- Удельная тяга
-
Удельный импульс — характеристика реактивного двигателя, равная отношению создаваемого им импульса (количества движения) к расходу (обычно массовому, но может соотноситься и, например, с объемом) топлива.
Размерность величины совпадает с размерностью скорости, в системе единиц СИ это метр в секунду. Формула приближенного расчета удельного импульса (скорости истечения) для реактивных двигателей на химическом топливе выглядит, как:
Iy = sqrt(16641 (Tk [1- {pa/pk}y]/uy))
где Tk - температура газа в камере сгорания (разложения); pk и pa- давление газа соответственно в камере сгорания и на выходе из сопла; y - молекулярный вес газа в камере сгорания; u- коэффициент, характеризующий теплофизические свойства газа в камере (обычно u= 15).
Как видно из формулы в первом приближении, чем выше температура газа, чем меньше его молекулярная масса и чем выше соотношение давлений в камере РД к окружающему пространству, тем выше удельный импульс. Более точную формулу можно посмотреть здесь Ы-формула
Можно отметить юмористический момент связанный с данной формулой: так как она не имеет собственного названия, специалисты обычно называют ее "Ы-формулой" - в кинокомедии "Операция «Ы» и другие приключения Шурика" студенты, пишущие вывод формулы на полу коридора, выводят именно эту формулу
Часто возникает путаница между понятиями "удельный импульс", "удельная тяга" и "скорость истечения". Удельная тяга - характеристика реактивного двигателя, показывающая отношение создаваемой им тяги к массовому расходу топлива. Измеряется в секундах и означает, в данной размерности, сколько секунд данный двигатель сможет создавать тягу в 1 кгс истратив при этом 1 кг топлива. Преобразуется в импульс удельный путем умножение на величину g. Применяется обычно во внутренней баллистике, в то время как удельный импульс - во внешней баллистике. Скорость истечения численно равна теоретическому удельному импульсу.
Удельный импульс является важным параметром двигателя, характеризующим его эффективность. Он показывает, сколько топлива надо потратить, чтобы летательный аппарат получил заданный импульс. Эта величина не связана напрямую с энергетической эффективностью топлива и тягой двигателя, например, ионные двигатели имеют очень небольшую тягу, но благодаря высокому удельному импульсу находят применение в качестве маневровых двигателей в космической технике.
Для воздушно-реактивных двигателей величина удельного импульса на порядок выше, чем у химических ракетных двигателей, за счёт того, что окислитель и рабочее тело поступают из окружающей среды и их расход не учитывается в формуле расчёта импульса, в которой фигурирует только массовый расход горючего. Однако, использование окружающей среды при больших скоростях движения вызывает вырождение ВРД - их удельный импульс падает с ростом скорости. Приведённое в таблице значение соответствует дозвуковым скоростям.
Характерный удельный импульс для разных типов двигателей Двигатель Удельный импульс м/с с Газотурбинный реактивный двигатель 30000 3000 Твердотопливный ракетный двигатель 2000 200 Жидкостный ракетный двигатель 4500 450 Ионный двигатель 30000 3000 Плазменный двигатель 290000 30000 См. также
Wikimedia Foundation. 2010.
