Impuls właściwy


Impuls właściwy w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Impuls właściwy – parametr silnika rakietowego w napędzie statków kosmicznych, oznaczany I {\displaystyle I} lub I s p , {\displaystyle I_{sp},} równy stosunkowi popędu wytworzonej siły ciągu do masy zużytych materiałów (paliwa i utleniacza):

I = F   Δ t Δ m = Δ p Δ t Δ t Δ m = Δ p Δ m . {\displaystyle I={\frac {F\ \Delta t}{\Delta m}}={\frac {\Delta p}{\Delta t}}\cdot {\frac {\Delta t}{\Delta m}}={\frac {\Delta p}{\Delta m}}.}

Równoważny jest ilorazowi siły ciągu i strumienia masy, tj. masy czynnika roboczego wyrzucanego w jednostce czasu. Pomijając inne siły działające na poruszany obiekt, impuls właściwy odpowiada przyrostowi pędu obiektu w wyniku zużycia jednostki masy paliwa rakietowego i jest jednym z najważniejszych parametrów silników rakietowych pracujących w przestrzeni kosmicznej.

Wymiarem impulsu właściwego w układzie SI jest:

I = 1 N s k g = 1 m s , {\displaystyle [I]=1\mathrm {{\frac {N\cdot s}{kg}}=1{\frac {m}{s}}} ,}

czyli wymiar prędkości – i w istocie impuls właściwy równy jest średniej prędkości wylotowej gazu:

I = v e . {\displaystyle I=v_{e}^{}.}

Impuls w sekundach | edytuj kod

Często impuls właściwy określa się jako wytwarzany popęd przypadający na jednostkę ciężaru paliwa w warunkach ziemskich[1]:

I s p = F   Δ t g Δ m = Δ p g Δ m . {\displaystyle I_{sp}={\frac {F\ \Delta t}{g\Delta m}}={\frac {\Delta p}{g\Delta m}}.}

Siłę ciągu określa wzór:

F c = I s p Δ m Δ t g , {\displaystyle F_{c}=I_{sp}{\frac {\Delta m}{\Delta t}}g,}

gdzie:

F c {\displaystyle F_{c}} – siła ciągu wytwarzana przez silnik w niutonach, I s p {\displaystyle I_{sp}} – impuls właściwy w sekundach, Δ m / Δ t {\displaystyle \Delta m/\Delta t} – szybkość tracenia masy (paliwa) w kg/s, g {\displaystyle g} przyspieszenie ziemskie w m/s².

Obecnie używane w rakietach nośnych silniki używające jako paliwa ciekłego wodoru, a jako utleniacza ciekłego tlenu, mają impuls właściwy ok. 450 s (lub 4400 m/s), zaś silniki używające jako paliwa nafty, a jako utleniacza ciekłego tlenu, mają impuls właściwy ok. 330 s (lub 3200 m/s). Rakiety na paliwo stałe mają impuls właściwy poniżej 300 s. Silnik opracowany w ramach programu NERVA, w którym energię dostarczał reaktor jądrowy a substancją roboczą był wodór, miał impuls właściwy 850 s. Obecnie używane silniki jonowe mają impuls właściwy rzędu kilku tysięcy sekund.

Przypisy | edytuj kod

  1. Rocket Propulsion Elements, 7th Edition by George P. Sutton, Oscar Biblarz ; Praca zbiorowa Kopernik, astronomia, astronautyka: przewodnik encyklopedyczny pod red. Włodzimierza Zonna, Warszawa, PWN, 1973, s. 129, hasło „impuls właściwy”.
Na podstawie artykułu: "Impuls właściwy" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy