İtki newtonu
Newton, bir kilogramı bir saniyede saniyede bir metre hızlandıran kuvvettir. Yaklaşık 100 gramlık bir elma avuca bir newtonluk kuvvetle bastırır. Bir roket motoru saniyede yüzlerce kilogram gazı 3–4 km/s hızla dışarı atar ve milyonlarca newton itki elde eder — meganewtonlar.
İtki iki terimden oluşur: jetin momentumu ṁ·vₑ ve lüle çıkışındaki basınç farkı. Bu yüzden aynı motor yerde boşluktakinden daha zayıf iter, lülenin biçimi de nerede daha iyi çalışacağını belirler. Roket ancak itki ağırlıktan büyükse kalkar; ikisinin oranı itki/ağırlık oranıdır.
| Gösterim | N · kN · MN |
| Tanım | 1 N = 1 kg·m/s² — Newton’un ikinci yasasına göre F = ma |
| İtki | F = ṁ·vₑ + (pₑ − pₐ)·Aₑ |
| Eski birimler | 1 kgf = 9,80665 N · 1 tf = 9,807 kN · 1 lbf = 4,448 N |
| Kalkış | itki/ağırlık oranı F / mg 1’den büyük · roketlerde kalkışta 1,2–1,6 |
| Tipik değerler | elma — 1 N · uçak motoru — yüzlerce kN · sıvı yakıtlı roket motoru — yaklaşık 2 MN · ağır roket — 30–70 MN |
01 · Tanım
Kuvvet, jet momentumu ve çıkıştaki basınç
Newton’un ikinci yasası: kuvvet, kütle ile ivmenin çarpımına eşittir. Newton, bir kilograma 1 m/s² ivme veren kuvvettir. Motor kendi jetinden itilir: her saniye ṁ kütlesini vₑ hızıyla dışarı atar ve ṁ·vₑ kuvvetini alır — üçüncü yasaya göre.
İkinci terim basınçtır. Lüle çıkışında gaz havadan daha güçlü bastırıyorsa itmeye devam eder; daha zayıfsa hava jeti sıkıştırır ve itkiden çalar. Uzun lüle gazı daha çok hızlandırır ve boşlukta iyi çalışır, ama yerde kaybeder. Kısa lüle tam tersi. Özgül itki Isp, itkinin saniyede harcanan yakıtın ağırlığına oranıdır, saniye cinsinden: ne kadar yüksekse motor o kadar tutumludur.
Kalkmak için kaç newton gerekir
Neyi kaldıracağınızı seçin ve itkiyi ayarlayın — ölçek logaritmiktir, 0,1 N’dan 100 MN’a kadar. Ağırlık, yer çekimi kuvveti mg’dir. İtki ağırlıktan büyük olduğunda kalkış olur.
Garaj: roketi parçalardan toplayın
Roket montaj atölyesinde duruyor. Her parça kütleyi, hava direncini ve itkiyi değiştirir: burun konisi burnun biçimini, gövde tankların çapını ve kaç motorun sığacağını, kanatçıklar max-Q’da kararlılığı, motor ve lüle itkiyi ve özgül itkiyi. En son değiştirilen parça vurgulanır. Sağda: parçalara göre kütle, itki/ağırlık oranı ve hız payı. Roket hazır olduğunda — «Rampaya çıkar».
Roketi toplayın — ve kalkıp kalkmayacağını görün
Roket yukarıdaki garajda toplanır: burun konisi, gövde, kanatçıklar, motorlar, lüle, yakıt ve yük. Kaideye ne toplandıysa o çıkar. Ana eylem «Fırlat» düğmesidir: geri sayım, ateşleme, kalkış, ses duvarı, en yüksek dinamik basınç, motorların kapanması ve en yüksek noktaya kadar serbest uçuş. Garajda ikinci kademe eklenebilir ve «Yörüngeye dönüş» açılabilir: kalkıştan sonra roket ufka doğru yatar, birinci kademe ayrılır, ikincisi yana doğru yaklaşık 7,8 km/s kazanır — yerberi 160 km’nin üzerindeyse roket yörüngededir. Dönüş olmadan uçuş dikeydir, bir sonda roketi gibi. İlk saniyeler yavaş akar, sonra uçuş hızlandırılır; sahnenin altındaki kaydırıcı onu sarar. Sağda lülenin kesiti: çıkıştaki basınç dış basınca karşı; jetin biçimi ve itki bunlara bağlıdır.
—
02 · Dönüşüm
| {n} | {v} | {note} |
Hızlı hesap: bir ton-kuvvet yaklaşık 10 kN, yüz ton itki yaklaşık 1 MN. Daha doğrusu — 9,807 ile çarpın.
Amerikan motorları çoğu zaman pound-kuvvet ile tanımlanır: bir milyon lbf 4,45 MN’dir.
03 · Büyüklük mertebeleri
04 · Ölçüm aletleri
05 · Yazım kuralları
06 · Komşu birimler
07 · Tarihsel bölüm
Newton türetilmiş bir SI birimidir: kilogram, metre ve saniye. 2019’dan beri kilogram Planck sabitiyle tanımlanır ve newton da ona dayanır. Kuvvet etalonları, bilinen bir yer çekimi alanında bilinen ağırlıklarla bir algılayıcıyı yükleyen makinelerdir; en büyükleri birkaç meganewton uygular.
Bir roket motorunun itkisi katalogdaki sabit bir değer değildir. Dış basınca bağlıdır, bu yüzden özelliklerde iki sayı verilir: deniz seviyesinde ve boşlukta. Eski el kitapları itkiyi ton-kuvvet olarak verirdi; GOST 8.417’ye göre bu SI dışı bir birimdir ve 9 807 ile çarpılarak newtona çevrilir.
Büyüklük kataloğu
tüm dizin →SI’nin yedi temel birimi
Bir damla asit suyun rengini değiştirir, tuz alevi boyar, su bir vuruşla donar. Altlarında Simetrium’un tüm sayfaları, alanlara göre ve alfabetik olarak.
Dizini aç →