Tyngdkraftsförlust

Tyngdkraftsförlust är en ökning av den karakteristiska hastighet som krävs för att slutföra en omloppsmanöver på grund av att en jetmotor fungerar mot gravitationen. Detta är med andra ord kostnaderna för att hålla raketen i gravitationsfältet .

Under hela tiden för manövern verkar gravitationsaccelerationen på raketen , vilket delvis kompenserar för dess egen acceleration som en fungerande raket förvärvar. Samtidigt, ju lägre motorkraften är, desto mer tid kommer den att behöva arbeta för att slutföra manövern, desto fler förluster kommer att hinna ackumuleras under denna tid.

Till exempel, om dragkraften på en raket bara är något större än dess vikt, kommer den att stiga mycket långsamt under start, och nästan allt bränsle kommer att användas på att hålla den i rymden. Du kan minska gravitationsförlusterna genom att öka motorns effekt, men den blir tyngre och dyrare. Jakten på en kompromiss är ett av raketforskningens problem.

Förluster beror också på missilens lutning. Vid uppskjutning från marken inträffar de flesta av dessa förluster i början av flygningen, när banan är närmare vertikalen och den vertikala komponenten av dragkraften är maximal.

Mängden förluster beräknas med formeln [1] :

,

var är den lokala accelerationen för fritt fall [komm. 1] ,  är dragkraftsvektorvinkeln ovanför horisonten.

När man skjuter upp ett rymdskepp i en låg omloppsbana måste man uppnå den första rymdhastigheten lika med 7,8 km/s (för en bana med en höjd av 200 km). På grund av olika förluster (gravitations-, aerodynamiska , kontrollförluster [komm. 2] ) krävs dock en högre karakteristisk hastighet från raketen, som är 9-10 km/s [2] . Samtidigt beror i praktiken en betydande del av alla förluster på gravitation: till exempel för Saturn-5 bärraket under uppskjutningar under Apollo-programmet stod de för 88 % [3] av alla förluster i den aktiva del av banan.

Till skillnad från raketer, på grund av lyftkraften, upplever flygplan praktiskt taget inga gravitationsförluster. Detta är en av anledningarna till att orbitalflygplan i framtiden kan visa sig vara ett mer ekonomiskt sätt att skjuta upp i omloppsbana [4] .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Gäller för dragkraft-till-vikt-förhållande större än 1 . I det allmänna fallet bör det vara , var är motorns bidrag till accelerationen.
  2. ↑ Om dragkraftens riktning inte sammanfaller med rörelseriktningen, används en del av dragkraften inte för att accelerera, utan för att ändra riktning.

Källor

  1. ↑ Sikharulidze, 2013 , sid. 104.
  2. ↑ Lobanovsky Yu. I. Prognos för värdet av den karakteristiska uppskjutningshastigheten i låg omloppsbana om jorden . - 2008. - S. 17 . Arkiverad från originalet den 13 oktober 2017.
  3. ↑ Shuneiko I. I. Bemannade flygningar till månen, design och egenskaper hos Saturnus V Apollon. - M. : VINITI, 1973. - S. 24.
  4. ↑ Sobol S. Gör inte ett misstag när du väljer // Teknik för ungdomar. - 2000. - Juli. - S. 24 . — ISSN 0320-331X .

Litteratur