Newton ťahu
Newton je sila, ktorá za sekundu urýchli kilogram na meter za sekundu. Jablko s hmotnosťou asi 100 gramov tlačí na dlaň silou jedného newtonu. Raketový motor vyvrhuje stovky kilogramov plynu za sekundu rýchlosťou 3–4 km/s a získava ťah v miliónoch newtonov — meganewtonoch.
Ťah sa skladá z dvoch členov: hybnosti prúdu ṁ·vₑ a rozdielu tlakov v ústí dýzy. Preto ten istý motor ťahá pri zemi slabšie ako vo vákuu a tvar dýzy rozhoduje, kde pracuje lepšie. Raketa vzlietne, len keď je ťah väčší ako tiaž; ich pomer je pomer ťahu k tiaži.
| Označenie | N · kN · MN |
| Definícia | 1 N = 1 kg·m/s² — podľa druhého Newtonovho zákona F = ma |
| Ťah | F = ṁ·vₑ + (pₑ − pₐ)·Aₑ |
| Staré jednotky | 1 kgf = 9,80665 N · 1 tf = 9,807 kN · 1 lbf = 4,448 N |
| Vzlet | pomer ťahu k tiaži F / mg väčší ako 1 · pri raketách na štarte 1,2–1,6 |
| Typické hodnoty | jablko — 1 N · letecký motor — stovky kN · kvapalinový raketový motor — asi 2 MN · ťažká raketa — 30–70 MN |
01 · Definícia
Sila, hybnosť prúdu a tlak v ústí dýzy
Druhý Newtonov zákon: sila je hmotnosť krát zrýchlenie. Newton je sila, pri ktorej kilogram získa zrýchlenie 1 m/s². Motor sa odráža od vlastného prúdu: každú sekundu vyvrhne hmotnosť ṁ rýchlosťou vₑ a získa silu ṁ·vₑ — podľa tretieho zákona.
Druhý člen je tlak. Keď plyn v ústí dýzy tlačí silnejšie ako vzduch, ešte pridáva; keď slabšie, vzduch prúd stláča a uberá ťah. Dlhá dýza urýchli plyn viac a dobre pracuje vo vákuu, ale pri zemi prehráva. Krátka naopak. Špecifický impulz Isp je ťah vztiahnutý na tiaž paliva spotrebovaného za sekundu, v sekundách: čím vyšší, tým úspornejší motor.
Koľko newtonov treba na vzlet
Vyberte, čo sa má zdvihnúť, a nastavte ťah — stupnica je logaritmická, od 0,1 N do 100 MN. Tiaž je gravitačná sila mg. K vzletu dôjde, keď je ťah väčší ako tiaž.
Montážna hala: zostavte raketu z dielov
Raketa stojí v montážnej hale. Každý diel mení hmotnosť, odpor vzduchu a ťah: aerodynamický kryt tvar špičky, trup priemer nádrží a počet motorov, ktoré sa zmestia, chvostové plochy stabilitu pri max-Q, motor a dýza ťah a špecifický impulz. Naposledy zmenený diel je zvýraznený. Vpravo je hmotnosť po častiach, pomer ťahu k tiaži a rezerva rýchlosti. Keď je raketa hotová — «Vyviezť na rampu».
Zostavte raketu — a uvidíte, či vzlietne
Raketa sa zostavuje v montážnej hale vyššie: aerodynamický kryt, trup, chvostové plochy, motory, dýza, palivo a náklad. Na rampu vyjde to, čo je zostavené. Hlavná akcia je «Štart»: odpočítavanie, zážih, odpútanie, zvuková bariéra, maximálny dynamický tlak, vypnutie motorov a let zotrvačnosťou do najvyššieho bodu. V hale možno pridať druhý stupeň a zapnúť «Obrat na orbitu»: po odpútaní sa raketa nakláňa k horizontu, prvý stupeň sa oddeľuje a druhý naberá asi 7,8 km/s do boku — a ak je perigeum vyššie ako 160 km, raketa je na obežnej dráhe. Bez obratu je let zvislý, ako pri sondážnej rakete. Prvé sekundy bežia pomaly, ďalej je let zrýchlený; posúvač pod scénou ho pretáča. Vpravo je dýza v reze: tlak v ústí proti okolitému tlaku, od nich závisí tvar prúdu aj ťah.
—
02 · Prevod
| {n} | {v} | {note} |
Rýchly odhad: tona-sila je takmer 10 kN, sto ton ťahu asi 1 MN. Presnejšie — vynásobiť 9,807.
Americké motory sa často opisujú v librách-sily: milión lbf je 4,45 MN.
03 · Rády veličín
04 · Meracie prístroje
05 · Pravidlá zápisu
06 · Susedné jednotky
07 · Historický oddiel
Newton je odvodená jednotka SI: kilogram, meter a sekunda. Od roku 2019 je kilogram definovaný Planckovou konštantou a newton sa opiera o tú istú konštantu. Etalóny sily sú stroje, ktoré zaťažujú snímač známymi závažiami v známom tiažovom poli; najväčšie zvládajú niekoľko meganewtonov.
Ťah raketového motora nie je štítková konštanta. Závisí od okolitého tlaku, preto sa v parametroch uvádzajú dve čísla: na úrovni mora a vo vákuu. Staré príručky udávali ťah v tonách-sily; podľa GOST 8.417 je to jednotka mimo sústavy, ktorá sa na newtony prevádza vynásobením 9 807.
Katalóg veličín
celý register →Sedem základných jednotiek SI
Kvapka kyseliny zmení farbu šťavy, soľ zafarbí plameň, voda zamrzne po klepnutí. Pod nimi všetky listy Simetria podľa odborov a abecedne.
Otvoriť register →