Kodėl raketos kyla lanku? Kodėl raketa kyla? Kam taip aukštai paleisti raketas

data

02 spalio mėn 2013

Raketos kyla į kosmosą degdamos skystąjį arba kietąjį kurą. Uždegus didelio stiprumo degimo kamerose, šis kuras, dažniausiai susidedantis iš kuro ir oksidatoriaus, išskiria milžiniškus šilumos kiekius, sukurdamas labai aukštą slėgį, kuris per besiplečiančius purkštukus priverčia degimo produktus link žemės paviršiaus.

Kadangi degimo produktai teka žemyn iš purkštukų, raketa kyla aukštyn. Šis reiškinys paaiškinamas trečiuoju Niutono dėsniu, pagal kurį kiekvienam veiksmui yra lygi ir priešinga reakcija. Kadangi skysto kuro variklius lengviau valdyti nei kietojo kuro variklius, jie dažniausiai naudojami kosminėse raketose, pavyzdžiui, kairėje pavaizduotoje raketoje Saturn V. Ši trijų pakopų raketa sudegina tūkstančius tonų skysto vandenilio ir deguonies, kad išstumtų erdvėlaivį į orbitą.

Kad greitai pakiltų, raketos trauka turi viršyti jos svorį maždaug 30 procentų. Be to, jei erdvėlaivis įskris į žemąją Žemės orbitą, jis turi pasiekti maždaug 8 kilometrų per sekundę greitį. Raketų trauka gali siekti kelis tūkstančius tonų.

1. Penki pirmosios pakopos varikliai raketą pakelia į 50-80 kilometrų aukštį. Sunaudojus pirmos pakopos degalus, jis atsiskirs ir įsijungs antrosios pakopos varikliai.
2. Praėjus maždaug 12 minučių po paleidimo, antroji pakopa raketą pristato į daugiau nei 160 kilometrų aukštį, o po to ji atsiskiria tuščiais bakais. Pabėgimo signalas taip pat atsiskiria.
3. Vienu trečios pakopos varikliu pagreitinta raketa išstumia erdvėlaivį „Apollo“ į laikiną žemos Žemės orbitą maždaug 320 kilometrų aukštyje. Po trumpos pertraukėlės vėl įsijungia varikliai, padidindami erdvėlaivio greitį iki maždaug 11 kilometrų per sekundę ir nukreipdami jį link Mėnulio.

Pirmosios pakopos F-1 variklis degina degalus ir į aplinką išskiria degimo produktus.

Išskridęs į orbitą erdvėlaivis „Apollo“ gauna greitėjantį impulsą Mėnulio link. Tada atsiskiria trečioji pakopa ir erdvėlaivis, susidedantis iš komandos ir Mėnulio modulių, įskrieja į 100 kilometrų orbitą aplink Mėnulį, po kurios Mėnulio modulis nusileidžia. Mėnulyje apsilankiusius astronautus pristačius į komandinį modulį, Mėnulio modulis atsiskiria ir nustoja veikti.

Dabar galite grožėtis kosminės raketos pakilimu per televiziją ir filmuose. Raketa stovi vertikaliai ant betoninės paleidimo aikštelės. Pagal komandą iš valdymo centro įsijungia varikliai, apačioje matome užsiliepsnojančią liepsną, girdime vis stiprėjantį riaumojimą. Ir taip raketa dūmų dvelksmu pakyla nuo Žemės ir iš pradžių lėtai, o paskui vis greičiau ir greičiau kyla aukštyn. Po minutės ji jau tokiame aukštyje, kad lėktuvai nepasiekia, o dar po minutės – Kosmose, netoli Žemės esančioje beorėje erdvėje.

Raketiniai varikliai vadinami reaktyviniais varikliais. Kodėl? Mat tokiuose varikliuose traukos jėga yra reakcijos jėga (priešprieša) jėgai, kuri priešinga kryptimi meta karštų dujų srautą, gaunamą degant kurui specialioje kameroje. Kaip žinote, pagal trečiąjį Niutono dėsnį šios reakcijos jėga yra lygi veikimo jėgai. Tai yra, jėga, kuri pakelia raketą į kosmosą, yra lygi jėgai, kurią sukuria karštos dujos, išeinančios iš raketos antgalio. Jei jums atrodo neįtikėtina, kad dujos, kurios turėtų būti eterinės, išmeta sunkią raketą į kosmoso orbitą, prisiminkite, kad guminiuose cilindruose suspaustas oras sėkmingai palaiko ne tik dviratininką, bet ir sunkiuosius savivarčius. Baltai įkaitusios dujos, sklindančios iš raketos antgalio, taip pat kupinos jėgos ir energijos. Tiek, kad po kiekvieno raketos paleidimo paleidimo aikštelė yra suremontuojama pridedant betono, kurį išmušė ugnies viesulas.

Trečiasis Niutono dėsnis gali būti suformuluotas kitaip kaip impulso išsaugojimo dėsnis. Impulsas yra masės ir greičio sandauga. Pagal impulso išsaugojimo dėsnį raketos paleidimą galima apibūdinti taip.

Iš pradžių kosminės raketos impulsas ramybės būsenoje paleidimo aikštelėje buvo lygus nuliui (didelė raketos masė padauginta iš nulinio greičio). Bet dabar variklis įjungtas. Kuras dega, todėl susidaro didžiulis kiekis degimo dujų. Jie turi aukštą temperatūrą ir teka iš raketos antgalio viena kryptimi, žemyn, dideliu greičiu. Tai sukuria žemyn nukreiptą impulso vektorių, kurio dydis yra lygus išeinančių dujų masei, padaugintai iš tų dujų greičio. Tačiau dėl impulso išsaugojimo dėsnio bendras kosminės raketos impulsas paleidimo aikštelės atžvilgiu vis tiek turėtų būti lygus nuliui. Todėl iš karto atsiranda impulso vektorius, subalansuojantis „raketų išmestų dujų“ sistemą. Kaip atsiras šis vektorius? Dėl to, kad iki tol nejudėdama stovėjusi raketa pradės judėti aukštyn. Kilimo impulsas bus lygus raketos masei, padaugintai iš jos greičio.

Jei raketos varikliai yra galingi, raketa labai greitai įgaus greitį, kurio pakaktų erdvėlaiviui paleisti į žemos Žemės orbitą. Šis greitis vadinamas pirmuoju pabėgimo greičiu ir yra maždaug 8 kilometrai per sekundę.

Raketų variklio galią pirmiausia lemia tai, koks kuras yra deginamas raketų varikliuose. Kuo aukštesnė kuro degimo temperatūra, tuo galingesnis variklis. Ankstyviausiuose sovietiniuose raketiniuose varikliuose kuras buvo žibalas, o oksidatorius – azoto rūgštis. Dabar raketose naudojami aktyvesni (ir nuodingesni) mišiniai. Šiuolaikinių amerikietiškų raketų variklių kuras yra deguonies ir vandenilio mišinys. Deguonies ir vandenilio mišinys yra labai sprogus, tačiau degdamas išskiria didžiulį energijos kiekį.

Atmintis 45>kodėl XX a technologijos lygis neleido raketoms pakilti nuo neparuošto paviršiaus

Koks sprogimas!

Atmintis 45> Aptarkime vieną aspektą, kodėl paleidimo aikštelė arba (taktinėms raketoms) specialus statinis įrenginys buvo būtinai reikalingas XX amžiaus raketai.

Taigi, aš esu susijaudinęs. Vos Dumbui pradėjus apibūdinti savo viziją apie aspektus, mano klaviatūra suvirpa iš siaubo, tikėdamasi, kad ant jos kils dar vienas ašarų srautas.

Atmintis 45> Visos taktinės raketos yra iš granatos paleidimo vamzdžio,

Puiku! Bet mes jau prie to pripratome, tai dar nesukelia mūsų ašarų.

Atmintis 45> Aviacijoje ši problema buvo išspręsta XX amžiaus pradžioje įrengiant orlaivį horizontalia uodega. Po to lėktuvas visada bandė skristi horizontalia kryptimi, nesant piloto valios.

Dar nuostabiau! Kvaila, reikia atidaryti savo temą Aviacijoje. Štai pavadinimas: „Kvailas apie lėktuvo siekius“. Reikia pradžiuginti aviatorius, kitaip ten kažkaip nuobodu. Bet ne visi iš to skyriaus čia žiūri.

Atmintis 45> Kaip pavyzdį pateiksiu istoriją apie mūsų MiG-23, kurį pilotas paliko devintojo dešimtmečio viduryje, nepamenu dėl kokios priežasties. Laikraščiai pranešė, kad lėktuvas, likęs be piloto, tęsė horizontalų skrydį, Olandijoje baigdamas žibalo užpildymu.

Įdomu tai, kad Dumb negali prisiminti žodžio „autopilotas“. Ir net tiesiog perskaitykite. Jis mato tai tekste, bet negali perskaityti ir suprasti prasmės. Nes raidžių per daug. Tada visuose laikraščiuose tiesiogine prasme skaudėjo akis, kad lėktuvas skrido autopilotu. Bet Kvailas iki šiol nemokėjo skaityti. Nei asililas.
Štai kodėl Dumbas vis dar nežino apie autopilotų egzistavimą lėktuvuose. (Ir jis niekada nesužinos, nes yra kvailas). Na, jau nekalbant apie jų egzistavimą raketose, jau nekalbant apie Mėnulio modulį apskritai NNNSH. Nes jis labai kvailas.

Atmintis 45> Štai kodėl taktinės raketos buvo nedelsiant nukreiptos paraboliškai į taikinį.

Ech... Tai kodėl „todėl“? Nes:
Atmintis 45> Visos taktinės raketos išeina iš granatsvaidžio vamzdžio, iš apsauginių minosvaidžio bėgių tokiu greičiu, kad būtų galima aerodinamiškai stabilizuoti raketą.
Arba dėl to, kad MiG vairavo politinis pareigūnas?

Atmintis 45> O ICBM arba paleidimo raketa buvo aprūpinta sudėtinga ir brangia navigacijos sistema, kuri leido greičio vektorių pakreipti tam tikra kryptimi baigus vertikalaus skrydžio etapą.

Kodėl jie? Taip pat dėl ​​to, kad iš granatsvaidžio? Arba kokios kitos priežastys?

Atmintis 45> Čia paleidimas turi būti griežtai orientuotas, be to, raketos skrydžio programoje turi būti informacija apie atmosferos svyravimus.

Tai jau malonu! Aš pradedu verkti...

Atmintis 45> Ko raketininkams (žinoma, ne fejerverkams) pritrūks valdymo metodo paleidžiant raketą nuo neparuošto paviršiaus?

Taigi, taip, taip... ir?

Atmintis 45> Žinios apie savo koordinates ir orientaciją tuo momentu, kai raketa įgauna greitį, pakankamą aerodinaminei stabilizacijai.

Tai šedevras! Pasirodo, ko trūksta ant neparuošto paviršiaus!

Atmintis 45> Ko trūko kuriant XX amžiaus raketas, skirtas paleisti nuo neparengto paviršiaus?
Atmintis 45> Ne aerodinaminės priemonės, stabilizuojančios raketos skrydžio orientaciją.

Na... Tiesiog dabar neužteko koordinačių, o dabar atsirado neaerodinaminės „stabilizavimo priemonės“. Be to, paleidžiant nuo „paruošto paviršiaus“, Dumbui jų, kaip ir koordinačių, akivaizdžiai pakanka.

Atmintis 45> (Gardano traukos vektoriaus valdymas (Armadillo), orientacijos ir stabilizavimo varikliai (Mėnulio modulis), dujų dinaminiai vairai (FAU-2).)

Juokinga, kad Dumb apie kardaninio traukos vektoriaus valdymą sužinojo tik iš Armadillo. Na, tai yra pažanga, juk aš to gal ir nebūčiau pripažinęs. Pavyzdžiui, jis vis dar nežino apie vairo kameras.
Bet tai nėra pagrindinis dalykas. Svarbiausia, kad jis yra tikras, kad XX amžiaus raketose nebuvo pakankamai dujų dinamiškų vairų (kaip V-2). Oi kaip pasiilgau...

Atmintis 45> Gal mielieji Forumo dalyviai ras kitų priežasčių, kodėl XX amžiuje nebuvo raketų, galinčių pakilti nuo neparengto paviršiaus.

Mieli forumo dalyviai juos pažįsta ir bandė perteikti Dumbui apie 10 kartų. Bet, deja, kvailys niekada jų neatpažins, nes jis yra kvailas. Neįtikėtinai, neįtikėtinai kvaila.
Kvaila, klausimas, kodėl raketos kyla iš paleidimo įrenginių, neįdomus. Kitas klausimas daug įdomesnis: kaip gali būti toks neįtikėtinai neįsivaizduojamas kvailas? Kodėl nenorite to atskleisti gerbiamiems forumo dalyviams?

Atmintis 45> Bet vargu ar stalibo apologetai pateiktų tokius pasiūlymus, jei pagalvotų apie tai: raketos judėjimo apačioje arba pačiame viršuje bus tas kabliukas, už kurio raketa įsikibs ir vilkite paleidimo kompleksą už jo.
Atmintis 45> Na, kaip neprisiminti pelkės, arklio ir narsaus apologeto, kuris užsiaugino ilgą košę.

Mmmm... Taip... Kvailas nepateisino mano vilčių. Nelinksmino manęs naujais išradingais atradimais, tokiais kaip vėliavos kalimas. Ir galiausiai aš jį nuliūdinau dar vienu neįtikėtinai prastu bandymu pajuokauti...

Kokiu greičiu raketa skrenda į kosmosą?

1. abstraktus mokslas – kuria iliuzijas žiūrove
2. Jei žemesnėje Žemės orbitoje, tai 8 km per sekundę.
   Jei lauke, tai 11 km per sekundę. Šitaip.
3. 33000 km/val
4. Tikslus - 7,9 km/s greičiu, išvažiuojant, ji (raketa) suksis aplink žemę, jei 11 km/s greičiu, tai jau yra parabolė, t.y. valgys šiek tiek toliau, yra tikimybė, kad jis gali negrįžti
5. 3-5km/s, atsižvelgti į žemės sukimosi aplink saulę greitį
6. Erdvėlaivio greičio rekordą (240 tūkst. km/h) pasiekė amerikiečių ir vokiečių saulės zondas Helios-B, paleistas 1976 metų sausio 15 dieną.

   Didžiausią greitį, kuriuo žmogus kada nors skriejo (39 897 km/h), Apollo 10 pagrindinis modulis pasiekė 121,9 km aukštyje nuo Žemės paviršiaus, kai ekspedicija grįžo 1969 m. gegužės 26 d. Erdvėlaivyje buvo įgulos vadas, JAV oro pajėgų pulkininkas (dabar brigados generolas) Thomas Pattenas Staffordas (g. Weatherfordas, Oklahoma, JAV, 1930 m. rugsėjo 17 d.), JAV karinio jūrų laivyno 3 klasės kapitonas Eugene'as Andrew Cernanas (g. Čikaga, Ilinojus, JAV, 1934 m. kovo 14 d. g.) ir JAV karinio jūrų laivyno 3 laipsnio kapitonas (dabar 1 laipsnio kapitonas išėjęs į pensiją) John Watte Young (g. San Franciskas, Kalifornija, JAV, 1930 m. rugsėjo 24 d.).

   Iš moterų didžiausią greitį (28 115 km/h) pasiekė SSRS karinių oro pajėgų jaunesnioji leitenantė (dabar inžinierė pulkininkė leitenantė, SSRS pilotė-kosmonautė) Valentina Vladimirovna Tereškova (g. 1937 m. kovo 6 d.) Sovietų Sąjungos erdvėlaivyje. Vostok 6 1963 metų birželio 16 d.

7. 8 km/sek., kad įveiktų Žemės gravitaciją
8. juodojoje skylėje galite įsibėgėti iki sublightos greičio
9. Nesąmonė, neapgalvotai išmokta iš mokyklos.
   8 ar tiksliau 7,9 km/s yra pirmasis kosminis greitis – kūno horizontalaus judėjimo tiesiai virš Žemės paviršiaus greitis, kuriuo kūnas nekrenta, o lieka Žemės palydovas su apskrita orbita ties šis aukštis, t. y. virš Žemės paviršiaus (ir čia neatsižvelgiama į oro pasipriešinimą). Taigi PKS yra abstraktus dydis, jungiantis kosminio kūno parametrus: spindulį ir laisvo kritimo kūno paviršiumi pagreitį ir neturintis praktinės reikšmės. 1000 km aukštyje žiedinio orbitos judėjimo greitis skirsis.

   Raketa palaipsniui didina greitį. Pavyzdžiui, nešančiosios raketos „Sojuz“ greitis po paleidimo 47,0 km aukštyje yra 1,8 km/s – 117,6 s, o po skrydžio 171,4 km aukštyje – 3,9 km/s – 286,4 s. Po maždaug 8,8 min. po paleidimo 198,8 km aukštyje erdvėlaivio greitis siekia 7,8 km/s.
   O orbitinės transporto priemonės paleidimas į žemąją Žemės orbitą iš viršutinio nešančiosios raketos skrydžio taško vykdomas aktyviai manevruojant pačiam erdvėlaiviui. O jo greitis priklauso nuo orbitos parametrų.

10. Visa tai yra nesąmonė. Svarbų vaidmenį vaidina ne greitis, o raketos traukos jėga. 35 km aukštyje prasideda visiškas pagreitis iki PKS (pirmasis kosminis greitis) iki 450 km aukščio, palaipsniui duodamas kursą Žemės sukimosi kryptimi. Tokiu būdu išlaikomas aukštis ir traukos jėga įveikiant tankią atmosferą. Trumpai tariant, nereikia tuo pačiu metu pagreitinti horizontalaus ir vertikalaus greičio, reikšmingas nuokrypis horizontalia kryptimi atsiranda 70% norimo aukščio.
11. ant ko
    aukštyje skrenda erdvėlaivis.

Jau tris dienas esu užsikabinęs prie šių lėktuvų ir negaliu jų išmesti iš galvos.
Šiandien, sužinojęs apie flightradar24.com paslaugą, stovėjau prie lango ir žiūrėjau, kaip horizonte pasirodo skrendantis lėktuvas. Aš kaip vaikas šiek tiek žaidžiau su nauju žaislu ir atrodė, kad jis mane paleido))))

Bet atsitiktinai pamačiau, kad netoli Maskvos skrenda iš Dubajaus į Niujorką skrendantis lėktuvas, o jo maršrutas buvo toks nerealus lankas, ir pagalvojau, kodėl taip yra.

Pagalvojau, pažiūrėjau internete ir viskas tiesiog susiveda į tai, kad žemė yra rutulys ir šis lankas yra trumpiausias atstumas. Bet kažkaip negaliu susitvarkyti.
Nusprendžiau atlikti nepriklausomą tyrimą.

Paėmiau greipfrutą ir pažymėjau ant jo pusiaują bei du taškus skirtinguose jo galuose:

Tradiciškai aš įsivaizdavau, kad greipfrutas, kaip ir planeta, turi rutulio formą. Ir aš nubrėžiau tiesią liniją ant šio rutulio tarp taškų A ir B, tai yra trumpiausias atstumas:

Štai kas atsitiko:

Tada aš jį išvaliau ir ištiesinau, maždaug kaip mūsų planetos žemėlapį:

Taip ir pasirodė – lankas, nuo taško A iki taško B.

Tiesiog, kai žiūrime į žemėlapį, visus atstumus įvertiname lygiagretėmis, tai yra apskritimai, kurie yra lygiagrečiai pusiaujui. (Galbūt aš vienintelis taip dariau, o jūs visi skirtingai...) Bet jei pasiimsi rutulį, gaublį, jei tokį turi, ir nubrėži ant jo trumpiausią atstumą, tai visai nebus kaip smegenys įsivaizduoja.

Beje, šis atstumas ne visada yra trumpiausias. Taip pat būna įvairiausių vėjų ir kartais orlaivis skrenda su vėju, o kartais, atvirkščiai, skrenda aplink artėjančias vėjo sroves, dėl ko orlaivio maršrutas nukrypsta nuo trumpiausio.

Pavyzdžiui, kaip aš dar kartą sužinojau, žemės ir kitų planetų atmosferoje yra tam tikri oro srautai. O aviacijoje jie naudojami skrydžių metu, siekiant sutrumpinti skrydžio laiką ir taupyti degalus.

Štai kaip atrodo skrydžio trajektorija tarp Tokijo ir Los Andželo:

Viskas, kas parašyta aukščiau, yra grynai mano spėjimai ir apmąstymai, jokiu būdu nepretenduojantys į teisybę. O eksperimentas su greipfrutais buvo atliktas su didele paklaida ir matavimų nuokrypiais. Tiesiog aiškiai parodoma, kodėl lėktuvo trajektorija žemėlapyje atrodo kaip lankas.