Реактивная тяга

Реактивная тяга

Реактивная тяга — сила, возникающая в результате взаимодействия двигательной установки с истекающей из сопла струей расширяющихся жидкости или газа, обладающих кинетической энергией[1].

В основу возникновения реактивной тяги положен закон сохранения импульса. Реактивная тяга обычно рассматривается как сила реакции отделяющихся частиц. Точкой приложения её считают центр истечения — центр среза сопла двигателя, а направление — противоположное вектору скорости истечения продуктов сгорания (или рабочего тела, в случае не химического двигателя) . То есть, реактивная тяга:

Содержание

Реактивное движение в природе

Среди растений реактивное движение встречается у созревших плодов бешеного огурца. При созревании растения его плод отцепляется от плодоножки. Под большим давлением из плода выбрасывается жидкость с семенами, которая направлена в противоположное направление движению плода[3].

Среди животного мира реактивное движение встречается у кальмаров, осьминогов, медуз, каракатиц, морских гребешков и других. Перечисленные животные передвигаются, выбрасывая вбираемую ими воду.

Величина реактивной тяги

Формула при отсутствии внешних сил

Если нет внешних сил, то ракета вместе с выброшенным веществом является замкнутой системой. Импульс такой системы не может меняться во времени.

~\vec{F}_p = m_p \cdot \vec{a} = -\vec{u} \cdot \frac{\Delta m_t}{\Delta t}, где

~m_p — масса ракеты
~\vec{a} — её ускорение
~\vec{u} — скорость истечения газов
~\frac{ \Delta m_t}{\Delta t} — расход массы топлива в единицу времени

Поскольку скорость истечения продуктов сгорания (рабочего тела) определяется физико-химическими свойствами компонентов топлива и конструктивными особенностями двигателя, являясь постоянной величиной при не очень больших изменениях режима работы реактивного двигателя, то величина реактивной силы определяется в основном массовым секундным расходом топлива.[1]

Доказательство

До начала работы двигателей импульс ракеты и горючего был равен нулю, следовательно, и после включения сумма изменений векторов импульса ракеты и импульса истекающих газов равна нулю: ~m_p \cdot \Delta \vec{v} + \Delta m_t \cdot \vec{u}, где

\Delta \vec{v} — изменение скорости ракеты

~m_p \cdot \Delta \vec{v} = -\Delta m_t \cdot \vec{u}

Разделим обе части равенства на интервал времени t, в течение которого работали двигатели ракеты:

~m_p \cdot \frac{\Delta \vec{v}}{\Delta t} = -\frac {\Delta m_t}{\Delta t} \cdot \vec{u}

Произведение массы ракеты m на ускорение ее движения a по определению равно силе, вызывающей это ускорение:

~\vec{F}_p = m_p \cdot \vec{a} = -\vec{u} \cdot \frac{\Delta m_t}{\Delta t}

Уравнение Мещерского

Если же на ракету, кроме реактивной силы ~\vec{F}_p, действует внешняя сила ~\vec{F}, то уравнение динамики движения примет вид:

~m_p \cdot \frac{\Delta \vec{v}}{\Delta t} = \vec F + \vec{F}_p \Leftrightarrow ~m_p \cdot \frac{\Delta \vec{v}}{\Delta t} = \vec F + (-\vec{u} \cdot \frac{\Delta m_t}{\Delta t})

Формула Мещерского представляет собой обобщение второго закона Ньютона для движения тел переменной массы. Ускорение тела переменной массы определяется не только внешними силами ~\vec{F}, действующими на тело, но и реактивной силой ~\vec{F}_p, обусловленной изменением массы движущегося тела:

~\vec{a}= \frac{\vec{F}_p+\vec{F}}{m_p}

Формула Циолковского

Применив уравнение Мещерского к движению ракеты, на которую не действуют внешние силы, и проинтегрировав уравнение, получим формулу Циолковского[4]:

\frac{m_t}{m}= e^ \frac{\vec{v}}{\vec{u}}

Релятивистское обобщение этой формулы имеет вид:

\frac{m_t}{m}=\left (\frac{\vec{c}+\vec{v}}{\vec{c}-\vec{v}}\right)^ \frac{\vec{c}}{2\vec{u}} , где \vec{c} — скорость света.

См. также

Примечания

  1. 1 2 Военный энциклопедический словарь ракетных войск стратегического назначения / Министерство обороны РФ.; Гл.ред.: И. Д. Сергеев, В. Н. Яковлев, Н. Е. Соловцов. — Москва: Большая Российская энциклопедия, 1999. — С. 456,476-477. — ISBN 5-85270-315-X
  2. Реактивная тяга Глоссарий.ru
  3. Реактивное движение :: Классная физика
  4. Двигатели — Реактивное движение ASTROLAB.ru

Ссылки



Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем написать реферат

Полезное


Смотреть что такое "Реактивная тяга" в других словарях:

  • Реактивная тяга — (реактивная сила) сила реакции (отдачи) струи, создаваемая в результате истечения газов (или другого рабочего тела) из сопла реактивного двигателя. Реактивная тяга приложена непосредственно к корпусу ракетного двигателя и без каких либо… …   Морской словарь

  • РЕАКТИВНАЯ ТЯГА — (реактивная сила) сила реакции (отдачи) струи рабочего тела (напр., газа), вытекающей из сопла реактивного двигателя и приводящей в движение устройство с двигателем в сторону, противоположную направлению истечения рабочего тела …   Большой Энциклопедический словарь

  • РЕАКТИВНАЯ ТЯГА — (реактивная сила) сила реакции (отдачи) струи рабочего тела, вытекающей из сопла реактивного двигателя (см. ), приводящая в движение двигатель и связанный с ним аппарат в направлении, противоположном направлению реактивной струи. Принцип… …   Большая политехническая энциклопедия

  • РЕАКТИВНАЯ ТЯГА — РЕАКТИВНАЯ ТЯГА, сила, которая создается в результате действия ПРОПЕЛЛЕРА, РЕАКТИВНОГО или РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ. Пропеллер самолета придает воздуху движение вперед, реактивные и ракетные двигатели отбрасывают газы назад. Тяга же действует в… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • реактивная тяга — (реактивная сила), сила реакции (отдачи) струи рабочего тела (например, газа), вытекающей из сопла реактивного двигателя; направлена в сторону, противоположную направлению истечения рабочего тела. * * * РЕАКТИВНАЯ ТЯГА РЕАКТИВНАЯ ТЯГА (реактивная …   Энциклопедический словарь

  • реактивная тяга — reaktyvinė trauka statusas T sritis Gynyba apibrėžtis Dujų (ar kt. darbinės medžiagos) srovės reakcijos (atatrankos) jėga, kuri atsiranda dujų srovei labai greitai veržiantis pro reaktyvinio variklio tūtą; reaktyvinės traukos kryptis priešinga… …   Artilerijos terminų žodynas

  • реактивная тяга ГТД — реактивная тяга Результирующая газодинамических сил давления и трения, приложенных к внутренней и наружной поверхностям двигателя без учета внешнего сопротивления. Обозначение P [ГОСТ 23851 79] Тематики двигатели летательных аппаратов Синонимы… …   Справочник технического переводчика

  • Реактивная тяга —         реактивная сила, сила реакции (отдачи) струи газов (или др. рабочего тела (См. Рабочее тело)), вытекающей из сопла реактивного двигателя (См. Реактивный двигатель). Р. т. равнодействующая сил давления рабочего тела на ограничивающие его… …   Большая советская энциклопедия

  • РЕАКТИВНАЯ ТЯГА — реактивная сила, приводящая в движение трансп. машину; возникает в результате истечения газов (или др. рабочего тела) в окружающее пространство через реактивное сопло; направлена в сторону, противоположную направлению истечения газов …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • РЕАКТИВНАЯ ТЯГА — (реактивная сила), сила реакции (отдачи) струи рабочего тела (напр., газа), вытекающей из сопла реактивного двигателя; направлена в сторону, противоположную направлению истечения рабочего тела …   Естествознание. Энциклопедический словарь


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»