Köterilgen raketanıñ altında yalın gürley, bütün bir seyyare ise onı aşağıya çeke. Ava deyerlik qalmağanda raketa nege tayanıp ileri ite?
Raketa öz kütlesiniñ bir qısmını artqa çıqara, özi ise ters taraftaki itüv quvetini ala. Yerden tik köterilmek içün bu quvet bütün raketağa tesir etken er çekiminden büyük olmalı. Orbitağa çıqmaq içün Yerge doğru yonelişke köndelen yeterli sürat da kerek: tek yükseklik yetmez. Uçuş vaqtında er çekimi yoq olmaz. NASA: reaktiv areket, NASA: orbitağa çıqış.
Raketa öz çıqış gazını tezleştire
Kimyeviy motorda yaqıt oksitleyici madde ile reaktsiyağa kirişip, yüksek basımlı sıcaq gaz asıl ete. Gaz soplodan keçkende tezleşe ve artqa çıqa. Motor gazğa bir tarafqa impuls bergende, gaz motorğa ters tarafqa quvetnen tesir ete. Böylece raketağa tesir etken itüv quveti, yani tyaga peyda ola.
Bu, Nyutonnıñ üçünci qanunınıñ neticesidir. Raketanıñ gazğa ve gaznıñ raketağa tesir etken quvetleri büyükligince teñ, yonelişlerince ters olsa da, başqa-başqa cisimlerge tesir ete. Şunıñ içün olar raketa üstünde bir-birini yoq etmez. Onıñ itüv quvetini er çekimi ve tek raketanıñ özüne tesir etken diger quvetlernen teñeştermek kerek. Bu farq quvetler ve Nyuton qanunları aqqındaki maqalede izalanğan.
İmpuls kütleni ve yonelişi olğan süratni birleştire. «Raketa ve onıñ çıqış gazı» sistemine tış quvetler tesir etmese, umumiy impuls saqlana. Yer yanında er çekimi tış quvettir: sistemni yalıtılğan saymaq yerine, onı ayrıca esapqa almaq kerek. NASA: raketa mehanikası ve impuls.
Ava dayanç olaraq kerek degil
Raketa çıqarğan maddesinen impuls alıştıra. Oña ne soplo altında yer, ne de artında avadan divar kerek. Adiy kimyeviy raketa yaqıtnı da, oksitleyici maddeni de özünde taşıy, şu sebepten atmosferadan oksigen almağa mecbur degil. Vakuum reaktiv areketni toqtatmaz.
Amma soplo etrafındaki şartlar onıñ işine tesir ete. İtüv quveti saniyede çıqqan kütlege, gaznıñ raketağa nisbeten süratine, çıqış ve tış basımlar arasındaki farqqa bağlı. Tış basımnıñ azlığı dayanç zaruretini doğurmaz; gaznıñ keñeyüv şartlarını deñiştire. NASA Glenn: itüv quvetiniñ terkibi.
Köterilgende quvetler farqı müim
Tik start içün itüv quvetini yuqarı yoneltelim. Er çekimi aşağıya tesir ete. Start tertibatı raketanı tutqan ya da köterip turğan müddette, ondan kelgen quvetler de tesir ete. Serbest bıraqılğandan soñ, ava qarşılığını saymasaq, yuqarı tezleşüv ancaq itüv quveti er çekiminden büyük olğanda peyda ola. Motorlarnıñ itüv quvetini tek motorlarnıñ degil, yaqıt ve faydalı yüknen birlikte bütün raketanıñ er çekiminen teñeştermek kerek. NASA Glenn: itüv quvetiniñ ağırlıqqa nisbeti.
Şemada aynı raketa içün üç başqa itüv quveti berilgen. Tek raketağa tesir etken quvetlerge baqıñız: er çekimi oqı gaznı çıqaruvnıñ qarşı quveti degil.
Üç anlıq quvet teñligi
Kütle aynı: 1000 kg. Er çekimi er bir alda aşağıya 9,8 kN.
İtüv quveti çekimden az
↑ Yuqarı itüv quveti: 8 kN
↓ Aşağı er çekimi: 9,8 kN
Tezleşüv
Aşağıya 1,8 m/s²
Quvetler teñleşken
↑ Yuqarı itüv quveti: 9,8 kN
↓ Aşağı er çekimi: 9,8 kN
Tezleşüv
0 m/s²
İtüv quveti çekimden çoq
↑ Yuqarı itüv quveti: 15 kN
↓ Aşağı er çekimi: 9,8 kN
Tezleşüv
Yuqarıya 5,2 m/s²
Quvetlerniñ toplamı sıfır olsa, bu anda tezleşüv sıfırdır, amma bu, mıtlaqa toqtamaq demek degil. Endi yuqarı uçqan raketa aşağıya tezleşip süratini azaytsa da, bir müddet köterilmeye devam ete bile. Ava içindeki sürat artqanda qarşılıq da müim ola. Uçuş teñlemeleri: itüv quveti, er çekimi ve qarşılıq.
Dal · Bir esapİhtiyariy · keçip ketmek mümkün
Quvetler farqından tezleşüvge
Qarşılıqsız tik uçuşnıñ bir qısqa anı içün:
a = (T − mg)/(m) = (T)/(m) − g.
Mında T — nyutonlarnen ölçelgen itüv quveti; m — kilogramlarnen ölçelgen şimdiki kütle; g — yerli serbest tüşüv tezleşüvi; a — yuqarı yoneliş musbet sayılğanda raketanıñ Yerge nisbeten tezleşüvi. İtüv quveti gaznen taşınğan impulsnı endi esapqa ala. Bu, bütün yanma vaqtında raketanı kütlesi deñişmegen qapalı cisim saymaq degil.
Ögretici misalde m = 1000 kg, g = 9,8 (m/s)^(2), T = 15000 N. Er çekimi 9800 N ola ve
a = (15000 − 9800)/(1000); = 5,2 (m/s)^(2).
Aynı şartlarda T = 9800 N sıfır, T = 8000 N ise − 1,8 (m/s)^(2) bere. Bular bir daqiqadan soñki yükseklik tahmini degil, anlıq qıymetlerdir. Kütle, itüv quveti, yoneliş ya da qarşılıq deñişse, esapnı yañılamaq kerek. Universitetniñ raketa areketi notları, 7–13 teñlemeler.
Yaqıtnı da özüñnen taşımaq kerek
Raketa aynı zamanda öz yüküniñ bir qısmı olğan maddeni sarf ete. Başta motorlar tek faydalı apparat ve yapını degil, soñra kerek olacaq bütün yaqıt ve oksitleyici maddeni de tezleştire. Büyük yedek imkânlarnı arttıra, amma evelâ onı da kötermek ve tezleştirmek kerek.
Gaz çıqqan sayın raketanıñ kütlesi azala. İtüv quveti aynı qalsa, motornıñ bergen tezleşüvi arta. Basqıçlar endi kereksiz qısımlarnı ayırıp taşlamağa imkân bere: üst basqıç alt basqıçnıñ boş çanlarını ve motorlarını tezleştirmege mecbur olmaz. Ayırılmaq öz-özünden enerji yaratmaz; taşınaçaq kütleni azayta. NASA Glenn: deñişken kütle, NASA Glenn: yapı ve basqıçlar.
Dal · Sürat deñişüviniñ yedegiİhtiyariy · keçip ketmek mümkün
İdeal raketa teñlemesi neni esaplay
Tesirli çıqış sürati v_(e) sabit olsa, itüv quvetiniñ yonelişi deñişmese ve tış quvetler sayılmasa, ideal sürat deñişüvi
Δv = v_(e)ln ((m_(0))/(m_(f))).
m_(0) — işçi madde yedegi ile raketanıñ başlanğıç kütlesi; m_(f) — baqılğan yanmadan soñki kütle, o cümleden yapı, faydalı yük ve qalğan madde. ln — natural logarifm. v_e=T/\dot m tesirli sürati itüv quvetiniñ basım qısmını da esapqa ala; \dot m — musbet kütle sarfı. Bu qıymet sürat birliklerine saip, amma raketanıñ öz sürati degil.
Şartlı v_(e) = 3 km/s ve m_(0)/m_(f) = 2 alayıq. Δv = 3ln2 ≈ 2,08 km/s çıqa. Bu, belli bir raketanıñ hususiyeti ya da Yerden startta alınğan sürat degil, ideal yedekniñ misalidir. Kütleler teñ olsa, logarifm sıfır: bu modelde işçi madde sarf etmeden sürat artışı yoq.
Kerçek startta er çekimini, atmosferanı, itüv quvetiniñ yonelişini ve yanma müddetini esapqa almaq kerek. Bu neticeni orbital sürat yerine qoymaq bütün uçuşnı esaplamaq degil. NASA: ideal raketa teñlemesi, tesirli süratniñ birlikleri açıq kösterilgen tarifi, 4-cü teñleme.
Köterilmek ve orbitada qalmaq — eki ayrı vazife
Orbitağa çıqmaq içün raketa tek yüzeyden uzaqlaşmay, apparatqa yüzey boyunca yeterli sürat da bere. Uyğun yolda apparat devamlı Yerge doğru tüşe, amma altındaki yüzey egilgeni içün oña urulmayıp keçe. Kerekli tezleştirüvden soñ qarşılıqsız ideal orbitada «yuqarıda turmaq» içün motornı devamlı yandırmaq kerek degil. Kerçek alçaq orbitada qalğan atmosfera apparatnı yavaşlatıp, tüzeltüvler talap ete bile. NASA: orbita serbest tüşüv olaraq.
Tahmin etiñiz: raketa yuqarı uçqanda motorı söndürildi. O şu anda aşağıya areket ete başlaymı? Söndürilgeni onıñ orbitada qalaçağı içün yeterlimi?
Er eki sualge cevap — yoq. Qalğan sürat onı bir müddet yuqarı taşıy bile; er çekimi bu areket qısmını azayta. Soñki yol mevqige ve bütün süratge, o cümleden yan süratine bağlı. Yüksek tik sıçrav keri qaytuvnen bite bile; doğru yan sürati ise orbital tüşüvni mümkün ete.
Raketa startta kütle çıqarmaqnen alğan yeterli itüv quveti sayesinde er çekimini aşa. Orbitada ise çekim onıñ yolunı ege. Kelecek sefer start videosını seyretkende eki vaqiage baqıñız: apparat dayançtan ne vaqıt ayrıla ve yonelişi ne vaqıt tikten uzaqlaşa. Bular uçuşnıñ eki ayrı vazifesini köstere.