Tryskový tah

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 27. srpna 2021; kontroly vyžadují 3 úpravy .

Proudový tah je síla vznikající v důsledku interakce proudového pohonného systému s proudem expandující kapaliny nebo plynu vytékajícího z trysky s kinetickou energií [1] .

Původ proudového tahu je založen na zákonu zachování hybnosti . Tryskový tah je obvykle považován za reakční sílu separovaných částic. Za bod jeho aplikace se považuje střed výtoku - střed řezu trysky motoru a směr - opačný k vektoru rychlosti výtoku spalin (resp. pracovní tekutiny, popř. nechemického motoru). To znamená, tah trysky :

připevněno přímo k tělu proudového motoru ;
zajišťuje pohyb proudového motoru a předmětu s ním spojeného ve směru opačném ke směru proudění [2] .

Tryskový pohon v přírodě

Mezi rostlinami se tryskový pohon nachází ve zralých plodech šílené okurky . Jak rostlina dozrává, její plody se oddělují od stonku . Pod vysokým tlakem je z plodu vytlačena tekutina se semeny, která směřuje proti pohybu plodu [3] .

V živočišné říši se proudový pohon vyskytuje u chobotnic , chobotnic , medúz , sépií , hřebenatek a dalších. Tato zvířata se pohybují tak, že vyhazují vodu, kterou nasají.

Velikost tahu trysky

Vzorec v nepřítomnosti vnějších sil

Pokud neexistují žádné vnější síly , pak je raketa spolu s vyvrženou hmotou uzavřeným systémem . Dynamika takového systému se nemůže s časem měnit.

${\vec {F}}_{p}=m_{p}\cdot {\vec {a}}=-{\vec {u}}\cdot {\frac {\Delta m_{t}} {\Delta t))$ , kde

m_{p}

- hmotnost rakety

{\vec {a}}

- jeho zrychlení

{\vec {u}}

- průtok plynu

{\frac {\Delta m_{t)){\Delta t))

— hmotnostní spotřeba paliva za jednotku času

Protože rychlost výfuku spalin (pracovní kapaliny) je určena fyzikálně-chemickými vlastnostmi složek paliva a konstrukčními vlastnostmi motoru, což je konstantní hodnota pro nepříliš velké změny v provozním režimu proudového motoru, velikost reaktivní síly je určena především hmotností za sekundu spotřeby paliva [1] .

Důkaz

Před startem motorů byla hybnost rakety a paliva rovna nule, proto po zapnutí je součet změn vektorů hybnosti rakety a hybnosti vystupujících plynů roven nule: , kde $m_{p}\cdot \Delta {\vec {v}}+\Delta m_{t}\cdot {\vec {u}}=0$

\Delta {\vec {v}}

- změna rychlosti rakety

$m_{p}\cdot \Delta {\vec {v}}=-\Delta m_{t}\cdot {\vec {u}}$

Obě části rovnice vydělíme časovým intervalem t, během kterého raketové motory pracovaly :

$m_{p}\cdot {\frac {\Delta {\vec {v))}{\Delta t))=-{\frac {\Delta m_{t)){\Delta t))\cdot {\vec {u}}$

Součin hmotnosti rakety m a zrychlení jejího pohybu a je podle definice roven síle , která toto zrychlení způsobuje :

${\vec {F}}_{p}=m_{p}\cdot {\vec {a}}=-{\vec {u}}\cdot {\frac {\Delta m_{t}} {\Delta t))$

Meshcherského rovnice

Pokud kromě reaktivní síly působí na raketu i vnější síla , pak rovnice dynamiky pohybu bude mít tvar: ${\vec {F}}_{p}$ $\vec{F}$

$m_{p}\cdot {\frac {\Delta {\vec {v))}{\Delta t))={\vec {F))+{\vec {F))_{p}\ šipka doleva doprava$ $m_{p}\cdot {\frac {\Delta {\vec {v))}{\Delta t))={\vec {F))+(-{\vec {u))\cdot { \frac {\Delta m_{t)){\Delta t)))$

Meshcherskyho vzorec je zobecněním druhého Newtonova zákona pro pohyb těles o proměnné hmotnosti . Zrychlení tělesa o proměnlivé hmotnosti je určeno nejen vnějšími silami působícími na těleso, ale také reaktivní silou v důsledku změny hmotnosti pohybujícího se tělesa: $\vec{F}$ ${\vec {F}}_{p}$

${\vec {a}}={\frac {{\vec {F}}_{p}+{\vec {F}}}{m_{p}}}$

Ciolkovského vzorec

Aplikováním Meshcherského rovnice na pohyb rakety , který není ovlivněn vnějšími silami, a integrací rovnice získáme Ciolkovského vzorec [4] :

${\frac {m_{t}}{m}}=e^{\frac {v}{u}}$

Relativistické zobecnění tohoto vzorce je:

${\frac {m_{t}}{m}}=\left({\frac {c+v}{cv}}\right)^{\frac {c}{2u}}$ , kde je rychlost světla . ${\vec {c}}$

Viz také

Poznámky

↑ 1 2 Vojenský encyklopedický slovník strategických raketových sil / Ministerstvo obrany Ruské federace .; Hlavní editor: I. D. Sergeev , V. N. Jakovlev , N. E. Solovtsov . - Moskva: Velká ruská encyklopedie, 1999. - S. 456,476-477. — ISBN 5-85270-315-X .
↑ Jet propulsion Archivováno 24. září 2015 na webu Wayback Machine Glossary.ru
↑ Proudový pohon. Skvělá fyzika pro zvědavce . Datum přístupu: 30. ledna 2011. Archivováno z originálu 20. června 2010. (neurčitý)
↑ Motory – Jet propulsion Archivní kopie z 16. června 2007 na Wayback Machine ASTROLAB.ru