Specific Impulse (SP)-ը չափում է, թե որքան արդյունավետ է հրթիռը կամ շարժիչը վառելիք օգտագործում: Ըստ սահմանման, սա սպառված էներգիայի միավորի հաշվով մատակարարվող ընդհանուր ալիքն է և իր չափով համարժեք է առաջացած մղմանը բաժանված զանգվածային հոսքին: Եթե կիլոգրամները օգտագործվում են որպես շարժիչի միավոր, ապա հատուկ իմպուլսը չափվում է արագությամբ: Եթե փոխարենը օգտագործվում է կշիռը նյուտոններով կամ ֆունտ-ուժով, ապա հատուկ արժեքն արտահայտվում է ժամանակով, առավել հաճախ՝ վայրկյաններով:
Հոսքի արագությունը բազմապատկելով ստանդարտ ծանրության ուժով, GI-ն վերածվում է զանգվածի:
Ցիոլկովսկու հավասարում
Ավելի մեծ զանգվածի շարժիչի հատուկ իմպուլսը ավելի արդյունավետ օգտագործվում է առաջ մղում առաջացնելու համար: Իսկ հրթիռ օգտագործելու դեպքում ավելի քիչ վառելիք է պահանջվում։ Հենց նա է պետք այս դելտա-վ. Ըստ հավասարմանՑիոլկովսկին, հրթիռային շարժիչի հատուկ իմպուլսի դեպքում շարժիչն ավելի արդյունավետ է մագլցման, հեռավորության և արագության մեջ: Այս կատարումը պակաս կարևոր է ռեակտիվ մոդելներում: Որոնք օգտագործում են թևեր և արտաքին օդ այրման համար: Եվ կրեք բեռ, որը շատ ավելի ծանր է, քան վառելիքը:
Հատուկ իմպուլսը ներառում է շարժում, որն առաջանում է արտաքին օդից, որն օգտագործվում է այրման համար և սպառվում է ծախսված վառելիքի պատճառով: Ռեակտիվ շարժիչները դրա համար օգտագործում են արտաքին մթնոլորտը: Եվ, հետևաբար, նրանք ունեն շատ ավելի բարձր UI, քան հրթիռային շարժիչները: Այս հայեցակարգը, վառելիքի սպառված զանգվածի տեսանկյունից, ունի ժամանակի ընթացքում հեռավորության չափման միավորներ։ Որոնք արհեստական արժեք են, որը կոչվում է «արտանետվող գազերի արդյունավետ արագություն»: Սա ավելի բարձր է, քան արտանետման իրական արագությունը: Քանի որ այրման համար օդի զանգվածը հաշվի չի առնվում: Արտանետման իրական և արդյունավետ արագությունը նույնն է հրթիռային շարժիչներում, որոնք, օրինակ, օդ կամ ջուր չեն օգտագործում:
Ընդհանուր նկատառումներ
Վառելիքի քանակը սովորաբար չափվում է զանգվածի միավորներով: Եթե այն օգտագործվում է, ապա հատուկ իմպուլսը EM-ի մեկ իմպուլսն է, որը, ինչպես ցույց է տալիս չափի վերլուծությունը, ունի արագության միավորներ։ Եվ այսպես, UI-ն հաճախ չափվում է վայրկյանում մետրերով: Եվ հաճախ կոչվում է արտանետման արդյունավետ արագություն: Այնուամենայնիվ, եթե օգտագործվում է զանգվածը, ապա վառելիքի հատուկ իմպուլսը, որը բաժանվում է ուժի վրա, պարզվում է, որ ժամանակի միավոր է: Եվ այսպես, կոնկրետ հրումները չափվում են վայրկյաններով։
Հենց այս կանոնն է հիմնականը ժամանակակից աշխարհում, որի հետ լայնորեն կիրառվում էգործակից r0 (երկրի մակերևույթի գրավիտացիոն արագացման հաստատուն):
Հարկ է նշել, որ հրթիռի իմպուլսի (ներառյալ վառելիքի) փոփոխության արագությունը ժամանակի միավորի վրա հավասար է հատուկ մղման իմպուլսի:
Հատկություններ
Որքան բարձր է մղումը, այնքան ավելի քիչ վառելիք է պահանջվում որոշակի ժամանակի համար տրված մղում ստեղծելու համար: Այս առումով հեղուկն ավելի արդյունավետ է, այնքան մեծ է նրա միջերեսը: Այնուամենայնիվ, դա չպետք է շփոթել էներգաարդյունավետության հետ, որը կարող է իջնել ուժեղացման հետ, քանի որ շարժիչի հատուկ իմպուլսը, որը բարձր արդյունքներ է տալիս, դրա համար մեծ էներգիա է պահանջում:
Նաև, կարևոր է տարբերակել և չշփոթել ձգումը կոնկրետ հրումի հետ: UI-ն ստեղծվում է սպառված վառելիքի մեկ միավորի հաշվով: Իսկ մղումը ակնթարթային կամ գագաթնակետային ուժն է, որն առաջանում է որոշակի սարքի կողմից: Շատ դեպքերում, շատ բարձր հատուկ իմպուլսային շարժիչ համակարգերը. որոշ իոնային կայանքներ հասնում են 10000 վայրկյանի, արտադրում են ցածր մղում:
Հրում հաշվարկելիս հաշվի է առնվում միայն այն վառելիքը, որը փոխադրվում է մեքենայի հետ նախքան օգտագործումը: Հետևաբար, հրթիռային քիմիկոսի համար զանգվածը կներառի և՛ շարժիչը, և՛ օքսիդիչը: Օդով շնչող շարժիչների համար հաշվի է առնվում միայն հեղուկի քանակը, այլ ոչ թե շարժիչով անցնող օդի զանգվածը։
Մթնոլորտային դիմադրությունը և կայանի անկարողությունը բարձր հատուկ իմպուլս պահպանելու բարձր այրման արագության դեպքում հենց այն պատճառն է, որ ամբողջ վառելիքը հնարավորինս արագ չի օգտագործվում:
Ավելի ծանրԼավ MI-ով շարժիչը կարող է այնքան արդյունավետ չլինել բարձրանալու, հեռավորության կամ արագության հարցում, որքան վատ կատարողականությամբ թեթև գործիքը
Եթե չլիներ օդի դիմադրությունը և թռիչքի ժամանակ վառելիքի սպառման նվազեցումը, MI-ն ուղղակիորեն չափում էր շարժիչի արդյունավետությունը զանգվածը դեպի առաջ շարժման փոխարկելու համար:
Հատուկ իմպուլս վայրկյանների ընթացքում
Կոնկրետ մղման համար ամենատարածված միավորը Hs-ն է: Ինչպես SI-ի համատեքստում, այնպես էլ այն դեպքերում, երբ օգտագործվում են կայսերական կամ սովորական արժեքներ: Վայրկյանների առավելությունն այն է, որ չափման միավորը և թվային արժեքը նույնն են բոլոր համակարգերի համար և ըստ էության ունիվերսալ են: Գրեթե բոլոր արտադրողները թվարկում են իրենց շարժիչի արդյունավետությունը վայրկյանների ընթացքում: Եվ նման սարքը նաև օգտակար է ինքնաթիռի սարքի առանձնահատկությունները որոշելու համար։
Վայրկյանում մետրերի օգտագործումը արտանետման արդյունավետ արագությունը գտնելու համար նույնպես բավականին տարածված է: Այս բլոկը ինտուիտիվ է հրթիռային շարժիչները նկարագրելիս, թեև սարքերի արտանետման արդյունավետ արագությունը կարող է էապես տարբերվել իրականից: Դա, ամենայն հավանականությամբ, պայմանավորված է նրանով, որ վառելիքը և օքսիդիչը թափվում են ծովից՝ տուրբոպոմպերը միացնելուց հետո: Օդ շնչող ռեակտիվ շարժիչների համար արտանետման արդյունավետ արագությունը ֆիզիկական նշանակություն չունի: Չնայած այն կարող է օգտագործվել համեմատության նպատակով:
միավոր
Ns-ով (կիլոգրամներով) արտահայտված արժեքները հազվադեպ չեն և թվայինորեն հավասար են արտանետման արդյունավետ արագությանը մ/վ-ով (Նյուտոնի երկրորդ օրենքից և նրասահմանումներ).
Մեկ այլ համարժեք միավոր է վառելիքի հատուկ սպառումը: Այն ունի չափման միավորներ, ինչպիսիք են g (kN s) կամ lb/hr: Այս միավորներից որևէ մեկը հակադարձ համեմատական է հատուկ իմպուլսին: Եվ վառելիքի սպառումը լայնորեն օգտագործվում է ռեակտիվ շարժիչների աշխատանքը նկարագրելու համար:
Ընդհանուր սահմանում
Բոլոր մեքենաների համար հատուկ իմպուլսը (Երկրի վրա վառելիքի մեկ միավորի քաշի վրա մղումը) վայրկյաններով կարող է որոշվել հետևյալ հավասարմամբ։
Իրավիճակը պարզաբանելու համար կարևոր է պարզաբանել, որ.
- F-ը ձգողության ստանդարտ ուժն է, որը անվանականորեն նշվում է որպես Երկրի մակերեսի հզորություն՝ մ/վ 2 (կամ ֆտ/վրկ քառակուսի):
- g-ը զանգվածային հոսքի արագությունն է կգ/վրկ-ով, որը բացասական է թվում մեքենայի զանգվածի փոփոխության արագության նկատմամբ ժամանակի ընթացքում (քանի որ վառելիքը դուրս է մղվում):
Չափում
Անգլերեն միավորը՝ ֆունտը, ավելի հաճախ օգտագործվում է, քան մյուս միավորները: Եվ նաև հոսքի արագության համար վայրկյանում այս արժեքը կիրառելիս, փոխակերպելիս, r 0 հաստատունը դառնում է ավելորդ: Քանի որ այն դառնում է չափային համարժեք ֆունտին, որը բաժանվում է g 0-ի վրա։
I sp in seconds-ն այն ժամանակն է, որի համար սարքը կարող է առաջացնել հրթիռային շարժիչի մղման հատուկ իմպուլս՝ հաշվի առնելով շարժիչի քանակությունը, որի քաշը հավասար է մղմանը:
Այս ձևակերպման առավելությունն այն է, որ այն կարելի է օգտագործելհրթիռներ, որտեղ ողջ ռեակցիայի զանգվածը տեղափոխվում է ինքնաթիռ, ինչպես նաև օդանավերի համար, որտեղ ռեակցիայի զանգվածի մեծ մասը վերցվում է մթնոլորտից։ Նաև այն տալիս է արդյունք, որն անկախ է օգտագործված միավորներից:
Հատուկ իմպուլս որպես արագություն (արտանետման արդյունավետ արագություն)
Հավասարման մեջ g 0 աշխարհակենտրոն գործակցի պատճառով շատերը նախընտրում են սահմանել հրթիռի մղումը (մասնավորապես) վառելիքի հոսքի միավորի զանգվածի վրա մղման առումով: Սա շարժիչի հատուկ իմպուլսային արդյունավետությունը որոշելու հավասարապես վավեր (և որոշ առումներով որոշ առումով ավելի պարզ) միջոց է: Եթե դիտարկենք այլ տարբերակներ, ապա իրավիճակը գրեթե ամենուր նույնը կլինի։ Որոշակի կոնկրետ իմպուլսի հրթիռները պարզապես սարքի համեմատ արտանետման արդյունավետ արագությունն են: Որոշակի մղման երկու ատրիբուտները համաչափ են միմյանց և կապված են հետևյալ կերպ:
Բանաձևն օգտագործելու համար դուք պետք է հասկանաք, որ.
- I - հատուկ իմպուլս վայրկյաններով:
- v - մղում, չափված մ/վ-ով: Որը հավասար է արտանետման արդյունավետ արագությանը, որը չափվում է մ/վ (կամ ֆտ/վրկ, կախված g-ի արժեքից):
- g-ը գրավիտացիայի ստանդարտն է, 9,80665 մ/վ 2: Կայսերական միավորներում 32,174 ֆտ/վրկ 2.
Այս հավասարումը վերաբերում է նաև ռեակտիվ շարժիչներին, սակայն գործնականում հազվադեպ է օգտագործվում:
Նշեք, որ երբեմն օգտագործվում են տարբեր նիշեր: Օրինակ, c-ն համարվում է նաև արտանետման արագության համար: Մինչդեռ խորհրդանիշըsp կարող է տրամաբանորեն օգտագործվել UI-ի համար N s/kg միավորներով: Շփոթությունից խուսափելու համար ցանկալի է այն վերապահել կոնկրետ արժեքի համար, որը չափվում է նկարագրության մեկնարկից վայրկյաններ առաջ։
Սա կապված է հրթիռային շարժիչի հատուկ իմպուլսի մղման կամ շարժման ուժի հետ, բանաձևը:
Այստեղ m-ը վառելիքի զանգվածային սպառումն է, որը մեքենայի մեծության նվազման արագությունն է:
Նվազագույնիացում
Հրթիռը պետք է կրի իր ողջ շարժիչը: Ուստի չայրված սննդի զանգվածը պետք է արագացվի հենց սարքի հետ միասին։ Արդյունավետ հրթիռներ ստեղծելու համար անհրաժեշտ է վառելիքի քանակի նվազագույնի հասցնելը։
Ցիոլկովսկու հատուկ իմպուլսային բանաձևը ցույց է տալիս, որ տրված դատարկ զանգվածով և վառելիքի որոշակի քանակով հրթիռի համար արագության ընդհանուր փոփոխությունը կարելի է ձեռք բերել արտանետման արդյունավետ արագությանը համամասնորեն:
Առանց պտուտակի տիեզերանավը շարժվում է ուղեծրով, որը որոշվում է իր հետագծով և ցանկացած գրավիտացիոն դաշտով: Համապատասխան արագության օրինաչափությունից (կոչվում է Δv) շեղումները ձեռք են բերվում արտանետվող գազերի զանգվածը ցանկալի փոփոխության հակառակ ուղղությամբ մղելու միջոցով:
Փաստացի արագությունն ընդդեմ արդյունավետ արագության
Այստեղ հարկ է նշել, որ այս երկու հասկացությունները կարող են զգալիորեն տարբերվել: Օրինակ, երբ հրթիռ է արձակվում մթնոլորտում, շարժիչից դուրս օդի ճնշումը առաջացնում էարգելակման ուժ. Ինչը նվազեցնում է հատուկ իմպուլսը և նվազեցնում է արտանետման արդյունավետ արագությունը, մինչդեռ իրական արագությունը մնում է գործնականում անփոփոխ: Բացի այդ, երբեմն հրթիռային շարժիչներն ունեն տուրբինային գազի առանձին վարդակ: Այնուհետև արտանետման արդյունավետ արագության հաշվարկը պահանջում է երկու զանգվածային հոսքերի միջինացում, ինչպես նաև հաշվի առնել ցանկացած մթնոլորտային ճնշում:
Բարձրացնել արդյունավետությունը
Օդով շնչող ռեակտիվ շարժիչների, մասնավորապես տուրբոֆոնների համար, արտանետման իրական արագությունը և արդյունավետ արագությունը տարբերվում են մի քանի կարգով: Դա պայմանավորված է նրանով, որ օդը որպես ռեակցիայի զանգված օգտագործելիս ձեռք է բերվում զգալի լրացուցիչ թափ: Սա թույլ է տալիս ավելի լավ համընկնել օդային արագության և արտանետման արագության միջև, ինչը խնայում է էներգիան և վառելիքը: Եվ զգալիորեն մեծացնում է արդյունավետ բաղադրիչը՝ միաժամանակ նվազեցնելով իրական արագությունը:
Էներգաարդյունավետություն
Հրթիռների և հրթիռանման շարժիչների համար, ինչպիսիք են իոնային մոդելները, sp-ը ենթադրում է ավելի ցածր էներգիայի արդյունավետություն:
Այս բանաձևում v e-ը իրական շիթային արագությունն է:
Հետևաբար պահանջվող ուժը համաչափ է յուրաքանչյուր արտանետման արագությանը: Ավելի մեծ արագությունների դեպքում միևնույն մղման համար պահանջվում է շատ ավելի մեծ հզորություն, ինչը հանգեցնում է էներգաարդյունավետության մեկ միավորի պակասին:
Սակայն առաքելության համար ընդհանուր էներգիան կախված է վառելիքի ընդհանուր սպառումից, ինչպես նաև մեկ միավորի համար պահանջվող էներգիայից: Ցածր արտանետման արագության համարԻնչ վերաբերում է delta-v առաքելությանը, անհրաժեշտ է հսկայական քանակությամբ ռեակցիոն զանգված: Իրականում, այս պատճառով, արտանետման շատ ցածր արագությունը էներգաարդյունավետ չէ: Բայց պարզվում է, որ ոչ մի տեսակ չունի ամենաբարձր միավորները։
Փոփոխական
Տեսականորեն, տրված դելտա-v-ի համար, տարածության մեջ, արտանետման արագության բոլոր ֆիքսված արժեքների մեջ, ve=0,6275 էներգաարդյունավետ ամենաարդյունավետն է տվյալ վերջնական զանգվածի համար: Ավելին իմանալու համար կարող եք դիտել տիեզերանավի շարժիչ ապարատի էներգիան:
Սակայն, արտանետումների փոփոխական արագությունները կարող են էլ ավելի էներգաարդյունավետ լինել: Օրինակ, եթե հրթիռը արագանում է որոշակի դրական սկզբնական արագությամբ՝ օգտագործելով արտանետման արագությունը, որը հավասար է արտադրանքի արագությանը, էներգիա չի կորչում որպես ռեակցիայի զանգվածի կինետիկ բաղադրիչ: Քանի որ այն դառնում է անշարժ:
