Ang
Specific Impulse (SP) ay isang sukatan kung gaano kahusay ang paggamit ng isang rocket o makina ng gasolina. Sa pamamagitan ng kahulugan, ito ang kabuuang surge na naihatid sa bawat yunit ng kuryente na natupok at katumbas ng laki sa thrust na nabuo na hinati sa daloy ng masa. Kung ang mga kilo ay ginagamit bilang yunit ng propellant, ang tiyak na salpok ay sinusukat sa mga tuntunin ng bilis. Kung ginamit sa halip ang isang timbang sa newtons o pounds-force, ang partikular na halaga ay ipinapahayag sa mga tuntunin ng oras, kadalasan sa mga segundo.
Ang pagpaparami ng bilis ng daloy sa karaniwang gravity ay nagko-convert ng GI sa masa.
Tsiolkovsky equation
Ang partikular na impulse ng mass mass engine ay mas mahusay na ginagamit upang bumuo ng forward thrust. At sa kaso kapag ang isang rocket ay ginamit, mas kaunting gasolina ang kinakailangan. Siya ang kailangan para sa delta-v na ito. Ayon sa equationTsiolkovsky, sa tiyak na salpok ng isang rocket engine, ang motor ay mas mahusay sa pag-akyat, distansya at bilis. Ang pagganap na ito ay hindi gaanong mahalaga sa mga reaktibong modelo. Na gumagamit ng mga pakpak at hangin sa labas para sa pagkasunog. At magdala ng payload na mas mabigat kaysa sa gasolina.
Ang partikular na impulse ay kinabibilangan ng paggalaw na nabuo ng hangin sa labas na ginagamit para sa pagkasunog at nauubos ng ginastos na gasolina. Ginagamit ng mga jet engine ang kapaligiran sa labas para dito. At samakatuwid mayroon silang mas mataas na UI kaysa sa mga rocket engine. Ang konseptong ito, mula sa punto ng view ng natupok na masa ng gasolina, ay may mga yunit ng pagsukat ng distansya sa paglipas ng panahon. Alin ang isang artipisyal na halaga na tinatawag na "epektibong bilis ng tambutso ng gas". Ito ay mas mataas kaysa sa aktwal na bilis ng tambutso. Dahil ang masa ng hangin para sa pagkasunog ay hindi isinasaalang-alang. Ang aktwal at epektibong bilis ng tambutso ay pareho sa mga rocket engine na hindi gumagamit ng hangin o tubig halimbawa.
Mga pangkalahatang pagsasaalang-alang
Ang dami ng gasolina ay karaniwang sinusukat sa mga yunit ng masa. Kung ito ay ginamit, kung gayon ang tiyak na salpok ay ang salpok sa bawat EM, na, tulad ng ipinapakita ng pagsusuri ng laki, ay may mga yunit ng tulin. At kaya ang UI ay madalas na sinusukat sa metro bawat segundo. At madalas na tinutukoy bilang ang epektibong bilis ng tambutso. Gayunpaman, kung ang masa ay ginagamit, ang tiyak na salpok ng gasolina na hinati sa puwersa ay lumalabas na isang yunit ng oras. Kaya nasusukat ang mga partikular na push sa ilang segundo.
Ito ang panuntunang ito ang pangunahing isa sa modernong mundo, na malawakang ginagamitcoefficient r0 (constant ng gravitational acceleration sa ibabaw ng Earth).
Nararapat tandaan na ang rate ng pagbabago ng impulse ng rocket (kabilang ang gasolina nito) bawat yunit ng oras ay katumbas ng tiyak na thrust impulse.
Mga Tukoy
Kung mas mataas ang push, mas kaunting gasolina ang kinakailangan upang makabuo ng isang naibigay na thrust para sa isang tiyak na tagal ng oras. Sa bagay na ito, mas epektibo ang likido, mas malaki ang UI nito. Gayunpaman, hindi ito dapat malito sa kahusayan ng enerhiya, na maaaring bumaba sa pagtaas ng thrust, dahil ang partikular na impulse ng makina, na nagbibigay ng mataas na resulta, ay nangangailangan ng maraming enerhiya upang magawa ito.
Gayundin, mahalagang makilala at hindi malito ang isang paghila sa isang partikular na pagtulak. Ang UI ay nilikha sa bawat yunit ng gasolina na nakonsumo. At ang thrust ay ang instantaneous o peak force na nalilikha ng isang partikular na device. Sa maraming kaso, ang napakataas na partikular na impulse propulsion system - ang ilang pag-install ng ion ay umaabot ng 10,000 segundo - gumagawa ng mababang thrust.
Kapag kinakalkula ang push, tanging ang gasolina na dala ng sasakyan bago gamitin ang isasaalang-alang. Samakatuwid, para sa isang rocket chemist, ang masa ay isasama ang parehong propellant at ang oxidizer. Para sa mga air-breathed engine, ang dami lang ng likido ang isinasaalang-alang, hindi ang bigat ng hangin na dumadaan sa makina.
Atmospheric drag at ang kawalan ng kakayahan ng planta na mapanatili ang mataas na tiyak na impulse sa mataas na rate ng pagkasunog ang tiyak na dahilan kung bakit hindi ginagamit ang lahat ng gasolina sa lalong madaling panahon.
Mabigatang isang motor na may mahusay na MI ay maaaring hindi kasing epektibo sa pag-akyat, distansya o bilis bilang isang magaan na instrumento na may mahinang pagganap
Kung hindi ito dahil sa air resistance at nabawasan ang pagkonsumo ng gasolina habang lumilipad, ang MI ay magiging direktang sukatan ng kahusayan ng engine sa pag-convert ng masa sa forward propulsion.
Tiyak na salpok sa mga segundo
Ang pinakakaraniwang unit para sa isang partikular na push ay Hs. Parehong sa konteksto ng SI at sa mga kaso kung saan ginagamit ang mga imperyal o kumbensyonal na halaga. Ang bentahe ng mga segundo ay ang yunit ng sukat at numerical na halaga ay pareho para sa lahat ng mga sistema at mahalagang pangkalahatan. Halos lahat ng mga tagagawa ay naglilista ng kanilang pagganap ng makina sa ilang segundo. At ang naturang device ay kapaki-pakinabang din para sa pagtukoy ng mga detalye ng isang aircraft device.
Ang paggamit ng mga metro bawat segundo upang mahanap ang epektibong bilis ng tambutso ay medyo karaniwan din. Ang bloke na ito ay madaling maunawaan kapag naglalarawan ng mga rocket engine, kahit na ang epektibong bilis ng tambutso ng mga aparato ay maaaring mag-iba nang malaki mula sa aktwal na isa. Ito ay malamang na dahil sa itinatapon ang gasolina at oxidizer sa dagat pagkatapos i-on ang mga turbopump. Para sa mga air-breathing jet engine, ang epektibong bilis ng tambutso ay walang pisikal na kahulugan. Bagama't maaari itong gamitin para sa mga layunin ng paghahambing.
Mga Yunit
Ang mga halaga na ipinahayag sa Ns (sa kilo) ay hindi karaniwan at ayon sa bilang ay katumbas ng epektibong bilis ng tambutso sa m / s (mula sa ikalawang batas ni Newton at sa kanyangmga kahulugan).
Ang isa pang katumbas na yunit ay tiyak na pagkonsumo ng gasolina. Mayroon itong mga yunit ng sukat tulad ng g (kN s) o lb/hr. Ang alinman sa mga yunit na ito ay inversely proportional sa tiyak na impulse. At ang pagkonsumo ng gasolina ay malawakang ginagamit upang ilarawan ang pagganap ng mga jet engine.
Pangkalahatang kahulugan
Para sa lahat ng sasakyan, ang partikular na impulse (push per unit weight ng gasolina sa Earth) sa mga segundo ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng sumusunod na equation.
Upang linawin ang sitwasyon, mahalagang linawin na:
Ang
Ang
Pagsukat
Ang English unit, ang pound, ay mas karaniwang ginagamit kaysa sa iba pang unit. At din kapag inilalapat ang halagang ito sa bawat segundo para sa rate ng daloy, kapag nagko-convert, ang pare-parehong r 0 ay nagiging hindi kailangan. Habang ito ay nagiging dimensional na katumbas ng pounds na hinati sa g 0.
Ang
I sp sa mga segundo ay ang oras kung saan makakabuo ang device ng isang partikular na impulse of thrust ng isang rocket engine, kung bibigyan ng dami ng propellant na ang bigat ay katumbas ng thrust.
Ang bentahe ng mga salitang ito ay maaari itong magamitrockets, kung saan ang buong reaksyon mass ay transported sa board, pati na rin para sa sasakyang panghimpapawid, kung saan karamihan ng reaksyon mass ay kinuha mula sa atmospera. Gayundin, nagbibigay ito ng resulta na independyente sa mga unit na ginamit.
Tiyak na salpok bilang bilis (epektibong bilis ng tambutso)
Dahil sa geocentric factor na g 0 sa equation, mas gusto ng marami na tukuyin ang rocket thrust (sa partikular) sa mga tuntunin ng thrust bawat yunit ng masa ng daloy ng gasolina. Ito ay isang pantay na wastong (at sa ilang mga paraan medyo mas simple) na paraan upang matukoy ang tiyak na kahusayan ng salpok ng isang propellant. Kung isasaalang-alang natin ang iba pang mga opsyon, ang sitwasyon ay halos lahat ng dako ay pareho. Ang mga rocket ng isang tiyak na impulse ay ang epektibong bilis ng tambutso na nauugnay sa aparato. Ang dalawang katangian ng isang partikular na push ay proporsyonal sa isa't isa at nauugnay sa mga sumusunod.
Para magamit ang formula, kailangan mong maunawaan na:
- I - tiyak na salpok sa mga segundo.
- v - itulak, sinusukat sa m/s. Na katumbas ng epektibong bilis ng tambutso, na sinusukat sa m/s (o ft/s, depende sa halaga ng g).
- g ay ang pamantayan ng grabidad, 9.80665 m/s 2. Sa Imperial units 32.174 ft/s 2.
Ang
Nalalapat din ang equation na ito sa mga jet engine, ngunit bihirang ginagamit sa pagsasanay.
Tandaan na minsan iba't ibang character ang ginagamit. Halimbawa, ang c ay isinasaalang-alang din para sa bilis ng tambutso. Habang ang simboloMaaaring lohikal na magamit ang sp para sa UI sa mga unit ng N s/kg. Upang maiwasan ang pagkalito, kanais-nais na ireserba ito para sa isang partikular na halaga, na sinusukat sa ilang segundo bago magsimula ang paglalarawan.
Ito ay nauugnay sa thrust o puwersa ng paggalaw ng partikular na impulse ng rocket engine, ang formula.
Narito ang m ang mass fuel consumption, na kung saan ay ang rate ng pagbaba sa magnitude ng sasakyan.
Minimization
Dapat dalhin ng rocket ang lahat ng propellant nito. Samakatuwid, ang masa ng hindi nasusunog na pagkain ay dapat na mapabilis kasama ang aparato mismo. Ang pag-minimize sa dami ng gasolina na kailangan para makamit ang isang partikular na thrust ay mahalaga sa pagbuo ng mahusay na mga rocket.
Ipinapakita ng tiyak na impulse formula ng Tsiolkovsky na para sa isang rocket na may ibinigay na walang laman na masa at isang tiyak na halaga ng gasolina, ang kabuuang pagbabago sa bilis ay maaaring makamit sa proporsyon sa epektibong bilis ng tambutso.
Ang isang spacecraft na walang propeller ay gumagalaw sa isang orbit na tinutukoy ng trajectory nito at anumang gravitational field. Ang mga paglihis mula sa kaukulang velocity pattern (tinatawag na Δv) ay nakakamit sa pamamagitan ng pagtulak sa exhaust gas mass sa kabaligtaran ng direksyon ng gustong pagbabago.
Akwal na bilis kumpara sa epektibong bilis
Narito, nararapat na tandaan na ang dalawang konseptong ito ay maaaring magkaiba nang malaki. Halimbawa, kapag ang isang rocket ay inilunsad sa atmospera, ang presyon ng hangin sa labas ng makina ay nagiging sanhilakas ng pagpepreno. Na binabawasan ang tiyak na salpok at ang epektibong bilis ng tambutso ay nababawasan, habang ang aktwal na bilis ay nananatiling halos hindi nagbabago. Bilang karagdagan, kung minsan ang mga rocket engine ay may hiwalay na nozzle para sa turbine gas. Ang pagkalkula ng epektibong bilis ng tambutso ay nangangailangan ng pag-average ng dalawang daloy ng masa pati na rin ang pagsasaalang-alang sa anumang atmospheric pressure.
Pataasin ang kahusayan
Para sa mga air-breathed jet engine, lalo na sa mga turbofan, ang aktwal na bilis ng tambutso at epektibong bilis ay nag-iiba sa ilang mga order ng magnitude. Ito ay dahil sa ang katunayan na kapag gumagamit ng hangin bilang mass ng reaksyon, isang makabuluhang karagdagang momentum ang nakakamit. Nagbibigay-daan ito para sa isang mas mahusay na tugma sa pagitan ng airspeed at exhaust velocity, na nakakatipid ng enerhiya at gasolina. At makabuluhang pinapataas ang epektibong bahagi habang binabawasan ang aktwal na bilis.
Energy Efficiency
Para sa mga rocket at parang rocket na makina gaya ng mga modelo ng ion, ang sp ay nagpapahiwatig ng mas mababang energy efficiency.
Sa formula na ito, ang v e ay ang aktwal na bilis ng jet.
Kaya ang kinakailangang puwersa ay proporsyonal sa bawat bilis ng tambutso. Sa mas matataas na bilis, mas maraming power ang kailangan para sa parehong thrust, na nagreresulta sa mas mababang energy efficiency ng isang unit.
Gayunpaman, ang kabuuang enerhiya para sa isang misyon ay nakadepende sa kabuuang paggamit ng gasolina pati na rin kung gaano karaming enerhiya ang kinakailangan bawat unit. Para sa mababang bilis ng tambutsotungkol sa delta-v mission, malaking halaga ng reaction mass ang kailangan. Sa katunayan, para sa kadahilanang ito, ang isang napakababang bilis ng tambutso ay hindi mahusay sa enerhiya. Ngunit lumalabas na walang uri ang may pinakamataas na marka.
Variable
Theoretically, para sa isang partikular na delta-v, sa kalawakan, sa lahat ng mga fixed exhaust velocity value, ve=0.6275 ang pinakamatipid sa enerhiya para sa isang partikular na final mass. Para matuto pa, maaari mong tingnan ang enerhiya sa propulsion apparatus ng spacecraft.
Gayunpaman, ang mga variable na rate ng tambutso ay maaaring maging mas mahusay sa enerhiya. Halimbawa, kung ang isang rocket ay pinabilis sa ilang positibong paunang tulin gamit ang isang bilis ng tambutso na katumbas ng bilis ng produkto, walang enerhiya ang mawawala bilang isang kinetic na bahagi ng masa ng reaksyon. Habang ito ay nagiging nakatigil.
