Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое сила тяги двигателя ракеты

Конкурс знатоков модельных двигателей

МРД относится к тепловым реактивным двигателям химического типа. Другими словами МРД преобразует тепловую энергию, выделяющуюся при химической реакции горения твердого ракетного топлива (ТРТ), в кинетическую энерг ию потока истекающих из сопла продуктов сгорания, который и создает реактивную силу тяги (тут можно вспомнить формулировку 3-го закона Ньютона).

Двигатели для моделей ракет обычно характеризуются значениями некоторых параметров, что дает возможность проводить их сравнительную оценку. Важнейшие из них: сила тяги (или просто тяга), измеряемая в килограммах или ньютонах; время работы (или продолжительность сгорания топлива), измеряемое в секундах; масса топлива и полная масса двигателя, измеряемый в килограммах (кг); удельный импульс (кГ с/кг или Н с/кг. Важная характеристика двигателя — отношение тяги к его массе. Двигатель малой тяги не сдвинет с места собственной конструкции, не говоря уже о корпусе и оборудовании всей ракеты. Чем больше должна быть скорость ракеты, тем больше топлива должно приходиться на килограмм его массы. Поделив массу всей ракеты (так называемую стартовую массу) на массу конструкции ракеты, получим так называемое соотношение масс. Чем больше тяга данного двигателя и легче конструкция ракеты, тем большей высоты она, очевидно, достигнет. Это общий вывод очень важен и для моделей ракет.

В твердотопливном модельном ракетном двигателе (МРД) — химическая энергия топлива преобразуется сначала в тепловую, а затем в механическую энергию газообразных продуктов сгорания, выбрасываемых из сопла, вследствие чего возникает сила тяги или просто тяга — один из важнейших параметров МРД. В камере сгорания двигателя создается тяга (P) — реактивная сила, которая является результирующей газодинамических сил, действующих на внутренние поверхности камеры во время работы, и сил окружающей среды, воздействующих на наружные поверхности камеры, за исключением сил внешнего аэродинамического сопротивления. Измеряется сила тяги в системе СИ в ньютонах (Н). Другими параметрами, характеризующими МРД, являются: масса топлива (кг); время работы или продолжительность сгорания топлива (с), секундный массовый расход (кг/с), удельный импульс тяги (Н • с/кг) и суммарный импульс (Н • с). Удельный импульс тяги — показатель эффективности топлива, на котором работает двигатель. По этому показателю судят о том, какой суммарный импульс можно получить сжигая 1 кг топлива. Суммарный импульс (I) — произведение тяги на время работы двигателя.

Разрез модельного ракетного двигателя:
1 – корпус (оболочка ), 2 – пыж 3 – вышибной заряд, 4 – замедлитель, 5 – топливо, 6 – сопло,
D – наружный диаметр, L – длина.

Двигатель работает следующим образом. Воспламенитель электрической систе­мы зажигания устанавливается внутрь камеры сгорания (через сопло) так, чтобы топливо находилось с ним в кон­такте. После включения системы зажигания происходит запуск двигателя. После сгорания последнего слоя основного заряда воспламеняется замедлитель (горит он как папироса — с торца). Его цель — задержать воспламенение так называемого вышибного заряда. Прежде чем он выполнит свои функции — выбьет переднюю стенку двигателя, — ракета после старта должна достигнуть определенной высоты.

Вышибной заряд представляет собой запрограммированное пиротехническое устройство, позволяющее простейшим образом выбросить, например, парашют для возвращения корпуса ракеты на землю. В зависимости от объема и формы вышибного заряда можно получать различные полные импульсы тяги.

Международная Авиационная Федерация (ФАИ) рекомендует классификацию модельных ракетных двигателей. Классификация дает возможность проводить соревнования и сравнивать достижения моделей ракет с одинако­выми техническими данными.

Важно то, что двигатель с топливом промышленного производства дает значительно большую гарантию безопасности, чем наилучшим образом приготовленное топливо собственного изготовления.

Технические характеристики модельных ракетных двигателей .

Читать еще:  Бмв 5 f10 двигатели что лучше

Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования «Дом юных техников»

Траектория полета

Многие убеждены, что ракеты взлетают вертикально, однако это не так. Ракетное топливо может закончиться через 10 минут, а при вертикальном взлете этого времени просто не хватит для выхода на орбиту.

Современные ракеты взлетают вертикально на самом первом этапе, а далее меняют траекторию и двигаются под углом по отношению к Земле. Чем выше высота полета, тем заметнее угол. Ракета совершает гравитационный разворот — маневр, при котором направление тяги совпадает или противоположно направлению движения, изменяющемуся под действием силы тяжести. Этот маневр используется в момент выведения на орбиту или при посадке с нее.

Ускорение ракеты, взлетающей под углом к горизонту: g — ускорение свободного падения, ae — вклад двигателя в ускорение, a — итоговое ускорение ракеты

Сверхлегкий бум

«НСТР Ракетные технологии» разрабатывают сверхлегкую ракету-носитель. К этому классу ракет обычно относятся те, которые могут вывести до 100–150 кг полезного груза на низкую околоземную орбиту высотой в 200 км. В этом сегменте довольно много конкурентов: в России это упомянутая выше «Лин Индастриал», в мире подобных проектов уже несколько десятков.

Конкуренция высока, но готового рыночного решения пока нет, утверждает Дзись-Войнаровский. Например, Институт космических исследований и астронавтики Японии спроектировал SS-520-5, которая вывела спутник массой 3 кг на эллиптическую орбиту 187 на 2012 км, но ракета оказалась «чудовищно дорогой», говорит инженер. Сам факт, что так много команд взялись за разработку примерно одинаковых по грузоподъемности ракет, говорит о том, что многие разработчики надеются: спрос на сверхлегкие ракеты есть и будет расти, продолжает он.

Маленькие спутники выводятся на орбиты сейчас как попутные нагрузки к большим. Это получается довольно дешево — дешевле, чем запускать их на сверхлегких ракетах, признает Дзись-Войнаровский. Но одна из их проблем в том, что никто не позволит поставить на маленький спутник все, что хочет разработчик. Главное — большой аппарат, который обычно стоит дороже, чем сам запуск: при стоимости запуска $60–80 млн цена дорогого спутника может доходить до $200 млн. «И если ты захочешь, например, развернуть какую-то надувную конструкцию с баллончиком высокого давления, то тебе скажут: Нет, товарищ. Вдруг он разгерметизируется, а у нас дорогущий спутник, на котором мы и делаем основные деньги, так что ваших экспериментов нам не надо», — говорит Николай.

Кроме того, мелкие заказчики вынуждены ждать, когда к запуску будет готов основной спутник: «Ракета — как маршрутка, вам придется ждать, пока она не заполнится, иногда этот процесс затягивается до года-двух. А в сверхлегких ракетах цена за килограмм будет выше, но зато запустить ее можно тогда, когда вам это будет нужно».

Цена на запуск 1 кг полезного груза в более тяжелых ракетах обычно колеблется от $30 до 80 тыс. «НСТР Ракетные технологии» планируют уложиться в $100 тыс. за 1 кг. Цена, конечно, примерная, говорит Дзись-Войнаровский: «Сначала нужно построить более мощный двигатель, затем — метеоракету, предназначенную для запусков в верхние слои атмосферы, и только потом ракету для запуска на орбиту». К тому времени, когда все этапы будут пройдены, в одной только России найдется минимум три-четыре заказчика в год, «а значит, можно будет выйти в точку безубыточности за несколько лет», уверен он.

Перспективы сверхлегких ракет напрямую связаны с развитием рынка наноспутников — аппаратов весом от 1 до 10 кг. «Если их будет достаточно много, то даже при условии, что большую часть будут запускать большими ракетами попутно, помощь сверхлегких ракет все равно понадобится: например, чтобы своевременно восполнять группировки. Если во всем мире в год запускается десять малых спутников, перспектив у нас, наверное, мало. Но если их будет 200, то даже если мы получим процент от этого рынка — это уже отличный результат», — рассуждает Дзись-Войнаровский. В 2017 году в мире было запущено 295 наноспутников, а в 2023-м, по прогнозу Nanosats.eu, запустят 703 таких аппарата. Кроме того, всем, включая военных, требуются ракеты, которые можно запускать буквально круглосуточно, чего тяжелые и дорогие ракеты обеспечить пока не могут.

Читать еще:  Fsi двигатель что это такое звук

Рынок микроспутников действительно перспективный, соглашается член-корреспондент Российской академии космонавтики им. К. Э. Циолковского Андрей Ионин. «Но я считаю, что делать ракеты для их вывода должны не стартапы, а спин-оффы предприятий «Роскосмоса». Такие компании могут добиться успеха, только если они будут понятны «Роскосмосу». Это упростит им доступ к необходимым технологиям, специалистам и испытательной базе», — считает он.

С тем, что у рынка запуска малых спутников есть будущее, согласны и другие участники отрасли. Например, популяризатор темы космонавтики и сотрудник производителя спутников Dauria Aerospace Виталий Егоров считает, что число малых спутников будет расти. «Но спрос именно на малые ракеты на самом деле очень узкий. Большая часть микро- и наноспутников «сыплется» с МКС за копейки. А все остальное летит российскими и индийскими попутными ракетами, и никакая микроракета им для этого не нужна».

Есть только два узких сегмента, в которых спрос на сверхлегкие ракеты будет, считает Егоров. «Два случая, когда владельцы микроспутников могут купить микроракету даже задорого, вместо того, чтобы воспользоваться попутной ракетой. Первый — это технологические испытания. Если мы решим запустить спутник с «Роскосмосом» сегодня, то ракета полетит не раньше чем через 18 месяцев. Для частника это долго. Потому он будет готов здесь и сейчас заплатить $5 млн, чтобы запустить и протестировать новое устройство. Второй — это пополнение группировки, если срочно нужно поменять один-два вышедших из строя спутника и, опять же, не ждать большую ракету. Но, на мой взгляд, этот рынок все равно довольно мал».

Игрушечная ракета летит над футбольным полем

Вопрос по физике:

Игрушечная ракета летит над над горизонтальным футбольным полем параллельно его поверхности с ускорением, направленным горизонтально. Движение происходит в воздухе. Куда в этот момент направлен вектор силы тяги двигателя ракеты?
1) горизонтально →
2) вертикально ↑
3) вверх под некоторым углом к горизонту ↗
4) вниз под некоторым углом к горизонту ↘

Ответы и объяснения 1

Если скорость не больше первой космической, то 3 подходит.
(Только на практике ракета на самом деле будет кувыркаться,задача очень надуманная).

Знаете ответ? Поделитесь им!

Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

  • Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
  • Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
  • Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

  • Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
  • Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
  • Использовать мат – это неуважительно по отношению к пользователям;
  • Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.
Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи – смело задавайте вопросы!

Читать еще:  Что означает нумерация на двигателе

Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.

Игрушечная ракета стартует с горизонтальной площадки вертикально вверх с начальной скоростью м/с и со включенным двигателем летит вдоль ветви параболы с вершиной в точке старта. При этом сила тяги двигателя постоянна и все время направлена под углом к горизонту. Через некоторое время двигатель выключается. Найти время работы двигателя с момента старта, если скорость ракеты в момент падения на ту же площадку направлена под углом к вертикали. Изменением массы ракеты и влиянием воздуха пренебречь. Ускорение свободного падения принять равным .

Поскольку ракета является игрушечной, будем считать, что в области пространства, где происходит движение ракеты, ускорение свободного падения остается постоянным. Кроме того, лабораторную систему, неподвижную относительно стартовой площадки, будем считать инерциальной. Начало отсчета лабораторной системы совместим с точкой старта, ось этой системы направим вертикально вверх, а ось — горизонтально так, чтобы траектория ракеты лежала в плоскости . По условию задачи влиянием воздуха на ракету следует пренебречь. Поэтому можно утверждать, что на летящую с работающим двигателем ракету действуют только постоянная сила тяги ее двигателя и сила тяжести , где — масса ракеты, остающаяся по условию неизменной. Поскольку скорость ракеты в любой момент времени (в том числе и в момент старта) должна быть направлена по касательной к траектории, ось выбранной системы координат должна быть осью симметрии параболы, ветвь которой по условию задачи является траекторией полета ракеты с работающим двигателем. Учитывая сказанное и то, что сила тяги двигателя постоянна и образует с горизонтом угол , можно утверждать, что проекции силы тяги на оси выбранной системы координат должны удовлетворять условию: . Следовательно, до момента времени выключения двигателя скорость ракеты вдоль оси оставалась постоянной и равной , а вдоль оси величина ускорения ракеты была равна . Поэтому в момент выключения двигателя проекции вектора скорости ракеты на оси выбранной системы координат были равны

а ракета поднялась на высоту

После выключения двигателя ракета совершает свободное падение, т.е. движется вдоль оси с неизменной скоростью, а вдоль оси с ускорением . Следовательно, за время свободного падения, согласно закону сохранения механической энергии, ее кинетическая энергия увеличивается на величину работы сил тяжести и становится равной

где — модуль скорости ракеты в момент падения. Подставляя в это выражение ранее найденные значения , и , получим

Учитывая, что величина горизонтальной составляющей скорости ракеты в момент падения была равна , можно утверждать, что при выполнении сделанных предположений угол наклона скорости ракеты к вертикали в указанный момент должен удовлетворять соотношению

а потому искомое время работы двигателя, с учетом того, что , равно

Динамометр лежит на гладком столе (на рисунке показан вид сверху). Корпус динамометра привязан легкой нитью N к вбитому в стол гвоздю, а к крюку динамометра приложена постоянная сила. Чему равен модуль силы натяжения нити N?

4) может лежать в интервале от 3 Н до 6 Н

На корпус динамометра действуют две силы: сила натяжения нити и сила со стороны растянутой пружины. Поскольку динамометр покоится, по второму закону Ньютона, эти силы равны по величине. С другой стороны, сила упругости в пружине равна, по третьему закону Ньютона, внешней силе. Из рисунка видно, что эти силы равна 3 Н. Следовательно, модуль силы натяжения нити равен 3 Н.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector