[AR] Re: airbreathing engines (was Re: Re: to the stars, soon)

  • From: Ian Woollard <ian.woollard@xxxxxxxxx>
  • To: arocket@xxxxxxxxxxxxx
  • Date: Tue, 5 Apr 2016 02:55:15 +0100

The cost is carrying the extra mass of the LOX.

Partly, but if the issue was just carrying oxidiser you'd only lose 2/3 of
the Isp.

Going to a rocket the Isp drops by a whole order of magnitude; in fact most
of the thrust in airbreathing jet engines comes from unreactive nitrogen
and some unreacted oxygen, and the combustion products are an also-ran.

If air consisted only of nitrogen; you would have to carry LOX to burn the
fuel, but it would still be advantageous to run as a jet engine, and you'd
go 3 times the distance or more compared to a rocket.

The advantage is energy; throwing reaction mass at a speed comparable to
flight speed is much more efficient than the fixed speed rockets give you,
unless the flight speed is comparable to rocket exhaust's speed.



On 3 April 2016 at 20:37, Henry Spencer <hspencer@xxxxxxxxxxxxx> wrote:

On Sun, 3 Apr 2016, Paul Mueller wrote:

So in a sense, a turbofan (moving away from turbojets now) is basically a
ducted fan, driven by a smaller turbine engine. And in the case of big
high-bypass turbofans, they are essentially big ducted fans.


Yes, pretty much so.  The fan is essentially a specialized high-speed
propeller, powered by the turbojet-like core, running in a duct that shapes
the high-speed air flow.  The duct is aerodynamically important -- it's not
just a housing for the fan -- because it lets you avoid the big limitation
of propellers:  the dramatic drop in efficiency when their blade tips go
supersonic.

The resemblance to turboprops has recently gotten even stronger with the
first operational geared-fan engines, which have a gearbox between the core
and the fan so their rotational speeds can be optimized separately. (The
idea has come up before, but now they're actually starting to enter airline
service.)

Makes me wonder why smaller "traditional" ducted fans (like on airships or
the E-fan aircraft) have much fewer blades, not a big blade disk like a
turbofan.


Don't know for sure, but I would expect that it's because they're
optimized for much lower airspeeds.

At the opposite end of the speed spectrum, in engines optimized for
sustained supersonic speeds, the fan tends to disappear entirely.  (The
prevalence of turbofans, albeit low-bypass ones, in fighters is mainly
because they mostly fly at subsonic speeds, with occasional brief
supersonic sprints.)

And if what you want is not efficient cruise, but rapid acceleration --
people often don't appreciate that this is a radically different class of
mission -- then it becomes very appealing to add three or four zeros to the
density of the oxidizer by pouring LOX into a tank in advance, rather than
struggling to collect and compress passing air.  The cost is carrying the
extra mass of the LOX.  The benefits are much easier engineering, and
vastly lighter and more powerful engines.

Henry




-- 
-Ian Woollard

Sent from my Turing machine

Other related posts:

  1. Home
  2. arocket
  3. Archive
  4. 04-2016