Lépésről lépésre
Kezdve PC gyártják többlépcsős rakéta „- ezekkel a szavakkal annyiszor olvassuk az tudósít a dob a világ első mesterséges föld műholdak, a létesítmény a műholdas a nap, a dob egy helyet rakéta a Holdra. Csak egy rövid mondatot, valamint egy művészi munka a tudósok, mérnökök és munkások hazánk mögött a hat szó!
Melyek a modern többlépcsős rakéta? Miért van szükség, hogy alkalmazzák a tér rakéta repülés, amely egy nagy több szakaszban? Mi a műszaki hatás növekedése száma rakéta szakaszok?
Próbáljuk röviden válaszolni ezekre a kérdésekre. Végrehajtására vonatkozó űrrepülés igényel hatalmas tartalékok az üzemanyag. Ők olyan nagy, hogy nem lehet őket helyezni egy egyfokozatú rakéta tartályok. A jelenlegi szinten a mérnöki tudomány lehet építeni egy rakéta, amelynek a részesedése a tüzelőanyag volt, hogy akár 80-90% -át súlyát. A járatok más bolygókon igények üzemanyag tartalékok kell több száz, sőt több ezerszer nagyobb, mint a saját súlya a rakéta, és annak hasznos. Amikor az üzemanyag készletek, amely kezeli, hogy a tartályok egy egyfokozatú rakéták elérheti repülési sebesség akár 3-4 km / sec. Javítása rakéta motorok, a keresést a legelőnyösebb Tüzelőanyagtípusonként, használata jobb minőségű építési anyagok és további javítása a tervezési rakéták biztosan valamelyest növeli a sebességet az egyfokozatú rakétákat. De ahhoz, hogy térsebességeket továbbra is nagyon messze.
Ahhoz, hogy a szökési sebességet Ciolkovszkij javasolt a használata többlépcsős rakéta. A tudós maga képletesen nevezte őket „rakéta vonatok.” A véleménye szerint Ciolkovszkij rakéta vonat, vagy, ahogy mi mondjuk most, többlépcsős rakéta, meg kell állnia több rakétát szerelt egymás fölé. Csökkentse a rakéta általában a legnagyobb. Nem győzzük az egész „vonat”. Az egymást követő lépések kisebb és kisebb méretben.
Felszálláskor alsó rakétamotorokban dolgozni a Föld felszínét. Járnak, amíg a használat fel az összes üzemanyag a tartályokban. Amikor az első szakaszban tartályok üresek, akkor elválasztjuk a felső rakéta úgy, hogy ne terheljék a önsúly további repülés. Az első lépés választja el az üres tartályok egy ideig a tehetetlenség továbbra repülni fel, majd a földre esik. Hogy mentse az első lépés az újrafelhasználás biztosítani tudja a süllyedés ejtőernyővel.
Elválasztása után az első szakaszban szerepel a munkát motor második szakaszban. Ők kezdenek viselkedni, amikor a rakéta már emelkedett egy bizonyos magasságban, és egy jelentős sebesség a repülés. A motorok a második szakasz diszpergáló rakéta tovább növeli a sebességet néhány kilométer másodpercenként. Felhasználása után az összes tüzelőanyag tartályában a második szakaszban, és visszaállítja azt. További járat kompozit rakéta motorok a munka biztosít a harmadik szakaszba. Ezután állítsa vissza a harmadik szakaszban. A sorban alkalmas motorok negyedik szakasza. Teljesítik munkájukat, növeli a sebességet a rakéta egy bizonyos összeget, majd ad helyet az ötödik szakaszban a motorok. A visszaállítás után az ötödik szakaszban a hatodik munkába motorokat.
Található két oldalán, és a következő pedig az a szám, melynek témája a tér rakéta, lehet, hogy összecsukható modell szerint. Ehhez hajtsa az oldalt végig, mint az ábrán látható.
Így minden egyes szakaszában a rakéta repülési sebesség növeli egymás, és az utolsó felső szintje eléri az előírt vákuum teret sebességét. Ha a feladat elvégzésére a leszállás egy másik bolygón, és visszatér a Földre, majd kiadja az űrbe rakéta, viszont kell állnia több lépésben, egymás benne során az ereszkedést a bolygó és a felszállási belőle.
Érdekes, hogy milyen hatása lesz a használata számos rakéta szakaszaiban.
Vegyünk egy egyfokozatú rakéta egy kezdő súlya 500 t Tegyük fel, hogy a tömeg a következőképpen oszlik meg :. Payload - 1 tonna száraz tömegére lépések - 99,8 m és a tüzelőanyag - 399,2 T Ennek megfelelően, a strukturális tökéletességét a rakéta úgy, hogy a súlyt. üzemanyag 4-szer száraz tömegének a színpad, hogy van, a súlya a rakéta üzemanyag nélküli és a hasznos teher. Száma Ciolkovszkij, azaz rakétaindítást tömegarány súlyánál használata után fel az összes üzemanyag lesz egyenlő 4,96 erre rakéta. Ez a szám és a mennyiség az áramló gáz a motor sebessége a fúvóka meghatározott sebességgel, amely elérheti a rakéta. Térjünk most próbálja helyettesíteni az egyfokozatú kétfokozatú rakéta. Ismét veszünk teherbírása 1 m és feltételezik, hogy a konstruktív tökéletesség szakaszok és lejárati gáz sebessége ugyanaz marad, mint az egyfokozatú rakéta. Ezt követően, ahogy számításokkal, hogy elérjék ugyanazt a sebességet a repülés, valamint az első esetben van szükség, mert egy kétfokozatú rakéta egy teljes súlya mindössze 10,32 m, ami majdnem 50-szer könnyebb, mint egyfokozatú. A száraz tömeg a kétfokozatú rakéta lehet 1,86 m, és a tömeg a tüzelőanyag, elhelyezett mindkét szakaszban, -. 7,46 m Amint látható, ebben a példában, a csere egy egyfokozatú kétfokozatú rakéta 54 alkalommal lehetővé teszi, hogy csökkentsék a fém-fogyasztást és üzemanyag távon végrehajtása során, ugyanahhoz a hasznosadat .
Vegyük például a űrkilövő egy hasznos 1 t Tegyük a rakéta kell szúrnia sűrű légkör, és levették a vákuum, hogy dolgozzon ki a szökési sebességet -. 11.2 km / sec. A mi látható diagramok tömegének változását térben rakéta tömegének megfelelő frakció tüzelőanyag minden egyes szakaszában, és a fokozatok számára (lásd. P. 22).
Könnyen kiszámítható, hogy ha össze egy rakéta motorok esetében, amelyeket dobni gázok sebessége 2400 m / sec az egyes lépéseket az üzemanyag, számviteli csak 75% -ban, akkor is, ha a készülék hat rakéta szakaszában felszálló súlya lenne nagyon nagy - mintegy 5,5 ezer. tonna. javítása szerkezeti jellemzői a rakéta szakaszában, lehetséges, hogy jelentős csökkenése a kiindulási súly. Például, ha az üzemanyag 90% -át a súly mértékben hat rakéta súlya 400 tonna.
Kivételesen nagy hatással él nagy energiájú rakéta-üzemanyag és hatékonyságának javítása érdekében a motorokat. Ha ily módon növeli a sebességet áramló gáz a motor fúvóka csak 300 m / sec, így azt az értéket mutatja a grafikon - 2700 m / sec, a dob rakéta tömeg csökkenteni lehetne többször is. A hatfokozatú rakéta, amelyben a tömeg a tüzelőanyag csak 3-szor a súlya a építési szakaszban, majd egy kezdő súlya körülbelül 1,5 ezer. T. Redukáló a súlya a szerkezet 10% a teljes tömegére vonatkoztatva minden egyes szakaszában, tudjuk csökkenteni a kiindulási tömeg a rakéta ugyanaz fokozatok száma akár 200 m.
Ha növeli a lejárati gáz sebessége 300 m / s, vagyis hogy azt egyenlő 3 ezer. M / s lesz még nagyobb súlycsökkenést. Például, hat tüzelőanyag-rakéta egy frakciójának tömege 75%, lesz egy kezdő súlya 600 tonna. A súlyának növelése frakció a tüzelőanyag 90%, lehetséges, hogy hozzon létre egy helyet rakéta csak két szakaszban. Súlya lenne körülbelül 850 m. Növelésével 2-szer a több szakaszban, lehetséges, hogy csökkentse a súlyt a rakéta 140 m. A hat lépésben felszálló súlya csökken, 116 m.
Itt van, hogy befolyásolja a fokozatok száma és azok kiváló kialakítás és a lejárat gáz sebessége a súlya a rakéta.
Amikor a rakéta repülési más bolygókra szükséges üzemanyag-fogyasztás nem korlátozódik a mennyiség, amely szükséges a gyorsítás felszállás közben a Földről. Közeledik egy másik bolygóra, az űrhajó körén belül a gravitáció, és elkezdi megközelíteni a felületén növekvő sebességgel. Ha egy bolygó mentes légkör, képes visszafizetni legalább egy részét a sebesség, a rakéta az ősszel, hogy a bolygó felszínén alakul ki ugyanazt a sebességet, ami szükséges az indulás ezen a bolygón, ami szökési sebesség. Az érték a szökési sebességet, mint ismeretes, különböző mindegyik bolygó. Például, Mars egyenlő 5.1 km / sec, a Venus - 10,4 km / s a Moon - 2.4 km / sec. Ebben az esetben, amikor a rakéta repül fel a vonzáskörében a bolygó, amely bizonyos sebesség relatív az utolsó, a becsapódási sebesség még nagyobb. Például a második szovjet tér rakéta elérte a Hold felszínén sebességgel 3,3 km / sec. Ha a feladat, hogy sima leszállást a Holdon rakéta, a rakéta fedélzetén szükség további tartalékok az üzemanyag. Mivel biztosítani kell, hogy a rakéta már kifejlesztett egy hasonló sebességgel, hogy fizesse vissza a sebesség szükséges, hogy használja fel az azonos mennyiségű üzemanyagot. Következésképpen a tér rakéta, amelynek célja a biztonságos szállítás a Hold felszínén egy rakomány kell végeznie jelentős üzemanyag tartalékok. Egyfokozatú rakéta egy hasznos 1 m kell egy súlya 3-4,5 m, attól függően, hogy építő tökéletessége.
Korábban már kimutatták, milyen hatalmas tömeg kell rakéták fuvaroznak űrbe, 1 m. És most azt látjuk, hogy a rakomány csak egy harmadik vagy akár egy negyedik frakció biztonságosan lehet engedni a Hold felszínén. A többi meg kell történnie az üzemanyagtartályban tárolni, és a motorvezérlő rendszer.
Ami végül is kell, hogy legyen a kiindulási tömeg a tér rakéta, amelynek célja a biztonságos szállítását a Hold felszínén tudományos berendezések vagy más rakományt súlyú 1 tonna?
Ahhoz, hogy egy ötlet ilyen típusú hajók, a rajzba ideiglenesen megjelenő keretében ötfokozatú rakéta, szállításra szánt a tartály a Hold felszínén a tudományos berendezések, súlya 1 tonna. A számítás ez a rakéta volt a műszaki adatok bemutatott nagyszámú könyvek (például a könyvben G. Sinyareva Feodos'ev és a „Bevezetés a rakétatechnika”, és Sutton „Rocket motorok”).
Azt vették rakétamotorokban működő folyékony üzemanyag. Táplálására tüzelőanyagnak egy égéstérbe, feltéve turbószivattyú szerelvények által működtethető bomlástermékek hidrogén-peroxid. Az átlagos sebessége áramló gáz, hogy az első stádiumú hajtómű be van hozott egyenlő 2400 m / sec. Motorok felső szakaszában működik kifinomult hangulatot a vákuumban, ezért a hatékonyságukat valamivel nagyobb, és a lejárat gázsebesség venni 2700 m / sec. A szerkezeti jellemzőket értékek ilyen lépéseket tettek, amelyek előfordulnak rakéta leírt a szakirodalomban.
következő tömeg jellemzőit tér rakéta fordult kiválasztott kezdeti adatok: felszállás tömeg 3348 m beleértve 2892 T - üzemanyag 455 m - 1 t építési és - a hasznos teher. A súlya az egyes lépéseket a következőképpen oszlik meg :. első szakasz - 2760 m, és a második - 495 m, és a harmadik - 75,5 m, a negyedik - 13,78 m, az ötödik - 2,72 m rakéta magassága elérte a 60 m, átmérője az alsó szakaszban - 10 m.
Az első szakaszban 19 motor ellátott tolóerő 350 tonnás. A második - a 3 azonos motor, a harmadik - három motort egy tolóerő 60 tonna, a negyedik -. Az egyik egy tolóerő 35 tonna, és az utolsó szakaszban - motor tolóerő 10 tonna.
Amikor leveszi a Föld felszíne első szakaszban rakétamotorokban szétszéledtek a sebessége 2 km / sec. Újraindítás után az üres ház az első szakaszban a következő három szakaszban motorok és rakéta megszerzi a szökési sebesség.
További gurul rakéta repül a Holdra. Megközelítette a felületére, egy rakéta fúvóka pedig lefelé. Tartalmazza a motor ötödik szakasz. Ez csillapítja a csökkenő sebesség, és a rakéta óvatosan leengedjük a Hold felszínén.
Az illusztráció és kapcsolódó számításokat természetesen nem jelentenek igazi holdrakéta design. Ők csak így egy első ötlet a skála a kozmikus többlépcsős rakétát. Egyértelmű, hogy a rakéta kialakítása, mérete és súlya függ a fejlettségi szintet a tudomány és technológia, a rendelkezésre álló anyagokat a tervezők, a használt rakéta motorok és az üzemanyag minősége, a készség az építők. Létrehozása tér rakéta végtelen teret kreatív tudósok, mérnökök és technikusok. Ezen a területen van még, hogy sok felfedezések és találmányok. És minden új eredmény meg fogja változtatni a jellemzői a rakéták.
Mivel a modern repülőgépek, mint például az „IL-18”, „TU-104”, „TU-114” nem tetszik, hogy a repülőgépek repültek a század elején, és űrrakétákat folyamatosan javult. Idővel az űrrepülés rakéta motorok fogják használni nem csak az energia kémiai reakciók, de más energiaforrások, mint például a nukleáris energia folyamatokat. A változó rakéta motorok kialakítása és típusa változás rakéták magukat. De figyelemre méltó elképzelés Ciolkovszkij, hogy egy „rakéta vonat” mindig tartozik egy tiszteletre méltó szerepet a tanulmány a hatalmas kiterjedésű térben.