Поэтому сегодня я хочу поделиться своими рассуждениями о том, какие движки должны быть в игре и почему.
1. Начнем с того, какие типы двигателей могут существовать в природе.
1.1 Химическая, ядерная, термоядерная .
1.2 Как они работают.
Работа химического ракетного двигателя основана на экзотермической (с выделением тепла) химической реакции (обычно окислительно-восстановительной) между компонентами ракетного топлива.
Смешение и сгорание: Компоненты топлива (горючее и окислитель) подаются в камеру сгорания, где происходит их интенсивное сгорание.
Образование горячего газа: В результате горения образуется большое количество горячих газообразных продуктов реакции (рабочего тела) с высокой температурой и давлением.
Ускорение и тяга: Газы с огромной скоростью протекают через специальное сужающееся-расширяющееся сопло (сопло Лаваля). Ускорение газовой струи создаёт реактивную тягу, толкающую ракету в противоположном направлении (согласно третьему закону Ньютона).
Типы химических ракетных двигателей
В зависимости от агрегатного состояния используемого топлива различают три основных типа химических ракетных двигателей:
Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) : используют жидкое топливо (например, керосин, жидкий водород, гидразин) и жидкий окислитель (жидкий кислород, азотная кислота). Они обеспечивают высокую мощность и управляемость тяги, а также возможность многократного запуска.
Твёрдые ракетные двигатели (ТРД) : используют твёрдое топливо, представляющее собой однородную смесь топлива и окислителя, часто в виде твёрдого блока внутри корпуса двигателя. Они проще по конструкции, но обычно не позволяют регулировать тягу или останавливать процесс горения после запуска.
Гибридные ракетные двигатели (ГРД) : используют компоненты топлива в различных агрегатных состояниях (например, жидкий окислитель и твердое топливо, или наоборот).
1.3 Ядерный двигатель
Как это работает
Главное отличие ядерного ракетного двигателя от традиционных химических ракетных двигателей заключается в источнике энергии. В то время как химические двигатели получают энергию от сжигания топлива и окислителя, ядерные ракетные двигатели используют компактный ядерный реактор в качестве мощного источника тепла.
Как работает тепловой ядерный ракетный двигатель:
Рабочее тело (чаще всего жидкий водород) подается в активную зону ядерного реактора.
Внутри реактора происходит управляемая цепная реакция деления ядерного топлива (например, урана-235), в результате которой выделяется огромное количество тепловой энергии.
Тепло передается рабочему телу, которое мгновенно нагревается до чрезвычайно высоких температур и превращается в газ высокого давления.
Этот горячий газ расширяется и выбрасывается через сопло с огромной скоростью, создавая реактивную тягу.
Типы ядерных ракетных двигателей
ЯРД можно классифицировать по агрегатному состоянию ядерного топлива:
Твердофазные ЯРД: топливо находится в твердом состоянии (например, в форме стержней). Это наиболее изученный и испытанный тип (проект NERVA в США).
Жидкофазные ядерные ракетные двигатели: топливо находится в расплавленном или жидком состоянии. Этот тип сложнее в реализации, но потенциально может обеспечить более высокую температуру рабочего тела и, как следствие, большую эффективность.
Существуют также импульсно-взрывные двигатели, основанные на серии небольших ядерных взрывов (проект «Орион»), но они связаны с огромными техническими и этическими трудностями.
Преимущества и недостатки
Преимущества
Высокая эффективность: НЭМ обеспечивают значительно более высокую удельную тягу по сравнению с химическими двигателями, что позволяет развивать более высокие скорости и сокращать время полета к далеким планетам (например, Марсу).
Большой запас энергии: ядерный деление высвобождает в миллион раз больше энергии на единицу веса, чем ископаемое топливо, что обеспечивает большую дальность полета без дозаправки.
В наших реалиях единственное, что можно учесть в игре — это высокая стоимость, так как это самый существенный недостаток, но я думаю, что коты хорошо справятся с радиацией!
1.4 Термоядерный ракетный двигатель (TARED ) — концептуальный тип ракетного двигателя, использующий энергию управляемого термоядерного синтеза для создания тяги. В отличие от существующих ядерных двигателей, работающих на делении тяжёлых ядер, TARM сочетает лёгкие ядра (например, дейтерий и тритий или дейтерий и гелий-3), выделяя огромное количество энергии.
Термоядерные двигатели обещают быть на порядок эффективнее как химических, так и ядерных (деления) двигателей, что сделает возможными быстрые перелеты к далеким планетам (например, полет на Марс может занять всего три месяца), а в будущем и межзвездные путешествия.
Как это работает
Основная идея TFRM заключается в прямом преобразовании энергии термоядерного синтеза в кинетическую энергию реактивной струи.
Топливо: термоядерное топливо (обычно в виде плазмы), например, смесь дейтерия и гелия-3 (D-3He), впрыскивается в реакционную камеру.
Синтез: плазма нагревается до сверхвысоких температур и давлений, достаточных для начала реакции термоядерного синтеза. В ходе реакции происходит слияние ядер с выделением энергии в виде высокоэнергетических заряженных частиц и нейтронов.
Сдерживание и направление: Для сдерживания и управления плазмой используются мощные магнитные поля (поскольку никакие физические стены не могут выдержать такие температуры).
Создание тяги: Магнитное сопло направляет поток перегретой плазмы (продуктов реакции и дополнительного рабочего тела, если оно используется) с огромной скоростью из двигателя, создавая тягу.
Преимущество реакции D-³He для космических двигателей состоит в том, что большая часть энергии выделяется в виде заряженных частиц, которые легко направлять с помощью магнитного поля, а не в виде нейтронов, которыми трудно управлять.
Типы термоядерных ракетных двигателей
Большинство проектов TFR остаются теоретическими или находятся на ранних стадиях разработки, но их можно классифицировать по подходу к инициированию и поддержанию реакции:
Двигатели на основе магнитной термоядерной энергии (MFE) : они используют сильные магнитные поля для непрерывного удержания высокотемпературной плазмы в реакторе. Примеры таких концепций:
Газодинамическое зеркало (ГДЗ ): особая конфигурация магнитного поля, которая позволяет плазме «просачиваться» через одно из зеркал, обеспечивая тягу.
Прямой термоядерный привод (DFD ): концепция, разработанная при поддержке NASA, направленная на прямое преобразование энергии термоядерного синтеза в тягу без промежуточного преобразования в электричество.
Двигатели инерциального термоядерного синтеза (ИТС) / Ракеты с импульсным термоядерным синтезом:
Импульсный термоядерный ракетный двигатель: предполагает использование небольших термоядерных мишеней (топливных таблеток), которые «взрываются» с высокой частотой внутри реакционной камеры. Энергия взрыва улавливается и направляется магнитным соплом или физической пластиной для создания тяги (как в концепции проекта «Орион», но с использованием термоядерных, а не ядерных бомб).
Ниже представлен один из теоретических расчётов для каждого типа двигателя.
Часть информации взята из студенческой работы. Вот она.
https://scispace.com/pdf/a-comprehe...ar-thermal-propulsion-system-13fb54uxmeqe.pdf
Разработчики считают, что, хотя и не все типы, некоторые из всех типов двигателей можно сбалансировать в игре. Я просто хотел создать тему, где каждый сможет поделиться своими находками.
1. Начнем с того, какие типы двигателей могут существовать в природе.
1.1 Химическая, ядерная, термоядерная .
1.2 Как они работают.
Работа химического ракетного двигателя основана на экзотермической (с выделением тепла) химической реакции (обычно окислительно-восстановительной) между компонентами ракетного топлива.
Смешение и сгорание: Компоненты топлива (горючее и окислитель) подаются в камеру сгорания, где происходит их интенсивное сгорание.
Образование горячего газа: В результате горения образуется большое количество горячих газообразных продуктов реакции (рабочего тела) с высокой температурой и давлением.
Ускорение и тяга: Газы с огромной скоростью протекают через специальное сужающееся-расширяющееся сопло (сопло Лаваля). Ускорение газовой струи создаёт реактивную тягу, толкающую ракету в противоположном направлении (согласно третьему закону Ньютона).
Типы химических ракетных двигателей
В зависимости от агрегатного состояния используемого топлива различают три основных типа химических ракетных двигателей:
Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) : используют жидкое топливо (например, керосин, жидкий водород, гидразин) и жидкий окислитель (жидкий кислород, азотная кислота). Они обеспечивают высокую мощность и управляемость тяги, а также возможность многократного запуска.
Твёрдые ракетные двигатели (ТРД) : используют твёрдое топливо, представляющее собой однородную смесь топлива и окислителя, часто в виде твёрдого блока внутри корпуса двигателя. Они проще по конструкции, но обычно не позволяют регулировать тягу или останавливать процесс горения после запуска.
Гибридные ракетные двигатели (ГРД) : используют компоненты топлива в различных агрегатных состояниях (например, жидкий окислитель и твердое топливо, или наоборот).
1.3 Ядерный двигатель
Как это работает
Главное отличие ядерного ракетного двигателя от традиционных химических ракетных двигателей заключается в источнике энергии. В то время как химические двигатели получают энергию от сжигания топлива и окислителя, ядерные ракетные двигатели используют компактный ядерный реактор в качестве мощного источника тепла.
Как работает тепловой ядерный ракетный двигатель:
Рабочее тело (чаще всего жидкий водород) подается в активную зону ядерного реактора.
Внутри реактора происходит управляемая цепная реакция деления ядерного топлива (например, урана-235), в результате которой выделяется огромное количество тепловой энергии.
Тепло передается рабочему телу, которое мгновенно нагревается до чрезвычайно высоких температур и превращается в газ высокого давления.
Этот горячий газ расширяется и выбрасывается через сопло с огромной скоростью, создавая реактивную тягу.
Типы ядерных ракетных двигателей
ЯРД можно классифицировать по агрегатному состоянию ядерного топлива:
Твердофазные ЯРД: топливо находится в твердом состоянии (например, в форме стержней). Это наиболее изученный и испытанный тип (проект NERVA в США).
Жидкофазные ядерные ракетные двигатели: топливо находится в расплавленном или жидком состоянии. Этот тип сложнее в реализации, но потенциально может обеспечить более высокую температуру рабочего тела и, как следствие, большую эффективность.
Существуют также импульсно-взрывные двигатели, основанные на серии небольших ядерных взрывов (проект «Орион»), но они связаны с огромными техническими и этическими трудностями.
Преимущества и недостатки
Преимущества
Высокая эффективность: НЭМ обеспечивают значительно более высокую удельную тягу по сравнению с химическими двигателями, что позволяет развивать более высокие скорости и сокращать время полета к далеким планетам (например, Марсу).
Большой запас энергии: ядерный деление высвобождает в миллион раз больше энергии на единицу веса, чем ископаемое топливо, что обеспечивает большую дальность полета без дозаправки.
В наших реалиях единственное, что можно учесть в игре — это высокая стоимость, так как это самый существенный недостаток, но я думаю, что коты хорошо справятся с радиацией!
1.4 Термоядерный ракетный двигатель (TARED ) — концептуальный тип ракетного двигателя, использующий энергию управляемого термоядерного синтеза для создания тяги. В отличие от существующих ядерных двигателей, работающих на делении тяжёлых ядер, TARM сочетает лёгкие ядра (например, дейтерий и тритий или дейтерий и гелий-3), выделяя огромное количество энергии.
Термоядерные двигатели обещают быть на порядок эффективнее как химических, так и ядерных (деления) двигателей, что сделает возможными быстрые перелеты к далеким планетам (например, полет на Марс может занять всего три месяца), а в будущем и межзвездные путешествия.
Как это работает
Основная идея TFRM заключается в прямом преобразовании энергии термоядерного синтеза в кинетическую энергию реактивной струи.
Топливо: термоядерное топливо (обычно в виде плазмы), например, смесь дейтерия и гелия-3 (D-3He), впрыскивается в реакционную камеру.
Синтез: плазма нагревается до сверхвысоких температур и давлений, достаточных для начала реакции термоядерного синтеза. В ходе реакции происходит слияние ядер с выделением энергии в виде высокоэнергетических заряженных частиц и нейтронов.
Сдерживание и направление: Для сдерживания и управления плазмой используются мощные магнитные поля (поскольку никакие физические стены не могут выдержать такие температуры).
Создание тяги: Магнитное сопло направляет поток перегретой плазмы (продуктов реакции и дополнительного рабочего тела, если оно используется) с огромной скоростью из двигателя, создавая тягу.
Преимущество реакции D-³He для космических двигателей состоит в том, что большая часть энергии выделяется в виде заряженных частиц, которые легко направлять с помощью магнитного поля, а не в виде нейтронов, которыми трудно управлять.
Типы термоядерных ракетных двигателей
Большинство проектов TFR остаются теоретическими или находятся на ранних стадиях разработки, но их можно классифицировать по подходу к инициированию и поддержанию реакции:
Двигатели на основе магнитной термоядерной энергии (MFE) : они используют сильные магнитные поля для непрерывного удержания высокотемпературной плазмы в реакторе. Примеры таких концепций:
Газодинамическое зеркало (ГДЗ ): особая конфигурация магнитного поля, которая позволяет плазме «просачиваться» через одно из зеркал, обеспечивая тягу.
Прямой термоядерный привод (DFD ): концепция, разработанная при поддержке NASA, направленная на прямое преобразование энергии термоядерного синтеза в тягу без промежуточного преобразования в электричество.
Двигатели инерциального термоядерного синтеза (ИТС) / Ракеты с импульсным термоядерным синтезом:
Импульсный термоядерный ракетный двигатель: предполагает использование небольших термоядерных мишеней (топливных таблеток), которые «взрываются» с высокой частотой внутри реакционной камеры. Энергия взрыва улавливается и направляется магнитным соплом или физической пластиной для создания тяги (как в концепции проекта «Орион», но с использованием термоядерных, а не ядерных бомб).
Ниже представлен один из теоретических расчётов для каждого типа двигателя.
Часть информации взята из студенческой работы. Вот она.
https://scispace.com/pdf/a-comprehe...ar-thermal-propulsion-system-13fb54uxmeqe.pdf
Разработчики считают, что, хотя и не все типы, некоторые из всех типов двигателей можно сбалансировать в игре. Я просто хотел создать тему, где каждый сможет поделиться своими находками.
Upvote
0
