[user]novice[/user], Ок.
Что именно на ваш взгляд надо рассчитывать вы озвучили:

Спойлер

Необходимо расчитать при каких условиях возможно использование паротурбореактивного двигателя и его основные параметры в режиме взлета и полета на разных высотах и скоростях.

Максимальный вес паровой установки вместе с топливом - не более 2000 кг при тяге 1500-2500 кг.

А кто рассчитывать-то будет??
Из написанного вами непонятно кто это должен сделать этот расчет, писатель темы или ее читатели.

[FX_888]

Необходимо расчитать при каких условиях возможно использование паротурбореактивного двигателя и его основные параметры в режиме взлета и полета на разных высотах и скоростях.

Максимальный вес паровой установки вместе с топливом - не более 2000 кг при тяге 1500-2500 кг.

Ваш вопрос является одновременно ответом показывающий полную несостоятельность ваших ожиданий относительно параметров паровой энергетической установки ЛА
потому что расчетная максимальная  скорость миг-15   в275м/с даже при весьма оптимистичном для такой скорости аэродинамическом качестве МиГ 15 в 8 единиц означает примерно 2300лс. механической мощности. что применительно ко всей системе означает что топлива будет сжигаться минимум на 10000лс и только топливо на 1час полета с такой скоростью будет весить под 2000кг.  про отвратительные удельные параметры паросиловых установок вы уже должны были догадаться и  и возможно даже прочитать, да технологии в двигателестроении шагнули далеко вперед но вряд ли удастся снизить удельный вес такой установки хотя бы в 3 раза что все равно очень далеко уступает весу  оригинальной силовой установки самолета МиГ-15, так же вы напрочь игнорируете что разместить силовую установку в объемы и габариты самолета МиГ-15 может оказаться нереальной задачей. не говоря уже о том что самолет в первую очередь транспортное средство а не двигатель с топливным баком и крыльями и его совершенство характеризуется таким критерием как весовая отдача. и в современном мире где все завязано на экономику весовая отдача  ЛА  с подъемной силой создаваемой  за счет неподвижных плоскостей менее 43% является отвратительным параметром, и в лучших образцах гражданской и транспортной авиации превышает 50% и борьба ведется за доли процента.

[novice]

Параметры Миг-15 приведены для выбора схемы паросамолета и оценки его летных характеристик.
Расход воздуха в двигателе Миг-15 на взлете 48 кг/с при тяге 26500Н. Скорость выхлопа - около 550 м/с, температура - 900С. Двигатель 870 кг с центробежным компрессором расположен за кабиной пилота и имеет диаметр 1.27м и длину 2.64м. Воздухозаборники с низким Кпд.
Если за кабиной  разместить вентилятор 1.2м в диаметре и боковые воздухозаборники увеличенной площади, то можно получить расход воздуха в 2.5-3 раза больше. Для той же тяги потребуется скорость выхлопа всего около 200 м/с., а мощность турбины около 3000лс. Также конденсатор пара  в этом случае имеет площадь около 2 м2 и размещен под углом 30 градусов.
Размах крыла необходимо увеличить а угол стреловидности уменьшить с расчетом на максимальную скорость 0.8 скорости звука.

[edw123]

[user]edw123[/user], мало того, он 2/3 своего рабочего тела берет по мере необходимости прямо из атмосферы.
Пользует это тело со всех сторон как захочет.
И потом выбрасывает в том состоянии, каком ему удобнее.
Ему не надо его с собой возить, где-то хранить, как-то охлаждать и рекуперировать.
Причем теоретически все это можно делать и для ДВС, только не делают потому что, что?? правильно, потому что это доп.затраты энергии.

Долго повторять всю теорию тепловых машин... Просто "выбрасывать в том состоянии..." = потерять в кпд и иногда очень и очень много. Рекуперировать и охлаждать: сложно, занимает объём, увеличивает вес и ... увеличивает кпд. Турбореактивные авиадвигатели все сейчас 2х контурные, а будут вообще 3х контурные - это всё сумасшедшее усложнение, увеличение габаритов, но очень хотят увеличить кпд.

[FX_888]

Параметры Миг-15 приведены для выбора схемы паросамолета и оценки его летных характеристик.
Расход воздуха в двигателе Миг-15 на взлете 48 кг/с при тяге 26500Н. Скорость выхлопа - около 550 м/с, температура - 900С. Двигатель 870 кг с центробежным компрессором расположен за кабиной пилота и имеет диаметр 1.27м и длину 2.64м. Воздухозаборники с низким Кпд.
Если за кабиной  разместить вентилятор 1.2м в диаметре и боковые воздухозаборники увеличенной площади, то можно получить расход воздуха в 2.5-3 раза больше. Для той же тяги потребуется скорость выхлопа всего около 200 м/с., а мощность турбины около 3000лс. Также конденсатор пара  в этом случае имеет площадь около 2 м2 и размещен под углом 30 градусов.
Размах крыла необходимо увеличить а угол стреловидности уменьшить с расчетом на максимальную скорость 0.8 скорости звука.

А теперь попробуйте облечь  этот поток текстового сознания в графическую форму желательно в виде эскизов а еще лучше цифровых моделей. вам видимо еще не кажется что чем подробнее идея будет материализовываться  хотя бы в  цифровую модель тем меньше у вас останется оптимизма, и утешать себя тем что ковчег построил любитель а профессионалы  утонувший Титаник не получится