Рабочая масса

редактировать

Рабочая масса, также называемая реакционной массой, является массой, против которой работает система, чтобы произвести ускорение. В случае ракеты, например, реакционная масса - это топливо, выброшенное назад для обеспечения движения. Любое ускорение требует обмена импульсом, который можно рассматривать как «единицу движения». Импульс связан с массой и скоростью, как это определяется формулой P = mv, где P - импульс, m - масса, а v - скорость. Скорость тела легко изменить, но в большинстве случаев масса - нет, что делает это важным.

Ракеты и реактивные двигатели, подобные ракетам

В ракетах полное изменение скорости можно рассчитать (используя уравнение ракеты Циолковского ) следующим образом:

Δ v знак равно U пер ⁡ (м + ММ) {\ displaystyle \ Delta \, v = u \, \ ln \ left ({\ frac {m + M} {M}} \ right)}\ Delta \, v = u \, \ ln \ left ({\ frac {m + M} {M}} \ right)

где:

  • v = скорость корабля.
  • u = скорость истечения.
  • M = масса корабля, не включая рабочую массу.
  • m = общая масса, выброшенная из корабля (рабочая масса

Термин "рабочая масса" используется в основном в аэрокосмической отрасли. В более «приземленных» примерах рабочая масса обычно обеспечивается Землей, которая содержит такой большой импульс по сравнению с большинством транспортных средств, что величину, которую она набирает или теряет, можно игнорировать. Однако в случае самолета рабочей массой является воздух, а в случае ракеты - это само ракетное топливо. В большинстве ракетных двигателей используется легкое топливо (жидкий водород, кислород или керосин ), разогнанное до сверхзвуковых скоростей. Однако в ионных двигателях в качестве реакционной массы часто используются более тяжелые элементы, такие как ксенон, которые разгоняются до гораздо более высоких скоростей с помощью электрических полей.

Во многих случаях рабочая масса отделена от энергии, используемой для ее ускорения. В автомобиле двигатель передает мощность на колеса, которые затем ускоряют Землю назад, заставляя машину двигаться вперед. Однако это не относится к большинству ракет, где ракетное топливо является рабочей массой, а также источником энергии. Это означает, что ракеты прекращают ускоряться, как только у них заканчивается топливо, независимо от других источников энергии, которые они могут иметь. Это может быть проблемой для спутников, которые необходимо часто перемещать, так как это ограничивает их срок службы. Как правило, скорость истечения должна быть близкой к скорости корабля для оптимальной энергоэффективности. Это ограничение ракетной тяги - одна из основных причин постоянного интереса к технологии полевой тяги.

См. Также

Последняя правка сделана 2021-06-21 03:47:00
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте