Как Найти Секундный Расход Топлива Ракеты • Рассмотрим соотношение

Как Найти Секундный Расход Топлива Ракеты

Пусть исследуется движение ракеты при следующих предположениях:

а) ускорение силы тяжести постоянно,

б) вектор тяги направлен вертикально вверх;

в) скорость истечения частиц с постоянна;

г) сопротивление атмосферы отсутствует.

Если закон изменения массы известен, то интегрирование уравнения вертикального подъема ракеты можно довести до конца. Действительно, внешнее поле определяется силой поэтому уравнение (8.3.01) принимает вид

В результате интегрирования (8.3.28) имеем

Повторное интегрирование определяет высоту подъема ракеты как функцию времени

Пусть — общая длина всех активных участков, а — общая длина всех пассивных участков траектории. Тогда высота подъема ракеты равна

1. Простейшая вариационная задача. Предположим, что выполнены условия а) — г), и пусть кроме того, заданы масса топлива и некоторое -параметрическое множество Ф функций Требуется решить задачу о максимизации высоты подъема ракеты на множестве Ф.

Пусть — момент полного сгорания топлива. Тогда из соотношения

можно найти как функцию параметров Обозначим эту зависимость через

полученные из (8.3.29) и (8.3.30), выражают скорость ракеты и длины активного и пассивного участков как функции параметров

Общая высота подъема ракеты равна

Соотношение (8.3.36) показывает, что задача о максимизации высоты в известном классе функций является задачей об исследовании на экстремум функции переменных (см. [1], [9], [30], [63]). Полное решение задачи для однопараметрических семейств функций дано в [47].

2. Общая вариационная задача. Уравнениям (8.3.13), (8.3.14) можно придать форму

Если секундный расход топлива ограничен, то следует добавить еще условие (8.3.17)

Пусть, кроме того, заданы граничные условия:

3. Формулировка задачи. В классе функций удовлетворяющих уравнениям (8.3.37), (8.3.17) и граничным условиям (8.3.38), найти такую систему функций, которая максимизирует функционал

где Н — наибольшая (конечная) высота?

Функция Лагранжа (8.3.19) для данной задачи равна

а уравнения Эйлера — Лагранжа (8.3.20) принимают вид

Анализ уравненнй (8.3.41), выполненный Миеле [55], [64], Лоуденом [20], Лейтманом [65], показывает, что оптимальная траектория состоит лишь из участков нулевой тяги и участков максимальной тягн, причем на оптимальной траектории имеется только одна угловая точка, т. е. оптималь состоит из двух участков (участка максимальной тяги и участка нулевой тяги). Для данной задачи легко находится также функция переключения величины тяги

Из уравнений (8.3.41) вытекает, что одномерный базис-вектор является линейной функцией времени.

Сколько топлива в Falcon 9?

Но следует еще сказать, что люди вначале совершенно не связывали понятие топлива с одним открытием, происшедшим в Китае примерно две тысячи лет назад. Спутники Starlink также снабжены небольшими ионными двигателями, которые позволят им корректировать орбиту и избегать столкновений с космическим мусором.

На каком виде топлива летают самолеты? © Борьба за энергию

Если принять вес двигательной установки ракеты реактивный двигатель, приборы и механизмы двигателя в 600 килограммов, то для получения мощности в 1 лошадиную силу на ракете потребуется всего 1,2 грамма 0,0012 килограмма веса двигателя, т. ракета может больше весить сама, иметь больший запас топлива и полезный груз на борту боевую часть, приборы для исследования атмосферы, почту, людей и т.

Сколько стоит 1 литр ракетного топлива? : Летающие теплостанции

Характеристики ракетного двигателя

Зависимость тяги и удельного импульса двигателя от массового се­кундного расхода топлива при постоянной высоте полета и неизменном соот­ношении компонентов топлива называется дроссельной характеристикой ра­кетного двигателя.

В действительности при работе ракетного двигателя изменение массо­вого секундного расхода топлива т сопровождается изменением парамет­ров потока по тракту двигателя (W_a , Р_а, Т_к). Однако, т.к. изменение т на стабилизированном участке полета незначительно, то принимают:

Определим зависимость

-импульс давления

Дроссельные характеристики представляют собой семейство прямых с угловым коэффициентом А, зависящим от скорости на срезе сопла, рис.12.

Зона нежелательной работы

Рис.12

При массовом секундном расходе , согласно полученной

графической зависимости, рис. 12, тяга принимает отрицательные значения. В действительности этого не наблюдается, т.к. в этом случае существенным об­разом меняется режим истечения (отрыв потока от стенок сопла), что обу­славливает положительные значения тяги. При работе ЖРД существует неко­торое значение массового секундного расхода , меньше которого работа двигательной установки является нежелательной в течение длительного перио­да времени.

Зависимость удельного импульса I_уд от массового секундного расхода т представлена на рис. 13

При работе двигателя целесообразно поддерживать постоянной вели­чину удельного импульса даже при изменении массового секундного расхода. Это возможно за счет обеспечения следующих мероприятий:

поддержание постоянным перепада давления на форсунках;

поддержание постоянным давления в камере, Pк=const;

обеспечение работы двигательной установки на расчетном режиме.

Рис.13

Мероприятия, обеспечивающие изменение протекания дроссель­ной характеристики.

↑ Летающие теплостанции

Но если для стационарной двигательной установку топливо может быть в любую минуту доставлено со складов, баз или рудников или подано по трубам из мест его добычи, то на ракете вся эта мощность может быть получена только за счет источников энергии за счет различных видов топлива , находящихся на ее борту. У читателя, конечно, уже давно возник вопрос нельзя ли для движения ракеты использовать энергию, выделяющуюся при изменениях не с электронными облаками химическая энергия , а внутри атомного ядра атомная, или ядерная, энергия.

↑ Джин, выпускаемый из бутылки. Летающие теплостанции

2 показывает, что для самолетов с поршневыми двигателями и винтом изменяемого шага километ ровый расход в горизонтальном полете является функцией по летного веса G, высоты полета Нр, температуры воздуха 77 , скорости полета V и числа оборотов двигателя п. Чем больше масса, вытекающая за одну секунду из сопла двигателя секундный расход , и чем больше скорость истечения, тем больший груз может нести ракета, т.

Сколько весит космическая ракета? Рассмотрим соотношение

Рассмотрим соотношение

(9)

где V_T – объем топлива.

Предположим, что соотношение а*_Т.О=m_T.O/V_T не зависит от ρ_Т, тогда из соотношения (9) имеем зависимость

(10)

Рассмотрим соотношение для плотности топлива

, (11)

где ,- рабочие запасы окислителя и горючего;

, – соответствующие объемы окислителя и горючего;

; .

Из соотношения (11) с учетом соотношений для объемов

, (12)

где при постоянных массовых секундных расходах окислителя и горючего.

С использованием выражения (12) можно исследовать влияние на массовую отдачу параметров ρ_ок, ρ_Г, К_m.

Формулы (2) и (3) позволяют исследовать влияние на массовую отдачу РКН параметров продуктов сгорания: к, R, T_к.с, ρ_к.с, ρ_а.

Кроме описанных выше расчетов значений критерия «массовая отдача РКН», пи выборе топлива должны учитываться: характеристики механической прочности для твердых топлив; данные по стоимости компонентов топлива; эксплуатационные характеристики; возможности использования компонентов топлива для охлаждения камер сгорания и наддува топливных баков; условия производства, транспортировки, хранения и т.п.

Практическая часть

1) Исследовать влияние параметров ракетного топлива ρ_ок, ρ_г , k_m на массовую отдачу РКН согласно таблицы 1:

Какая скорость ракеты в космосе?

Человек скоро проникнет также в неизведанные глубины земного шара, где находятся неистощимые запасы топливной энергии, об этом говорил на XXII съезде партии Первый секретарь ЦК КПСС Н. Какие бывают реактивные двигатели, их схемы устройств и где они могут применяться на рисунке показаны электрические и фотонные ракетные двигатели, речь о которых будет вестись в главе V.

Описание [ | ]… Параболический пример

В действительности некоторые из этих веществ могут быть горючим в их составе углерод и водород , другие окислителем у них имеется кислород , они могут играть также роль однокомпонентных топлив, т. В этом соревновании ученых социалистического и капиталистического лагерей первенство в ракетной технике прочно удерживается советскими учеными, любовно поддерживаемыми Коммунистической партией, Советским правительством и всем нашим народом.

Содержание… Параболический пример