Specific Impulse (SP) – ракетанын же кыймылдаткычтын күйүүчү майды канчалык эффективдүү пайдаланат. Аныктама боюнча, бул керектелген кубаттуулуктун бирдигине жеткирилген жалпы көтөрүлүү жана көлөмү боюнча масса агымына бөлүнгөн күчкө барабар. Эгерде килограмм оттун бирдиги катары колдонулса, анда өзгөчө импульс ылдамдык менен өлчөнөт. Анын ордуна Ньютон же фунт-күч менен бир салмак колдонулса, анда белгилүү бир маани убакыт менен, көбүнчө секундалар менен көрсөтүлөт.
Агуунун ылдамдыгын стандарттык тартылуу күчү менен көбөйтүү GI массага айлантат.
Циолковский теңдемеси
Массасы жогору болгон кыймылдаткычтын өзгөчө импульсу алдыга түртүүнү пайда кылуу үчүн натыйжалуураак колдонулат. Ал эми ракета колдонулган учурда, аз күйүүчү май талап кылынат. Дал ушул дельта-в учун ал керек. Теңдеме боюнчаЦиолковский, ракета двигателинин спецификалык импульста-рында мотор альпинизмде, аралыкта жана ылдамдыкта натыйжалуураак. Бул көрсөткүч реактивдүү моделдерде анча маанилүү эмес. Күйүү үчүн канаттарды жана сырткы абаны колдонушат. Жана күйүүчү майдан бир топ оор жүк ташыңыз.
Спецификалык импульс күйүү үчүн колдонулган сырткы аба тарабынан пайда болгон жана иштетилген күйүүчү май менен түгөнгөн кыймылды камтыйт. Реактивдүү кыймылдаткычтар бул үчүн тышкы атмосфераны колдонушат. Ошентип, алар ракета кыймылдаткычтарына караганда бир топ жогору UI бар. Бул түшүнүк күйүүчү майдын керектелген массасынын көз карашынан алганда, убакыттын өтүшү менен аралыкты өлчөө бирдиктерине ээ. Булар "эффективдүү газдардын ылдамдыгы" деп аталган жасалма маани. Бул иш жүзүндөгү газ чыгаруу ылдамдыгынан жогору. Анткени күйүүчү абанын массасы эсепке алынбайт. Мисалы, абаны же сууну колдонбогон ракетанын кыймылдаткычтарында иш жүзүндөгү жана эффективдүү чыгаруу ылдамдыгы бирдей.
Жалпы ойлор
Күйүүчү майдын көлөмү адатта массанын бирдиктери менен ченелет. Эгерде ал колдонулса, анда спецификалык импульс ЭМ үчүн импульс болуп саналат, ал чоңдук анализи көрсөткөндөй, ылдамдыктын бирдиктерине ээ. Ошентип, UI көбүнчө секундасына метр менен ченелет. Жана көп учурда газдын эффективдүү ылдамдыгы деп аталат. Бирок, эгерде масса колдонулса, күйүүчү майдын күчкө бөлүнгөн өзгөчө импульсу убакыт бирдиги болуп чыгат. Ошентип, конкреттүү түртүүлөр секундалар менен өлчөнөт.
Ушул эреже заманбап дүйнөдө эң негизгиси болуп, кеңири колдонулаткоэффициент r0 (Жер бетиндеги гравитациялык ылдамдануунун туруктуулугу).
Убакыттын бирдигине ракетанын импульсунун (анын күйүүчү майын кошкондо) өзгөрүү ылдамдыгы салыштырма түртүү импульсуна барабар экендигин белгилей кетүү керек.
Өзгөчөлүк
Түртүү канчалык жогору болсо, белгилүү бир убакыттын ичинде берилген күчтү пайда кылуу үчүн ошончолук аз күйүүчү май талап кылынат. Бул жагынан алганда, суюктук натыйжалуураак, анын UI көбүрөөк. Бирок, муну энергиянын натыйжалуулугу менен чаташтырбоо керек, ал күчтүн жогорулашы менен төмөндөшү мүмкүн, анткени кыймылдаткычтын жогорку натыйжаларды берген өзгөчө импульсу муну аткаруу үчүн көп энергияны талап кылат.
Ошондой эле, тартууну белгилүү бир түртүү менен айырмалоо жана чаташтырбоо маанилүү. UI керектелген күйүүчү майдын бирдигине түзүлөт. Ал эми түртүү - бул белгилүү бир түзүлүш тарабынан пайда болгон көз ирмемдик же эң жогорку күч. Көптөгөн учурларда, өтө жогорку спецификалык импульстук кыймылдаткыч системалары - кээ бир иондук орнотуулар 10 000 секундага жетет - аз тартылуу күчүн жаратат.
Түртүүнү эсептөөдө колдонуудан мурун унаа менен ташылган күйүүчү май гана эске алынат. Ошондуктан, бир ракета химик үчүн, масса пропеллант жана кычкылдандыргычты да камтыйт. Аба менен дем алган кыймылдаткычтар үчүн кыймылдаткычтан өткөн абанын массасы эмес, суюктуктун көлөмү гана эске алынат.
Атмосфералык сүйрөө жана заводдун жогорку күйүү ылдамдыгында жогорку өзгөчө импульсту кармап турууга жөндөмсүздүгү дал ушул отундун мүмкүн болушунча тез колдонулбай жаткандыгынын себеби болуп саналат.
Оорураакжакшы MI бар мотор тоого чыгууда, аралыкта же ылдамдыкта начар иштеши менен жеңил аспап сыяктуу эффективдүү болбошу мүмкүн
Эгерде абанын каршылыгы жана учуу учурунда күйүүчү майдын азайышы болбосо, MI массаны алдыга кыймылга айландыруудагы кыймылдаткычтын натыйжалуулугун түз өлчөм болмок.
Секунддагы өзгөчө импульс
Кайсы бир түртүү үчүн эң кеңири таралган бирдик - Hs. SI контекстинде да, империялык же шарттуу баалуулуктар колдонулган учурларда да. Секунддун артыкчылыгы – өлчөө бирдиги жана сандык маани бардык системалар үчүн бирдей жана негизи универсалдуу. Дээрлик бардык өндүрүүчүлөр секунданын ичинде кыймылдаткычынын иштешин тизмектешет. Жана мындай аппарат учактын түзүлүшүнүн өзгөчөлүктөрүн аныктоо үчүн да пайдалуу.
Эффективдүү газ чыгаруу ылдамдыгын табуу үчүн секундасына метрди колдонуу да кеңири таралган. Бул блок ракеталык кыймылдаткычтарды сүрөттөөдө интуитивдик болуп саналат, бирок аппараттардын эффективдүү чыгаруу ылдамдыгы иш жүзүндөгүдөн олуттуу айырмаланышы мүмкүн. Бул, кыязы, турбонасостор күйгүзүлгөндөн кийин күйүүчү май менен кычкылданткычтын борттун үстүнө ташталганына байланыштуу. Аба менен дем алуучу реактивдүү кыймылдаткычтар үчүн эффективдүү чыгаруу ылдамдыгы физикалык мааниге ээ эмес. Аны салыштыруу үчүн колдонсо болот.
Бирдиктер
Nс (килограмм менен) менен туюнтулган маанилер сейрек эмес жана сандык жактан м/с менен эффективдүү газ чыгаруу ылдамдыгына барабар (Ньютондун экинчи мыйзамынан жана анынаныктамалар).
Дагы бир эквиваленттүү бирдик – бул күйүүчү майдын өзгөчө чыгымдалышы. Анын g (kN с) же фунт/саат сыяктуу өлчөө бирдиктери бар. Бул бирдиктердин кайсынысы болбосун өзгөчө импульска тескери пропорционал. Жана күйүүчү май керектөө реактивдүү кыймылдаткычтардын иштешин сүрөттөө үчүн кеңири колдонулат.
Жалпы аныктама
Бардык унаалар үчүн секунддардагы өзгөчө импульсту (Жердеги күйүүчү майдын бирдик салмагына карата түртүү) төмөнкү теңдеме менен аныктоого болот.
Абалды тактоо үчүн төмөнкүнү түшүндүрүү маанилүү:
- F – стандарттык тартылуу күчү, ал номиналдуу түрдө Жер бетиндеги күч катары м/с 2 (же фут/с квадраты) менен көрсөтүлгөн.
- g – унаанын массасынын убакыттын өтүшү менен өзгөрүү ылдамдыгына карата терс көрүнгөн (күйүүчү май сыртка чыгарылганда).
Өлчөө
Англис бирдиги, фунт, башка бирдиктерге караганда көбүрөөк колдонулат. Жана ошондой эле агымдын ылдамдыгы үчүн секундасына бул маанини колдонууда, конвертациялоодо r 0 туруктуусу керексиз болуп калат. Ал өлчөмдүү түрдө фунттун g 0го бөлүнгөн эквивалентине айланат.
I sp секундалардагы убакыт – бул аппарат ракетанын кыймылдаткычынын белгилүү бир түртүү импульсун жарата ала турган убакыт, анын салмагы түртүү күчкө барабар болгон кыймылдаткычтын көлөмүн эске алуу менен.
Бул сөздүн артыкчылыгы – аны колдонууга болотбортунда реакциянын буткул массасы ташылуучу ракеталар, ошондой эле реакция массасынын кепчулугу атмосферадан алынган самолёттор учун. Ошондой эле, ал колдонулган бирдиктерге көз каранды эмес натыйжа берет.
Ылдамдык катары өзгөчө импульс (эффективдүү чыгаруу ылдамдыгы)
Теңдемедеги геоцентрдик фактор g 0 болгондуктан, көптөр ракетанын соккусун (айрыкча) күйүүчү май агымынын массасынын бирдигине тартылуу күчү менен аныктоону артык көрүшөт. Бул пропелланттын өзгөчө импульстук эффективдүүлүгүн аныктоонун бирдей жарактуу (жана кандайдыр бир жол менен бир аз жөнөкөй) жолу. Эгерде башка варианттарды карай турган болсок, абал дээрлик бардык жерде бирдей болот. Белгилүү бир спецификалык импульстагы ракеталар жөн гана аппаратка салыштырмалуу эффективдүү чыгаруу ылдамдыгы болуп саналат. Белгилүү бир түртүүнүн эки атрибуттары бири-бирине пропорционалдуу жана төмөнкүдөй байланышкан.
Формуланы колдонуу үчүн төмөнкүлөрдү түшүнүшүңүз керек:
- I - секунддардагы өзгөчө импульс.
- v - түртүү, м/сек менен өлчөнөт. Бул м/с менен өлчөнгөн эффективдүү чыгаруу ылдамдыгына барабар (же g маанисине жараша фут/с).
- g – тартылуу стандарты, 9,80665 м/с 2. Императордук бирдиктерде 32,174 фут/с 2.
Бул теңдеме реактивдүү кыймылдаткычтарга да тиешелүү, бирок иш жүзүндө сейрек колдонулат.
Кээде ар кандай символдор колдонуларын эске алыңыз. Мисалы, c ошондой эле чыгуу ылдамдыгы үчүн каралат. Символ болуп жаткандаsp логикалык түрдө UI үчүн N с/кг бирдигинде колдонулушу мүмкүн. Чаташтырбоо үчүн, аны сүрөттөмө башталганга чейин секундалар менен ченелген белгилүү бир мааниге ээлеп коюу керек.
Бул ракета кыймылдаткычынын өзгөчө импульсунун түртүү же кыймыл күчүнө, формулага байланыштуу.
Бул жерде m - күйүүчү майдын массалык чыгымы, бул унаанын чоңдугунун төмөндөө темпи.
Кичинедетүү
Ракета бардык отунду алып жүрүшү керек. Ошондуктан, күйбөгөн тамак-аш массасы аппараттын өзү менен бирге тездетилиши керек. Берилген күчкө жетүү үчүн зарыл болгон күйүүчү майдын көлөмүн азайтуу эффективдүү ракеталарды куруу үчүн абдан маанилүү.
Циолковскийдин спецификалык импульс формуласы берилген бош массасы жана белгилүү бир өлчөмдөгү күйүүчү майы бар ракета үчүн ылдамдыктын жалпы өзгөрүшүнө газ чыгаруунун эффективдүү ылдамдыгына пропорционалдуу түрдө жетишүүгө болорун көрсөтөт.
Пропеллери жок космостук аппарат өзүнүн траекториясы жана кандайдыр бир тартылуу талаасы менен аныкталган орбитада кыймылдайт. Тиешелүү ылдамдык үлгүсүнөн (Δv деп аталат) четтөөлөр газдын массасын каалаган өзгөртүүгө карама-каршы багытта түртүү аркылуу жетишилет.
Иш жүзүндөгү ылдамдык менен эффективдүү ылдамдык
Бул жерде бул эки түшүнүк бир кыйла айырмаланышы мүмкүн экенин белгилей кетүү керек. Мисалы, ракета атмосферага учурулганда кыймылдаткычтын сыртындагы аба басымы пайда болоттормоздук күч. Бул өзгөчө импульсту азайтат жана эффективдүү чыгаруу ылдамдыгы азаят, ал эми иш жүзүндөгү ылдамдык дээрлик өзгөрүүсүз калат. Мындан тышкары, кээде ракета кыймылдаткычтарында турбиналык газ үчүн өзүнчө саптама бар. Андан кийин эффективдүү газ чыгаруу ылдамдыгын эсептөө үчүн эки масса агымын орточо эсепке алуу, ошондой эле ар кандай атмосфералык басымды эске алуу талап кылынат.
Натыйжалуулукту жогорулатуу
Аба менен дем алган реактивдүү кыймылдаткычтар үчүн, атап айтканда турбо желдеткичтер үчүн, иш жүзүндөгү чыгуу ылдамдыгы жана эффективдүү ылдамдыгы бир нече чоңдук тартиби менен айырмаланат. Бул реакциянын массасы катары абаны колдонууда олуттуу кошумча импульстун пайда болушу менен шартталган. Бул аба ылдамдыгы менен газ чыгаруу ылдамдыгынын ортосунда жакшыраак дал келүүгө мүмкүндүк берет, бул энергия менен күйүүчү майды үнөмдөйт. Ал эми иш жүзүндөгү ылдамдыкты азайтып, эффективдүү компонентти олуттуу жогорулатат.
Энергия эффективдүүлүгү
Ион моделдери сыяктуу ракеталар жана ракета сымал кыймылдаткычтар үчүн sp энергиянын үнөмдүүлүгүн төмөндөтөт.
Бул формулада v e – реактивдүү учактын ылдамдыгы.
Демек, талап кылынган күч ар бир чыгуу ылдамдыгына пропорционалдуу. Жогорку ылдамдыкта, бир эле күч үчүн көбүрөөк кубат талап кылынат, натыйжада энергиянын натыйжалуулугу бир бирдикке азаят.
Бирок, миссия үчүн жалпы энергия отундун жалпы керектөөсүнөн жана бирдигине канча энергия талап кылынышынан көз каранды. Төмөн чыгаруу ылдамдыгы үчүндельта-v миссиясына карата реакция массасынын эбегейсиз зор көлөмү керек. Чынында, ушул себептен, абдан төмөн газ чыгаруу ылдамдыгы энергияны үнөмдүү эмес. Бирок эч бир түрү эң жогорку упайларга ээ эмес экен.
Өзгөрмө
Теориялык жактан алганда, берилген дельта-v үчүн, мейкиндикте, бардык туруктуу чыгуучу ылдамдык маанилеринин арасында, ve=0,6275 берилген акыркы масса үчүн энергияны эң натыйжалуу үнөмдөөчү болуп саналат. Көбүрөөк билүү үчүн космостук кеменин кыймылдаткыч аппаратындагы энергияны көрө аласыз.
Бирок, өзгөрүлмө газ чыгаруу ылдамдыгы энергияны үнөмдөөчү болушу мүмкүн. Мисалы, эгерде ракета өндүрүмүнүн ылдамдыгына барабар болгон чыгаруу ылдамдыгын колдонуу менен кандайдыр бир оң баштапкы ылдамдыкта ылдамдаса, реакция массасынын кинетикалык компоненти катары эч кандай энергия жоголбойт. Ал кыймылсыз болуп калат.
