Фізична сутність та формула сили тяги

Науково доведено, а практикою підтверджено, що на сьогодні єдиним способом досягти навколоземної орбіти і вийти на міжпланетний простір можливо лише завдяки реактивній силі тяги, що створюється ракетним двигуном .

У результаті горіння палива в двигуні ракети створюється тиск (рис. 1.9).

Гази, що утворилися в камері, тиснуть на стінки рівномірно на всі сторони у випадку, коли камера має замкнутий простір. Якщо в камері створити отвір площиною S, то газ під дією створеного горінням палива тиску, буде переміщатися через отвір зі швидкістю  і рівновага тиску всередині буде порушена. У результаті переміщення газу через визначену площину камери двигуна зі швидкістю  створюється сила тяги, величина якої визначається за формулою

 

         (1.26)

де  – витрата маси палива за секунду ;  – швидкість переміщення маси, що відкидається, відносно ракети ; S – площина отвору, через який газ зі швидкістю  буде стікати у зовнішнє середовище; P_B – величина тиску газів на внутрішню поверхню камери; P _А – величина атмосферного тиску на зовнішню поверхню камери.

 

 

Рисунок 1.9 – Параметри впливу на стікання газу

 

Якщо величина сили тяги  буде більшою за величину зовнішніх сил, основними з них є такі, як сила тяжіння, сила тертя та інші, то камера буде переміщатися в бік, протилежний напрямку переміщення газів. Щоб таке переміщення відбувалося тривалий час, слід підтримувати необхідний тиск у камері, а це можливо тільки за умови постійного горіння палива.

Дана формула свідчить, що створення сили тяги відбувається незалежно від навколишнього середовища.

Із формули (1.26) видно, що на зміну сили тяги впливають два основних параметри, це витрата маси палива за секундну  і швидкість переміщення маси , що відкидається, відносно ракети, на яку, в свою чергу, впливають конструктивні особистості вихідного блока камери. Основні параметри, що впливають на швидкість стікання газу, показані на рис. 1.9.

Питання для повторення та самоконтролю

1. Історія розвитку ракетної зброї.

2. Основні етапи становлення ракетної галузі в Україні.

3. Сутність реактивного руху.

4. Фізична сутність «Формули Ціолковського».

5. Основні питання, що вирішуються теорією польоту.

6. Найпростіші види руху твердого тіла.

7. Що називається поступальним та обертальним рухом?

8. Фізична сутність «Формули Мещерського».

9. Основні закони класичної механіки.

10. Фізична сутність рівняння руху тіла змінної маси.

11. Основне рівняння обертального руху.

Розділ 2

ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ ПРО РУХ РАКЕТ