Nukleärt drivna raketmotorer

Självklart är PR-aspekten massiv det har du rätt i.

Jag är inte insatt i vad det är för teknik riktigt, men av tråden att döma så handlar det om ramjet, vilket jag har koll på funktionen på. Men min fråga, om någon känner sig manad att spekulera lite är att om denna då ska drivas via uppvärmd luft från någon radioaktiv process, då ska den alltså producera såpass mycket energi i form av värme att den klarar av att bibehålla åtminstone mach 1.
Vad för typ av radioaktiv process, med vilka ämnen och konstruktion kan rimligtvis få plats och producera sådana mängder värme?
Det lär ju knappast vara någon standard sönderfallsprocess, om man inte skapar något radioaktivt material i någon reaktor precis innan man skickar upp den med extremt kort halveringstid, så rimligen bör det vara en neutronaccelererad process eftersom vanliga sönderfallsprocesser likt de i satelliter som man lägger peltierelement runt endast ger ca. 50-100 W. Men med vilket radioaktivt bränsle, och vad för neutronkälla? Eller vad för process?

Nu sitter jag på mobilen så kanske återkommer till detta senare, men vi bör ju kunna uppskatta energin som krävs för att motverka luftmotståndet och då bibehålla mach 1+ hasrighet genom att kolla på bränsleförbrukning från andra ramjet-farkoster som drivs med traditionellt bränsle, och då kanske man kan ringa in vad för typ av process som driver denna. För det är ju en jävla mängd värme som produceras jäkligt fort, och då också länge.
Jag vet för lite om energier som utsöndras via radioaktiva processer för att kunna gissa, men skulle tycka det har intressant.

Någon gissning?

Edit. Nu kan man förvisso använda en ramjet under mach 1 eftersom man kan öka flödeshastigheten i själva motorn genom att komprimera luften, men skit samma.

Edit2. Hittade lite info om ett gammalt amerikanskt projekt från 50-60-talet med fungerande prototyper, så detta verkar inte vara något speciellt nytt eller speciellt komplicerat. Gammal men förfinad teknik, men ack så taktiskt effektivt.

"Reactor designEdit

The reactor had outer diameter of 57.25 inches (1.454*m) and length 64.24 inches (1.632*m); the dimension of the*reactor core*was 47.24 inches (1.200*m) diameter and 50.70 inches (1.288*m) length. The*critical mass*of*uranium*was 59.90*kg, and the reactor's*power density*averaged at 10 megawatts/cubic foot, with total power of 600 megawatts.

The*nuclear fuel*elements were made of*refractory ceramic*based on*beryllium oxide, with*enriched*uranium dioxide*as fuel and small amount of*zirconium dioxide*for structural stability. The fuel elements were hollow hexagonal tubes about 4 inches (10*cm) long with 0.3 inches (7.6*mm) distance between the outer parallel planes, with inside diameter of 0.227 inches (5.8*mm). They were manufactured by high-pressure*extruding*of the green compact, then*sintering*almost to its theoretical*density. The core consisted of 465,000 individual elements stacked to form 27,000 airflow channels; the design with small unattached elements reduced problems related with*thermal stresses. The elements were designed for average operation temperature of 2,330*°F (1,277*°C); the*autoignition temperature*of the reactor base plates was only 150 °C higher. The*neutron flux*was calculated to be 9×1017*neutrons/cm2·s in the aft and 7×1014*neutrons/cm2·s in the nose. The*gamma radiation*level was fairly high due to the lack of shielding;*radiation hardening*for the guidance electronics had to be designed."

Inget spektakulärt rent tekniskt alltså.

Det verkar handla om en blåkopia av ett amerikanskt system från 1960-talet och som man nu marknadsför som sitt eget. Kan ju vara så att man driver lite teknisk utveckling på området, iofs.

Det fina med fissionsmotorn är att rent väte kan användas som reaktionsmassa. Det vill säga vårt lättaste grundämne. Lätta partiklar = hög utgångshastighet = hög ISP.

Då vet du mer om denna motorn än någon annan, för enligt mitt inlägg ovan så rör det sig snarare om uran-pellets. "Rent" väte menar du nog inte då det inte är radioaktivt, utan någon isotop. Jag antar att man hypotetiskt skulle kunna kapsla in radioaktivt väte i kapslar i någon honungskakeformad struktur som luften får gå igenom, som man då bestrålar med neutroner, men sannolikt så är det uran man använder.
Fördelen med att väte är lätt äts nog upp av att väte är en gas och tar större plats än uranpellets, och är nog inte ens närmelsevis lika energirikt, varför man också skulle behöva en massa mer radioaktivt väte, utöver en krångligare konstruktion.
Det är inte heller någon utgångshastighet på det radioaktiva materialet, och även om det vore det så är F=ma, så en långsammare utgångshastighet kan mycket väl vägas upp av att partiklarnar tyngre. Så det finns inget sådant gudagivet förhållande där.

Om vi utgår från vad som är mest sannolikt så är ryssarnas nukelära ramjet liknande amerikanarnas, men antagligen otroligt mycket mer förfinad. Men för att försöka vara tydlig med funktionen så har vi först en vanlig ramjet som funkar genom att man låter överljudschockvågor skapa ett högre tryck per area på framsidan av motorn(egentligen mitten av motorn), och sedan via motorns geometri så tillför man normalt bränsle som antänds medans trycket per area är lägre gentemot det chockvågen skapar, och sedan allt eftersom bränslet brinner och ökar sin temperatur och sitt tryck ut ur motorn så blir trycket högre bak på motorn än vad motståndet blir på framsidan.
Det enda man gjort när man gjort denna motorn nukelär är att man bytt ut bränslet mot, förenklat, uran i ett honungskakemönster som luften kan gå igenom, så bestrålar man denna med neutroner så det blir varmt. Så istället för bränsle som brinner så värmer man luften i sig.

Det är lite svårt att förklara funktionen av motorn utan bilder då väldigt få som inte är insatta har en visuell bild av hur chockvågor funkar, men tänk dig att en farkost skapar chockvågor likt en triangel där luften bryts upp, och från insidan av triangeln så kan du visualisera cirklar som då blir större ju längre från spetsen du kommer som representerar potentialskillnad i tryck, och vinkeln på triangeln som representerar den uppbrutna luften förändras med hastigheten. Då kan man via geometrin på motorn leda in ett högt tryck i form av chockvågor in i luftintaget på motorn som smalnar av och hastigheten ökar, trycket sjunker(egentligen är detta en balans på denna typen av motor då det finns en sweet spot för verkningsgrad där man egentligen vill att vinkeln på den uppbrutna luften ska ligga precis i ovandelen av den avsmalnande delen så det enda man får där motorns diameter är som tunnast är en chockvåg) tills man når förbränningsdelen där geometrin på denna sedan ökar och ger då ett högre tryck som är högre per area än bränslets tryck just där, sen när bränslet rör sig genom förbränningskammaren så ökar trycket av förbränningen, men sänks förvisso lite av att diametern ökar, så bränslets tryck ut ur motorn är högre än motståndet från luftmotståndet på framsidan, och trycket från chockvågen är lähögre i en punkt i motorn än vad trycket från bränslet är där.
Motorn är väldigt enkel i sin konstruktion, den ser typ ut: >< men med en kanal mellan, eller alternativt vertikalt )()( beroende på typ. Sen är det en ingenjörsmässig bedrift att balansera alla dimensioner för att balansera trycken.
Lite som en ventillös linjär pulsjet med kontinuerlig förbränning på steroider.
Tar antagligen 5 år att sätta sig in i hur man ska bygga den, och sedan en vecka att snickra ihop i garaget hemma.

Tror random youtubevideo förklarar detta oändligt mycket bättre än jag klarar i text, men ville se om det gick att göra sig förstådd med endast text, men det är nog tveksamt för jag har förenklat något otroligt.

Ja tydligt var det då inte..
Dessutom till större delen vilseledande (dvs felaktigt).

T.ex är det ett missförstånd att någon förbränningsmotor (reamotor) skulle kunna generea en dragkraft under flygning genom att skapa en tryckskillnad mellan luftintag och utblås (verkande på tvärsnittsarean), för att på så sätt skapa en framåtriktad kraft

Och det Newkie syftade på i sin kommentar är att använda flytande väte som kylmedel i reaktorhärden för att på så sätt skapa en relativt konventionell 'gasgenerator' med en fördelaktig molekylvikt för användning i raketdysa.

En sådan motor är ca "dubbelt så bra" som en kemisk vätskeraket.
I rymdfart skulle jag nog kalla en faktor två för i praktiken försumbart pga de astronomiska avstånden och långa restiderna.
Men för interkontinentala robotvapen så kanske det kan ge någon fördel (men jag ser ingen uppenbar).

Hur skulle du beskriva det då om det inte är någon tryckskillnad baktill i förhållande till luftmotståndet fram? Hur menar du att framdriften då sker? Det känns svårt om trycket vore i balans, så vill du utveckla vad missförståndet är?

Ja okej ja då missförstod jag den skribenten jag citerade.

Edit. Ja, med tryckskillnad menade jag då egentligen hastighetsskillnad, potatis potatis. Men överljudsluften lägger sig som ett lock framtil där ljudvågor inte kan propagera sig framåt eftersom mach 1 är snabbast möjliga hastighet för ljudvågor i luft, sedan accelereras luften vida dimensionerna i motorn och värmen från bränslet, och trycks då ut bakåt i högre hastighet än de kommer in eftersom det är "lock" framtill. Har jag fel? Om så, hur har jag fel i att det är tryckskillnad framtill i motorn gentemot baktill?

https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/ramjet.html

"To maintain the flow through the nozzle, the combustion must occur at a*pressure*that is higher than the pressure at the nozzle exit."

Vilket då ges genom att man via trycket från överljudsluft inte kan pressa trycket i förbränningskammaren framåt eftersom ljudhastigheten i luft är just mach 1 och inte mer.

> trycks då ut bakåt i högre hastighet än de kommer in eftersom det är "lock" framtill. Har jag fel?
Där råkade du skriva rätt (fast du nog knappt ville): Trycket är högre i motorns inloppsdel än baktill.
Efter det att gasen lämnat motorutloppet så bromsas (så småningom) denna hastighet till stillastående med tillhörande "tryckökning" - Dvs precis så mycket tryck som den omgivande atmosfären (eller tomma rymden) orkar hålla emot...

Och kunde du mäta lufttrycket typ två decimeter framför inloppet utan att störa luften, så skulle du få exakt omgivningstrycket - Oavsett farkostens hastighet.

Nästa fel: Om du vidgar kanalen i strömningsriktningen (i underljudshastigheter) så ökar trycket och hastigheten minskar.

I motorns utloppsdel vill man sänka trycket så mycket som möjligt (Farkostens omgivningstryck blir det ultimata målet) för att på så sätt accelerera den tillgängliga massan av förbränningsgaser (eller annan gas med 'övertryck') till högsta möjliga hastighet, för att så "utvinna" den reaktionskraft("rekyl") som utgör motorns dragkraft.

(Att en raketdysa ser ut som ett timglas med midja beror på att man just där placerar strömningshastigheten Mach 1 och överljudsströmningen 'upplever' utloppstratten som en förträngning som därmed fortsätter trycksänkningen/accelerationen.)

Då är det avklarat.

Naturligtvis. Det har jag inte sagt emot.

Absolut, men jag pratade aldrig om trycket utanför motorn, utan endast inom.

Det har jag väl ändå inte sagt emot? Vidare kanal, långsammare flöde, högre tryck.

Absolut, därav dysor. Jag pratade dock fortfarande om motorns innandöme.

Det har jag inte sagt emot.

Jag förstår fortfarande inte vad som är fel förutom att du pratar om trycket utanför motorn framför den och bakom den, medans jag pratar om motorns interna funktion.

Jag försöker igen då så får vi se om det är någon som har någon invändning.

När luftpartiklarna som är stillastående eller rör sig över ytan på motorn träffar omgivande luften i straxt under mach 1(eller över) så leds luften in i insuget som har en minskande diameter som minskar trycket men ökar hastigheten tills hastigheten är mach 1.
Mach 1 är högsta hastigheten som ljudvågor, som då är tryck kan färdas i luften, vilket innebär att trycket från motorns förbränning/gasernas uppvärmning inte kan ta sig framåt då trycket inte kan propageras framåt genom luft som rör sig i mach 1, så det blir ett "lock". Därefter har vi en ökande diameter/volym där hastigheten på gaserna sjunker och trycket ökar och man har sin förbränning/uppvärmning. Därefter är det i princip en standard dysa.
Så från atmosfär genom motor till atmosfär är trycket först då atmosfärstryck, sen lägre men snabbare tills hastigheten blir mach 1 och det blir ett lock, sen högre i förbränningskammaren, sen lägre i dysans inre del, sen högre i dysans yttre del till åter atmosfärstryck, helst direkt efter dysan men vilket är en avvägning.

Du skrev:
"och sedan allt eftersom bränslet brinner och ökar sin temperatur och sitt tryck ut ur motorn så blir trycket högre bak på motorn än vad motståndet blir på framsidan"
vilket jag fortfarande bara kan tolka som fel.

Från (insidan av) luftintaget till och med förbränningngszonen så ökar trycket.
Därefter sjunker trycket både inuti och ut ur motorn.
(Och en helt intern tryckskillnad i motorn kan inte påverka dragkraftsnettot - Det är som att lyfta sig i håret.)

Trycket på luften är högre redan då den befinner sig i motorn "i framänden",
än trycket i dysans utlopp (även innan 'jetstrålen' lämnat motorn - Och även med ev. tänd EBK).

Edit: Så det blev fel även i ditt nästa försök.

Jag vet hur det fungerar. I grova drag värms reaktionsmassan (väte) av en fissionsreaktor och matas ut genom en raketdysa. En stor fördel är som sagt att atomer med låg massa kan användas som reaktionsmassa istället för de molekyler som bildas vid förbränning av väte och syre som idag levererar högst ISP av kemiska raketer.

De lättare väteatomerna får en högre utgångshastighet än de vattenmolekyler som kommer ur dysan vid förbränning av väte och syre och ger därför en mycket högre verkningsgrad. Har för mig att motorn skulle kunna göras ännu bättre om det fanns en kapsling för fissionsbränlet som tål högre temperaturer. Men det var länge sen jag läste om detta nu.