موشک در فشار اتمسفر یا محیط بالاتر چه تفاوتی خواهد داشت؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami رهام حسامی

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 1839

سپاس: 3342

جنسیت:

تماس:

موشک در فشار اتمسفر یا محیط بالاتر چه تفاوتی خواهد داشت؟

پست توسط rohamjpl »

پاسخ: بله، نیروی رو به جلو که راکت را به حرکت در می آورد - که رانش نامیده می شود - تحت تأثیر جو اطراف قرار می گیرد. همانطور که سعی خواهم کرد توضیح دهم در واقع دو روش مختلف وجود دارد که در آنها جو نیروی رانش را تغییر می دهد. اثر کلی کاهش نیروی رانش است.در دمای پایین تر، درک راندمان بالاتر (EPR بالاتر) بسیار آسان است. اما طبق دفترچه راهنما، فشار اتمسفر کمتر می تواند در زمانی که دما ثابت است، رانش بالاتری ایجاد کند. همچنین هنگامی که دما بالاتر از 102.2 درجه فارنهایت باشد، EPR دیگر در فشارهای جوی مختلف تغییر نمی کند.
در این پاسخ، یک موتور موشک وقتی از زیر زمین و بدون دریچه اگزوز به بیرون پرتاب می شود، به دلیل فشار برگشتی روی موتور موشک، کارایی کمتری دارد. چگونه می توان نازل موشک را تغییر داد تا در فشارهای محیطی بسیار بالاتر از جو زمین کارآمد باشد؟ نمونه‌های واقعی چنین ممکن است پرتاب از یک محیط گازی با فشار بالا مانند کاوشگر جو مشتری یا از زیر سطح یک مایع (مثلاً زیر آب) باشد؟
به عبارت دیگر: مانند شلیک از تفنگ اما با سوختن آهسته با محفظه اصلاح شده، آیا می توان از فشار برگشتی با انواع مختلف نازل موشک استفاده کرد؟با فرض ثابت بودن فشار محیط، این امر بی اهمیت است - شما به سادگی نازل را طوری طراحی می کنید که فشار صفحه خروجی با محیط مطابقت داشته باشد.
مشکل در سوال دیگر به این دلیل به وجود آمد که موتور در حال خروج از یک لوله بسته بود، جایی که فشار محیط به طور چشمگیری افزایش می یافت.
تغییر فشار محیط چیزی است که باعث ایجاد مشکل می شود. معمولاً در پرتاب موشک، فشار محیط در حال کاهش است... اگر واقعاً مشکل ایجاد می کند، می توانید از ترفندهایی مانند نازل های قابل افزایش استفاده کنید.
اگر فشار محیط به سرعت در حال افزایش است ... مطمئن نیستم. فکر می کنم می توانید از یک نازل جمع شونده استفاده کنید! هر چند که فقط با فکر کردن به آن سرم درد می کند.با برداشتن یک قدم به عقب، هدف کلی موتور موشک تبدیل گاز بسیار داغی است که در هر جهت (محصولات احتراق) به گاز بسیار داغی که عمدتاً در یک جهت حرکت می کند، تبدیل می کند.
نیمه دوم فرآیند کار برای نازل موشک است. عملکرد موشک به فشار هوای محیط بستگی دارد. توضیحات تصویر را در اینجا وارد کنید
اگزوز کم انبساط بد است زیرا جریان می تواند ناپایدار شود و به یک طرف نازل بچسبد، مانند زمانی که دوش به سختی روشن می شود و فقط آب می چکد. جریان بیش از حد منبسط شده بد است زیرا گازها پخش می شوند و همه در یک جهت حرکت نمی کنند و منجر به هدر رفتن انرژی جنبشی می شود.
همانطور که موشک بالاتر می رود و فشار هوا کمتر می شود، اندازه نازل بهینه تغییر می کند. اکثر موشک‌ها با داشتن چندین مرحله از این مشکل عبور می‌کنند، جایی که مرحله اول برای پرواز جوی بهینه شده است و نازل‌های نسبتاً کوچکی دارد. مرحله دوم دارای موتورهایی است که برای شرایط نزدیک به خلاء بهینه شده اند و نازل بسیار بزرگتری دارد. ویژگی تا حدودی غیرمعمول این این است که نازل‌های موشک بزرگ‌تر لزوماً نشان‌دهنده موتور موشک قوی‌تر نیستند.
با پرتاب از زیر دریا، من گمان می‌کنم که استفاده از راکت بسیار کمتر از اتکا به موتورهای شناوری یا پروانه‌ای باشد. من می دانم که برخی از زیردریایی های هسته ای می توانند موشک پرتاب کنند، اگرچه باید بررسی کنم که آیا آنها می توانند این کار را در زیر آب انجام دهند یا خیر. در مورد پرتاب از اعماق جو مشتری، خوب این احمقانه است. دما و فشار برای هر چیزی خیلی زیاد است که بتواند شکلی را حفظ کند که انسان تشخیص دهد. علاوه بر این، رسیدن به مدار پایین مشتری حدود 33000 متر بر ثانیه طول می‌کشد که بیشتر از چیزی است که موشک‌های شیمیایی می‌توانند به طور کلی ارائه کنند.
برای عملکرد بهینه، فشار گاز در انتهای نازل باید فقط با فشار محیط برابر باشد: اگر فشار اگزوز کمتر از فشار محیط باشد، آنگاه خودرو با اختلاف فشار بین بالای موتور و موتور کندتر می‌شود. خروج؛ از طرف دیگر، اگر فشار اگزوز بیشتر باشد، فشار اگزوزی که می‌توانست به رانش تبدیل شود، تبدیل نمی‌شود و انرژی هدر می‌رود.
برای حفظ این ایده‌آل برابری بین فشار خروجی اگزوز و فشار محیط، قطر نازل باید با افزایش ارتفاع افزایش یابد و فشار نازل طولانی‌تری برای عمل کردن (و کاهش فشار و دمای خروجی) ایجاد شود. تنظیم این افزایش به شکل سبک وزن دشوار است، اگرچه به طور معمول با سایر اشکال موتورهای جت انجام می شود. در موشک از یک نازل مصالحه سبک وزن استفاده می شود و مقداری کاهش در عملکرد اتمسفر زمانی رخ می دهد که در غیر از "ارتفاع طراحی" یا زمانی که دریچه گاز استفاده می شود.متغیر مهم دیگری به جز فشار محفظه و طراحی نازل وجود دارد که باید در نظر گرفته شود: موتور چگونه پیشران ها را به داخل محفظه پمپ می کند. موتور J-2، مانند مرحله پایین تر (و موتور F-1 بسیار قوی تر اما پایین تر از ISP با سوخت نفت سفید) از یک ژنراتور گاز (که اساساً اکسیژن و سوخت را می سوزاند، در اینجا هیدروژن) برای به حرکت درآوردن توربینی استفاده می کرد که اکسیژن و هیدروژن را به داخل پمپ می کرد. خود و اتاق اصلی. F-1 (با استفاده از نفت سفید به جای هیدروژن) با فشار ژنراتور گاز به اندازه کافی بالا طراحی شده بود تا پمپ ها را در هنگام پرتاب به حرکت درآورد، اما J-2 که برای عملیات خلاء طراحی شده بود، از فشار ژنراتور گاز کمتری برای به حرکت درآوردن پمپ های خود استفاده می کرد. ISP سطح دریا بسیار پایین نه تنها پشتیبان گیری معمول راکت ها را با فشار هوای سطح دریا منعکس می کند، بلکه یک توربو پمپ را نیز منعکس می کند که با همان فشار برگشتی کم خون می شود..hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضاتصویر
.
تصویر

ارسال پست