Xüsusi İmpuls (SP) raketin və ya mühərrikin yanacaqdan nə qədər səmərəli istifadə etməsinin ölçüsüdür. Tərifə görə, bu, istehlak edilmiş güc vahidi üçün verilən ümumi artımdır və ölçüdə kütlə axınına bölünən yaranan təkan gücünə bərabərdir. Yanacaq vahidi kimi kiloqramlardan istifadə edilərsə, xüsusi impuls sürət baxımından ölçülür. Əvəzində nyuton və ya funt-qüvvə ilə çəki istifadə edilərsə, xüsusi dəyər vaxt baxımından, ən çox saniyələrlə ifadə edilir.
Axın sürətini standart cazibə qüvvəsinə vurmaqla GI kütləyə çevrilir.
Tsiolkovski tənliyi
Daha yüksək kütləli mühərrikin xüsusi impulsu irəliyə doğru hərəkət yaratmaq üçün daha səmərəli istifadə olunur. Və bir raket istifadə edildikdə, daha az yanacaq tələb olunur. Bu delta-v üçün lazım olan odur. Tənliyə görəTsiolkovski, bir raket mühərrikinin xüsusi impulsunda motor dırmaşma, məsafə və sürətdə daha səmərəlidir. Bu performans reaktiv modellərdə daha az əhəmiyyət kəsb edir. Yanma üçün qanadları və xarici havanı istifadə edən. Və yanacaqdan çox ağır olan faydalı yük daşıyın.
Xüsusi impulsa yanma üçün istifadə olunan və işlənmiş yanacaqla tükənən xarici hava tərəfindən yaranan hərəkət daxildir. Reaktiv mühərriklər bunun üçün xarici atmosferdən istifadə edirlər. Və buna görə də onlar raket mühərriklərindən daha yüksək istifadəçi interfeysinə malikdirlər. Bu konsepsiya, istehlak edilən yanacağın kütləsi baxımından, zamanla məsafənin ölçü vahidlərinə malikdir. Hansı ki, "effektiv işlənmiş qaz sürəti" adlanan süni dəyərdir. Bu, faktiki egzoz sürətindən yüksəkdir. Çünki yanma üçün havanın kütləsi nəzərə alınmır. Məsələn, hava və ya su istifadə etməyən raket mühərriklərində faktiki və effektiv egzoz sürəti eynidir.
Ümumi mülahizələr
Yanacaq miqdarı adətən kütlə vahidləri ilə ölçülür. İstifadə olunarsa, onda xüsusi impuls, ölçü təhlili ilə göstərildiyi kimi, sürət vahidlərinə malik olan EM başına impulsdur. Beləliklə, UI tez-tez saniyədə metrlə ölçülür. Və tez-tez egzozun effektiv sürəti olaraq adlandırılır. Bununla belə, kütlə istifadə edilərsə, qüvvəyə bölünən yanacağın xüsusi impulsu zaman vahidi olur. Beləliklə, xüsusi təkanlar saniyələrlə ölçülür.
Müasir dünyada əsas olan bu qayda ilə geniş istifadə olunurəmsalı r0 (Yer səthində qravitasiya sürətinin sabiti).
Qeyd etmək lazımdır ki, raketin impulsunun (yanacağı da daxil olmaqla) vaxt vahidinin dəyişmə sürəti xüsusi təkan impulsuna bərabərdir.
Spesifiklər
Təkmə nə qədər yüksək olsa, müəyyən bir müddət ərzində verilmiş təkan yaratmaq üçün bir o qədər az yanacaq tələb olunur. Bu baxımdan, maye daha effektivdir, onun UI daha böyükdür. Bununla belə, bunu enerji səmərəliliyi ilə səhv salmaq olmaz, bu, artan itələmə ilə azala bilər, çünki yüksək nəticələr verən mühərrikin xüsusi impulsu bunun üçün çoxlu enerji tələb edir.
Həmçinin, çəkməni xüsusi təkanla ayırd etmək və qarışdırmamaq vacibdir. UI istehlak olunan yanacaq vahidi üçün yaradılır. Və təkan, müəyyən bir cihaz tərəfindən yaradılan ani və ya pik qüvvədir. Bir çox hallarda çox yüksək spesifik impulslu hərəkət sistemləri - bəzi ion qurğuları 10.000 saniyəyə çatır - aşağı təkan verir.
Təkmə hesablanarkən yalnız istifadə etməzdən əvvəl avtomobillə daşınan yanacaq nəzərə alınır. Buna görə də, bir raket kimyaçısı üçün kütlə həm yanacaq, həm də oksidləşdiricini əhatə edəcəkdir. Hava ilə nəfəs alan mühərriklər üçün mühərrikdən keçən havanın kütləsi deyil, yalnız mayenin miqdarı nəzərə alınır.
Atmosferin sürüklənməsi və zavodun yüksək yanma sürətlərində yüksək xüsusi impulsu saxlaya bilməməsi bütün yanacağın mümkün qədər tez istifadə edilməməsinin səbəbidir.
Daha ağıryaxşı MI olan motor dırmaşmada, məsafədə və ya sürətdə zəif performansa malik yüngül alət kimi effektiv olmaya bilər
Uçuş zamanı hava müqaviməti və azaldılmış yanacaq sərfiyyatı olmasaydı, MI kütləni irəli hərəkətə çevirməkdə mühərrikin səmərəliliyinin birbaşa ölçüsü olardı.
Saniyələrdə xüsusi impuls
Xüsusi təkan üçün ən ümumi vahid Hs-dir. Həm SI kontekstində, həm də imperiya və ya şərti dəyərlərin istifadə edildiyi hallarda. Saniyələrin üstünlüyü ondan ibarətdir ki, ölçü vahidi və ədədi qiymət bütün sistemlər üçün eynidir və mahiyyətcə universaldır. Demək olar ki, bütün istehsalçılar mühərrik performansını saniyələr ərzində siyahıya alırlar. Və belə bir cihaz təyyarə cihazının xüsusiyyətlərini müəyyən etmək üçün də faydalıdır.
Effektiv egzoz sürətini tapmaq üçün saniyədə metrlərdən istifadə etmək də kifayət qədər yaygındır. Bu blok raket mühərriklərini təsvir edərkən intuitivdir, baxmayaraq ki, cihazların effektiv işlənmiş sürəti faktiki olandan əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər. Bu, çox güman ki, turbonasoslar işə salındıqdan sonra yanacaq və oksidləşdirici maddənin gəmiyə atılması ilə əlaqədardır. Hava ilə nəfəs alan reaktiv mühərriklər üçün effektiv egzoz sürətinin fiziki mənası yoxdur. Baxmayaraq ki, o, müqayisə məqsədilə istifadə oluna bilər.
Vahidlər
Ns (kiloqramla) ilə ifadə olunan dəyərlər qeyri-adi deyil və ədədi olaraq m / s-də effektiv işlənmiş sürətə bərabərdir (Nyutonun ikinci qanunundan və onuntəriflər).
Digər ekvivalent vahid xüsusi yanacaq sərfiyyatıdır. Onun g (kN s) və ya lb/saat kimi ölçü vahidləri var. Bu vahidlərdən hər hansı biri xüsusi impulsla tərs mütənasibdir. Yanacaq sərfiyyatı isə reaktiv mühərriklərin işini təsvir etmək üçün geniş şəkildə istifadə olunur.
Ümumi tərif
Bütün nəqliyyat vasitələri üçün saniyələrlə xüsusi impuls (Yerdəki yanacağın vahid çəkisi üçün itələmə) aşağıdakı tənliklə müəyyən edilə bilər.
Vəziyyəti aydınlaşdırmaq üçün bunu aydınlaşdırmaq vacibdir:
- F nominal olaraq m/s 2 (və ya ft/s kvadrat) ilə Yer səthindəki güc kimi ifadə edilən standart cazibə qüvvəsidir.
- g, avtomobilin kütləsinin zamanla dəyişmə sürəti ilə bağlı mənfi görünən kq/s ilə kütlə axını sürətidir (yanacaq boşaldıldığında).
Ölçü
İngilis vahidi funt digər vahidlərə nisbətən daha çox istifadə olunur. Həm də axın sürəti üçün saniyədə bu dəyəri tətbiq edərkən, çevirərkən sabit r 0 lazımsız olur. Ölçü baxımından g 0-a bölünən funta bərabər olur.
Saniyələrdə fırladım, çəkisi təkan gücünə bərabər olan yanacaq miqdarı nəzərə alınmaqla, cihazın raket mühərrikinin xüsusi təkan impulsunu yarada biləcəyi vaxtdır.
Bu ifadənin üstünlüyü ondan ibarətdir ki, istifadə oluna bilərbütün reaksiya kütləsinin bortda daşındığı raketlər, eləcə də reaksiya kütləsinin çox hissəsinin atmosferdən götürüldüyü təyyarələr üçün. Həmçinin, istifadə olunan vahidlərdən asılı olmayan nəticə verir.
Sürət kimi xüsusi impuls (effektiv egzoz sürəti)
Tənlikdəki geosentrik faktor g 0 olduğuna görə çoxları raket zərbəsini (xüsusilə) yanacaq axınının vahid kütləsinə düşən itələmə gücü ilə təyin etməyə üstünlük verirlər. Bu, propellantın xüsusi impuls effektivliyini təyin etmək üçün eyni dərəcədə etibarlı (və müəyyən mənada bir qədər sadə) bir yoldur. Başqa variantları nəzərdən keçirsək, vəziyyət demək olar ki, hər yerdə eyni olacaq. Müəyyən bir xüsusi impulsun raketləri sadəcə cihaza nisbətən effektiv egzoz sürətidir. Müəyyən təkanın iki atributu bir-birinə mütənasibdir və aşağıdakı kimi əlaqələndirilir.
Düsulu istifadə etmək üçün bunu başa düşməlisiniz:
- I - saniyələrdə xüsusi impuls.
- v - təkan, m/s ilə ölçülür. Hansı ki, m/s (və ya g dəyərindən asılı olaraq ft/s) ilə ölçülən effektiv egzoz sürətinə bərabərdir.
- g cazibə standartıdır, 9,80665 m/s 2. İmperator vahidlərində 32,174 fut/s 2.
Bu tənlik reaktiv mühərriklərə də aiddir, lakin praktikada nadir hallarda istifadə olunur.
Qeyd edək ki, bəzən müxtəlif simvollardan istifadə olunur. Məsələn, c də işlənmiş sürət üçün nəzərə alınır. Simvol olarkənsp məntiqi olaraq N s/kq vahidlərində UI üçün istifadə edilə bilər. Çaşqınlığın qarşısını almaq üçün onu təsvirin başlamazdan əvvəl saniyələrlə ölçülən xüsusi dəyər üçün ehtiyatda saxlamaq məsləhətdir.
Bu, raket mühərrikinin xüsusi impulsunun təkan gücü və ya hərəkət qüvvəsi, formula ilə əlaqədardır.
Burada m kütləvi yanacaq sərfiyyatıdır, bu, avtomobilin ölçüsündə azalma sürətidir.
Minimallaşdırma
Raket bütün yanacaq daşımalıdır. Buna görə də, yanmamış qida kütləsi cihazın özü ilə birlikdə sürətləndirilməlidir. Müəyyən bir gücə nail olmaq üçün lazım olan yanacaq miqdarını minimuma endirmək səmərəli raketlər yaratmaq üçün çox vacibdir.
Tsiolkovskinin xüsusi impuls düsturu göstərir ki, verilmiş boş kütlə və müəyyən miqdarda yanacaq olan raket üçün sürətin ümumi dəyişməsinə egzosun effektiv sürətinə mütənasib olaraq nail olmaq olar.
Pərvanəsi olmayan kosmik gəmi trayektoriyası və istənilən cazibə sahəsi ilə müəyyən edilmiş orbitdə hərəkət edir. Müvafiq sürət modelindən (Δv adlanır) kənarlaşmalar işlənmiş qaz kütləsini istənilən dəyişikliyin əks istiqamətinə itələməklə əldə edilir.
Effektiv sürətə qarşı faktiki sürət
Burada qeyd etmək lazımdır ki, bu iki anlayış əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər. Məsələn, bir raket atmosferə atıldığında, mühərrikdən kənar hava təzyiqi səbəb olurəyləc qüvvəsi. Bu, xüsusi impulsu azaldır və effektiv egzoz sürəti azalır, faktiki sürət isə praktiki olaraq dəyişməz qalır. Bundan əlavə, bəzən raket mühərriklərində turbin qazı üçün ayrıca bir burun var. Effektiv egzoz sürətinin hesablanması bundan sonra iki kütlə axınının orta hesabla alınmasını, eləcə də istənilən atmosfer təzyiqinin nəzərə alınmasını tələb edir.
Effektivliyi artırın
Hava ilə nəfəs alan reaktiv mühərriklər, xüsusən də turbofanlar üçün faktiki egzoz sürəti və effektiv sürət bir neçə böyüklük dərəcəsi ilə fərqlənir. Bu, reaksiya kütləsi kimi havadan istifadə edərkən əhəmiyyətli bir əlavə sürət əldə edilməsi ilə əlaqədardır. Bu, enerji və yanacağa qənaət edən hava sürəti ilə egzoz sürəti arasında daha yaxşı uyğunlaşmaya imkan verir. Və faktiki sürəti az altmaqla effektiv komponenti əhəmiyyətli dərəcədə artırır.
Enerji Səmərəliliyi
Raketlər və ion modelləri kimi raketə bənzər mühərriklər üçün sp daha az enerji səmərəliliyi deməkdir.
Bu düsturda v e faktiki reaktiv sürətidir.
Buna görə də tələb olunan qüvvə hər bir egzoz sürətinə mütənasibdir. Daha yüksək sürətlərdə eyni güc üçün daha çox güc tələb olunur, nəticədə bir vahid enerji səmərəliliyi azalır.
Bununla belə, missiya üçün ümumi enerji ümumi yanacaq istifadəsindən, eləcə də vahidə nə qədər enerji tələb olunduğundan asılıdır. Aşağı egzoz sürəti üçündelta-v missiyası ilə əlaqədar olaraq, böyük miqdarda reaksiya kütləsi lazımdır. Əslində, bu səbəbdən çox aşağı egzoz sürəti enerjiyə qənaətli deyil. Lakin məlum olur ki, heç bir növün ən yüksək xalları yoxdur.
Dəyişən
Nəzəri olaraq, verilmiş delta-v üçün kosmosda, bütün sabit işlənmiş sürət qiymətləri arasında ve=0,6275 verilmiş son kütlə üçün ən enerji qənaətcildir. Ətraflı öyrənmək üçün siz kosmik gəminin hərəkət aparatındakı enerjiyə baxa bilərsiniz.
Lakin dəyişən egzoz dərəcələri enerjiyə daha da qənaətcil ola bilər. Məsələn, bir raket məhsulun sürətinə bərabər olan egzoz sürətindən istifadə edərək bəzi müsbət ilkin sürətlə sürətləndirilirsə, reaksiya kütləsinin kinetik komponenti kimi heç bir enerji itirilmir. Stasionar olur.
