Niutơn lực đẩy
Niutơn là lực làm một kilôgam tăng tốc thêm một mét trên giây trong một giây. Quả táo nặng khoảng 100 gam đè lên lòng bàn tay với lực một niutơn. Động cơ tên lửa phụt ra hàng trăm kilôgam khí mỗi giây với vận tốc 3–4 km/s và nhận được lực đẩy hàng triệu niutơn — tức là mêganiutơn.
Lực đẩy gồm hai số hạng: xung lượng của luồng phụt ṁ·vₑ và chênh lệch áp suất ở miệng loa phụt. Vì thế cùng một động cơ ở mặt đất đẩy yếu hơn trong chân không, còn hình dạng loa phụt quyết định nó làm việc tốt nhất ở đâu. Tên lửa chỉ cất cánh khi lực đẩy lớn hơn trọng lượng; tỉ số giữa chúng là tỉ số lực đẩy trên trọng lượng.
| Ký hiệu | N · kN · MN |
| Định nghĩa | 1 N = 1 kg·m/s² — theo định luật II Newton F = ma |
| Lực đẩy | F = ṁ·vₑ + (pₑ − pₐ)·Aₑ |
| Đơn vị cũ | 1 kgf = 9,80665 N · 1 tf = 9,807 kN · 1 lbf = 4,448 N |
| Cất cánh | tỉ số lực đẩy trên trọng lượng F / mg lớn hơn 1 · tên lửa lúc phóng có 1,2–1,6 |
| Giá trị điển hình | quả táo — 1 N · động cơ máy bay — hàng trăm kN · động cơ tên lửa lỏng — khoảng 2 MN · tên lửa hạng nặng — 30–70 MN |
01 · Định nghĩa
Lực, xung lượng luồng phụt và áp suất ở miệng loa phụt
Định luật II Newton: lực bằng khối lượng nhân gia tốc. Niutơn là lực làm một kilôgam có gia tốc 1 m/s². Động cơ đẩy vào chính luồng phụt của mình: mỗi giây nó phụt ra khối lượng ṁ với vận tốc vₑ và nhận lực ṁ·vₑ — theo định luật III.
Số hạng thứ hai là áp suất. Nếu khí ở miệng loa phụt ép mạnh hơn không khí, nó còn đẩy thêm; nếu yếu hơn, không khí bóp luồng phụt lại và lấy mất lực đẩy. Loa phụt dài tăng tốc khí mạnh hơn và làm việc tốt trong chân không, nhưng ở mặt đất thì thua. Loa phụt ngắn thì ngược lại. Xung lượng riêng Isp là lực đẩy trên trọng lượng nhiên liệu tiêu hao mỗi giây, tính bằng giây: càng cao thì động cơ càng tiết kiệm.
Cần bao nhiêu niutơn để cất cánh
Chọn vật cần nâng và đặt lực đẩy — thang logarit, từ 0,1 N đến 100 MN. Trọng lượng là lực hấp dẫn mg. Cất cánh khi lực đẩy lớn hơn trọng lượng.
Xưởng: lắp ráp tên lửa từ các bộ phận
Tên lửa đứng trong xưởng lắp ráp. Mỗi bộ phận thay đổi khối lượng, lực cản không khí và lực đẩy: chóp mũi — hình dạng mũi, thân — đường kính thùng nhiên liệu và số động cơ lắp được, cánh ổn định — độ ổn định ở max-Q, động cơ và loa phụt — lực đẩy và xung lượng riêng. Bộ phận vừa thay gần nhất được làm nổi bật. Bên phải là khối lượng theo từng phần, tỉ số lực đẩy trên trọng lượng và dự trữ vận tốc. Khi tên lửa sẵn sàng — «Đưa ra bệ phóng».
Lắp ráp tên lửa — và xem nó có bay lên không
Tên lửa được lắp ráp trong xưởng ở trên: chóp mũi, thân, cánh ổn định, động cơ, loa phụt, nhiên liệu và tải trọng. Thứ đã lắp xong sẽ được đưa ra bệ. Thao tác chính là «Phóng»: đếm ngược, đánh lửa, rời bệ, vượt bức tường âm thanh, áp suất động lực cực đại, tắt động cơ và bay quán tính đến điểm cao nhất. Trong xưởng có thể thêm tầng thứ hai và bật «Chuyển hướng lên quỹ đạo»: sau khi rời bệ, tên lửa nghiêng dần về phía chân trời, tầng thứ nhất tách ra, tầng thứ hai đạt khoảng 7,8 km/s theo phương ngang — và nếu cận điểm cao hơn 160 km, tên lửa đã vào quỹ đạo. Không chuyển hướng thì bay thẳng đứng, như tên lửa địa vật lý. Những giây đầu chạy chậm, sau đó chuyến bay được tua nhanh; thanh trượt dưới cảnh cho phép tua lại. Bên phải là mặt cắt loa phụt: áp suất ở miệng loa phụt so với áp suất bên ngoài, chúng quyết định hình dạng luồng phụt và lực đẩy.
—
02 · Quy đổi
| {n} | {v} | {note} |
Tính nhanh: một tấn lực gần bằng 10 kN, một trăm tấn lực đẩy khoảng 1 MN. Chính xác hơn — nhân với 9,807.
Động cơ Mỹ thường được mô tả bằng pound lực: một triệu lbf là 4,45 MN.
03 · Bậc độ lớn
04 · Dụng cụ đo
05 · Quy tắc viết
06 · Các đơn vị lân cận
07 · Phần lịch sử
Niutơn là đơn vị dẫn xuất SI: kilôgam, mét và giây. Từ năm 2019 kilôgam được định nghĩa qua hằng số Planck, và niutơn cũng dựa vào hằng số đó. Chuẩn lực là những máy chất tải lên cảm biến bằng quả cân đã biết trong trường hấp dẫn đã biết; máy lớn nhất chịu được vài mêganiutơn.
Lực đẩy của động cơ tên lửa không phải là hằng số ghi trong hộ chiếu. Nó phụ thuộc áp suất bên ngoài, nên trong thông số người ta ghi hai con số: ở mực nước biển và trong chân không. Sách tra cứu cũ ghi lực đẩy bằng tấn lực; theo GOST 8.417 đó là đơn vị ngoài hệ, đổi ra niutơn bằng cách nhân với 9 807.
Danh mục đại lượng
toàn bộ chỉ mục →Bảy đơn vị cơ sở của SI
Một giọt axit đổi màu nước ép, muối nhuộm màu ngọn lửa, nước đóng băng sau một cú gõ. Bên dưới là mọi trang của Simetrium, theo ngành và theo thứ tự chữ cái.
Mở chỉ mục →