Relacion de empuje

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F = (m * punto V) e - (m dot * V) 0

El primer término del lado derecho de esta ecuación es Normalmente llama el empuje bruto del motor, mientras que el segundo término se denomina el arrastre del ariete. Es un término de arrastre porque se resta de la empuje bruto.

Dado que la tasa de flujo másico de salida es casi igual a la tasa de flujo de masa de flujo libre, y la corriente libre es todo el aire, podemos llamar a la tasa de flujo másico a través del motor de la tasa de flujo de aire del motor.

F = (m punto) eng * (Ve - V0)

Podemos simplificar aún más mediante la absorción de la dependencia del flujo de aire del motor en un parámetro más útil llamado el empuje específico Fs. empuje específico solo depende del cambio de velocidad a través del motor.

Fs = / (m punto) eng F = (Ve - V0)

Hay una versión simplificada de la ecuación diferente orientación general que puede ser utilizado para motores de cohetes. Desde un cohete lleva su propio oxígeno a bordo, no hay arrastre carnero para un motor de cohete. La ecuación general se simplifica a:

F = (m * punto V) e + (PE - p0) * Ae

Tenemos que incluir el término de corrección de presión desde una tobera del cohete produce una presión de salida fija que, en general, es diferente a la presión de la corriente libre. Hay un parámetro de rendimiento cohete útil llamado el impulso ISP específico, que elimina la dependencia de flujo de masa en el análisis.

ISP = Veq / go

donde Veq es la velocidad equivalente, que es igual a la velocidad de salida de la boquilla, más el término de la zona de presión, y g0 es la aceleración de la gravedad.

Tanto para los cohetes y los turborreactores, la boquilla realiza dos funciones importantes. El diseño de la boquilla determina la velocidad de salida para una presión y temperatura dada. Y debido a flujo de asfixia en la garganta de la boquilla, el diseño de la boquilla también establece la velocidad de flujo de masa a través del sistema de propulsión. Por lo tanto, el diseño de la boquilla determina el empuje del sistema de propulsión como se define en esta página. Puede investigar el funcionamiento de la boquilla con nuestro simulador interactivo de empuje.

Puede ver una película corta de "Orville y Wilbur Wright" discutir la fuerza de empuje y cómo afectó el vuelo de sus aviones. El archivo de película se puede guardar en su ordenador y visto como un podcast en su reproductor de podcast.

La cantidad de empuje producido por el cohete depende de la tasa de flujo másico a través del motor, la velocidad de salida de los gases de escape, y la presión en la salida de la boquilla. Todas estas variables dependerá del diseño de la boquilla. El área de sección transversal más pequeña de la boquilla se llama el cuello de la tobera. El flujo de escape caliente es ahogada en la garganta, lo que significa que el número Mach es igual a 1,0 en la garganta y de la m dot tasa de flujo de masa se determina por el área de la garganta. La relación de área de la garganta de la salida de Ae establece la salida de la velocidad Ve y el PE presión de salida. Usted puede explorar el diseño y operación de una tobera del cohete con nuestro programa simulador de empuje interactivo que se ejecuta en el navegador.

La presión de salida sólo es igual a la presión de la corriente libre en algún condición de diseño. Debemos, por lo tanto, usar la versión más larga de la ecuación generalizada de empuje para describir el empuje del sistema. Si la presión de la corriente libre viene dada por p0, el empuje F ecuación se convierte en:

F = m * Ve dot + (PE - p0) * Ae

Observe que no hay ningún término velocidad de la corriente libre de la masa multiplicada por la corriente libre en la ecuación de empuje porque no hay aire exterior es llevado a bordo. Desde el oxidante se realiza a bordo del cohete, cohetes pueden generar empuje en un vacío donde no hay otra fuente de oxígeno. Es por eso que un cohete va a funcionar en el espacio, donde no hay aire circundante, y una turbina de gas o de hélice no va a funcionar. Los motores de turbina y hélices se basan en la atmósfera para proporcionar aire como fluido de trabajo para la propulsión y el oxígeno del aire como oxidante para la combustión.

La ecuación de empuje mostrado anteriormente funciona tanto para cohetes de combustible sólido y líquido. motores. También hay un parámetro de eficiencia llamado el impulso específico que funciona para ambos tipos de cohetes y simplifica en gran medida el análisis de rendimiento para los cohetes.