創作內容

3 GP

科幻載具-機動載具二:動力與推進系統(上)

作者:宇宙的浮油│2010-10-14 01:33:12│巴幣:6│人氣:2538
        機動載具之所以能夠移動必須要有動力與推進系統,這兩樣基本上是不能互補的,但有時有一定程度的關連性在。像是汽車、直昇機和船隻的動力是引擎,而推進系統就是輪子、螺旋槳。噴射機的動力和推進就是那具噴射引擎。不過越先進的載具又會多一個要求,動力系統要能提供電能的供應,因為像是電腦或冷氣等吃電設備可不能靠轉動的引擎直接驅動,所以都會讓引擎除了驅動推進系統外還順便帶動發電機發電。而像火箭那種推進系統無法直接跟發電扯上關係的,通常都要自備電池或其他動力組件維持上面的維生系統和電腦系統運作。就屬於動力與推進是獨立的例子。
 
        然而大多數宇宙用的科幻載具的推進系統大多採用使用到牛頓第三定律的火箭系統,藉由噴東西的反作用力來獲得在宇宙中移動的能力。雖然科幻載具大多說用了目前沒有的技術打造,然而大多數的推進系統不過是用了高科技的方法找東西噴。大部分科幻作品登場的推進系統,大都是源自目前有理論基礎,或是曾經有過計畫但因為一些顧慮或技術問題而沒有實用化的系統利用設定加以在作品中實用化。不通常年代設定為遙遠未來的作品多喜歡取用技術難度相當高的系統,甚至某些是單純理論上可行的東西。
 
一些宇宙用常見的推進系統
 
固態火箭系統(Solid rocket):
就是用固體燃料的火箭馬達…這東西UC時代都用在姿勢控制噴嘴、小型飛彈多半也用這個。最大缺點是點燃後會工作到燒完為止,爆發力強但消耗燃料大使用時間短。基本上常見的科幻載具不管大的小的都不會選這做為主推進系統,基本上是免洗裝備用過就丟….不過部分作品脫離重力束縛時多半會綁上一兩根就是了(笑
 
雙液態燃料(Bipropellant rocket) :
以前的登月火艦和太空梭的主引擎就用這個東西,效率高但燃料消耗驚人。一般科幻作品也不會用這個當作機動載具的推進系統,續航力不足以星際旅行用。部分科幻作品脫離大氣圈時還是用這引擎,因為具有推力大的優點。
 
熱核火箭系統(Nuclear thermal rocket):
UC時代的MS和船艦的主推進器幾乎都是用這個推進系統。使用核融合或核分裂爐產生的高熱加熱推進劑,使之受熱膨脹後高速噴出,比衝是上面那東西的二倍不過在宇宙中續航力只夠在地球圈使用,UC也只設定到木星的採礦船隻,不過光是到木星就已經是數公里級的巨大船艦而且幾乎都是燃料槽組成的。大氣圈中能改由吸入外界的空氣加熱後噴出(熱核噴射引擎),因為推進劑是外界取得的空氣,因此大氣圈中不受燃料限制航程。隔壁棚的VF和戰鬥妖精雪風的巨大航空空母「女妖」也是用這個推進系統,而Z鋼彈時代的MS的熱核引擎也追加了大氣圈中也能工作的熱核噴射引擎模式(VF一開始就是雙模式的設計),而現實世界因為核融合技術還沒成熟所以只有核分裂型的,因此最大的缺點是噴出的排氣帶有有輻射塵。1960年的冥王計畫(Project Pluto…不是傑歐萊馬喔XD)裡的SLAM(超音速低空飛彈)就是用這個當動力,雖然再封閉的設施中成功完成地面運轉測試,不過一直沒有人敢放她在外界飛,最後當然就是取消了。
 
核脈衝推進(Nuclear Pulse Propulsion)
       利用連續引爆的核彈或氫彈得到強大推力的引擎,UC裡多半拿來作為小行星或質民地的移動用引擎。現實中連續引爆小型核彈的始於上世紀60年代的獵戶座計畫,後來因為禁止在太空進行核爆的條約而中止計畫,不過本身並沒有特別的技術瓶頸在。而利用開放式的反應室用高能雷射連續引發(一秒250次)核融核爆發的核融合型,是70年科學家提出的戴達洛斯計畫。預計把450噸的無人太空船用50000噸的氫燃料加速到光速的12%,然後用慣性飛半世紀飛到5.9光年外的星系。不過實行起來要天文數字級的經費以及核融合的技術瓶頸,所以還在理論階段也沒有類似的實物。
 
離子推進(Ion Thruster)
簡單的講就是利用電場或磁場之類的噴出高速的帶電粒子流得到推力,細分的話種類繁多。最大的特點是很省燃料,不過推力小到爆炸,由於製造帶電粒子以及高速噴射帶電粒子都需要消耗大量電能,還需要有供給電能的系統。不少科幻作品都愛用這引擎,也是滿適合在星際航行的引擎,因為能夠長時間運作最後得到很高的速度。目前已經有部分的無人探測船使用這引擎在宇宙中長時間航行。
 
太陽帆(Solar sails)
利用捕捉光線的光壓得到推力,基本上跟在宇宙張帆航行是一樣的。SEED的觀星者就是打算用這技術去探索深與宙,不過這東西受限於要有夠強的光線。除了被動的接受陽光外也能靠其他雷射基地的雷射光束讓他航行,雖然說可行不過用起來限制滿多的一種系統,這系統一離開了太陽系照不到陽光後就沒什麼用了。
 
一些大氣圈常見的推進系統
 
螺旋槳
滿原始但滿常見的大氣圈推進方式,不過科幻作品的螺旋槳通常都會加些變化,像阿凡達的直昇機等。另外一些氣墊載具也都是使用螺旋槳結構來製造向下的空氣氣流。
 
噴射引擎
不少科幻載具都會設計一種省去機翼,直接變動外掛機身外的噴射引擎的噴氣方向,來做到類似直昇機那樣能自由在三度空間移動的載具。例如魔鬼終結者裡登場的機器人勢力的飛機等,戰地風雲2142等遊戲也有類似的載具。
 
衝壓發動機(RAMJET)
由於一般的噴射引擎在速度超過2倍音速效率就逐漸降低,而衝壓發動機在2倍音速以上效率會比噴射引擎好(最低起動速度也是差不多這速度)。雖然說沒有什麼活動組件或複雜的結構,但是所需的技術難度相當的高(所謂越簡單的東西越難做)。由於需要一定速度才能用,通常都做在具有多個工作模式的可變循環引擎上例如SR-71,本身的工作範圍速度在2到5倍音速間。現實裡大多應用在超音速反艦飛彈上,例如說前一陣子的雄風三型反艦飛彈就是使用這發動機。電影Stealth的F/A-37 Talon以及UCAV EDI,OVA動畫戰鬥妖精雪風的FF-31MR/D Super Sylph以及FRX-00 Mave的可變循環引擎都有衝壓發動機模式。
 
超燃衝壓發動機(SCRAMJET)
技術難度比衝壓發動機還高,5倍音速以上適用的引擎。前一陣子美國的X-43A實驗機用這引擎創下了9.68倍音速的飛行紀錄。
 
脈衝爆炸發動機(Pulse Detonation Engine)
基本上源自出名的v1火箭發展出來的技術,跟連續工作的渦輪噴射引擎不同,重複執行著吸氣、關閉閘門、點火
混合氣體產生爆炸得到推力的循環。然而跟V1火箭那種每秒250個循環不同,這種發動機每秒會執行幾萬到幾十萬個循環。雖然對於材料還有制作技術的要求很高,但工作的速度範圍從0~4倍音速都能有效率的輸出。電影機戰未來的那台無人機艾迪就是採用這種引擎。
 
變循環發動機(Variable Cycle Engine)
把數種引擎合併成一具單一的引擎,在適合的工作範圍內做模式切換使用。戰鬥妖精雪風的FRX-00 MAVE換裝的新引擎就是變循環引擎。而現實中的SR-71黑鳥機也是使用變循環發動機。
 
複合循環發動機(Rocket Based Combined  Cycle Engine)
由JAXA所提出的以火箭引擎為基礎,把複數不同性質的引擎整合成為單一引擎,使用該引擎的載具能一路從大氣直奔宇宙。好處是在進入宇宙前能直接從大氣獲取氧氣來使引擎運作,省去攜帶大量的火箭燃料或是液態氧。運作的流程為在一倍音速以下使用噴射引擎模式,達到一倍音速後切換為衝壓模式,加速到5倍音速後切換為超燃充壓模式,到達宇宙後就切換為火箭引擎模式。月亮的距離(Moonlight Mile)裡羅斯特曼駕駛的美軍的新型飛行器「噩夢」就是使用該引擎而能從跑道起飛不使用助推火箭就能直接飛向太空站。
 
(下篇待續)
引用網址:https://home.gamer.com.tw/TrackBack.php?sn=109800
All rights reserved. 版權所有,保留一切權利

相關創作

同標籤作品搜尋:沒營養的碎碎念|機動載具|設定概念

留言共 5 篇留言

JAIndustry
動力與推進系統(下)呢?

05-24 15:31

宇宙的浮油
原本想等下一篇發文才提起這回事的...
(下)因為收集的資料遺失導致先暫時擱著
過幾天應該能先放點有些內容的東西出來,不是這系列的就是了
不過既然有人想看我會盡可能的讓系列繼續跑05-27 18:28
JAIndustry
:D

05-27 21:28

光劍師-Dev
風舞空那面的回應令我走過來了. (咦)
雷射帆要飛出太陽系是可以, 但要很強力的雷射才行.

01-22 19:14

宇宙的浮油
呼呼,真是稀客,光大居然會造訪這片荒蕪之地(阿勒?
也是可以用很多雷射中繼站的方式去接力,這樣雷射強度就能減緩很多
不過這東西的加速力本來就不值得期待吧XDD

01-22 19:55
光劍師-Dev
我看過的版本就沒提過雷射中繼站, 但它要用上什麼就...
http://orbitalvector.com/Deep%20Space%20Propulsion/Solar%20Sails/DSP_Image_LSSize.gif

01-22 19:59

宇宙的浮油
關於中繼站,是指複數的雷射基地
像在火星圈弄幾作雷射站,木星圈弄幾作雷射站這樣的作法
之前探索頻道好像也有簡短介紹過,不過詳細內容我早就忘了XDD
畢竟,距離一遠雷射能否精確的追蹤照准以及聚焦也是問題
不過還是感謝分享資料,這裡的雷射弄這麼強也是為了加速度考量吧
(不過看這出力...被照的帆能撐得住?)

01-22 20:19

我要留言提醒:您尚未登入,請先登入再留言

3喜歡★bbddff 可決定是否刪除您的留言,請勿發表違反站規文字。

前一篇:科幻載具-機動載具一:機... 後一篇:FAX-37...

追蹤私訊切換新版閱覽

作品資料夾

a86189642祝福
祝大家幸福(o'v'b)b看更多我要大聲說昨天04:02


face基於日前微軟官方表示 Internet Explorer 不再支援新的網路標準,可能無法使用新的應用程式來呈現網站內容,在瀏覽器支援度及網站安全性的雙重考量下,為了讓巴友們有更好的使用體驗,巴哈姆特即將於 2019年9月2日 停止支援 Internet Explorer 瀏覽器的頁面呈現和功能。
屆時建議您使用下述瀏覽器來瀏覽巴哈姆特:
。Google Chrome(推薦)
。Mozilla Firefox
。Microsoft Edge(Windows10以上的作業系統版本才可使用)

face我們了解您不想看到廣告的心情⋯ 若您願意支持巴哈姆特永續經營,請將 gamer.com.tw 加入廣告阻擋工具的白名單中,謝謝 !【教學】