Глава 548. Способ решения проблемы рассеивания тепла в вакууме •
Вместе с Вэн Юньцзуном они пришли в конференц-зал.
Опустился широкий экран, на котором был спроектирован дизайн-проект.
Это и был дизайн-проект "аэрокосмического двигателя", разработанный Аэрокосмическим исследовательским институтом на основе системы электромагнитного движения.
Сюй Чуань взял у Вэн Юньцзуна ручку управления и внимательно просмотрел чертежи на экране.
Одна за другой картинки проплывали перед глазами, судя по чертежам, разработанный Аэрокосмическим исследовательским институтом аэрокосмический двигатель был очень похож на иероглиф "屮".
Длинный и узкий канал посередине состоит из двух частей: электромагнитного поля ускорения и камеры сжатия газа, изготовленных с использованием улучшенного сверхпроводящего материала, по форме напоминает конус без острия, соединенный с длинным и узким цилиндром.
Длинное и узкое поле ускорения состоит из внутренней магнитной катушки, магнитных полюсов, разрядной камеры, трубки подачи топлива, камеры распределения анионного и катионного газа и других структур.
Его основная цель - электролизовать рабочее тело воздуха, поглощенное камерой сжатия газа, в плазму, а затем увеличить скорость с помощью сильного магнитного спирального поля ускорения, тем самым обеспечивая двигателю огромную тягу.
А камера сжатия газа находится в самой верхней части длинного и узкого цилиндра, и с помощью специального поглощающего устройства может поглощать большое количество воздуха и подавать его, удаляя другие взвешенные вещества, пыль и другие примеси из воздуха, чтобы обеспечить поле ускорения чистым рабочим телом воздуха.
Эти две части являются средней областью иероглифа "屮", в конструкции они проходят через весь фюзеляж космического корабля, от носовой части до хвостовой, обеспечивая основную тягу для космического корабля.
А два других более коротких канала - это небольшие двигательные установки, расположенные в крыльях космического корабля, они похожи на главный двигатель, но их основная роль заключается в регулировании вспомогательной мощности, рулевом управлении и других аспектах.
Судя по чертежам, исследователи Аэрокосмического исследовательского института уже учли все аспекты работы.
Конечно, этот представленный дизайн-проект не является полным, и не может быть полным.
В конце концов, чертежей одного аэрокосмического двигателя не может быть всего несколько десятков, даже если добавить два нуля, этого будет недостаточно.
Ранние чертежи аэрокосмических двигателей действительно перевозились грузовиками, не говоря уже о другом, только двигатель F119, используемый на F22/F35, имеет десятки тысяч деталей, что свидетельствует о сложности аэрокосмического двигателя, с которой не могут справиться обычные предприятия, и даже страны.
На самом деле, стран, способных самостоятельно проектировать аэрокосмические двигатели, во всем мире, вероятно, чуть больше десяти.
Бегло, но внимательно просмотрев чертежи аэрокосмического двигателя, Сюй Чуань с интересом задумался, поднял голову, посмотрел на Вэн Юньцзуна и сказал:
"Я не очень разбираюсь в деталях и конструкции аэрокосмических двигателей, но у меня есть несколько вопросов."
"Говорите, академик Сюй."
"Первый вопрос: вы учли проблему экранирования магнитного поля?" - немного подумав, спросил Сюй Чуань: "Во время работы этого аэрокосмического двигателя, будь то улучшенный сверхпроводник или соответствующие структуры постоянных магнитов, будут генерироваться чрезвычайно сильные магнитные поля, которые повлияют на некоторые точные приборы и многие связанные с ними устройства на космическом корабле, а также на персонал."
"Особенно, судя по чертежам, разработанный вами двигатель имеет размер, достаточный, чтобы покрыть почти все днище космического корабля, таким образом, его влияние будет еще больше."
Вэн Юньцзун кивнул и ответил: "Да, учли."
Помолчав, он продолжил: "Экранирование магнитного поля аэрокосмического двигателя в основном осуществляется двумя способами: магнитным экранирующим слоем и эффективностью экранирования металла."
"В конструкции аэрокосмического двигателя вся двигательная система находится в нижней части космического корабля, она будет отделена от миниатюрного управляемого термоядерного реактора и топливного отсека среднего уровня, а также от пространства для размещения экипажа верхнего уровня, разделительный слой будет изготовлен из высокоэффективного экранирующего материала в виде защитного кожуха, чтобы избежать взаимного влияния."
"Хотя это и увеличит собственный вес космического корабля, но на данный момент нет другого способа идеально решить проблему влияния магнитного поля."
"В конце концов, вы и сами прекрасно знаете, насколько сильное магнитное поле создается улучшенным сверхпроводящим материалом."
Сюй Чуань кивнул и сказал: "Хорошо, а как насчет рассеивания тепла от этих экранирующих магнитных полей и самого космического корабля? Достаточно ли средств теплового излучения?"
Услышав этот вопрос, обычный человек, вероятно, подумает, что рассеивать тепло в космосе разве не просто? Снаружи вакуум с температурой минус двести семьдесят градусов, в таких холодных условиях рассеивать тепло - проще простого.
Но на самом деле это не так.
Учебник средней школы говорит нам, что основными способами передачи тепла являются теплопроводность, конвекция и тепловое излучение.
По сравнению с этими тремя способами передачи тепла, теплопроводность и конвекция обычно имеют более высокую эффективность передачи тепла, в то время как тепловое излучение имеет более низкую эффективность, и процесс рассеивания тепла происходит медленнее.
Например, в повседневной жизни используются двухслойные вакуумные термосы или термосы, при наполнении горячей водой, это эквивалентно отключению рассеивания тепла горячей водой через теплопроводность (конечно, в реальной ситуации невозможно добиться полной изоляции), поэтому время сохранения тепла становится очень долгим.
А космос в нормальных условиях можно рассматривать как вакуумную среду, в этой среде нет воздуха, почвы, воды и других обычных веществ в качестве проводников, поэтому невозможно обмениваться энергией с внешней средой посредством теплопроводности и конвекции, остается только тепловое излучение.
Но, к сожалению, скорость рассеивания тепла тепловым излучением очень мала, а эффективность очень низка.
А магнитное поле и экранирующий материал взаимодействуют друг с другом, и когда космический корабль работает, он выделяет большое количество тепла, и если это тепло не отводится, это сильно повлияет на безопасность космического корабля.
Поэтому рассеивание тепла является серьезной проблемой для космического корабля.
Услышав этот обычный вопрос, Вэн Юньцзун не стал долго думать, решив, что этот человек, возможно, не очень хорошо разбирается в аэрокосмической отрасли, он кивнул и сказал:
"Рассеивание тепла - это то, что необходимо учитывать в космонавтике, и, учитывая, что скорость рассеивания тепла тепловым излучением низкая, а в космическом корабле много оборудования, которое постоянно выделяет тепло, текущий подход заключается в добавлении большого количества радиаторов для излучения энергии наружу, тем самым охлаждая оборудование."
"В то же время, ссылаясь на конфигурацию космической станции и американского космического корабля, используется система циркуляции охлаждающей жидкости для переноса тепла."
Сюй Чуань покачал головой и сказал: "Я думаю, что обычные методы рассеивания тепла тепловым излучением вряд ли смогут решить проблему передачи и рассеивания тепла от слоя экранирования магнитного поля и самого космического корабля."
"Если сказать, что значение тепловыделения обычных космических станций и космических кораблей равно единице, то для космического корабля, использующего миниатюрный управляемый термоядерный реактор, значение тепловыделения, вероятно, будет не ниже десяти."
"Будь то тепло, выделяемое в процессе охлаждения катушек внешнего поля, или тепло от магнитного экранирования, вероятно, не так-то просто решить эту проблему."
Услышав это, Вэн Юньцзун нахмурился.
Что касается рассеивания тепла в вакууме, то, помимо улучшения материалов и увеличения удельной площади поверхности, на данный момент нет других хороших способов.
Частота излучения черного тела (полного теплового излучения) зависит только от температуры, а различные материалы влияют только на отражение и преломление электромагнитных волн объектом, в целом частота излучения зависит только от температуры.
Международная космическая станция использует аналогичное решение, решая проблему рассеивания тепла за счет увеличения площади.
И самое главное, что температуру радиатора нельзя повышать слишком сильно, ведь чем больше разница температур между двумя тепловыми резервуарами холодильной машины, тем ниже эффективность холодильной машины, поэтому на самом деле температура радиатора не будет намного выше температуры источника тепла.
Если радиатор не сможет решить эту проблему, то это будет большой проблемой.
Аэрокосмический исследовательский институт рассматривал эту проблему, о которой говорил Сюй Чуань, но не ожидал, что этого способа будет далеко недостаточно.
"Но в этом случае добавление рабочего тела увеличит вес космического корабля, и в целом это будет невыгодно." Вес космического корабля нельзя увеличивать произвольно, тяга аэрокосмического двигателя является основным ограничивающим фактором.
И с каждым увеличением веса нужно не только увеличивать тягу двигателя, но и добавлять дополнительное топливо или рабочее тело.
Таким образом, дополнительное топливо и рабочее тело также занимают часть веса.
Как и самая мощная в истории ракета-носитель, разработанная США, "Сатурн-5", общая тяга первой ступени которой достигает 3400 тонн, но на самом деле она может доставить на околоземную орбиту не более ста тонн груза.
Остальные три тысячи триста тонн тяги уходят на преодоление собственного веса.
Поэтому вес космического корабля и каждое изменение в конструкции оказывают огромное влияние.
И самое главное, что пока неизвестно, какова будет тяга аэрокосмического двигателя.
Хотя теоретически аэрокосмический двигатель, использующий улучшенный сверхпроводящий материал и спиральную траекторию для увеличения длины поля ускорения, может достигать тяги в сотни килоньютонов, но на самом деле, сколько он будет иметь, можно будет узнать только после первого испытания.
В этом случае каждое увеличение массы рассеивающего тепло рабочего тела увеличивает требования к тяге двигателя, и условия становятся чрезвычайно жесткими.
Размышляя, Вэн Юньцзун посмотрел на Сюй Чуаня и осторожно спросил: "Академик Сюй, у вас есть какие-нибудь идеи?"
Хотя он и задал вопрос, но, честно говоря, он не думал, что у этого человека могут быть какие-то хорошие идеи по поводу рассеивания тепла в космосе.
В конце концов, переход из одной области в другую - это как переход в другой мир, аэрокосмическая область и область управляемого термоядерного синтеза - это две совершенно разные области, и осторожный вопрос был задан просто так.
И рассеивание тепла космических аппаратов в вакууме космоса - это огромная проблема, которая беспокоит весь мир.
Все страны, способные запускать спутники или космические станции, сталкиваются с этой огромной проблемой.
Но, к его удивлению, этот человек неожиданно кивнул, показывая, что у него действительно есть способ решить эту проблему.
Удивленно взглянув на него, Вэн Юньцзун с любопытством спросил: "Что вы имеете в виду?"
Сюй Чуань улыбнулся, взял со стола ручку управления и переключил чертеж аэрокосмического двигателя на экране на конструкцию.
"Я ранее примерно подсчитал, что при текущей эффективности теплового излучения для рассеивания тепла космического корабля, использующего комбинацию аэрокосмического двигателя и технологии миниатюрного управляемого термоядерного синтеза, потребуется как минимум два радиатора с площадью поверхности космического корабля."
"Но это, очевидно, нереально, мы не можем взять с собой в космос так много радиаторов."
"Поэтому необходимо найти новый способ рассеивания тепла."
"И, учитывая особую вакуумную среду в космосе, помимо теплового излучения, остается не так много способов."
"То, что вы только что сказали, об увеличении массы рабочего тела для рассеивания тепла за счет испарения и фазового перехода, является осуществимым способом, но это приведет к увеличению собственного веса космического корабля, что окажет большое влияние на различные аспекты."
"Но чтобы решить проблему рассеивания тепла, все равно нужно полагаться на рабочее тело."
Услышав это, в глазах Вэн Юньцзуна появилось некоторое сомнение, он с недоумением посмотрел на Сюй Чуаня, то есть он хочет решить проблему рассеивания тепла с помощью рабочего тела, но не хочет увеличивать собственный вес космического корабля, как это сделать?
Заметив его взгляд, Сюй Чуань улыбнулся, указал на чертеж аэрокосмического двигателя на экране и продолжил: "Поэтому мне нужно, чтобы вы внесли изменения в конструкцию аэрокосмического двигателя и добавили устройство рассеивания тепла за счет испарения и фазового перехода в этих двух местах."
Следуя за указанным Сюй Чуанем местом, взгляд Вэн Юньцзуна упал на хранилище рабочего тела и трубу поля ускорения.
Посмотрев некоторое время на чертеж, он внезапно сузил зрачки, невольно сглотнул слюну, глубоко вздохнул и сказал: "Вы имеете в виду, что собираетесь решить проблему рассеивания тепла с помощью существующего рабочего тела?"
Сюй Чуань с улыбкой кивнул и сказал: "Верно."
"Дополнительное увеличение массы рабочего тела для рассеивания тепла не только уменьшит пространство на космическом корабле, но и создаст большую нагрузку на космический корабль и аэрокосмический двигатель."
"Но в отличие от традиционных двигателей Холла и оборудования космической станции, аэрокосмический двигатель использует рабочее тело для ионизации, он использует магнитное поле для дополнительного ускорения, и ему не важно, в каком состоянии находится рабочее тело."
"В этом случае мы можем предварительно хранить жидкое сверхнизкотемпературное рабочее тело, использовать систему циркуляции охлаждающей жидкости для переноса циркулирующего тепла внутри космического корабля, высвобождать его на рабочем теле, а затем переносить в аэрокосмический двигатель и выбрасывать в космос."
Рядом, взгляд Вэн Юньцзуна становился все более ярким и полным восхищения, он продолжил слова Сюй Чуаня: "И рабочее тело в сверхнизкотемпературном состоянии предварительно нагревается перед поступлением в поле ускорения, это также может снизить часть потребления электроэнергии аэрокосмическим двигателем."
Сюй Чуань с улыбкой покачал головой: "Эта часть экономии не так важна, главное, чтобы этот способ мог решить проблему внутреннего тепла космического корабля."
"Теоретически этот способ возможен, но на самом деле, сколько тепла может перенести и потребить рабочее тело, это вам нужно будет определить в ходе конкретных экспериментов."
Помолчав, он добавил: "И вам нужно не только провести эксперименты и проверить данные, но и проверить, какое обычное рабочее тело может унести больше тепла."
Вэн Юньцзун быстро кивнул и сказал: "Это не проблема, для этого эксперимента нам не нужно ждать, пока будет изготовлен аэрокосмический двигатель, мы можем сделать это прямо сейчас."
Эксперимент по моделированию космической среды для проверки теплоемкости рабочего тела, хотя и предъявляет высокие требования к условиям эксперимента.
Но это же самый передовой в стране Исследовательский институт Синхай, создать сверхнизкотемпературную вакуумную среду - проще простого.
Сюй Чуань улыбнулся: "Тогда я оставляю это вам."
Пиар, продвигаю книгу автора-редактора.
Название книги: Я правда не суккуб
Аннотация: Суккуб девятого ранга: ты не только красив до умопомрачения и источаешь живой аромат, но и вор, который может красть не только чужое имущество, но и чужую энергию, память, мысли и даже судьбу.
Суккуб восьмого ранга: ты стал еще красивее и еще лучше воруешь, а также являешься мошенником, сеющим раздор, любая ложь, сказанная тобой, станет правдой.
Суккуб седьмого ранга: ты стал грабителем, независимо от того, хочет ли человек, чтобы ты его обворовал, ты можешь силой забрать у него все, что захочешь.
Суккуб шестого ранга: ты стал поджигателем сердец, твой аромат тела может заставить любое живое существо впасть в оцепенение и опьянение, независимо от пола, возраста, летающих птиц и бегающих зверей, все подчинятся твоим ногам.
......
Суккуб третьего ранга: ты - роковая красотка, из-за тебя весь мир погрузился в хаос и страдания - ритуал повышения, украсть трон страны.
......
Суккуб первого ранга: ты наконец-то вырос в настоящего суккуба, все законы и власти мира без ума от тебя, ты обманываешь все сущее, возвышаешься над всем временем, пространством и судьбой - ритуал повышения, очаровать всех живых существ и перевернуть мир с ног на голову.