Как рассчитать удельный импульс ракетного двигателя

Беседы о ракетных двигателях

Просто о том, что кажется сложным

Статьи

Формула Циолковского

Автор публикации: Редколлегия · 19 мая 2019 · Комментариев нет

ФОРМУЛА ЦИОЛКОВСКОГО основное уравнение движения ракеты, определяющее её характеристическую скорость; опубликована К. Э. Циолковским в 1903 в работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами». По формуле Циолковского определяется максимальная скорость, которую может получить одноступенчатая ракета в идеальном случае, когда её полёт происходит не только вне пределов атмосферы, но и вне Читать далее…

Удельный импульс тяги

Автор публикации: Редколлегия · 19 мая 2019 · Комментариев нет

УДЕЛЬНЫЙ ИМПУЛЬС ТЯГИ ракетного двигателя, удельный импульс ракетного двигателя — отношение тяги РД к массовому расходу рабочего тела (производная от импульса тяги по расходуемой массе в данном интервале времени). Выражается в Н·с/кг = м/с. Удельный импульс тяги зависит от совершенства РД и рода топлива и является основным энергетическим показателем РД. Для камеры на расчётном режиме работы удельный импульс тяги совпадает со скоростью реактивной струи. До 1973 года вместо термина «удельный импульс тяги» употреблялся термин удельная тяга.

Удельная тяга

Автор публикации: Редколлегия · 19 мая 2019 · Комментариев нет

УДЕЛЬНАЯ ТЯГА ракетного двигателя — отношение тяги РД к весовому расходу рабочего тела, выражается в секундах. С 1973 года вместо термина «удельная тяга» принят термин удельный импульс тяги, который по значению превосходит удельная тягу в 9,81 раза (абсолютное значение ускорения свободного падения).

Удельная мощность

Автор публикации: Редколлегия · 19 мая 2019 · Комментариев нет

УДЕЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ турбонасосного агрегата (турбины) — отношение мощности ТНА к массовому расходу рабочего тела турбины. В ЖРД без дожигания удельная мощность ТНА составляет 150-750 кВт·с/кг, в ЖРД с дожиганием

В этот день… №3-36 (21-31 октября)

В последней декаде октябрьского обзора поговорим о днях рождения – праздничных днях для людей и ракет.

23 октября 1995 года – аварийный запуск ракеты «Конестога» (США).

Твердотопливные ракеты-носители «Конестога» (Соnestoga) разрабатывались в США компанией EER Systems Corp. Примерно в 1982 г. компания SSI (Space Services Incorporated) начала работы над созданием коммерческих твердотопливных ракет-носителей. В начале девяностых годов эти компании объединились. Четырёхступенчатая ракета-носитель «Конестога-1620» снабжена ускорителями «Кастор-IVA» и «Кастор-IVB». Два ускорителя «Кастор-IVA» и два «Кастор-IVB» используются в качестве первой ступени. Два «Кастор-IVB» являются второй ступенью. Центральный «Кастор-IVB-l» используется как Читать далее…

В этот день… №3-35 (11-20 октября)

Наши обзоры в основном имеют отношение к ракетно-космической технике, существовавшей и нереализованной. Но то, ради чего создавалась эта техника, часто остаётся вне нашего внимания. Попробуем в материалах этого обзора немного исправить это упущение.

13 октября 1933 года – создано Британское межпланетное общество (Великобритания).

Читайте также:  Как определить причину троения двигателя

США, Германия, Советский Союз, Италия, Франция – страны, которые вели разработку ракетной техники в 20–30-е годы ХХ столетия. А что же Великобритания? Страна, бывшая в предыдущем, XIX веке мастерской мира? Как и во многом, англичане выбрали свой путь. Они решили не размениваться на такие мелочи, как эксперименты с ЖРД и небольшими ракетами, а сразу приступить к серьёзной цели – Луне.

В октябре 1933 года было создано Британское межпланетное общество (англ. British Interplanetary Society) – первая организация в мире, целью которой были заявлены исключительно космические исследования, развитие и поддержка космонавтики. Общество было основано в Ливерпуле. Общество издавало журнал Journal of the British Interplanetary Society и бюллетень, в которых всякий раз, когда Читать далее…

В этот день… №3-34 (1-10 октября)

Многие важные события в жизни Сергея Павловича Королёва связаны с октябрём. О некоторых из них вы можете узнать в нашем историческом обзоре.

1 октября 1943 года – первый полёт самолёта Пе-2 с ракетной установкой РУ-1 (СССР).

В ноябре 1942 года заключённый Сергей Королёв был переведён в Казань, где при авиамоторном заводе №16 существовало своё ОКБ Спецотдела НКВД СССР, в которое входило несколько коллективов со своей тематикой и главными конструкторами, в том числе и КБ-2 по разработке ракетных двигателей для авиации под руководством Валентина Глушко. 8 января 1943 года в ОКБ была создана группа №5, главным конструктором которой стал Сергей Королёв. Незадолго до этого Читать далее…

В этот день… №3-33 (21-30 сентября)

Последняя декада сентября заполнена событиями, имеющими непосредственное отношение к истории ракетно-космической техники, несмотря на то, что эти события так и не завершились стартами ракетных аппаратов.

24 сентября 1962 года – Постановление Совета Министров СССР о разработке ракетного комплекса ГР-1 (СССР).

Официально работы по ракетному комплексу были заданы Постановлением СМ СССР от 24 сентября 1962 года. Предполагалось создать ракету, способную вывести на околоземную орбиту специальную ступень, которая затем после нескольких витков своей боеголовкой должна была поразить цель. Дальность ракетного комплекса получалась практически неограниченной, и его применение должно было затруднять работу системы ПРО противника.

По всей видимости, разработка ракеты началась несколько ранее, т.к. Читать далее…

В этот день… №3-32 (11-20 сентября)

В годы моей молодости была популярна фраза «Кино и немцы». Почти все сюжеты второй декады сентября, имеющие отношение к ракетной истории, можно назвать «Ракеты и немцы».

14 сентября 1951 года – последний полёт экспериментального ракетного самолёта «346» (Германия, СССР).

В годы второй мировой войны Немецкий институт исследований в области планеризма DFS разработал несколько экспериментальных летательных аппаратов с ракетными двигателями. Один из этих аппаратов – ракетоплан DFS-346. Он создавался по заданию Технического бюро Люфтваффе, предусматривавшему разработку самолёта, способного достигнуть крейсерской скорости в 2М и высоты 35 км. DFS-346 предназначался для Читать далее…

В этот день… №3-31 (1-10 сентября)

Начинается новый учебный год! Шестьдесят лет тому назад, в далёком 1958 году Вернер фон Браун выступил по приглашению Комиссии конгресса по образованию и труду с предложениями по усовершенствованию системы образования в США. Как актуально они звучат сегодня: «Во-первых, мы должны увеличить набор молодых людей для обучения профессиям, связанным с наукой и техникой. Во-вторых, мы должны сделать эти профессии более привлекательными, чтобы молодые люди их выбирали. В-третьих, необходимо постоянное стимулирование как в школе, так и дома; необходимы квалифицированные учителя, хорошие лаборатории и библиотеки, материальная помощь тем, кто нуждается в ней для получения высшего образования, стипендии и дотации для стимулирования учёбы в аспирантуре».

2 сентября 1908 года – родился Валентин Петрович Глушко (Российская империя, СССР).

Читайте также:  Неустойчивая работа двигателя режиме холостого хода

Академик АН СССР, действительный член Международной академии астронавтики, дважды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и дважды Государственных премий, главный конструктор ОКБ-456 (НПО «Энергомаш»), Генеральный конструктор и генеральный директор НПО «Энергия» – это далеко не полный перечень Читать далее…

Источник

Удельный импульс: сортируем ракетные движки по эффективности

Что такое удельный импульс?

Удельный импульс ракетного двигателя — один из основных показателей его эффективности, это отношение создаваемого им импульса к расходу затраченного топлива. Увеличивая удельный импульс, мы увеличиваем массу полезной нагрузки при том же количестве топлива. При недостаточном удельном импульсе ракета будет неэффективна. Особенно влияет на полезную нагрузку удельный импульс верхних ступеней, я слышал (как бы шутка) даже призыв сажать в тюрьму за использование на верхних ступенях любых двигателей, кроме водородных (у них один из лучших возможных показателей). Что влияет на удельный импульс и как его увеличить?

1. Температура газа в камере сгорания. Чем горячее — тем лучше. Температуру можно увеличить подбором наилучшей пары топливо-окислитель.

2. Молекулярная масса газа в камере сгорания. Чем меньше — тем лучше.

3. Давление газа в камере сгорания. Чем выше — тем лучше. Давление в камере сгорания всегда меньше, чем в турбонасосе (иначе топливо не пойдёт). Поэтому для повышения удельного импульса важен хороший турбонасос (создающий давление повыше).

4. Давление газа на выходе из сопла. Чем ниже — тем лучше. Зависит от окружающей среды. В атмосфере удельный импульс всегда меньше, чем в вакууме.

5. Эффективность использования топлива. Когда часть топлива сжигается в турбонасосе и выбрасывается (двигатель открытого типа) — удельный импульс будет снижаться. Наш выбор — двигатель закрытого типа с полным дожиганием компонентов (если мы говорим о жидкостных двигателях).

Чаще всего меры по увеличению удельного импульса приводят к уменьшению тяги, а увеличение тяги — к уменьшению удельного импульса. Поэтому на первых ступенях используют двигатели с высокой тягой и низким удельным импульсом (У двигателя F-1 Первой ступени ракеты Сатурн-5 удельный импульс на уровне моря — 263с, что довольно мало), а на верхних — высокий удельный импульс при низкой тяге.

Посмотрим удельный импульс различных двигателей.

1. Любительские твердотопливные двигатели — 100-130 c.

Любительские двигатели для моделей ракет на сорбитовой карамели — 100 с или несколько выше. Самый высокий параметр, который встречал — 130 с. Если есть ракетомоделисты или их знакомые — напишите в комментарии удельный импульс ваших двигателей — лично мне очень интересно.

Источник

Удельная тяга, или удельный импульс

Одним из основных показателей эффективности ракетного двигателя является удельная тяга, или удельный импульс. Под этими терминами-синонимами понимается одно и то же, но в различной формулировке.

Читайте также:  Принцип работы волнового двигателя

Удельная тяга — это тяга двигателя, отнесенная к секунд­ному весовому расходу рабочего тела

(1.10)

где секундный расход берется, естественно, в условиях, приведенных к поверхности Земли.

Под удельным понимается импульс, который создает двига­тель на один килограмм веса отброшенного рабочего тела. Раз­личие между удельной тягой и удельным импульсом заключается лишь в том, что первая измеряется в , а второй — в . Как в величине, так и в размерности, ничего не меняется. Удельная тяга и удельный импульс измеряются в секун­дах, а терминологическая приверженность определяется лишь сложившимися традициями. В одних коллективах в силу при­вычки пользуются одним термином, в других — другим. В раз­говорном общении размерность «секунда» обычно игнорируется и заменяется словом «единица». Например, можно услышать: «Двигатель дает 315 единиц удельной тяги…» или — «Это позво­ляет повысить удельный импульс на три единицы. ». Согласно выражению (1.5)

(1.11)

Удельная тяга, как видим, определяется в первую очередь скоростью истечения Wa, которая зависит не только от свойств топлива, но и от конструктивных особенностей двигателя. В за­висимости от конструкции двигателя меняются условия сгора­ния топлива и истечения продуктов сгорания. Во всех типах ра­кетных двигателей имеется расход масс на внутренние нужды двигателя, как говорят, — на служебные цели. Например, — рас­ход продуктов разложения перекиси водорода на работу тур­бины и расход сжатого газа при стравливании из емкостей. Естественно, при подсчете удельной тяги этот необходимый, но непроизводительный расход массы должен суммироваться с ос­новным, что несколько снижает значение удельной тяги.

Чем выше удельная тяга, тем более совершенным является двигатель, а каждая дополнительная единица удельной тяги ценится очень высоко, особенно для основных силовых установок космических ракет.

Удельная тяга зависит от высоты полета. Поэтому, когда хотят охарактеризовать эффективность двигателя, то называют обычно его пустотную удельную тягу

где We — эффективная скорость истечения в м/сек.

Значение пустотной удельной тяги современных ракетных двигателей для всех существующих видов химических ракетных топлив лежит в пределах от 250 до 460 единиц.

Государственным Стандартом (ГОСТ 17655—72, Двигатели ракетные жидкостные. Термины и определения) для жидкостных ракетных двигателей в настоящее время введен еще один параметр, характеризующий эффективность, а именно, удельный импульс тяги ЖРДJy. Он отличается от удельного импульса тем, что тяга относится не к весовому, а к массовому секундному расходу

и измеряется не в сек, а в н•с/кг, т. е. в м/с. Удельный импульс тяги ЖРД — это уже знакомая нам эффективная ско­рость истечения, применение которой теперь распространяется и на атмосферный участок полета. Удельный импульс тяги ЖРД связан с удельной тягой очевидным соотношением:

а в числовом выражении:

Многословие термина провоцирует его сокращение, и удельный импульс тяги ЖРД нередко называют удельным импульсом, что влечет за собой смысловое искажение. Выручает, однако, де­сятикратное числовое различие. Если в технической докумен­тации для двигателя на химическом топливе удельный импульс указан в сотнях единиц, значит, речь действительно идет об удельном импульсе, измеряемом в сек; если же — в тысячах, можно не сомневаться, что это — удельный импульс тяги ЖРД, выраженный в м/с.

Источник

Adblock
detector