Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Левантовский В.И. -> "Механика космического полета в элементарном изложении" -> 15

Механика космического полета в элементарном изложении - Левантовский В.И.

Левантовский В.И. Механика космического полета в элементарном изложении — М.: Наука, 1980. — 512 c.
Скачать (прямая ссылка): mehanikakosmicheskogopoleta1980.djvu
Предыдущая << 1 .. 9 10 11 12 13 14 < 15 > 16 17 18 19 20 21 .. 221 >> Следующая


Формула (8) показывает, что при заданной идеальной скорости v уменьшение числа P может быть достигнуто увеличением конструктивной характеристики s, числа ступеней п или скорости истечения W. *

На первом пути еще возможно некоторое продвижение вперед. Особенно это касается ракетных аппаратов, которые будут монтироваться в будущем на околоземных орбитах.

Возможность увеличения числа ступеней ограничена. Невозможно уподобить многоступенчатую ракету складной «матрешке», так как последняя ступень не может иметь сколь угодно малые размеры: существуют такие^детали конструкции и системы управления, которые не могут быть чрезмерно малыми. Кроме того, с увеличением числа ступеней ракета конструктивно все более усложняется и надежность ее^уменьшается, в то время как выигрыш в скорости (или в полезной'нагрузке) уменьшается [1.5]. Ведь даже если бы вся 3. СОСТАВНАЯ РАКЕТА

25км/с

Посадка на Меркурий

Экспедиция на Луну или на Марс Уход из Солнечной системы

Уход из сферы действия Земли Выведение спутника но низкую орбиту

Уход с околоземной орбиты к Меркурию Уход с околоземной орбиты к Луне

0 12 3 4 5 6

ш, км/с

її)

и=200км/с

Скорые экспедиции у к далеким планетам

-Земля-спутник Юпитера-Земля .-Зкспедиция на Луну

Рис 4. Зависимость относительной начальной массы P (логарифмический масштаб) от скорости истечения W для различных значений идеальной скорости v при ч=15 в случаях1 а) трехступенчатой и б) одноступенчатой ракеты [1 5]. 34 ГЛ. 1. ДВИГАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ

сухая конструкция была полностью превращена в рабочее тело, то и в этом случае идеальная скорость была бы ограничена.

Из рис. 4, а и б [1.5], иллюстрирующих формулу (8) для случаев S= 15, п=3 и S= 15, /1=1, видно, какую колоссальную выгоду дает увеличение скорости истечения W. При очень больших скоростях истечения (до 100 км/с) становятся возможными такие операции в космосе, которые сейчас кажутся фантастическими. И они осуществляются с помощью одноступенчатых ракет, стартующих непосредственно с поверхности Земли! Пояснительные надписи в правых частях рисунков будут обоснованы в третьей и четвертой частях книги 1V

В таблице 16 Приложения II приведены значения относительной начальной массы P в зависимости от отношения v/w и от числа п для значений s, равных 15 и 20. Мы в дальнейшем будем часто обращаться к этой таблице, понимая под идеальной скоростью арифметическую сумму V скоростей, приобретаемых полезной нагрузкой на разных этапах полета с учетом потерь, — так называемую суммарную характеристическую скорость. Как видно из табл. 17, при малых значениях отношения идеальной скорости к скорости истечения (меньших примерно 1,5) многоступенчатая ракета не дает выигрыша по сравнению с одноступенчатой; при величине отношения 1,5 преимущество двухступенчатой ракеты перед одноступенчатой очень невелико и дальнейшее увеличение числа ступеней вовсе ничего не дает.

§ 4. Термохимические ракетные двигатели

Принцип действия термохимических (или просто химических) двигателей не сложен: в результате химической реакции (как правило, реакции горения) выделяется большое количество тепла и нагретые до высокой температуры продукты реакции, стремительно расширяясь, с большой скоростью истечения выбрасываются из'ракеты.

Химические двигатели относятся к более широкому классу тепловых (теплообменных) двигателей, в которых истечение рабочего тела осуществляется в результате его расширения посредством нагревания. Для таких двигателей скорость истечения w в основном зависит от температуры расширяющихся газов и от их среднего молекулярного веса: чем больше температура и чем меньше молекулярный вес, тем больше скорость истечения. С точностью до 10% она пропорциональна УТ/М, где T — абсолютная температура 2),

*) Эти надписи заменяют некорректные и малоинформативные надписи в книге [1.4], из которой заимствованы графики.

2) Абсолютная температура (в градусах Кельвина К) больше температуры в градусах Цельсия на 273,16 градуса. § 4. ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

35

г- — >
_:~-5 I: ¦¦ " ____
---- Горючее


M — средний молекулярный вес [1.6]. Все усилия направляются главным образом на то, чтобы температура T была по возможности больше, а молекулярный вес M — меньше.

Требование высокой температуры расширяющихся газов довольно очевидно, что же касается молекулярного веса, то чем он меньше, тем больший объем при данных температуре и давлении стремится занять газ, т. е. тем больше оказывается скорость истечения. Скорость истечения также зависит, хотя и в меньшей степени, от давления газа в тепловой камере, точнее, от отношения этого давления к давлению газа в выходном сечении (на срезе сопла). Чем больше эго отношение, тем больше скорость истечения. Давление газа в камере доходит до десятков атмосфер. При полете за пределами атмосферы это давление (для двигателей верхних ступеней) может не быть таким большим.

Важной характеристикой рабочего тела является его плотность. Чем она сгорания больше, тем меньший объем при той же массе занимает рабочее тело и тем, следовательно, меньшие размеры, а значит, и меньшую массу имеют баки для его хранения. К сожалению, требования малого молекулярного веса и большой плотности обычно противоречат друг другу.
Предыдущая << 1 .. 9 10 11 12 13 14 < 15 > 16 17 18 19 20 21 .. 221 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed