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无工质发动机,太空航海时代的曙光

3163    2020-10-20    发布者:中国测试杂志社    来源:知乎

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先说结论:无工质发动机是蒸汽机发明以来最具革命性的动力源,太空航海时代的曙光,21世纪中叶及以后的世界可能会因此而超出我们的想象范围。

在我认知范围内的…大概是无工质发动机了。

首先科普一下什么叫做「工质」?又凭什么说无工质发动机是太空时代的曙光?

「工质」也就是「工作介质」的简称。维基百科对此解释如下:

工作介质,通称制冷剂、致冷剂、冷媒或雪种,是各种热机中借以完成能量转化的媒介物质。这些物质通常以可逆的相变(如气-液相变)来增大功率。如蒸汽引擎中的蒸汽、制冷机中的雪种等等。一般的蒸汽机在工作时,将蒸汽的热能释放出来,转化为机械能以产生原动力;而制冷机的雪种则用来将低温处的热量传动到高温处。

到现在为止,人类进入太空的手段无非就是搭乘宇宙飞船和航天飞机两种(后者还退役了),但她们都是由火箭发动机推进的。火箭发动机的特点就是……需要喷东西,也就是需要喷出工质获得反作用力(准确的说是获得冲量)来提供推力。

但是火箭发动机喷工质的速度很快,所以要提供足够长的工作时间也就需要好多好多工质,可是增加工质的话质量就会大幅增加,推力(实质上是加速度)不能满足原来的需求,怎么办呢?加大发动机推力,带更多的工质。。。。嗯,是的就是这样面多了加水水多了加面的玩意儿成为了人类航天的基本(也是目前唯一的)进