¿Qué tipo de motor VTOL podría expulsar vapor?

Hay pocas formas plausibles de formar nubes de vapor en un VTOL, principalmente debido a la cantidad de energía que deben generar los motores para despegar y aterrizar. El escape será bastante enérgico, y el vapor (si lo hay) se condensará bastante tiempo y distancia de la plataforma de lanzamiento.

Hay muy pocas soluciones alternativas que proporcionarán un efecto similar.

En primer lugar, podría enfriar y proteger las plataformas municipales con un chorro de agua que pase constantemente sobre ellas (o que fluya debajo de la plataforma pero que sea accesible a través de una zanja de llamas). El escape caliente hervirá parte del agua y se convertirá en vapor, pero al ser más frío y menos energético que el escape real, tenderá a condensarse mucho más cerca de la escena de la acción. Si bien esto es bueno para la plataforma, la mayoría de los diseñadores probablemente objetarán, ya que el vapor causará daños y aumentará la posibilidad de corrosión tanto en la propia nave VTOL como en las estructuras metálicas que rodean la plataforma de lanzamiento (incluidas las vigas de refuerzo en la propia plataforma). Despegar y aterrizar en una nube de vapor también puede causar problemas a los pilotos humanos, e incluso las ayudas de aterrizaje de microondas y láser podrían quedar "cegadas" en un momento crítico.

La otra forma de producir vapor sería el sistema de refrigeración del vehículo. Esto requeriría un sistema de enfriamiento por evaporación de ciclo abierto en el que se permita que el refrigerante circule y luego se ventile para expulsar el exceso de calor del vehículo. Esto es problemático ya que el peso y el centro de gravedad del vehículo cambiarán constantemente, además de proporcionar un límite muy estricto para la cantidad de tiempo que puede tener energía (una vez que se quede sin refrigerante, tendrá que apagarlo o apagarlo). acelerar de nuevo al ralentí para preservar los motores). Una vez más, las nubes de vapor que se expulsan de un sistema de enfriamiento por evaporación tendrán efectos en la nave, la plataforma y las estructuras cercanas, así como en la seguridad del vuelo. SI no está usando agua destilada,

Si desea impresionar a los lugareños, haga que los despegues y los aterrizajes activen un espectáculo de luces o una exhibición similar alrededor de la plataforma. La gente pensará que es emocionante (por un tiempo) y que la aeronave y las estructuras locales no tendrán que lidiar con los peligros del vapor, la corrosión o la visibilidad limitada.

Dado que un motor de cohete que quema hidrógeno y oxígeno juntos para producir H₂O no produce suficiente vapor para sus propósitos, desea cualquier cosa refrigerada por agua. Es inverosímil que la energía de vapor produzca suficiente energía para justificar llevar el peso de tanta agua, pero tal vez el lanzamiento en sí genera suficiente calor como para mantener una gran piscina de agua alrededor de la primera etapa para disiparlo, y una vez que se lanza el barco, o necesita mucha menos energía para maniobrar o está en el espacio, por lo que puede irradiar todo el calor que quiera.

Un ejemplo específico podría ser un impulsor de masa alimentado por algo que genera mucho calor, por lo que construyeron el tubo de lanzamiento debajo de un lago.

Lob.

Con los autobuses VTOL (vertibus) impulsados ​​únicamente por propulsores, usted es esclavo de una variación de la ecuación del cohete , es decir, necesita mucha potencia para levantar solo con empuje, necesita motores grandes para eso y pesan y consumen mucho combustible, por lo que necesita aún más potencia para levantar esos motores más grandes y el combustible adicional.

Adoptaría el steampunk y haría que las catapultas de vapor ( foto ) proporcionaran el empuje vertical inicial, mientras cargaba algo suficientemente steampunk, como un volante, en el vértice. Calentar una gran espuma de cerámica al rojo vivo, añadir agua, canalizar el vapor resultante en un gran cilindro, que opera, con un titánico empuje, la catapulta y el volante-agitador (o el compresor de aire, o cualquier forma de energía que el vértibus toma). El desbordamiento y la liberación del cilindro formarán una nube poderosa, desde la cual se precipitará el vértice, pilotado por expertos/electrónicamente para aterrizar en el vértice preciso de su arco suave como un plumón. Las posibles perturbaciones por viento o error son controladas por superficies aerodinámicas, propulsores y/o la inercia rotacional de los volantes.

Esencialmente, un cañón de vapor con municiones guiadas (y tripuladas). La carga del almacenamiento de energía a corto plazo le brinda un amplio margen para comenzar el espectáculo de vapor antes del despegue real. La longitud del cañón depende de las aceleraciones que cree que los pasajeros pueden soportar y de la altura que desea atravesar: https://www.desmos.com/calculator/on4xzwtdwz

Para descender, el vertibus cae y utiliza la catapulta de vapor para desacelerar.

Si el vapor es realmente demasiado victoriano para usted, la catapulta podría operar con una bobina magnética, enfriada con nitrógeno líquido, que debe hervirse, porque las bobinas se aceleran y necesitan una ráfaga adicional de enfriamiento en el momento del arranque/aterrizaje. La nube seguirá siendo principalmente agua condensada, por lo que se aplican las advertencias sobre el radar y la visibilidad.

El VTOL real (excluyendo el uso de cosas scify-y como la antigravedad) necesita propulsores o algún artilugio (helicóptero) ptery, y los necesita durante todo el vuelo. Los propulsores van por F = m * a (el empuje resultante es igual a la masa expulsada multiplicada por la aceleración de esta masa), por lo que debe mover una gran cantidad de masa (que debe tomarse en el vuelo, lo que requiere una F aún mayor, vea la maldad de la ecuación del cohete) o una alta aceleración de dicha masa, lo que resulta en una alta velocidad de la masa expulsada; esto a su vez significa gases supersónicos, lo que resulta en una gran cantidad de ruido y peligro mecánico. - Las soluciones de (helicóptero) ptery podrían hacerse silenciosas , pero eso requeriría grandes áreas para las superficies de elevación, lo que podría ser poco práctico para el uso en la ciudad (- también, sin uso aparente para la niebla...)

La solución de cañón/catapulta podría hacerse virtualmente silenciosa y, por lo tanto, amigable con la ciudad, siempre que el vehículo nunca supere la velocidad del sonido, limitando la solución a alturas de unos pocos cientos de metros.

Fácil. Energía con vapor.

Imagina lo que sucede dentro de una máquina de vapor que ha detenido su movimiento por un tiempo limitado. La maquinaria se enfría y el vapor se condensa dentro de la maquinaria. Una parte importante de su volumen de trabajo ahora está lleno de agua líquida en lugar de vapor, lo que como mínimo cambia la relación de compresión y, en el peor de los casos, podría causar un bloqueo hidráulico, ya que el agua es incompresible.

Entonces, el procedimiento es abrir las válvulas de purga justo antes de iniciar el movimiento. El agua sale con vapor seco, en una nube impresionante. Si la purga se realiza mediante un mecanismo automático simple, no tiene una idea concebible de la cantidad de agua líquida presente, por lo que explotará en el peor de los casos.

El vapor caliente y seco también puede volver a hervir parte del agua.

Ahora, la temperatura y la presión del vapor son proporcionales. Es malo reducir la presión del vapor a cero en cada ciclo, porque eso también significa un choque térmico significativo para la máquina. Por lo tanto, es lógico mantener la máquina presurizada en su mayor parte al ralentí. El punto de ebullición del agua aumenta considerablemente a la presión, por lo que el agua líquida que estamos expulsando está a 150-400 grados C. Cuando escapa a la atmósfera, destellará espectacularmente en un BLEVE clásico, agregando una gran cantidad de nube de vapor.

El vapor seco no genera ningún humo visible (de hecho, los caldereros agitan un palo de escoba delante de ellos mientras atraviesan los espacios de la caldera, para que puedan detectar chorros de vapor seco que se escapan capaces de cortar el palo de escoba por la mitad). Pero el vapor saturado (no más caliente que el punto de ebullición), al mezclarse con aire frío, se condensará rápidamente en agua, y eso crea la nube visible.

No será ningún problema justificar una gran nube de vapor cada vez que arranque el motor.