Impulsi specifik dhe efikasiteti i motorit. Në ndjekje të një impulsi specifik

Duke pasur parasysh se këto janë, në fakt, e njëjta karakteristikë. Shtytje specifike zakonisht përdoret në balistikën e brendshme, ndërsa impuls specifik- në balistikën e jashtme. Dimensioni i impulsit specifik është dimensioni i shpejtësisë, në sistemin SI të njësive është metër në sekondë.

Përkufizimet

Impuls specifik- karakteristikë e një motori reaktiv, e barabartë me raportin e impulsit (sasinë e lëvizjes) që krijon me shpejtësinë e rrjedhës (zakonisht masën, por gjithashtu mund të lidhet, për shembull, me peshën ose vëllimin) e karburantit. Sa më i madh të jetë impulsi specifik, aq më pak karburant duhet të shpenzohet për të marrë një sasi të caktuar lëvizjeje. Teorikisht, impulsi specifik është i barabartë me shpejtësia e shkarkimit produktet e djegies në fakt mund të ndryshojnë nga ajo. Prandaj quhet edhe impuls specifik shpejtësi efektive (ose ekuivalente) e shkarkimit.

Shtytje specifike- karakteristikë e një motori reaktiv, e barabartë me raportin e shtytjes që krijon ndaj konsumit masiv të karburantit. Ai matet në metra për sekondë (m/s = N s/kg = kgf s/d.m.th.) dhe nënkupton, në këtë dimension, sa sekonda një motor i caktuar mund të krijojë një shtytje prej 1 N, ndërsa shpenzon 1 kg karburant (ose shtytje prej 1 kgf, pasi ka konsumuar 1 t.e.m karburant). Me një interpretim tjetër, shtytja specifike është e barabartë me raportin e shtytjes ndaj peshë konsumi i karburantit; në këtë rast matet në sekonda (s = N s/N = kgf s/kgf). Për të kthyer shtytjen specifike të peshës në shtytje në masë, ajo duhet të shumëzohet me nxitimin e gravitetit (përafërsisht e barabartë me 9,81 m/s²).

Formula e përafërt e llogaritjes impuls specifik(shpejtësia e shkarkimit) për motorët e avionëve me karburant kimik duket si:

ku T k është temperatura e gazit në dhomën e djegies (dekompozimit); p k dhe p a janë respektivisht presioni i gazit në dhomën e djegies dhe në daljen e hundës; y është pesha molekulare e gazit në dhomën e djegies; u është një koeficient që karakterizon vetitë termofizike të gazit në dhomë (zakonisht u ≈ 15). Siç mund të shihet nga formula në një përafrim të parë, sa më e lartë të jetë temperatura e gazit, aq më e ulët është pesha e tij molekulare dhe sa më i lartë të jetë raporti i presionit në dhomën RD me hapësirën përreth, aq më i lartë impuls specifik .

Krahasimi i efikasitetit të llojeve të ndryshme të motorëve

Impuls specifikështë parametër i rëndësishëm motori, duke karakterizuar efikasitetin e tij. Kjo vlerë nuk lidhet drejtpërdrejt me efikasitetin energjetik të karburantit dhe shtytjen e motorit, për shembull, motorët jonikë kanë shumë pak shtytje, por për shkak të tyre të lartë impuls specifik përdoren si motorë manovrimi në teknologjinë hapësinore.

Impuls specifik karakteristik për lloje të ndryshme motorët

Motorri	Impuls specifik
Motorri	m/sek	sek
Motor reaktiv me turbina me gaz	30 000	3 000
Motori i ngurtë i raketës	2 000	200

Impulsi specifik ose shtytja specifike është një masë e efikasitetit të një motori rakete. Ndonjëherë të dy termat përdoren në mënyrë të ndërsjellë, që do të thotë se ato janë, në fakt, e njëjta karakteristikë. Shtytja specifike zakonisht përdoret në balistikën e brendshme, ndërsa impulsi specifik përdoret në balistikën e jashtme. Dimensioni i impulsit specifik është dimensioni i shpejtësisë, në njësitë SI është metra për sekondë.

Përkufizimet

karakteristikë e një motori reaktiv, e barabartë me raportin e impulsit që krijon ndaj konsumit të karburantit. Sa më i madh të jetë impulsi specifik, aq më pak karburant duhet të shpenzohet për të marrë një sasi të caktuar lëvizjeje. Teorikisht, impulsi specifik është i barabartë me shkallën e shterimit të produkteve të djegies, në fakt, ai mund të ndryshojë nga ai. Prandaj, impulsi specifik quhet gjithashtu shpejtësia efektive e shkarkimit.

Shtytja specifike është një karakteristikë e një motori reaktiv, e barabartë me raportin e shtytjes që krijon ndaj konsumit masiv të karburantit. Ai matet në metra për sekondë dhe do të thotë, në këtë dimension, sa sekonda një motor i caktuar mund të krijojë një shtytje prej 1 N, duke konsumuar 1 kg karburant. Në një interpretim tjetër, shtytja specifike është e barabartë me raportin e shtytjes ndaj peshës së konsumit të karburantit; në këtë rast matet në sekonda. Për të kthyer shtytjen specifike të peshës në shtytje në masë, ajo duhet të shumëzohet me nxitimin e gravitetit.

Formula për llogaritjen e përafërt të impulsit specifik për motorët jet që përdorin lëndë djegëse kimike është:

ku T k është temperatura e gazit në dhomën e djegies; p k dhe p a janë respektivisht presioni i gazit në dhomën e djegies dhe në daljen e hundës; y është pesha molekulare e gazit në dhomën e djegies; u është një koeficient që karakterizon vetitë termofizike të gazit në dhomë. Siç mund të shihet nga formula në një përafrim të parë, sa më e lartë të jetë temperatura e gazit, aq më e ulët është pesha e tij molekulare dhe sa më i lartë të jetë raporti i presionit në dhomën RD me hapësirën përreth, aq më i lartë është impulsi specifik.

Impuls specifik- një tregues i efikasitetit të një motori reaktiv. Ndonjëherë sinonimi “shtytje specifike” përdoret për motorët e avionëve (termi ka kuptime të tjera), ndërsa shtytje specifike zakonisht përdoret në balistikën e brendshme, ndërsa impuls specifik- në balistikën e jashtme. Dimensioni i impulsit specifik është dimensioni i shpejtësisë, në njësitë SI është metra për sekondë.

Përkufizimet

Impuls specifik- karakteristikë e një motori reaktiv, e barabartë me raportin e impulsit (sasinë e lëvizjes) që krijon me shpejtësinë e rrjedhës (zakonisht masën, por gjithashtu mund të lidhet, për shembull, me peshën ose vëllimin) e karburantit. Sa më i madh të jetë impulsi specifik, aq më pak karburant duhet të shpenzohet për të marrë një sasi të caktuar lëvizjeje. Teorikisht, impulsi specifik është i barabartë me shpejtësia e shkarkimit produktet e djegies në fakt mund të ndryshojnë nga ajo. Prandaj, quhet edhe impuls specifik shpejtësi efektive (ose ekuivalente) e shkarkimit.

Shtytje specifike- karakteristikë e një motori reaktiv, e barabartë me raportin e shtytjes që krijon ndaj konsumit masiv të karburantit. Ai matet në metra për sekondë (m/s = N s/kg = kgf s/dmth. m) dhe do të thotë, në këtë dimension, sa sekonda mund të krijojë ky motor një shtytje prej 1 N, pasi ka shpenzuar 1 kg karburant (ose shtytje prej 1 kgf, pasi ka harxhuar 1 d.m.th. m karburant). Me një interpretim tjetër, shtytja specifike është e barabartë me raportin e shtytjes ndaj peshë konsumi i karburantit; në këtë rast matet në sekonda (s = N s/N = kgf s/kgf) - kjo vlerë mund të konsiderohet si koha gjatë së cilës motori mund të zhvillojë një shtytje prej 1 kgf duke përdorur një masë karburanti prej 1 kg ( d.m.th. me peshë 1 kg). Për të kthyer shtytjen specifike të peshës në shtytje në masë, ajo duhet të shumëzohet me nxitimin e gravitetit (supozohet e barabartë me 9,80665 m/s²).

Formula e përafërt për llogaritjen e impulsit specifik (shpejtësia e shkarkimit) për motorët e avionëve që përdorin lëndë djegëse kimike duket si [ sqaroj]

Nuk mund të analizohet shprehja (skedar i ekzekutueshëm tekstvc nuk u gjet; Shiko matematikën/README - ndihmë me konfigurimin.): I_y = \sqrt(16641 \cdot \frac(T_\text(k))(u M) \cdot \left(1 - \frac(p_\text(a) ) (p_\tekst(k)) M \djathtas) ),

Ku T k është temperatura e gazit në dhomën e djegies (dekompozimit); fq k dhe fq a është presioni i gazit në dhomën e djegies dhe në daljen e grykës, përkatësisht; M- pesha molekulare e gazit në dhomën e djegies; u- koeficienti që karakterizon vetitë termofizike të gazit në dhomë (zakonisht u≈ 15 ). Siç mund të shihet nga formula në një përafrim të parë, sa më e lartë të jetë temperatura e gazit, aq më e ulët është pesha e tij molekulare dhe sa më i lartë të jetë raporti i presioneve në dhomën RD me hapësirën përreth, aq më i lartë është impulsi specifik.

Krahasimi i efikasitetit të llojeve të ndryshme të motorëve

Impulsi specifik është një parametër i rëndësishëm i motorit që karakterizon efikasitetin e tij. Kjo vlerë nuk lidhet drejtpërdrejt me efikasitetin energjetik të karburantit dhe me shtytjen e motorit, për shembull, motorët jonikë kanë shumë pak shtytje, por për shkak të impulsit të tyre të lartë specifik përdoren si motorë manovrimi në teknologjinë hapësinore.

Impuls specifik karakteristik për lloje të ndryshme motorësh

Motorri	Impuls specifik
Motorri	m/s	Me
Motor reaktiv me turbina me gaz [[K:Wikipedia:Artikuj pa burime (vendi: Gabim Lua: callParserFunction: funksioni "#property" nuk u gjet. )]][[K:Wikipedia:Artikuj pa burime (vendi: Gabim Lua: callParserFunction: funksioni "#property" nuk u gjet. )]]	30 000(?)	3 000(?)
Motori i ngurtë i raketës	2 650	270
Motori i lëngshëm i raketës	4 600	470
Motor elektrik rakete	10 000-100 000	1000-10 000
Motori jonik	30 000	3 000
Motori i plazmës	290 000	30 000

Mund të vërehet një moment humoristik që lidhet me këtë formulë: meqenëse nuk ka emrin e vet, ekspertët zakonisht e quajnë atë "formula Y" - në komedinë filmike "Operacioni "Y" dhe aventurat e tjera të Shurik", studentët që shkruajnë përfundimi i formulës në dyshemenë e korridorit nxjerrin pikërisht këtë formulë.

Shihni gjithashtu

Shkruani një përmbledhje në lidhje me artikullin "Impuls specifik"

Shënime

Komentet

Literaturë dhe burime të përdorura

Lidhjet

Tom Benson, / The Beginner's Guide to Aeronautics // Qendra Kërkimore Glenn, NASA (Anglisht)
Z. S. Spakovszky, / 16. Unified: Thermodynamics and Propulsion // MIT, 2006 (Anglisht)

Një fragment që karakterizon Impulsin specifik

E pashë që këta fëmijë të varfër nuk kishin asnjë ide se çfarë të bënin tani apo ku të shkonin. Të them të drejtën, as unë nuk e kisha idenë e tillë. Por dikush duhej të bënte diçka dhe unë vendosa të ndërhyja përsëri, mund të mos ishte aspak puna ime, por thjesht nuk mund t'i shikoja me qetësi të gjitha këto.
- Më falni, si e keni emrin? – e pyeta në heshtje babain tim.
Kjo pyetje e thjeshtë e nxori atë nga “marrëzia” në të cilën “u fut me kokë”, pa mundur të kthehej. Duke më vështruar me habi të madhe, ai tha i hutuar:
– Valeri... Nga ke ardhur?!... A ke vdekur edhe ti? Pse mund të na dëgjoni?
U gëzova shumë që arrita ta ktheja disi dhe menjëherë iu përgjigja:
– Jo, nuk vdiqa, sapo po ecja kur ndodhi gjithçka. Por unë mund të të dëgjoj dhe të flas me ty. Nëse e dëshironi sigurisht.
Tani të gjithë më shikonin me habi...
- Pse je gjallë nëse na dëgjon? – pyeti vogëlushja.
Sapo isha gati t'i përgjigjesha kur papritmas u shfaq një grua e re me flokë të zeza dhe, pa pasur kohë për të thënë asgjë, u zhduk përsëri.
- Mami, mami, ja ku je!!! – bërtiti Katya e lumtur. – Të thashë që do të vinte, të thashë!!!
Kuptova se jeta e gruas me sa duket ishte "varur nga një fije" në këtë moment dhe për një moment thelbi i saj thjesht u rrëzua nga trupi i saj fizik.
"Epo, ku është ajo?! .." Katya u mërzit. - Ajo ishte vetëm këtu!..
Vajza me sa duket ishte shumë e lodhur nga një fluks kaq i madh emocionesh të ndryshme, dhe fytyra e saj u bë shumë e zbehtë, e pafuqishme dhe e trishtuar ... Ajo u kap fort pas dorës së vëllait të saj, sikur të kërkonte mbështetje prej tij dhe pëshpëriti qetësisht:
- Dhe të gjithë rreth nesh nuk e shohin ... Çfarë është kjo, babi?..
Ajo papritmas filloi të dukej si një plakë e vogël, e trishtuar, e cila, në konfuzion të plotë, shikon me sytë e saj të qartë në një dritë të bardhë kaq të njohur dhe nuk mund të kuptojë në asnjë mënyrë - ku duhet të shkojë tani, ku është nëna e saj tani, dhe ku është shtëpia e saj tani?.. Ajo iu drejtua fillimisht vëllait të saj të pikëlluar, pastaj babait të saj, i cili qëndronte i vetëm dhe, me sa duket, krejtësisht indiferent ndaj gjithçkaje. Por asnjëri prej tyre nuk kishte një përgjigje të thjeshtë për të pyetje e fëmijëve dhe vajza e gjorë befas u frikësua vërtet, shumë...
- Do të qëndroni me ne? – duke më parë me sytë e saj të mëdhenj, pyeti me keqardhje.
"Epo, sigurisht që do të qëndroj, nëse kjo është ajo që dëshironi," sigurova menjëherë.
Dhe me të vërtetë doja ta përqafoja fort në mënyrë miqësore, për ta ngrohur të paktën pak zemrën e saj të vogël dhe kaq të frikësuar...
- Kush je ti vajzë? – pyeti papritur babai. "Vetëm një person, thjesht pak më ndryshe," u përgjigja pak i turpëruar. – Dëgjoj e shoh ata që “ikën”... si ti tani.
"Ne vdiqëm, apo jo?" – pyeti ai më i qetë.
"Po," iu përgjigja sinqerisht.
- Dhe çfarë do të ndodhë me ne tani?
– Do të jetosh, vetëm në një botë tjetër. Dhe ai nuk është aq i keq, më besoni!.. Thjesht duhet të mësoheni me të dhe ta doni.
“A JETOJNË me të vërtetë pas vdekjes?...”, pyeti babai, ende duke mos besuar.
- Ata jetojnë. Por jo më këtu, - iu përgjigja. – Ti e ndjen gjithçka njësoj si më parë, por kjo është një botë tjetër, jo e zakonshme. Gruaja juaj është ende atje, ashtu si unë. Por ju tashmë e keni kaluar "kufirin" dhe tani jeni në anën tjetër", duke mos ditur të shpjegoj më saktë, u përpoqa t'i "shtrija dorën".
– A do të vijë ndonjëherë edhe ajo tek ne? – pyeti befas vajza.
"Një ditë, po," u përgjigja.
"Epo, atëherë unë do ta pres atë," tha vajza e vogël e kënaqur me besim. "Dhe ne do të jemi të gjithë përsëri bashkë, apo jo, babi?" Dëshironi që mami të jetë përsëri me ne, apo jo?..
Sytë e saj të mëdhenj gri shkëlqenin si yje, me shpresën se edhe nëna e saj e dashur do të ishte një ditë këtu, në botën e saj të re, duke mos e kuptuar as që kjo botë e SAJ aktuale për nënën e saj nuk do të ishte asgjë më shumë dhe as më pak se vetëm vdekja. .
Dhe, siç doli, vogëlushes nuk i duhej të priste gjatë... U shfaq sërish nëna e saj e dashur... Ishte shumë e trishtuar dhe pak e hutuar, por sillej shumë më mirë se babai i saj i frikësuar egër, i cili tani , për gëzimin tim të sinqertë, pak nga pak erdhi në vete.
Është interesante që gjatë komunikimit tim me një numër kaq të madh të entiteteve të të vdekurve, pothuajse mund të them me siguri se gratë e pranuan "goditjen e vdekjes" shumë më me besim dhe qetësi sesa burrat. Në atë kohë nuk mund t'i kuptoja ende arsyet e këtij vëzhgimi kurioz, por e dija me siguri që ishte pikërisht kështu. Ndoshta ata mbanin gjithnjë e më të rëndë dhimbjen e fajit për fëmijët që lanë pas në botën e "gjallë" ose për dhimbjen që vdekja e tyre u solli familjes dhe miqve të tyre. Por ishte pikërisht frika e vdekjes që shumica prej tyre (ndryshe nga burrat) mungonin pothuajse plotësisht. A mund të shpjegohet deri diku kjo me faktin se ata vetë dhanë gjënë më të vlefshme në tokën tonë - jetën njerëzore? Fatkeqësisht, atëherë nuk kisha një përgjigje për këtë pyetje ...
- Mami, mami! Dhe ata thanë që nuk do të vini për një kohë të gjatë! Dhe ju jeni tashmë këtu!!! E dija që nuk do të na linit! - bërtiti Katya e vogël, duke gulçuar nga kënaqësia. - Tani jemi përsëri të gjithë bashkë dhe tani gjithçka do të jetë mirë!
Dhe sa e trishtueshme ishte të shikoje se si e gjithë kjo familje e ëmbël, miqësore u përpoq të mbronte vajzën dhe motrën e tyre të vogël nga njohuria se kjo nuk ishte aspak mirë, se ata ishin përsëri të gjithë bashkë dhe se, për fat të keq, asnjë prej tyre nuk kishte nuk mbetej më as shansi më i vogël për jetën e tyre të mbetur të pajetuar... Dhe se secili prej tyre do të preferonte sinqerisht që të paktën një nga familja e tyre të mbetej gjallë... Dhe Katya e vogël ende po fliste diçka e pafajshme dhe e lumtur, duke u gëzuar që sërish janë të gjithë një familje dhe sërish “gjithçka është në rregull”...
Mami buzëqeshi e trishtuar, duke u përpjekur të tregonte se edhe ajo ishte e gëzuar dhe e lumtur... dhe shpirti i saj, si një zog i plagosur, bërtiste për fëmijët e saj fatkeq që kishin jetuar kaq pak...
Papritur ajo u duk se "ndau" burrin e saj dhe veten nga fëmijët me një lloj "muri" transparent dhe, duke e parë drejt tij, i preku butësisht faqen.
"Valeri, të lutem më shiko", tha gruaja në heshtje. - Çfarë do të bëjmë?.. Kjo është vdekje, apo jo?
Ai e ngriti atë me sytë e tij të mëdhenj gri, në të cilët shpërtheu një melankoli vdekjeprurëse, saqë tani doja të ulërija si ujk në vend të tij, sepse ishte pothuajse e pamundur t'i merrja të gjitha këto në shpirtin tim...
“Si mund të ndodhte kjo?.. Pse e bënë?!...” pyeti sërish gruaja e Valerisë. - Çfarë duhet të bëjmë tani, më thuaj?

Në fund të vitit 2012, Yang Juan, një profesore në Akademinë Kineze të Shkencave, prezantoi një përkthim të artikullit të saj që përshkruante një prototip të një motori unik rakete elektromagnetike. Në letër, duket shumë më interesant se motorët jonikë të disponueshëm sot, vetëm sepse nuk kërkon konsumimin e një lëngu pune, por kjo është gjithashtu arsyeja kryesore dyshime. Kohët e fundit, mund të ëndërrohej vetëm për këtë lloj motori rakete elektrike.

Ndryshe nga të gjitha llojet e tjera motorët e raketave, këtu nxitimi duhet të arrihet për shkak të rrezatimit të drejtuar me mikrovalë. Fakti që valët elektromagnetike krijojnë presion është i njohur që në kohën e Maxwell, por përshkrimi i parimeve të funksionimit të EmDrive ngre shumë pikëpyetje.

Në mënyrë figurative, një motor i tillë është i ngjashëm me një furrë me mikrovalë, së cilës i është shtuar një zgavër rezonuese në formën e një koni të mbyllur të cunguar. Në teori, mikrovalët e emetuara ushtrojnë presion në zgavrën e brendshme, e cila nuk kompensohet vetëm në një drejtim. Kjo është mënyra se si (sipas znj. Juan) EmDrive zhvillon shtytje jet.

Për fat të keq, ky parim i funksionimit të EmDrive ngre shumë dyshime dhe të kujton përvojën e trishtuar të instalimit të një "pajisje shtytëse pa lëshim masiv avion" në satelitin Yubileiny në vitin 2008.

Lajmi i mirë është se EmDrive të paktën nuk i përket inertioidëve famëkeq - një lloj pajisjeje funksionaliteti i së cilës nuk ndërvepron me mjedisi i jashtëm e pamundur. Dyshimet vlejnë gjithashtu për shumicën e karakteristikave të deklaruara. Përveç faktit se, në krahasim me motorët më të mirë jonikë, EmDrive premton të sigurojë një jetë më të gjatë shërbimi, deklarohet se është afërsisht dhjetë herë më pak masë me të njëjtën fuqi dhe shtytje më të madhe (720 mN). Për më shumë informacion rreth historisë së zhvillimit të EmDrive, shihni artikullin nga Evgeny Zolotov.

Gjatë eksplorimit të hapësirës së thellë, energjia për EmDrive ka shumë të ngjarë të gjenerohet nga modulet konvencionale RTG. Në rajonin e brendshëm të sistemit diellor (konvencionalisht, deri në brezin kryesor të asteroideve), njeriu mund të kufizohet në panele diellore. Jetëgjatësia e baterisë së një anije kozmike me një motor elektromagnetik dhe bateri diellore do të kufizohet praktikisht vetëm nga konsumimi, pasi ajo nuk ka përbërës harxhues në bord.

=====Motorët e joneve dhe plazmës =====

Ndryshe nga motorët e avionëve kimikë, motorët jonikë nuk prodhojnë lëshimin e papritur dhe shumë spektakolar të gazrave të nxehtë, të cilët, në fakt, lëvizin raketat tradicionale. Shtytja e tyre zakonisht matet jo në ton, por në gram. Nëse një motor i tillë në Tokë vendoset në një tavolinë, ai nuk do të ketë forcë të mjaftueshme për të lëvizur. Por çfarëdo që u mungon këtyre motorëve në shtytje, ato më shumë sesa kompensojnë në kohën e punës; në vakuumin e hapësirës së jashtme ato mund të punojnë me vite.

Një motor tipik jonik i ngjan brendësisë së një tubi televiziv - një kineskop. Një rrymë elektrike ngroh filamentin, i cili nga ana tjetër krijon një rrymë atomesh të jonizuar, si ksenoni, të cilët më pas nxirren përmes grykës. Në vend të një rryme gazi të nxehtë shpërthyes, motori jonik lëshon një rrjedhë të dobët, por të vazhdueshme jonesh.

Kohët e fundit, si pjesë e projektit HyperV, fondet u mblodhën përmes Kickstarter për të përmirësuar motorin e plazmës pulsuese. Pothuajse çdo gaz do të funksionojë si një lëng pune. Vetë motori premton të jetë shumë më i lirë për t'u prodhuar dhe funksionuar sesa analogët ekzistues.

Avantazhi kryesor është shkathtësia. Duke rregulluar raportin e shtytjes me impulsin specifik, një motor mund të përdoret për detyra të ndryshme.

Motori i plazmësështë një version më i fuqishëm i jonik. Një shembull i një motori të tillë është VASIMR (raketë magnetoplasma me impuls specifik të ndryshueshëm - raketë magnetoplazma me impuls specifik të ndryshueshëm); Ai përdor një rrymë të fuqishme plazme për të përshpejtuar në hapësirë. Ky motor u zhvillua nga astronauti dhe inxhinieri Franklin Chang-Diaz. Hidrogjeni në të nxehet në temperatura disa milionë gradë duke përdorur valë radio dhe fusha magnetike. Plazma shumë e nxehtë më pas nxirret përmes grykës së raketës, duke gjeneruar një shtytje të konsiderueshme. Në Tokë, prototipet e motorëve të tillë tashmë janë krijuar dhe testuar, por asnjëri prej tyre ende nuk ka fluturuar në hapësirë. Disa zhvillime propozojnë përdorimin e energjisë diellore për të ngrohur plazmën në motor. Të tjerë propozojnë përdorimin e energjisë së kalbjes bërthamore (kjo, natyrisht, ngre probleme shtesë të sigurisë - në fund të fundit, një sasi e madhe materialesh bërthamore do të duhet të dërgohen në hapësirë, dhe anijet kozmike janë subjekt i të gjitha llojeve të aksidenteve).

Por as joni dhe as motori i plazmës nuk janë aq të fortë sa të na çojnë te yjet. Kjo do të kërkojë motorët reaktiv bazuar në parime krejtësisht të ndryshme. Një nga problemet kryesore në zhvillimin e një anijeje yje është sasia e madhe e karburantit që kërkohet për të udhëtuar edhe në yllin më të afërt, dhe periudha e gjatë kohore që do të kërkojë ky udhëtim.

Teorikisht gjigante vela diellore mund të arrijë shpejtësi deri në gjysmën e shpejtësisë së dritës. Një anije me një vela të tillë do t'i duheshin vetëm rreth tetë vjet për të arritur yjet më të afërt. Lëvizësi i bazuar në këtë parim është gjithashtu i mirë sepse të gjitha parimet e tij tashmë dihen. Për ta krijuar atë, nuk është e nevojshme të zbulohen ligje të reja fizike. Por në lartësia e plotë lindin probleme të tjera - ekonomike dhe teknike. Ndërtimi i një vela disa qindra kilometra, si dhe ndërtimi i mijëra lazerëve të fuqishëm në Hënë, përfaqësojnë një problem shumë serioz inxhinierik - dhe teknologjitë e nevojshme për zbatimin e projektit mund të mos shfaqen së shpejti. (Problemi kryesor i një vela diellore ndëryjore është kthimi. Për ta kthyer anijen në Tokë, do t'ju duhet të ndërtoni një bateri të dytë me lazer në hënë pranë yllit të synuar. Ose të kryeni një manovër të shpejtë gravitacionale pranë këtij ylli, i cili do ndihmoni në fitimin e shpejtësisë për udhëtimin e kthimit. Më pas, lazerët në Hënë mund të përdoren për të ngadalësuar shpejtësinë, në mënyrë që anija të mund të ulet në mënyrë të sigurt në Tokë.)

=====Motor me shkrirje me rrjedhje të drejtpërdrejtë =====

Ka më shumë se mjaftueshëm hidrogjen në univers, kështu që një anije me një motor të tillë mund të mbledhë hidrogjen. e karburanti - gjatë rrugës, gjatë lëvizjes në hapësirën e jashtme. Në thelb, një motor i tillë do të kishte një burim të pashtershëm dhe gjithmonë të disponueshëm karburanti. Hidrogjeni i mbledhur më pas do të nxehet në disa milionë gradë - mjaftueshëm për shkrirjen bërthamore - dhe do të çlirojë energji.

Parimi i një motori bërthamor ramjet u propozua në vitin 1960 nga fizikani Robert Bussard; Më vonë, Carl Sagan gjithashtu e popullarizoi atë. Bussard llogariti se një motor me shkrirje ramjet me peshë rreth 1000 ton teorikisht mund të mbante një nxitim konstant prej 1 g, d.m.th. të krahasueshme me efektin e gravitetit të tokës. Le të imagjinojmë që ky përshpejtim të ruhet gjatë gjithë vitit. Gjatë kësaj kohe, anija do të përshpejtohet në 77% të shpejtësisë së dritës; kjo tashmë është mjaft e mjaftueshme për të konsideruar seriozisht perspektivat e udhëtimit ndëryjor.

Rezultatet e këtyre studimeve rezultuan të jenë shumë të diskutueshme. Raketat doli të ishin jashtëzakonisht komplekse dhe testet shpesh përfundonin me dështim. Në motorin bërthamor u shfaqën dridhje shumë të forta, predhat e asambleve të karburantit shpërthyen dhe raketa u copëtua. Një problem tjetër i vazhdueshëm ishte korrozioni për shkak të djegies së hidrogjenit në temperatura të larta. Në fund të fundit, në 1972, Programi i Raketave Bërthamore u mbyll.

=====Motor bërthamor me puls =====

Një mundësi tjetër teorike është përdorimi i një sërë mini-bombash bërthamore si shtytje. Për shembull, projekti Orion përfshinte lëshimin e njëpasnjëshëm të bombave të vogla termonukleare pas anijes, në mënyrë që ajo të mund të "kalonte" valën e goditjes nga shpërthimet e tyre. Teorikisht, një sistem i tillë mund të përshpejtojë një anije kozmike në shpejtësi afër shpejtësisë së dritës.

Në fund të viteve 1950 dhe 1960. Në bazë të këtij parimi u kryen llogaritje të kujdesshme për një anije ndëryjore. Sipas vlerësimeve, ai mund të fluturonte drejt Plutonit dhe mbrapa brenda një viti, duke arritur një shpejtësi prej 10% të shpejtësisë së dritës. Por edhe me këtë shpejtësi, do të duheshin 44 vjet për të fluturuar drejt yllit më të afërt. Shkencëtarët morën parasysh opsionet kur një arkë hapësinore me një pajisje të tillë shtytëse do të fluturonte në hapësirë për disa shekuj; brezat do të ndryshonin në ekuipazh dhe shumë do të duhej të jetonin gjithë jetën e tyre në këtë botë të vogël lëvizëse, në mënyrë që pasardhësit e tyre të arrinin yjet e afërt.

Në vitin 1959, General Atomics publikoi një raport në të cilin vlerësoi madhësinë e anijes kozmike të klasës Orion. Versioni më i madh, i quajtur "super-Orion" në raport, supozohej të peshonte 8 milion ton, të kishte një diametër prej 400 m dhe të hipte në valën e goditjes të më shumë se një mijë bombave me hidrogjen.

Problemi kryesor që lidhet me këtë projekt është mundësia e kontaminimit të zonës së nisjes me rrëshqitje bërthamore. Dyson vlerëson se pasojat bërthamore nga çdo lëshim mund të shkaktojnë kancer fatal në deri në dhjetë njerëz. Përveç kësaj, pulsi elektromagnetik nga shpërthimi është aq i madh sa që me siguri do të shkaktonte shumë qarqe të shkurtra në sistemet elektrike aty pranë.

anije raketore sipas projektit Daedalus, doli të ishte aq i madh sa do të duhej të ndërtohej në hapësirën e jashtme. Ai supozohej të peshonte 54,000 ton (pothuajse e gjithë pesha ishte karburant raketash) dhe mund të përshpejtohej në 7.1% të shpejtësisë së dritës, duke mbajtur një ngarkesë që peshonte 450 ton, Ndryshe nga projekti Orion, i projektuar për të përdorur bomba të vogla atomike, projekti Daedalus përfshinte përdorimin e bombave miniaturë me hidrogjen me një përzierje deuteriumi dhe helium-3 dhe një sistem ndezjeje duke përdorur rreze elektronike. Por i madh probleme teknike dhe shqetësimet rreth shtytjes bërthamore nënkuptonin që Projekti Daedalus gjithashtu u anulua për një kohë të pacaktuar.

Projekti Longshot dukej më realist dhe bazohej në përdorimin e një motori me shkrirje lazer. Ylli i zgjedhur ishte Alpha Centauri B. Koha e fluturimit u rrit në një shekull dhe misioni nuk përfshinte kthimin. Ndryshe nga projekti Daedalus, Longshot mbështetej kryesisht në teknologjitë ekzistuese dhe jo ato në zhvillim. Në fazën e fundit, u bë e qartë se anijes do t'i duheshin rreth 264 ton një përzierje helium-3 dhe deuterium, të cilat nuk mund të bliheshin në sasi të tilla me një kosto të arsyeshme.

Ashensor hapësinor

Problemi është se kablloja për një ashensor hapësinor do të duhej të përballonte një tension prej rreth 60-100 GPa. Çeliku thyhet në rreth 2 GPa tensioni, gjë që e mposht qëllimin e idesë. Sipas shkencëtarëve, fibra nanotuba karboni duhet të përballojë presionin prej 120 GPa, që është dukshëm më i lartë se minimumi i kërkuar. Pas këtij zbulimi, përpjekjet për të krijuar një ashensor hapësinor rifilluan me energji të përtërirë.

=====Nga një armë në qiell =====

Një mënyrë tjetër e zgjuar për të nisur një anije në hapësirë dhe për ta përshpejtuar atë në shpejtësi fantastike është ta qëlloni atë nga një "armë" elektromagnetike e montuar në hekurudhë, e cila u përshkrua në veprat e Arthur Clarke dhe autorëve të tjerë të trillimeve shkencore. Projekti aktualisht po konsiderohet seriozisht si një pjesë e mundshme e mburojës së mbrojtjes raketore Star Wars.

Metoda është që në vend të karburant raketash ose barut, përdorni elektromagnetizmin për të përshpejtuar një raketë në shpejtësi të lartë.

Në formën e tij më të thjeshtë, një armë hekurudhore përbëhet nga dy tela ose shina paralele; raketa, ose raketa, "ulet" në të dy shinat, duke formuar një konfigurim në formë U. Michael Faraday gjithashtu e dinte se një forcë vepron në një kornizë me një rrymë elektrike në një fushë magnetike. (Në përgjithësi, të gjithë motorët elektrikë funksionojnë sipas këtij parimi.) Nëse kaloni një rrymë elektrike prej miliona amperësh nëpër binarët dhe predhën, një fushë magnetike jashtëzakonisht e fuqishme do të lindë rreth të gjithë sistemit, e cila, nga ana tjetër, do të drejtojë predhë përgjatë shinave, duke e përshpejtuar atë me shpejtësi të madhe dhe do të hidhet në hapësirë nga fundi i sistemit hekurudhor.

Gjatë testimit, armët hekurudhore elektromagnetike qëlluan me sukses objekte metalike me shpejtësi të mëdha, duke i përshpejtuar ato në një distancë shumë të shkurtër. Ajo që është e mrekullueshme është se, në teori, një armë e rregullt hekurudhore është e aftë të gjuajë një predhë metalike me një shpejtësi prej 8 km/s; kjo është e mjaftueshme për ta vendosur atë në orbitën e ulët të Tokës. Në parim, e gjithë flota e raketave të NASA-s mund të zëvendësohet me armë hekurudhore që do të lëshonin ngarkesa direkt nga sipërfaqja e Tokës në orbitë.

Arma hekurudhore ka avantazhe të konsiderueshme mbi armët kimike dhe raketat. Kur gjuani një armë, shpejtësia maksimale me të cilën gazrat në zgjerim mund ta shtyjnë plumbin nga tyta kufizohet nga shpejtësia e valës së goditjes. Jules Berne, në romanin klasik Nga Toka në Hënë, gjuajti një predhë duke transportuar astronautë në Hënë duke përdorur barut, por në fakt nuk është e vështirë të llogaritet se shpejtësia maksimale që një ngarkesë baruti mund t'i japë një predheje është shumëfish. më pak se shpejtësia e nevojshme për të fluturuar në Hënë. Një armë hekurudhore nuk përdor zgjerimin shpërthyes të gazrave dhe për këtë arsye nuk varet në asnjë mënyrë nga shpejtësia e përhapjes së valës së goditjes.

Por arma hekurudhore ka problemet e veta. Objektet mbi të përshpejtohen aq shpejt sa priren të rrafshohen për shkak të përplasjes... me ajrin. Ngarkesa deformohet rëndë kur gjuhet nga gryka e armës së hekurudhës, sepse kur predha godet ajrin, është sikur të ketë goditur një mur me tulla. Përveç kësaj, gjatë përshpejtimit predha përjeton nxitim të madh, i cili në vetvete mund të deformojë shumë ngarkesën. Binarët duhet të ndërrohen rregullisht, pasi predha gjithashtu i deformon ato kur lëviz. Për më tepër, mbingarkesat në një armë hekurudhore janë fatale për njerëzit; kockat e njeriut thjesht nuk mund të përballojnë një përshpejtim të tillë dhe do të shemben.

Një zgjidhje është të instaloni një armë hekurudhore në hënë. Atje, jashtë atmosferës së Tokës, predha do të jetë në gjendje të përshpejtohet pa pengesa në vakumin e hapësirës së jashtme. Por edhe në Hënë, predha do të përjetojë mbingarkesa të mëdha gjatë përshpejtimit, të cilat mund të dëmtojnë dhe deformojnë ngarkesën. Në njëfarë kuptimi, një armë hekurudhore është e kundërta e një vela lazer, e cila fiton shpejtësi gradualisht me kalimin e kohës. Kufizimet e një arme hekurudhore përcaktohen pikërisht nga fakti se ajo transferon energji të madhe në trup në një distancë të shkurtër dhe në një kohë të shkurtër.

Një armë hekurudhore e aftë për të gjuajtur një automjet drejt yjeve më të afërt do të ishte një ndërtim shumë i shtrenjtë. Kështu, një nga projektet përfshin ndërtimin në hapësirën e jashtme të një arme hekurudhore me një gjatësi prej dy të tretave të distancës nga Toka në Diell. Kjo armë do të ruante energjinë diellore dhe më pas do ta shpenzonte të gjitha menjëherë, duke përshpejtuar një ngarkesë prej dhjetë tonësh në një shpejtësi të barabartë me një të tretën e shpejtësisë së dritës. Në këtë rast, "predha" do të përjetojë një mbingarkesë prej 5000 g. Sigurisht, vetëm anijet robotike më elastike do të jenë në gjendje të "mbijetojnë" një nisje të tillë.

===== Impulsi specifik dhe efikasiteti i motorit =====

Kur bëhet fjalë për krahasimin e efikasitetit të llojeve të ndryshme të motorëve, inxhinierët zakonisht flasin për impuls specifik. Impulsi specifik përcaktohet si ndryshimi i impulsit për njësinë e masës së karburantit të konsumuar. Kështu, sa më efikas të jetë motori, aq më pak karburant kërkohet për të lëshuar raketën në hapësirë. Impulsi, nga ana tjetër, është rezultat i veprimit të një force gjatë një kohe të caktuar. Raketat kimike, megjithëse kanë shtytje shumë të lartë, funksionojnë vetëm për disa minuta dhe për këtë arsye kanë një impuls specifik shumë të ulët. Motorët jonikë, të aftë për të punuar me vite, mund të kenë impuls specifik të lartë me shtytje shumë të ulët.

Një raketë e aftë për të arritur shpejtësinë e dritës do të kishte impulsin specifik më të lartë të mundshëm. Impulsi i tij specifik do të ishte rreth 30 milionë Më poshtë është një tabelë e impulseve specifike karakteristike të llojeve të ndryshme të motorëve reaktiv.

Lloji i motorit (impuls specifik)

Karburanti i ngurtë (250)

E lëngshme (450)

Jonik (3000)

Plazma VASIMR (1000-30,000)

Atomike (800-1000)

Rrjedha e drejtpërdrejtë termonukleare (2500-200,000)

Pulsi bërthamor (10,000-1,000,000)

Mbi antimaterien (1,000,000-10,000,000)

1. Formula Tsiolkovsky

ku W është shpejtësia efektive e shkarkimit, Q T është pesha e ngarkesës, q k = Q 0 -Q T është pesha e thatë e raketës

2. Ekuacioni i shtytjes

G
deG - shpejtësia e rrjedhës së peshës për sekondë.

Kjo shprehje përcakton vlerën teorike (të llogaritur) të shtytjes, ajo quhet edhe shtytje ideale;

Në praktikën inxhinierike, së bashku me llogaritjen e drejtpërdrejtë të shtytjes, ekziston një metodë për llogaritjen

, ku Rsp =R/G është shtytja specifike - karakteristika kryesore energjetike e motorit të raketës me lëndë djegëse të ngurtë, W a - shpejtësia efektive e shkarkimit të produkteve të djegies nga hunda. Por sepse në praktikë, përcaktimi eksperimental i shtytjes specifike të një motori rakete me shtytje të ngurtë është i vështirë për shkak të kompleksitetit të matjes së shpejtësisë së rrjedhës NS, atëherë në vend të Rsp është më e përshtatshme të merret parasysh karakteristika - impuls specifik.

Fillimisht, impulsi total

U
Impulsi i veçantë (njësi) i telekomandës quhet raporti I  për kohën totale të funksionimit me masën totale të karburantit.

F
Formula e Tsiolkovsky:

W e – shpejtësia efektive e shkarkimit;

Q T – pesha e karburantit;

Q 0 - pesha e lëshimit të raketës.

Temperatura e djegies së karburantit: 2500º K - BTT; 3300º K – CTT.

Karakteristikat e telekomandës:

 = Q k /Q t – koeficienti i perfeksionit të peshës;

 v =W t /W k.s. – faktori vëllimor i mbushjes;

 eff =Q dysheme /Q dv – koeficienti i efikasitetit;

Kati Q - pesha e ngarkesës së ngritur nga ky motor në një lartësi të caktuar;

Q dv - pesha e motorit.

Treguesi kryesor i cilësisë: shtytje specifike.

Raporti i efikasitetit të energjisë:
= 0.35 - 0.40.

3. Llogaritja termodinamike e proceseve në dhomë. Karakteristikat themelore termodinamike të karburantit, procedura e përcaktimit të tyre.

Të dhënat fillestare:; Përbërja e karburantit ( ;;;); Entalpia e karburantit ( ).

(Pjesa masive e elementit i-të:
; Ku - masa atomike e elementit i-të; - numri i atomeve M - masa molare).

1) Masa molare

2) Presioni i pjesshëm në përafrimin zero

3) Temperatura në djegës në përafrimin e parë:

4) Konstantet e ekuilibrit kimik

5) Entalpia

6) Entropia standarde

7) Kapaciteti i nxehtësisë izobarike

8) Ne zgjidhim sistemet dhe përcaktojmë

9) Masa molare e produkteve të djegies; Masa molare e dhomës:

10) Entalpia e PS;

11) Krahasimi Dhe ; temperaturat renditen derisa të bëhet

12) Konstante e gazit

13) Dendësia PS;

14) Kapaciteti izobarik i nxehtësisë PS;

15) Kapaciteti izokorik i nxehtësisë (formula e Mayer):

16) Indeksi adiabatik:

17) Shpejtësia e zërit në dhomë:

18) Impuls specifik i presionit (shpejtësia karakteristike ):

;
;

19) Përbërja e PS:

20) Entalpia e komponentëve:

21) Entropia:

Karakteristikat themelore termodinamike të karburantit: përbërja e karburantit ( ;;;);entropia.

(Evgrashin: pesha molekulare; konstante e gazit; indeksi adiabatik; forca e barutit).

5. Përcaktimi i parametrave të gazit dinamik të rrjedhës në grykë duke përdorur funksionet dinamike të gazit.

Parametrat e rrjedhës statike lidhen me parametrat e frenimit nga disa komplekse përsëritëse që varen nga ki, këto komplekse quhen komplekse gaz-dinamike: ();();(). (Formulat mund të gjenden në pyetjen nr. 32)

, ku T * është temperatura e dhomës.

();();() – funksionet bazë gaz-dinamike. Avantazhi i tyre është se është i përshtatshëm për të zgjidhur problemet e kundërta.

- lidhja e funksioneve gaz-dinamike.

P Me shpejtësi të ulët, funksionet kryesore dinamike të gazit janë afër 1. Kjo është, parametrat e rrjedhës statike janë pothuajse të barabarta me parametrat e frenimit. Në shpejtësinë maksimale të gazit=max, parametrat statikë bëhen të barabartë me zero, që do të thotë se funksionet kryesore dinamike të gazit janë të barabarta me zero.

q),y() – funksionet e konsumit.

- dendësia e fluksit pa dimension.

Dendësia maksimale e rrymës gjithmonë do të vërehet në kritik.