Maxsus impuls va vosita samaradorligi. Maxsus kuch yoki o'ziga xos impuls Raketa dvigatelining tortishish kuchi bilan o'lchanadi

Har xil turdagi dvigatellarning samaradorligini taqqoslash haqida gap ketganda, muhandislar odatda o'ziga xos impuls haqida gapirishadi. Maxsus impuls iste'mol qilinadigan yoqilg'i massasi birligiga impulsning o'zgarishi sifatida aniqlanadi. Shunday qilib, dvigatel qanchalik samarali bo'lsa, raketani kosmosga chiqarish uchun kamroq yoqilg'i kerak bo'ladi. Impuls, o'z navbatida, ma'lum vaqt ichida kuchning ta'siri natijasidir. Kimyoviy raketalar, ular juda yuqori kuchga ega bo'lsalar ham, bir necha daqiqa ishlaydi va shuning uchun juda past o'ziga xos impulsga ega. Yillar davomida ishlashga qodir bo'lgan ionli dvigatellar juda past tortishish bilan yuqori o'ziga xos impulsga ega bo'lishi mumkin.

Maxsus impuls soniyalarda o'lchanadi. Kimyoviy dvigatelli o'rtacha raketa 400-500 s gacha bo'lgan o'ziga xos impulsga ega bo'lishi mumkin. Shunday qilib, moki dvigatelining o'ziga xos impulsi 453 s ni tashkil qiladi. (Kimyoviy reaktiv dvigatel uchun hozirgacha erishilgan eng yuqori o'ziga xos impuls 542 s; bu dvigatel yoqilg'i sifatida vodorod, litiy va ftorning ekzotik aralashmasidan foydalangan.) SMART-1 ionli dvigatelning o'ziga xos impulsi 1640 s edi. Yadro raketa dvigatellari uchun bu parametr 850 s ga etadi.

Yorug'lik tezligiga erisha oladigan raketa eng yuqori o'ziga xos impulsga ega bo'ladi. Uning o'ziga xos impulsi taxminan 30 millionni tashkil qiladi. Quyida har xil turdagi reaktiv dvigatellarga xos bo'lgan o'ziga xos impulslar jadvali keltirilgan.

Dvigatel turi (o'ziga xos impuls)

Qattiq yoqilg'i (250)

Suyuqlik (450)

Ionik (3000)

Plazma VASIMR (1000-30 000)

Atom (800-1000)

Fusion to'g'ridan-to'g'ri oqim (2500-200,000)

Yadro pulsi (10 000-1 000 000)

Antimateriyada (1 000 000-10 000 000)

(Asosan, lazerli yelkanli va ramjetli dvigatelda yonilg'i zaxirasi umuman yo'q, shuning uchun o'ziga xos impuls ular uchun muhim xususiyat emas, ammo shunga qaramay, bu dizaynlarning o'ziga xos muammolari bor.)

Kosmik lift

Ko'plab yulduz loyihalarini amalga oshirish yo'lidagi jiddiy to'siqlardan biri shundaki, ularning ulkan hajmi va og'irligi tufayli kemalarni Yerda qurish mumkin emas. Ba'zi olimlar ularni kosmosda yig'ishni taklif qilmoqdalar, bu erda vaznsizlik tufayli kosmonavtlar juda og'ir narsalarni osongina ko'tarib, harakatga keltira oladilar. Ammo bugungi kunda tanqidchilar kosmosni yig'ishning taqiqlangan narxiga to'g'ri ishora qilmoqdalar. Misol uchun, Xalqaro kosmik stansiyani to'liq yig'ish uchun 50 ga yaqin raketa uchirilishi kerak bo'ladi va uning narxi, shu jumladan, 100 milliard dollarga yaqinlashadi, bu tarixdagi eng qimmat ilmiy loyihadir, ammo yulduzlararo kosmik yelkanli qayiqni qurish yoki kosmosda qo'chqor huni bilan kema narxi bir necha barobar qimmatroq bo'lar edi.

Ammo, fantast yozuvchi Robert Xaynlayn aytganidek, agar siz Yerdan 160 km balandlikka ko'tarila olsangiz, siz allaqachon quyosh tizimining istalgan nuqtasiga yarim yo'ldasiz. Buning sababi shundaki, har qanday uchish bilan, birinchi 160 km, raketa tortishish bog'lanishlaridan qochishga harakat qilganda, xarajatning asosiy ulushini "yeydi". Shundan so'ng, kema, aytish mumkinki, allaqachon Plutonga yoki undan ham uzoqroqqa yetib bora oladi.

Kelajakda parvozlar narxini keskin pasaytirish usullaridan biri kosmik liftni qurishdir. Arqonda osmonga ko'tarilish g'oyasi yangi emas - masalan, "Jek va loviya sopi" ertakini olaylik; ertak - bu ertak, lekin agar siz arqonning uchini kosmosga olib chiqsangiz, g'oya amalga oshishi mumkin. Bunday holda, Yerning aylanishining markazdan qochma kuchi tortishish kuchini zararsizlantirish uchun etarli bo'ladi va arqon hech qachon erga tushmaydi. U sehrli tarzda vertikal ko'tarilib, bulutlar orasida g'oyib bo'lardi.

(Ipda aylanayotgan to‘pni tasavvur qiling. To‘pga tortishish kuchi ta’sir qilmaganga o‘xshaydi; Gap shundaki, markazdan qochma kuch uni aylanish markazidan uzoqlashtirmoqda. Xuddi shunday, juda uzun arqon ham osilib qolishi mumkin. Yerning aylanishi tufayli havoda.) Arqonni ushlab turishning hojati yo'q, Yerning aylanishi etarli bo'ladi; Nazariy jihatdan, odam bunday arqonga ko'tarilib, to'g'ridan-to'g'ri kosmosga ko'tarilishi mumkin edi. Ba'zan biz fizika talabalaridan bunday arqonning kuchlanishini hisoblashni so'raymiz. Hatto po'lat simi ham bunday kuchlanishga bardosh bera olmasligini ko'rsatish oson; Shuning uchun uzoq vaqt davomida kosmik liftni amalga oshirib bo'lmaydi, deb ishonishgan.

Kosmik lift muammosi bilan jiddiy qiziqqan birinchi olim rus olimi-uzoqchi Konstantin Tsiolkovskiy edi. 1895 yilda Eyfel minorasidan ilhomlanib, u to'g'ridan-to'g'ri koinotga ko'tariladigan va Yerni kosmosda suzib yuruvchi "yulduzli qal'a" bilan bog'laydigan minorani tasavvur qildi. U yerdan boshlab, pastdan yuqoriga qurilishi kerak edi, u erdan muhandislar asta-sekin osmonga kosmik lift quradilar.

1957 yilda rus olimi Yuriy Artsutanov yangi yechim taklif qildi: kosmik liftni teskari tartibda, yuqoridan pastgacha, koinotdan boshlab qurish. Muallif sun'iy yo'ldoshni geostatsionar orbitada Yerdan 36 000 km uzoqlikda tasavvur qildi - Yerdan u harakatsiz ko'rinadi; ushbu sun'iy yo'ldoshdan kabelni Yerga tushirish va keyin uni eng past nuqtada mahkamlash taklif qilindi. Muammo shundaki, kosmik lift uchun kabel taxminan 60-100 GPa kuchlanishga bardosh berishi kerak edi. Chelik taxminan 2 GPa kuchlanishda sinadi, bu g'oyaning maqsadini buzadi.

Keyinchalik kengroq auditoriya kosmik lift g'oyasi bilan tanishtirildi; 1979 yilda Artur C. Klarkning "Jannat favvoralari" romani, 1982 yilda Robert Xaynlaynning "Juma" romani nashr etildi. Ammo bu yo'nalishdagi taraqqiyot to'xtab qolgani sababli, u unutildi.

Kimyogarlar uglerod nanotubalarini ixtiro qilganlarida vaziyat keskin o'zgardi. 1991 yilda Nippon Electric kompaniyasidan Sumio Iijima ishi nashr etilgandan keyin ularga qiziqish keskin ortdi. (Aytish kerakki, uglerod nanotubalarining mavjudligi 1950-yillardan beri ma'lum, ammo ularga uzoq vaqt e'tibor berilmagan.) Nanotubalar ancha kuchliroq, lekin ayni paytda po'lat kabellardan ancha engilroq. To'g'ri aytganda, ularning kuchi hatto kosmik lift uchun zarur bo'lgan darajadan ham oshadi. Olimlarning fikriga ko'ra, uglerod nanotube tolasi 120 GPa bosimga bardosh berishi kerak, bu talab qilinadigan minimaldan sezilarli darajada yuqori. Ushbu kashfiyotdan so'ng kosmik liftni yaratishga urinishlar yangi kuch bilan boshlandi.

1999 yilda NASAning yirik tadqiqoti nashr etildi; u taxminan 15 tonna og'irlikdagi foydali yukni Yer atrofidagi orbitaga olib chiqishga qodir bo'lgan, kengligi taxminan bir metr va uzunligi taxminan 47 000 km bo'lgan lenta ko'rinishidagi kosmik liftni nazarda tutgan edi kosmik sayohat. Yukni orbitaga yetkazish xarajati darhol 10 000 barobar kamayadi; Bunday o'zgarishni inqilobiy deb atash mumkin emas.

Hozirgi vaqtda bir funt yukni past Yer orbitasiga etkazib berish kamida 10 000 dollar turadi, shuning uchun kosmik liftning narxi har bir funt uchun 1 dollarga tushadi. Koinot dasturi narxining bunday tubdan pasayishi bizning kosmik sayohat haqidagi fikrimizni butunlay o'zgartirishi mumkin. Tugmachani oddiy bosish bilan siz liftni ishga tushirishingiz va masalan, samolyot chiptasi bilan bir xil pul evaziga koinotga chiqishingiz mumkin.

Ammo bizni osongina osmonga olib chiqadigan kosmik liftni qurishdan oldin, biz juda jiddiy to'siqlarni engib o'tishimiz kerak. Hozirgi vaqtda laboratoriyada ishlab chiqarilgan eng uzun uglerodli nanotubka tolasi uzunligi 15 mm dan oshmaydi. Kosmik lift uchun minglab kilometr uzunlikdagi nanotube kabellari kerak bo'ladi. Albatta, ilmiy nuqtai nazardan, bu faqat texnik muammo, lekin uni hal qilish kerak va u o'jar va qiyin bo'lishi mumkin. Shunga qaramay, ko'plab olimlar uglerod nanotubalaridan uzun kabellar ishlab chiqarish texnologiyasini o'zlashtirish uchun bizga bir necha o'n yillar kerak bo'lishiga aminlar.

Ikkinchi muammo shundaki, uglerod nanotubalari tuzilishidagi mikroskopik buzilishlar tufayli uzun kabellarni olish umuman muammoli bo'lishi mumkin. Politecnico di Turin xodimi Nikola Pugnoning hisob-kitoblariga ko'ra, agar uglerod nanotubkasidagi faqat bitta atom o'z joyida bo'lmasa, naychaning kuchi darhol 30% ga kamayishi mumkin. Umuman olganda, atom darajasidagi nuqsonlar nanotubka kabelining 70% quvvatini o'g'irlashi mumkin; bu holda ruxsat etilgan yuk minimal gigapaskaldan past bo'ladi, ularsiz kosmik liftni qurish mumkin emas.

Kosmik liftni yaratishga shaxsiy qiziqishni rag'batlantirish maqsadida NASA ikkita alohida tanlov e'lon qildi. (Misol sifatida $10 million mukofotga ega Ansari X-Prize tanlovi olingan. Tanlov tashabbuskor investorlarning yoʻlovchilarni koinotning eng chekkasiga koʻtara oladigan tijorat raketalarini yaratishga boʻlgan qiziqishini muvaffaqiyatli oshirdi; eʼlon qilingan mukofot 2004 yil SpaceShipOne kemasi tomonidan.) NASA musobaqalari Beam Power Challenge va Tether Challenge deb nomlanadi.

Birinchisida g'alaba qozonish uchun tadqiqotchilar jamoasi kamida 25 kg og'irlikdagi yukni (shu jumladan o'z og'irligi bilan) kabel orqali (masalan, kran boomiga osilgan) 1 m tezlikda ko'tarishga qodir mexanik qurilma yaratishi kerak. / s 50 m balandlikda vazifa oddiy ko'rinishi mumkin, ammo muammo shundaki, bu qurilma yoqilg'i, batareyalar yoki elektr kabelidan foydalanishga hojat yo'q. Buning o'rniga, robot lift quyosh panellari, quyosh reflektorlari, lazerlar yoki mikroto'lqinli radiatsiya, ya'ni kosmosda foydalanish uchun qulay bo'lgan energiya manbalaridan quvvatlanishi kerak.

Tether Challenge musobaqasida g'alaba qozonish uchun jamoa har birining og'irligi ikki grammdan oshmaydigan ikki metrli bog'ich bo'laklarini topshirishi kerak; Bundan tashqari, bunday kabel o'tgan yilning eng yaxshi namunasidan 50% ko'proq yukga bardosh berishi kerak. Ushbu tanlovning maqsadi kosmosga 100 000 km cho'zilishi mumkin bo'lgan kuchli ultra engil materiallarni yaratish bo'yicha tadqiqotlarni rag'batlantirishdir. G'oliblar 150 000, 40 000 va 10 000 AQSh dollari miqdoridagi mukofotlarga ega bo'ladilar (Musobaqaning birinchi yilida, 2005 yilda hech kimga mukofot berilmagan.)

Albatta, ishlaydigan kosmik lift kosmik dasturni keskin o'zgartirishi mumkin, ammo uning kamchiliklari ham bor. Shunday qilib, past Yer orbitasidagi sun'iy yo'ldoshlarning traektoriyasi Yerga nisbatan doimiy ravishda siljiydi (chunki Yer ularning ostida aylanadi). Bu shuni anglatadiki, vaqt o'tishi bilan har qanday sun'iy yo'ldosh 8 km / s tezlikda kosmik lift bilan to'qnashishi mumkin; bu kabelni sindirish uchun etarli bo'ladi. Kelajakda shunga o'xshash falokatning oldini olish uchun har bir sun'iy yo'ldoshga liftni chetlab o'tishga imkon beradigan kichik raketalar bilan ta'minlash yoki u yo'ldan chiqib ketishi uchun simning o'zini kichik raketalar bilan jihozlash kerak bo'ladi. sun'iy yo'ldoshlar.

Bundan tashqari, mikrometeoritlar bilan to'qnashuv muammoga aylanishi mumkin - axir, kosmik lift Yer atmosferasidan ancha uzoqqa ko'tariladi, bu ko'p hollarda bizni meteoritlardan himoya qiladi. Bunday to'qnashuvlarni oldindan aytib bo'lmaydiganligi sababli, kosmik lift qo'shimcha himoya va, ehtimol, hatto muvaffaqiyatsiz zaxira tizimlari bilan jihozlangan bo'lishi kerak. Dovullar, to'lqinlar va bo'ronlar kabi atmosfera hodisalari ham muammo tug'dirishi mumkin.

Gravitatsiyaviy manevr

Ob'ektni yorug'lik tezligiga yaqin tezlikka tezlashtirishning yana bir usuli bor - "sling effekti" yordamida. Koinot zondlarini boshqa sayyoralarga jo‘natganda, NASA ba’zan qurilmani yanada tezlashtirish uchun “sling effekti”dan foydalanish maqsadida ularni qo‘shni sayyora atrofida manevr qilishga majbur qiladi. NASA qimmatbaho raketa yoqilg'isini shunday tejaydi. Shunday qilib, Voyager 2 orbitasi Quyosh tizimining eng chekkasida joylashgan Neptunga uchishga muvaffaq bo'ldi.

Prinstonlik fizik Friman Dayson qiziqarli taklifni ilgari surdi. Agar uzoq kelajakda insoniyat koinotda yuqori tezlikda umumiy markaz atrofida aylanadigan ikkita neytron yulduzni kashf eta olsa, u holda bu yulduzlardan biriga juda yaqin uchayotgan yerdagi kema tortishish manevri tufayli tezlikni oshirishi mumkin. yorug'likning deyarli uchdan bir tezligiga teng. Natijada, tortishish kuchi tufayli kema yorug'likka yaqin tezlikka tezlashadi. Nazariy jihatdan, bu sodir bo'lishi mumkin.

Boshqa olimlar bu maqsadda o'z yoritgichimizdan foydalanishni taklif qilishadi. Bu usul, masalan, Star Trek IV: The Voyage Home filmida Enterprise yulduz kemasi ekipaji tomonidan ishlatilgan. Klingon kemasini o'g'irlab, Enterprise ekipaji yorug'lik to'sig'ini yorib o'tish va o'z vaqtida orqaga qaytish uchun uni Quyoshga yaqin traektoriya bo'ylab jo'natdi. "Dunyolar to'qnashganda" filmida Yerga asteroid to'qnashuvi tahdid solmoqda. Olimlar halokatga uchragan sayyoradan qochish uchun rolikli kema kabi ulkan inshoot quradilar. Tepalikdan pastga qarab, raketa kemasi juda katta tezlikni ko'taradi, so'ngra pastda kichik radiusda - va oldinga kosmosga aylanadi.

Ammo, aslida, tortishish kuchi yordamida tezlashtirishning ushbu usullaridan hech biri ishlamaydi. (Energiyaning saqlanish qonunida aytilishicha, rolikdagi arava tushayotganda tezlashib, koʻtarilishda sekinlashib, eng boshida boʻlgan tezlikda yuqoriga chiqadi - energiyaning koʻpayishi kuzatilmaydi. In. xuddi shu tarzda, statsionar Quyosh atrofida aylanib, biz manevrni boshlaganimiz bilan aynan bir xil tezlikda yakunlanamiz.) Ikki neytron yulduzli Dyson usuli, printsipial jihatdan, ishlashi mumkin edi, lekin faqat neytron yulduzlar tez harakat qilgani uchun. Gravitatsion manevrdan foydalanadigan kosmik kema sayyora yoki yulduzning harakati tufayli energiyaning ko'payishini oladi. Agar ular harakatsiz bo'lsa, bunday manevr hech narsa qilmaydi.

Va Daysonning taklifi, garchi u ish berishi mumkin bo'lsa-da, bugungi Yer olimlariga hech qanday yordam bermaydi - axir, tez aylanadigan neytron yulduzlarini ziyorat qilish uchun siz birinchi navbatda yulduz kemasini qurishingiz kerak bo'ladi.

Quroldan osmonga

Kemani kosmosga uchirish va uni fantastik tezlikka tezlashtirishning yana bir aqlli usuli - bu Artur Klark va boshqa ilmiy fantastika mualliflarining asarlarida tasvirlangan temir yo'lga o'rnatilgan elektromagnit "qurol" dan otishdir. Loyiha hozirda "Yulduzli urushlar" raketalarga qarshi mudofaa qalqonining mumkin bo'lgan qismi sifatida jiddiy ko'rib chiqilmoqda.

Usul raketa yoqilg'isi yoki porox o'rniga raketani yuqori tezlikka tezlashtirish uchun elektromagnetizm energiyasidan foydalanishdir.

Eng oddiy shaklda temir yo'l quroli ikkita parallel sim yoki relsdan iborat; raketa yoki raketa ikkala relsga "o'tirib", U shaklidagi konfiguratsiyani hosil qiladi. Maykl Faraday shuningdek, magnit maydonda elektr toki bo'lgan ramkaga kuch ta'sir qilishini bilar edi. (Umuman olganda, barcha elektr motorlar shu printsip bo'yicha ishlaydi.) Agar siz relslar va snaryad orqali millionlab amperlik elektr tokini o'tkazsangiz, butun tizim atrofida juda kuchli magnit maydon paydo bo'ladi, bu esa o'z navbatida dvigatelni harakatga keltiradi. relslar bo'ylab snaryad, uni juda katta tezlikka tezlashtiradi va rels tizimining oxiridan kosmosga tashlanadi.

Sinov paytida elektromagnit relsli qurollar metall buyumlarni juda katta tezlikda muvaffaqiyatli o'qqa tutdi va ularni juda qisqa masofada tezlashtirdi. Ajoyib narsa shundaki, nazariy jihatdan oddiy relsli avtomat 8 km/s tezlikda metall snaryadni otish imkoniyatiga ega; Bu uni Yerning past orbitasiga olib chiqish uchun etarli. Aslida, NASAning butun raketa parki foydali yuklarni to'g'ridan-to'g'ri Yer yuzasidan orbitaga olib chiqadigan temir yo'l qurollari bilan almashtirilishi mumkin edi.

Temir yo'l quroli kimyoviy qurollar va raketalarga nisbatan sezilarli afzalliklarga ega. Qurolni otganingizda, kengayadigan gazlar o'qni barreldan chiqarib yuborishi mumkin bo'lgan maksimal tezlik zarba to'lqinining tezligi bilan chegaralanadi. Jyul Bern "Yerdan Oygacha" klassik romanida porox yordamida astronavtlarni Oyga olib boradigan snaryadni otdi, lekin aslida porox zaryadining snaryadga berishi mumkin bo'lgan maksimal tezlik ko'p marta ekanligini hisoblash qiyin emas. Oyga uchish uchun zarur bo'lgan tezlikdan kamroq. Temir yo'l quroli gazlarning portlovchi kengayishidan foydalanmaydi va shuning uchun zarba to'lqinining tarqalish tezligiga hech qanday tarzda bog'liq emas.

Ammo temir yo'l qurolining o'ziga xos muammolari bor. Undagi narsalar shu qadar tez tezlashadiki, ular havo bilan to'qnashuvi tufayli tekislanadi. Foydali yuk relsli miltiqning tumshug‘idan otilganda qattiq deformatsiyalanadi, chunki snaryad havoga urilayotganda xuddi g‘isht devoriga tegib ketgandek bo‘ladi. Bundan tashqari, tezlashuv paytida raketa juda katta tezlanishni boshdan kechiradi, bu o'z-o'zidan yukni sezilarli darajada deformatsiya qilishi mumkin. Reylarni muntazam ravishda almashtirish kerak, chunki snaryad harakatlanayotganda ularni deformatsiya qiladi. Bundan tashqari, temir yo'l qurolidagi ortiqcha yuklar odamlar uchun halokatli; inson suyaklari oddiygina bunday tezlanishga bardosh bera olmaydi va qulab tushadi.

Bir yechim - oyga temir yo'l qurolini o'rnatish. U erda, Yer atmosferasidan tashqarida, snaryad kosmosning vakuumida to'siqsiz tezlasha oladi. Biroq, hatto Oyda ham, snaryad tezlashishi paytida juda katta yuklarni boshdan kechiradi, bu esa foydali yukni buzishi va deformatsiyasiga olib kelishi mumkin. Qaysidir ma'noda, temir yo'l quroli vaqt o'tishi bilan asta-sekin tezlikka erishadigan lazer yelkaniga qarama-qarshidir. Temir yo'l qurolining cheklovlari aniq qisqa masofada va qisqa vaqt ichida tanaga katta energiya o'tkazishi bilan belgilanadi.

Avtomashinani eng yaqin yulduzlarga qarata o't ochishga qodir temir yo'l quroli juda qimmat qurilish bo'ladi. Shunday qilib, loyihalardan biri kosmosda Yerdan Quyoshgacha bo'lgan masofaning uchdan ikki qismi uzunlikdagi temir yo'l qurolini qurishni o'z ichiga oladi. Ushbu qurol quyosh energiyasini saqlaydi va keyin hammasini birdaniga sarflab, o'n tonna yukni yorug'lik tezligining uchdan biriga teng tezlikka tezlashtiradi. Bunday holda, "snaryad" 5000 g ortiqcha yukni boshdan kechiradi. Albatta, faqat eng chidamli robot kemalar bunday uchirishdan "omon qolishi" mumkin.

Raketa dvigatelining samaradorligining asosiy ko'rsatkichlaridan biri hisoblanadi o'ziga xos tortishish, yoki o'ziga xos impuls. Ushbu sinonim atamalar bir xil ma'noni anglatadi, ammo turli xil formulalarda.

O'ziga xos tortishish - bu ishchi suyuqlikning ikkinchi og'irligi iste'moliga bo'lingan dvigatelning kuchi

bu erda ikkinchi oqim tezligi, tabiiy ravishda, Yer yuzasiga berilgan sharoitlarda olinadi.

O'ziga xos impuls deganda, tashlab yuborilgan ishchi suyuqlik vaznining kilogrammiga dvigatel tomonidan yaratilgan impuls tushuniladi. Maxsus surish va o'ziga xos impuls o'rtasidagi farq faqat birinchisi bilan o'lchanadi, ikkinchisi esa - ichida. Ham o'lchamda, ham o'lchamda hech narsa o'zgarmaydi. O'ziga xos kuch va o'ziga xos impuls soniyalarda o'lchanadi va terminologik amal faqat o'rnatilgan an'analar bilan belgilanadi. Ba'zi guruhlarda odatiga ko'ra, ular bir atamani, boshqalarida esa boshqasini ishlatadilar. So'zlashuv muloqotida "ikkinchi" birlik odatda e'tiborga olinmaydi va "birlik" so'zi bilan almashtiriladi. Masalan, siz eshitishingiz mumkin: "Dvigatel 315 birlik o'ziga xos kuchni ta'minlaydi ..." yoki - "Bu sizga o'ziga xos impulsni uch birlikka oshirishga imkon beradi ...". (1.5) ifodaga muvofiq

Ko'rib turganimizdek, o'ziga xos tortishish, birinchi navbatda, egzoz tezligi bilan belgilanadi V a, bu nafaqat yoqilg'ining xususiyatlariga, balki dvigatelning dizayn xususiyatlariga ham bog'liq. Dvigatelning dizayniga qarab, yoqilg'ining yonish shartlari va yonish mahsulotlarining oqimi o'zgaradi. Barcha turdagi raketa dvigatellarida dvigatelning ichki ehtiyojlari uchun, ular aytganidek, xizmat ko'rsatish uchun ommaviy iste'mol mavjud. Masalan, turbinaning ishlashi uchun vodorod periksni parchalanish mahsulotlarini iste'mol qilish va konteynerlardan havo chiqarishda siqilgan gazni iste'mol qilish. Tabiiyki, o'ziga xos kuchni hisoblashda, bu zarur, ammo samarasiz massa iste'molini asosiysi bilan jamlash kerak, bu esa o'ziga xos tortishish qiymatini biroz pasaytiradi.

Muayyan kuch qanchalik yuqori bo'lsa, dvigatel shunchalik rivojlangan bo'ladi va har bir qo'shimcha maxsus kuch birligi, ayniqsa kosmik raketalarning asosiy harakatlantiruvchi tizimlari uchun juda qadrlanadi.

Maxsus tortishish parvoz balandligiga bog'liq. Shuning uchun, ular dvigatelning samaradorligini tavsiflashni xohlashganda, odatda uni chaqirishadi bo'sh o'ziga xos tortishish

Qayerda V e- samarali egzoz tezligi m/sek.

Mavjud kimyoviy raketa yoqilg'ilarining barcha turlari uchun zamonaviy raketa dvigatellarining bo'sh o'ziga xos kuchining qiymati 250 dan 460 birlikgacha.

Davlat standarti (GOST 17655-72, Suyuq raketa dvigatellari. Atamalar va ta'riflar) endi samaradorlikni tavsiflovchi suyuq raketa dvigatellari uchun yana bir parametrni kiritdi, ya'ni. suyuq yonilg'i raketa dvigatelining o'ziga xos surish impulsi- Jy. U o'ziga xos impulsdan farq qiladi, chunki tortishish og'irlikka emas, balki soniyada massa oqimiga tegishli.

va bilan o'lchanmaydi sek va n s/kg, ya'ni ichida Xonim. Suyuq yonilg'i raketasi dvigatelining o'ziga xos surish impulsi allaqachon tanish bo'lgan samarali egzoz tezligi bo'lib, undan foydalanish endi parvozning atmosfera qismiga taalluqlidir. Raketa dvigatelining o'ziga xos surish impulsi aniq bog'liqlik bilan o'ziga xos tortishish bilan bog'liq:

va raqamli ma'noda:

Ushbu atamaning so'zsizligi uning qisqartmasini keltirib chiqaradi va raketa dvigatelining o'ziga xos impulsi ko'pincha semantik buzilishni keltirib chiqaradigan o'ziga xos impuls deb ataladi. Biroq, o'n barobar raqamli farq yordam beradi. Agar kimyoviy yonilg'i dvigatelining texnik hujjatlarida o'ziga xos impuls yuzlab birliklarda ko'rsatilgan bo'lsa, biz haqiqatan ham o'lchangan o'ziga xos impuls haqida gapiramiz. sek; agar u minglab bo'lsa, bu raketa dvigatelining o'ziga xos surish impulsi ekanligiga shubha yo'q. Xonim.

Maxsus impuls

Maxsus impuls yoki o'ziga xos tortishish(inglizcha) o'ziga xos impuls) raketa dvigatelining samaradorligi ko'rsatkichidir. Ba'zan ikkala atama ham bir-birining o'rnida ishlatiladi, ya'ni ular, aslida, bir xil xususiyatdir. Maxsus tortishish odatda ichki ballistikada ishlatiladi, esa o'ziga xos impuls- tashqi ballistikada. Muayyan impulsning o'lchami tezlikning o'lchamidir, SI birliklar tizimida bu sekundiga metr.

Ta'riflar

Maxsus impuls- reaktiv dvigatelning xarakteristikasi, u yaratadigan impulsning (harakat miqdori) oqim tezligiga (odatda massasi, lekin, masalan, og'irligi yoki hajmiga ham bog'liq bo'lishi mumkin) nisbatiga teng. Maxsus impuls qanchalik katta bo'lsa, ma'lum miqdordagi harakatni olish uchun kamroq yoqilg'i sarflanishi kerak. Nazariy jihatdan, o'ziga xos impuls tengdir egzoz tezligi yonish mahsulotlari aslida undan farq qilishi mumkin. Shuning uchun o'ziga xos impuls ham deyiladi samarali (yoki ekvivalent) egzoz tezligi.

Maxsus tortishish- reaktiv dvigatelning xarakteristikasi, u yaratgan tortishishning ommaviy yoqilg'i sarfiga nisbatiga teng. U sekundiga metrlarda o'lchanadi (m/s = N s/kg = kgf s/ya'ni) va bu o'lchovda ma'lum bir dvigatel 1 kg yoqilg'i sarflaganda (yoki) necha soniyada 1 N ga teng kuch yaratishi mumkinligini anglatadi. 1 t.e.m yoqilg'i iste'mol qilgan holda 1 kgf ni tashkil qiladi. Boshqa talqin bilan, o'ziga xos tortishish kuchning nisbati bilan tengdir vazn yoqilg'i sarfi; bu holda u soniyalarda o'lchanadi (s = N s / N = kgf s / kgf). Og'irlikning solishtirma kuchini massa kuchiga aylantirish uchun uni tortishish tezlashishiga (taxminan 9,81 m/s² ga teng) ko'paytirish kerak.

Taxminiy hisoblash formulasi o'ziga xos impuls Kimyoviy yonilg'i reaktiv dvigatellari uchun (egzoz tezligi) quyidagicha ko'rinadi:

bu erda T k - yonish (parchalanish) kamerasidagi gaz harorati; p k va p a - mos ravishda yonish kamerasidagi va ko'krak chiqishidagi gaz bosimi; y - yonish kamerasidagi gazning molekulyar og'irligi; u - kameradagi gazning termofizik xususiyatlarini tavsiflovchi koeffitsient (odatda u ≈ 15). Formuladan birinchi taxminiygacha ko'rinib turibdiki, gazning harorati qanchalik baland bo'lsa, uning molekulyar og'irligi shunchalik past bo'ladi va RD kamerasidagi bosimning atrofdagi bo'shliqqa nisbati qanchalik baland bo'lsa, shuncha yuqori bo'ladi. o'ziga xos impuls .

Har xil turdagi dvigatellarning samaradorligini taqqoslash

Maxsus impuls uning samaradorligini tavsiflovchi muhim vosita parametridir. Bu qiymat yoqilg'ining energiya samaradorligi va dvigatelning kuchi bilan bevosita bog'liq emas, masalan, ion dvigatellari juda kam kuchga ega, lekin ularning yuqoriligi tufayli; o'ziga xos impuls kosmik texnikada manyovrlar sifatida ishlatiladi.

Ushbu formula bilan bog'liq kulgili lahzani ta'kidlash mumkin: uning o'z nomi yo'qligi sababli, mutaxassislar uni odatda "Y-formula" deb atashadi - "Y" operatsiyasi va Shurikning boshqa sarguzashtlari" kinokomediyasida talabalar xulosa yozadilar. koridor qavatidagi formuladan aynan shu formulani chiqaring

Shuningdek qarang

Eslatmalar

Wikimedia fondi. 2010 yil.

Perpendikulyarlik
Ermolino

Boshqa lug'atlarda "O'ziga xos impuls" nima ekanligini ko'ring:

Maxsus impuls- raketa dvigateli, raketa dvigatelining samaradorligi ko'rsatkichi; o'ziga xos tortishish bilan bir xil (Maxsus kuchga qarang) ... Buyuk Sovet Entsiklopediyasi

suyuq yonilg'i raketa dvigatelining o'ziga xos surish impulsi (suyuq raketa dvigatelining kameralari)- dvigatelning (kameraning) o'ziga xos impulsi Raketa dvigatelining (raketa dvigatelining kamerasi) raketa dvigatelining (raketa dvigatelining kamerasi) yoqilg'isining massa iste'moliga nisbati. Eslatmalar 1. Raketa dvigatelining (LPRE kamerasi) o'ziga xos surish impulsi vakuumda va erda o'lchanadi. 2. Raketa dvigatelining (LPRE kamerasi) solishtirma surish impulsi ... ga teng.

Maxsus kuch impulsi- raketa dvigateli, raketa dvigatelining o'ziga xos impulsi, raketa dvigatelining tortishish kuchining ishchi suyuqlikning ikkinchi massa oqim tezligiga nisbati (ma'lum vaqt oralig'ida iste'mol qilingan massa bo'yicha surish impulsining hosilasi). N(·)s/kg = m/s da ifodalangan... Texnologiya entsiklopediyasi- dvigatelning (kameraning) hajmli o'ziga xos impulsi Raketa dvigatelining (raketa dvigatelining kamerasi) raketa dvigatelining (raketa dvigatelining kamerasi) hajmli yoqilg'i sarfiga nisbati. Eslatma Suyuq yonilg'i dvigatelining (LPRE kamerasi) hajmli o'ziga xos impulsi, shuningdek, suyuq yonilg'i dvigatelining (LPRE kamerasi) ... ... ga nisbatan surish impulsining hosilasiga tengdir. Texnik tarjimon uchun qo'llanma

Impuls (qiymatlar)- Impuls (lot. impulsus zarba, surish, impuls): Vikilug'atda "impuls" maqolasi bor ... Vikipediya

Portlash impulsi- (a. portlash impulsi, portlash to'lqini; n. Portlash impulslari; f. impulsli portlovchi; i. impuls de la portlash) dinamikani tavsiflovchi miqdor. portlash ta'siri, son jihatdan portlash mahsulotlarining ortiqcha bosimi mahsulotiga teng ... ... Geologik ensiklopediya

RAKET MOTORI IMPULSI- Asosiy raketa dvigatelining xususiyatlari. Jami (to'liq) I. r. d. mahsulot qarang. Ns da ish vaqti uchun tortish qiymatlari. Udelniy I. r. d N * s / kg = m / s da ishchi suyuqlikning ikkinchi massa oqim tezligiga nisbati; dvigatelning dizayn ish rejimida ...... Katta ensiklopedik politexnika lug'ati

Maxsus impuls- reaktiv dvigatelning samaradorligi ko'rsatkichi. Ba'zida reaktiv dvigatellar uchun "o'ziga xos tortishish" sinonimi ishlatiladi (bu atama boshqa ma'nolarga ega), shu bilan birga o'ziga xos tortishish odatda ichki ballistikada ishlatiladi, esa o'ziga xos impuls- tashqi ballistikada. Muayyan impulsning o'lchami tezlikning o'lchamidir, SI birliklarida u soniyasiga metrdir.

Ta'riflar

Maxsus tortishish- reaktiv dvigatelning xarakteristikasi, u yaratgan tortishishning ommaviy yoqilg'i sarfiga nisbatiga teng. U sekundiga metr bilan o'lchanadi (m/s = N s/kg = kgf s/ya'ni m) va bu o'lchovda bu dvigatel 1 kg yoqilg'i sarflagan holda (yoki 1 N ni necha soniyada kuchayishini) bildiradi. 1 ya'ni m yoqilg'i sarflagan holda 1 kgf tortish). Boshqa talqin bilan, o'ziga xos surish tortishish nisbatiga teng vazn yoqilg'i sarfi; bu holda u sekundlarda o'lchanadi (s = N s / N = kgf s / kgf) - bu qiymat dvigatelning 1 kg yoqilg'i massasi yordamida 1 kgf kuchini rivojlantirishi mumkin bo'lgan vaqt sifatida ko'rib chiqilishi mumkin ( ya'ni og'irligi 1 kgf). Og'irlikning solishtirma kuchini massa kuchiga aylantirish uchun uni tortishish tezlashishiga ko'paytirish kerak (9,80665 m/s² ga teng).

Kimyoviy yoqilg'idan foydalanadigan reaktiv dvigatellar uchun o'ziga xos impulsni (egzoz tezligini) hisoblashning taxminiy formulasi [ aniqlashtirish]

Ifodani tahlil qilib bo‘lmadi (bajariladigan fayl texvc topilmadi; Matematika/README - sozlashda yordamga qarang.): I_y = \sqrt(16641 \cdot \frac(T_\text(k))(u M) \cdot \left(1 - \frac(p_\text(a) ) ) (p_\text(k)) M \o'ng) ),

Qayerda T k - yonish (parchalanish) kamerasidagi gaz harorati; p k va p a - mos ravishda yonish kamerasidagi va ko'krak chiqishidagi gaz bosimi; M- yonish kamerasidagi gazning molekulyar og'irligi; u- kameradagi gazning termofizik xususiyatlarini tavsiflovchi koeffitsient (odatda u≈ 15). Formuladan birinchi taxminiy ko'rinib turganidek, gazning harorati qanchalik yuqori bo'lsa, uning molekulyar og'irligi shunchalik past bo'ladi va RD kamerasidagi bosimlarning atrofdagi bo'shliqqa nisbati qanchalik yuqori bo'lsa, o'ziga xos impuls shunchalik yuqori bo'ladi.

Har xil turdagi dvigatellarning samaradorligini taqqoslash

Maxsus impuls uning samaradorligini tavsiflovchi muhim vosita parametridir. Bu qiymat yoqilg'ining energiya samaradorligi va dvigatelning tortish kuchi bilan bevosita bog'liq emas, masalan, ion dvigatellari juda kam kuchga ega, lekin ularning yuqori o'ziga xos impulsi tufayli ular kosmik texnologiyada manevr dvigatellari sifatida ishlatiladi;

Har xil turdagi dvigatellar uchun xarakterli o'ziga xos impuls

Dvigatel	Maxsus impuls
Dvigatel	Xonim	Bilan
Gaz turbinali reaktiv dvigatel [[K:Vikipediya:Manbasiz maqolalar (mamlakat: Lua xatosi: callParserFunction: "#property" funksiyasi topilmadi. )]][[K:Vikipediya:Manbasiz maqolalar (mamlakat: Lua xatosi: callParserFunction: "#property" funksiyasi topilmadi. )]]	30 000(?)	3 000(?)
Qattiq raketa dvigateli	2 650	270
Suyuq raketa dvigateli	4 600	470
Elektr raketa dvigateli	10 000-100 000	1000-10 000
Ion dvigateli	30 000	3 000
Plazma dvigatel	290 000	30 000

Ushbu formula bilan bog'liq kulgili lahzani ta'kidlash mumkin: uning o'z nomi yo'qligi sababli, mutaxassislar uni odatda "Y-formula" deb atashadi - "Y" operatsiyasi va Shurikning boshqa sarguzashtlari" kinokomediyasida talabalar koridorning tagida formulaning xulosasi aynan shu formulani keltirib chiqaradi.

Shuningdek qarang

"O'ziga xos impuls" maqolasi haqida sharh yozing

Eslatmalar

Izohlar

Foydalanilgan adabiyotlar va manbalar

Havolalar

Tom Benson, / Aeronavtika bo'yicha boshlanuvchilar uchun qo'llanma // Glenn tadqiqot markazi, NASA (inglizcha)
Z. S. Spakovski, / 16. Birlashtirilgan: Termodinamika va harakat // MIT, 2006 (inglizcha)

Maxsus impulsni tavsiflovchi parcha

Ko'rdimki, bu bechora bolalar endi nima qilishni va qayerga borishni mutlaqo bilmaydilar. Rostini aytsam, menda ham bunday fikr yo'q edi. Ammo kimdir nimadir qilishi kerak edi va men yana aralashishga qaror qildim, bu mening ishim emas, lekin men bularning barchasini xotirjam kuzata olmadim.
- Kechirasiz, ismingiz nima? – sekingina dadamdan so‘radim.
Bu oddiy savol uni “bepul” bo'lib qolgan, qaytib kela olmagan “bepul”dan olib chiqdi. Menga hayrat bilan tikilib, sarosimada dedi:
– Valeriy... Qayerdan kelding?!... Sen ham o‘libsanmi? Nega bizni eshitasan?
Men uni qandaydir tarzda qaytarishga muvaffaq bo'lganimdan juda xursand bo'ldim va darhol javob berdim:
- Yo'q, men o'lmaganman, hammasi sodir bo'lganda, men shunchaki o'tayotgan edim. Lekin men sizni eshitaman va siz bilan gaplashaman. Agar xohlasangiz, albatta.
Endi hammasi menga hayrat bilan qarashdi...
- Agar bizni eshita olsangiz, nega tiriksiz? – deb so‘radi qizaloq.
Men unga javob bermoqchi edim, birdan to'satdan yosh qora sochli ayol paydo bo'ldi va hech narsa deyishga ulgurmay yana g'oyib bo'ldi.
- Onajon, onam, mana siz!!! - xursand bo'lib baqirdi Katya. – Keladi, dedim, dedim!!!
Men tushundimki, ayolning hayoti ayni paytda "ipga osilgan" edi va bir lahzaga uning mohiyati jismoniy tanasidan chiqib ketdi.
"Xo'sh, u qayerda?!.." Katya xafa bo'ldi. - U hozirgina shu yerda edi!..
Qiz turli tuyg‘ularning bunday ulkan oqimidan juda charchagan edi shekilli, uning chehrasi juda oqarib, nochor va ma’yus bo‘lib ketdi... U akasining qo‘liga mahkam yopishdi, xuddi undan yordam so‘ragandek, sekin pichirladi:
- Atrofimizdagilarning hammasi ko'rmaydi... Bu nima, dada?..
U to'satdan kichkina, qayg'uli kampirga o'xshab qoldi, u butunlay sarosimaga tushib, tiniq ko'zlari bilan shunday tanish oppoq nurga qaraydi va hech qanday tarzda tushunolmaydi - endi qayerga borishi kerak, onasi qayerda va hozir uning uyi qayerda?.. U avval g‘amgin akasiga, so‘ng yolg‘iz turgan va, shekilli, hamma narsaga mutlaqo befarq bo‘lib qolgan otasiga yuzlandi. Ammo ularning birortasi ham o‘zining oddiy bolalarcha savoliga javob topa olmadi va bechora qiz birdan rostdan, chindan qo‘rqib ketdi...
- Biz bilan qolasizmi? – katta ko‘zlari bilan menga qarab, achinib so‘radi u.
"Xo'sh, albatta qolaman, agar shuni xohlasangiz", dedim men darhol.
Men esa uning kichkina va juda qo‘rqinchli yuragini ozgina bo‘lsada qizdirish uchun uni do‘stona tarzda mahkam quchoqlashni xohlardim...
- Qizim sen kimsan? — ota birdan soʻradi. "Shunchaki odam, bir oz boshqacha", dedim men biroz xijolat bo'lib. – Hozir siz kabi “ketgan”larni eshitaman va ko'raman.
"Biz o'ldik, shunday emasmi?" – xotirjamroq so‘radi u.
"Ha", deb javob berdim men halollik bilan.
- Endi biz bilan nima bo'ladi?
- Siz yashaysiz, faqat boshqa dunyoda. Va u unchalik yomon emas, ishoning!.. Faqat unga ko'nikishingiz va uni sevishingiz kerak.
"Ular haqiqatan ham o'limdan keyin YASHADImi?..", deb so'radi ota hamon ishonmay.
- Ular yashaydi. Ammo endi bu yerda emas, - javob berdim men. - Siz hamma narsani avvalgidek his qilasiz, lekin bu sizning odatiy emas, boshqa dunyo. Xotiningiz ham men kabi o‘sha yerda. Lekin siz allaqachon "chegara" ni kesib o'tdingiz va endi siz boshqa tarafdasiz, qanday qilib aniqroq tushuntirishni bilmay, men unga "qo'llashga" harakat qildim.
- U ham bizga keladimi? – to'satdan so'radi qiz.
“Bir kun kelib, ha”, deb javob berdim.
- Xo'sh, unda men uni kutaman, - dedi mamnun qizcha. "Va biz yana birga bo'lamiz, to'g'rimi, dada?" Onam yana biz bilan bo'lishini xohlaysiz, shunday emasmi?..
Uning bahaybat kulrang ko'zlari yulduzdek porladi, sevikli onasi ham bir kun kelib shu yerda, yangi dunyosida bo'ladi, degan umidda, onasi uchun UNING bu hozirgi dunyosi shunchaki o'limdan boshqa va kam bo'lmasligini ham anglamay qoldi. .
Va ma'lum bo'lishicha, chaqaloq uzoq kutishga to'g'ri kelmadi ... Uning sevimli onasi yana paydo bo'ldi ... U juda g'amgin va biroz sarosimaga tushdi, lekin u o'zini vahshiyona qo'rqqan otasidan ancha yaxshi tutdi. mening samimiy quvonchim endi o'ziga keldi.
Qizig'i shundaki, men o'lganlarning juda ko'p sonli mavjudotlari bilan muloqotda bo'lganimda, men deyarli ishonch bilan aytishim mumkinki, ayollar "o'lim zarbasini" erkaklarnikiga qaraganda ancha ishonchli va xotirjam qabul qilishdi. O'sha paytda men bu qiziq kuzatuvning sabablarini hali tushuna olmadim, lekin men aynan shunday ekanligini aniq bilardim. Ehtimol, ular "tirik" dunyoda qoldirgan farzandlari uchun yoki ularning o'limi oilalari va do'stlariga olib kelgan azob uchun aybdorlik azobini tobora chuqurroq his qilishgan. Ammo ularning aksariyati (erkaklardan farqli o'laroq) deyarli butunlay yo'q bo'lgan o'lim qo'rquvi edi. Buni qaysidir ma'noda ular bizning yer yuzidagi eng qimmatli narsa - inson hayotini berganliklari bilan izohlash mumkinmi? Afsuski, bu savolga hali javob topa olmadim...
- Onajon, onam! Va ular uzoq vaqt kelmasligingizni aytishdi! Va siz allaqachon shu yerdasiz !!! Bizni tark etmasligingizni bilardim! - qichqirdi Kichkina Katya zavqdan nafas olib. - Endi hammamiz yana birgamiz va endi hammasi yaxshi bo'ladi!
Bu shirin, do'stona oila o'z qizi va singlisini bu unchalik yaxshi emasligini, ular yana birga bo'lishlarini va, afsuski, ularning hech birida buning iloji yo'qligini bilishdan himoya qilishga harakat qilish qanchalik achinarli edi. Ularning o'tmagan umri uchun zarracha imkoniyat qolmadi... Va ularning har biri o'z oilasidan kamida bittasi tirik qolishini chin dildan afzal ko'rar edi... Kichkina Katya esa hamon beg'ubor va xursand bo'lib, nimalarnidir geydirardi, bundan xursand edi. yana hammasi bir oila va yana "hammasi yaxshi"...
Onam ma’yus jilmayib, o‘zining ham xursand va baxtiyor ekanini ko‘rsatmoqchi bo‘ldi... ruhi esa yarador qushdek, oz yashab o‘tgan baxtsiz bolalari haqida baqirdi...
To'satdan u erini va o'zini bolalardan qandaydir shaffof "devor" bilan "ajratib" qo'yganday bo'ldi va unga tik qarab, muloyimlik bilan uning yonoqlariga tegdi.
- Valeriy, iltimos, menga qarang, - dedi ayol jimgina. - Nima qilamiz?.. Bu o'lim, shunday emasmi?
U o'zining katta kulrang ko'zlari bilan unga qaradi, unda shu qadar halokatli g'amginlik chaqnadiki, endi men uning o'rniga bo'ri kabi baqirgim keldi, chunki bularning barchasini qalbimga olish deyarli mumkin emas edi ...
"Bu qanday bo'lishi mumkin?.. Nega bunday qilishdi?!.." Valeriyaning xotini yana so'radi. - Endi nima qilishimiz kerak, aytingchi?

Raketa dvigatellari texnologik taraqqiyotning eng yuqori cho'qqilaridan biridir. Chekda ishlaydigan materiallar, yuzlab atmosferalar, minglab darajalar va yuzlab tonna tortishish - bu hayratlanarli emas. Ammo juda ko'p turli xil dvigatellar mavjud, qaysi biri eng yaxshisi? Kimning muhandislari shohsupaga ko'tarilib, mag'lubiyatga uchraganlarga o'z mamlakatining vahshiyligi, dahshatli tarixi va dahshatli siyosiy tuzumi tufayli mag'lub bo'lganliklarini tushuntiradilar? Nihoyat, bu savolga ochiqchasiga javob berish vaqti keldi.

Afsuski, dvigatelning qanchalik ajoyibligini unga qarab ayta olmaysiz. Biz har bir dvigatelning zerikarli raqamlarini qazishimiz kerak. Lekin ularning ko'pi bor, qaysi birini tanlash kerak?

Kuchliroq

Xo'sh, ehtimol, dvigatel qanchalik kuchli bo'lsa, shuncha yaxshi? Raketa qanchalik katta bo'lsa, foydali yuk shunchalik katta bo'lsa, kosmik tadqiqotlar tezroq harakat qila boshlaydi, shunday emasmi? Ammo bu sohadagi yetakchiga nazar tashlasak, biroz hafsalamiz pir bo'ladi. Space Shuttle’ning yon kuchaytirgichi barcha dvigatellar orasida eng yuqori quvvatga ega, ya’ni 1400 tonna.

Barcha kuchlariga qaramay, qattiq yonilg'i kuchaytirgichlarini texnik taraqqiyotning ramzi deb atash qiyin, chunki ular konstruktiv jihatdan yonilg'i bilan po'lat (yoki kompozit, lekin bu muhim emas) silindrdir. Ikkinchidan, bu kuchaytirgichlar 2011 yilda moki bilan birga nobud bo'ldi, bu ularning muvaffaqiyati haqidagi taassurotni buzadi. Ha, yangi Amerikaning o'ta og'ir SLS raketasi haqidagi yangiliklarni kuzatib boradiganlar menga buning uchun yangi qattiq yonilg'i kuchaytirgichlari ishlab chiqilayotganini aytishadi, ularning quvvati allaqachon 1600 tonnani tashkil qiladi, lekin birinchidan, bu raketa tez orada uchmaydi. , 2018 yil oxiridan oldin emas. Ikkinchidan, "yonilg'i bilan ko'proq segmentlarni olamiz, shunda kuch yanada kattaroq bo'ladi" tushunchasi - bu keng qamrovli rivojlanish yo'li, agar xohlasangiz, undan ham ko'proq segmentlarni qo'yishingiz va undan ham kattaroq tortishishingiz mumkin, chegara hali erishilmagan va; Bu yo'l texnik mukammallikka olib kelgani sezilmaydi.

Yuk ko'tarish bo'yicha ikkinchi o'rinni mahalliy suyuq dvigatel RD-171M egallaydi - 793 tonna.

To'rtta yonish kamerasi bitta dvigateldir. Va o'lchov uchun odam

Ko'rinishidan, u bizning qahramonimiz. Ammo bu eng yaxshi dvigatel bo'lsa, uning muvaffaqiyati qayerda? Xo'sh, Energia raketasi parchalangan Sovet Ittifoqi vayronalari ostida halok bo'ldi va "Zenit" Rossiya va Ukraina o'rtasidagi munosabatlar siyosati bilan yakunlandi. Lekin nega Qo'shma Shtatlar bizdan bu ajoyib dvigatelni emas, balki yarim o'lchamli RD-180 ni sotib oladi? Nima uchun RD-170 ning "yarmi" sifatida boshlangan RD-180 endi RD-170 ning yarmidan ko'prog'ini - 416 tonnani ishlab chiqaradi? G'alati. Tushunarsiz.

Surish kuchi bo'yicha uchinchi va to'rtinchi o'rinlarni endi uchmaydigan raketa dvigatellari egallaydi. Ba'zi sabablarga ko'ra, Titan IVda turgan qattiq yoqilg'i UA1207 (714 tonna) va Oy dasturining yulduzi F-1 dvigateli (679 tonna) bugungi kungacha ajoyib quvvat ko'rsatkichlari tufayli omon qolishga yordam bermadi. Balki boshqa parametr muhimroqdir?

Samaraliroq

Dvigatelning samaradorligini qaysi ko'rsatkich aniqlaydi? Agar raketa dvigateli raketani tezlashtirish uchun yoqilg'ini yoqsa, u qanchalik samarali bo'lsa, orbitaga / Oyga / Marsga / Alpha Sentavriga chiqish uchun kamroq yoqilg'i yoqishimiz kerak. Balistikada bunday samaradorlikni baholash uchun maxsus parametr - o'ziga xos impuls mavjud.

Maxsus impuls Dvigatelning bir kilogramm yoqilg'i uchun 1 Nyuton kuchini necha soniya ishlab chiqishi mumkinligini ko'rsatadi

Agar ma'lum bir impuls bo'yicha saralash bo'lsa, eng yaxshi holatda "Trust" rekordchilari ro'yxatning o'rtasida bo'ladi va qattiq raketa kuchaytirgichlari bo'lgan F-1lar quyruqda chuqur joylashadi. Ko'rinishidan, bu eng muhim xususiyatdir. Ammo keling, ro'yxatning etakchilarini ko'rib chiqaylik. 9620 soniya ko'rsatkichi bilan kam ma'lum bo'lgan HiPEP elektr dvigateli birinchi o'rinda.

Bu mikroto'lqinli pech emas, balki haqiqiy raketa dvigatelidir. To'g'ri, mikroto'lqinli pech hali ham juda uzoq qarindosh ...

HiPEP dvigateli Yupiterning yo'ldoshlarini o'rganish uchun yopiq zond loyihasi uchun ishlab chiqilgan va u ustida ishlash 2005 yilda to'xtatilgan. Sinov paytida, NASA rasmiy hisobotiga ko'ra, prototip dvigatel 40 kVt energiya iste'mol qiladigan 9620 soniyali o'ziga xos impulsni ishlab chiqdi.

Ikkinchi va uchinchi o‘rinlarni hali uchilmagan VASIMR (5000 soniya) va NEXT (4100 soniya) elektroreaktiv dvigatellari egallab, sinov skameykalarida o‘z xususiyatlarini ko‘rsatdi. Va kosmosga uchib ketgan dvigatellar (masalan, Fakel konstruktorlik byurosining bir qator mahalliy SPD dvigatellari) 3000 soniyagacha ishlash ko'rsatkichlariga ega.

SPD seriyali dvigatellar. Kim aytdi "salqin orqadan yoritilgan dinamiklar"?

Nega bu dvigatellar haligacha boshqa barcha dvigatellarni almashtirmagan? Agar ularning boshqa parametrlarini ko'rib chiqsak, javob oddiy. Elektr reaktiv dvigatellarining kuchi, afsuski, grammlarda o'lchanadi va ular atmosferada umuman ishlay olmaydi. Shu sababli, bunday dvigatellar yordamida o'ta samarali raketani yig'ish mumkin bo'lmaydi. Va kosmosda ular kilovatt energiya talab qiladi, barcha sun'iy yo'ldoshlar ham bunga qodir emas. Shuning uchun elektr harakatlantiruvchi dvigatellar asosan faqat sayyoralararo stansiyalarda va geostatsionar aloqa sun'iy yo'ldoshlarida qo'llaniladi.

Xo'sh, yaxshi, o'quvchi aytadiki, keling, elektr reaktiv dvigatellarini tashlaylik. Kimyoviy dvigatellar orasida o'ziga xos impuls bo'yicha rekord kimga tegishli?

462 soniya ko'rsatkichi bilan kimyoviy dvigatellar orasida mahalliy KVD1 va Amerika RL-10 yetakchi bo'ladi. Va KVD1 Hindiston GSLV raketasining bir qismi sifatida atigi olti marta uchgan bo'lsa-da, RL-10 ko'p yillar davomida yaxshi ishlayotgan muvaffaqiyatli va hurmatli yuqori va yuqori bosqichli dvigateldir. Nazariy jihatdan, bunday dvigatellardan raketani to'liq yig'ish mumkin, ammo 11 tonnalik bitta dvigatelning kuchi ularning o'nlablarini birinchi va ikkinchi bosqichlarga o'rnatish kerakligini anglatadi va buni qilishni xohlaydigan hech kim yo'q. bu.

Yuqori kuch va yuqori o'ziga xos impulsni birlashtirish mumkinmi? Kimyoviy dvigatellar bizning dunyomiz qonunlariga kirdi (yaxshi, vodorod va kislorod ~ 460 dan yuqori o'ziga xos impuls bilan yonmaydi, fizika buni taqiqlaydi). Yadro dvigatellari uchun loyihalar mavjud edi (,), ammo bu hali loyihalardan tashqariga chiqmadi. Ammo, umuman olganda, agar insoniyat yuqori kuchni yuqori o'ziga xos impuls bilan birlashtira olsa, bu makonni yanada qulayroq qiladi. Dvigatelni baholashingiz mumkin bo'lgan boshqa ko'rsatkichlar bormi?

Yana shiddatli

Raketa dvigateli massa (yonish mahsulotlari yoki ishchi suyuqlik) chiqaradi, bu esa tortishish hosil qiladi. Yonish kamerasidagi bosim qanchalik katta bo'lsa, tortishish va, asosan, atmosferada, o'ziga xos impuls shunchalik katta bo'ladi. Yonish kamerasining bosimi yuqori bo'lgan dvigatel bir xil yoqilg'idan foydalanadigan past bosimli dvigatelga qaraganda samaraliroq bo'ladi. Va agar biz dvigatellar ro'yxatini yonish kamerasidagi bosim bo'yicha tartiblasak, u holda poydevorni Rossiya / SSSR egallaydi - bizning dizayn maktabimizda ular yuqori parametrlarga ega samarali dvigatellarni yaratishga harakat qilishdi. Birinchi uchta o'rinni RD-170 negizida kislorod-kerosinli dvigatellar oilasi egallaydi: RD-191 (259 atm), RD-180 (258 atm), RD-171M (246 atm).

Muzeyda RD-180 yonish kamerasi. Yonish kamerasining qopqog'ini ushlab turadigan tirgaklar soniga va ular orasidagi masofaga e'tibor bering. 258 atmosfera bosimining qopqog'ini yirtmoqchi bo'lganlarni ushlab turish qanchalik qiyinligini aniq ko'rishingiz mumkin.

To'rtinchi o'rin sovet RD-0120 (216 atm) ga tegishli, u vodorod-kislorodli dvigatellar orasida yetakchilik qiladi va Energia raketasida ikki marta uchgan. Beshinchi o'rinni bizning dvigatelimiz ham egallaydi - 207 atm bosimda ishlaydigan Dnepr raketasidagi assimetrik dimetilgidrazin/azot tetroksidi yonilg'i juftligi bo'yicha RD-264. Va faqat oltinchi o'rinda ikki yuz uch atmosferaga ega American Space Shuttle RS-25 dvigateli bo'ladi.

Ko'proq ishonchli

Dvigatel unumdorligi jihatidan qanchalik istiqbolli bo'lishidan qat'i nazar, u har safar portlasa, unchalik foydali bo'lmaydi. Nisbatan yaqinda, masalan, Orbital kompaniyasi o'nlab yillar davomida saqlangan juda yuqori unumdorlikka ega NK-33 dvigatellaridan foydalanishdan voz kechishga majbur bo'ldi, chunki sinov stendidagi avariya va Antaresdagi dvigatelning ajoyib tungi portlashi. raketa ushbu dvigatellardan keyingi foydalanish imkoniyatini shubha ostiga qo'ydi. Endi Antares Rossiyaning RD-181 ga o'tkaziladi.

Havoladagi katta surat

Buning aksi ham to'g'ri - ajoyib kuch yoki o'ziga xos impuls qiymatlariga ega bo'lmagan, ammo ishonchli dvigatel mashhur bo'ladi. Dvigateldan foydalanish tarixi qanchalik uzoq bo'lsa, statistika shunchalik katta bo'ladi va ular sodir bo'lgan baxtsiz hodisalardan undagi ko'proq xatolarni topishga muvaffaq bo'lishdi. "Soyuz"dagi RD-107/108 dvigatellari o'zlarining kelib chiqishini birinchi sun'iy yo'ldoshni va Gagarinni ishga tushirgan dvigatellarga borib taqaladi va modernizatsiya qilinganiga qaramay, bugungi kunda juda past parametrlarga ega. Ammo eng yuqori ishonchlilik ko'p jihatdan buni qoplaydi.

Ko'proq kirish mumkin

Siz qura olmaydigan yoki sotib ololmaydigan dvigatel siz uchun hech qanday qiymatga ega emas. Ushbu parametrni raqamlar bilan ifodalab bo'lmaydi, lekin bu uning ahamiyatini kamaytirmaydi. Xususiy kompaniyalar ko'pincha tayyor dvigatellarni yuqori narxda sotib olmaydilar va oddiyroq bo'lsa-da, o'zlari ishlab chiqarishga majbur bo'lishadi. Xususiyatlari bilan porlamasliklariga qaramay, bu ularning ishlab chiqaruvchilari uchun eng yaxshi dvigatellardir. Masalan, SpaceX Merlin-1D dvigatelining yonish kamerasidagi bosimi bor-yo‘g‘i 95 atmosferani tashkil etadi, bu chegarani sovet muhandislari 1960-yillarda, AQSh muhandislari esa 1980-yillarda bosib o‘tgan. Ammo Mask bu dvigatellarni o'z ishlab chiqarish korxonalarida yasashi va ularni kerakli miqdorda, yiliga o'nlab narxlarda olishi mumkin va bu juda zo'r.

Dvigatel Merlin-1D. Gaz generatorining chiqindisi oltmish yil avvalgi Atlasdagi kabi, ammo unga kirish mumkin

TWR

Biz SpaceX Merlins haqida gapirayotganimiz sababli, PR xodimlari va SpaceX muxlislari har tomonlama targ'ib qilayotgan xususiyatni eslatib o'tolmaymiz - tortishish va vazn nisbati. Og'irlikka tortish nisbati (shuningdek, o'ziga xos tortishish yoki TWR deb ham ataladi) dvigatelning tortishish kuchining uning og'irligiga nisbati. Ushbu parametrda Merlin dvigatellari ancha oldinda, ular 150 dan yuqori. SpaceX veb-saytida ular bu dvigatelni "hech qachon qurilgan eng samarali" qilishini yozadilar va bu ma'lumot PR xodimlari va muxlislar tomonidan boshqa manbalarda tarqaladi. Ingliz Vikipediyasida hatto sokin urush bo'lib o'tdi, bu parametr iloji boricha ko'tarildi, bu esa ushbu ustun dvigatelni taqqoslash jadvalidan butunlay olib tashlanishiga olib keldi. Afsuski, bunday bayonot haqiqatdan ko'ra ko'proq PRni o'z ichiga oladi. Dvigatelning sof ko'rinishida tortishish va og'irlik nisbati faqat stendda olinishi mumkin va haqiqiy raketa uchilgach, dvigatellar uning massasining bir foizidan kamrog'ini tashkil qiladi va massadagi farq. dvigatellar hech narsaga ta'sir qilmaydi. Yuqori TWRga ega bo'lgan dvigatel past TWRga ega bo'lganidan ko'ra texnologik jihatdan rivojlangan bo'lsa-da, bu dvigatelning texnik soddaligi va qulayligining o'lchovidir. Masalan, tortishish va og'irlik nisbati bo'yicha F-1 dvigateli (94) RD-180 dan (78) ustundir, lekin yonish kamerasidagi o'ziga xos impuls va bosim bo'yicha F-1 sezilarli darajada past bo'ladi. Va raketa dvigateli uchun eng muhim xususiyat sifatida tayanchga tortish va og'irlik nisbatini joylashtirish, eng kamida, soddalikdir.

Narxi

Ushbu parametr kirish imkoniyati bilan bog'liq. Agar siz dvigatelni o'zingiz qilsangiz, unda xarajatlarni hisoblash mumkin. Agar siz sotib olsangiz, unda bu parametr aniq ko'rsatiladi. Afsuski, bu parametr asosida chiroyli stol qurish mumkin emas, chunki xarajat narxi faqat ishlab chiqaruvchilarga ma'lum va dvigatelning sotish narxi ham har doim ham e'lon qilinmaydi. Vaqt ham narxga ta'sir qiladi, agar 2009 yilda RD-180 9 million dollarga baholangan bo'lsa, hozir u 11-15 million dollarga baholanmoqda.

Xulosa

Siz allaqachon taxmin qilganingizdek, kirish biroz provokatsion tarzda yozilgan (kechirasiz). Aslida, raketa dvigatellarida bitta parametr yo'q, ular bo'yicha ularni bir qatorga qo'yish va qaysi biri eng yaxshi ekanligini aniq aytish mumkin. Agar siz eng yaxshi dvigatel formulasini olishga harakat qilsangiz, siz shunday bir narsa olasiz:

Eng yaxshi raketa dvigateli - bu ishlab chiqarishingiz/sotib olishingiz mumkin, u bo'ladi esa kerakli oraliqda surish(juda katta yoki kichik emas) va shunchalik samarali bo'ladi( o'ziga xos impuls, yonish kamerasi bosimi) uniki nima narx siz uchun juda og'ir bo'lmaydi.

Zerikarlimi? Ammo bu haqiqatga eng yaqin.

Xulosa qilib aytganda, men shaxsan eng yaxshi deb hisoblagan dvigatellarning kichik hit paradi:

RD-170/180/190 oilasi. Agar siz Rossiyadan bo'lsangiz yoki rus dvigatellarini sotib olsangiz va birinchi bosqich uchun sizga kuchli dvigatellar kerak bo'lsa, RD-170/180/190 oilasi juda yaxshi tanlov bo'ladi. Samarali, yuqori unumdorlik va mukammal ishonchlilik statistikasi bilan ushbu dvigatellar texnologik taraqqiyotning oldingi saflarida turadi.

Be-3 va RocketMotorTwo. Suborbital turizm bilan shug'ullanadigan xususiy kompaniyalarning dvigatellari kosmosda bir necha daqiqa bo'ladi, ammo bu foydalanilgan texnik echimlarning go'zalligiga qoyil qolishga to'sqinlik qilmaydi. BE-3 vodorodli dvigateli, qayta ishga tushirilishi mumkin bo'lgan va keng diapazonda gaz o'tkazuvchanligi, 50 tonnagacha tortish kuchi va nisbatan kichik jamoa tomonidan ishlab chiqilgan ochiq fazani o'zgartirishning original dizayni bilan ajoyib. RocketMotorTwo-ga kelsak, Branson va SpaceShipTwo-ga bo'lgan barcha shubhalarim bilan men qattiq yoqilg'i va gaz oksidlovchisi bilan gibrid dvigatel dizaynining go'zalligi va soddaligiga qoyil qolmay ilojim yo'q.

F-1 va J-2 1960-yillarda bu o'z sinfidagi eng kuchli dvigatellar edi. Va bizga shunday go'zallik bergan dvigatellarni sevmaslik mumkin emas:

RD-107/108. Paradoksalmi? Past parametrlar? Faqat 90 tonna kuch bormi? Kamerada 60 atmosfera bormi? 70 yil eskirgan vodorod periksdan turbopompa haydovchisi? Bularning barchasi dvigatelning eng yuqori ishonchliligiga ega bo'lishi muhim emas va narxi yaqin