Некаторыя мовы на гэтым сайце могуць быць перакладзеныя аўтаматычна і могуць утрымліваць памылкі. Дапамагчы ўдасканальваць Прачытайце арыгінальную англійскую версію
  1. Вывучыць
  2. Навігатар
Навігатар · Модуль 7

Арбіта

Why rockets go up for only a few seconds, then spend ten minutes going sideways: the gravity turn, staging and orbital insertion.

12 мін

NASA/JPL/Space Science Institute

Гэты урок быў напісаны членам каманды Local Solar System Foundation і мог быць удасканалены кваліфікаваным рэцэнзентам. Вы кваліфікаваны ў гэтай тэме?

Даўжыня каля 100 км, з якіх большая частка праходзіць па тэрыторыі Расіі. У ёй можна знайсці: «Пералёт» — у гэтым выпадку ракета-носьбіт пералятае праз некалькі хвілін пасля ўзлёту. Заставацца Тут цяжкая частка. Для таго, каб заставацца на месцы, патрэбна каля 7,8 км/с бокавай хуткасці, і амаль усё паліва ракеты выдаткоўваецца на гэта.

Двухступеністы пад' ём на арбіту ў 200 км, паступова інтэграваны з фігурамі класа Falcon 9. Аэра- супраціў не ўлічваецца, таму рэальным ракетам трэба трохі больш.

Усё гэта займае некалькі хвілін. У выніку ўсяго гэтага ўсе яны хутка зніклі.

Паглядзець

Запуск складаецца з чатырох дзеянняў:

  1. Прама ўверх на некалькі секунд, каб ачысціць вежу і найгустейшае паветра.
  2. Гравітацыйны паварот. Невялікі наклон, некалькі градусаў, і гравітацыя зробіць усё астатняе: шлях сам па сабе згінаецца, калі рухавікі яго падштурхоўваюць. Некаторыя з іх не маюць шчыльных зубоў, што дазваляе ім лёгка перасоўвацца па зямлі.
  3. Стадыя Пасля прыкладна двух з паловай хвілін першая стадыя пуста і выпадае. У верхняй частцы, у большай ступені, выяўлены шчыліны.
  4. Пералёт амаль плоскі, пабудоўваючы бок хуткасці да дасягненні орбітальнай хуткасці. Двигатель выключается. Зямля знаходзіцца на арбіце, якая круціцца вакол Сонца за 88 хвілін.

У выніку гравітацыйнага ўздзеяння на Зямлю, яе кручэнне змяняецца хуткасцю 0,465 км/с. Большая частка тэрыторыі краіны знаходзіцца на паўночным усходзе.

Паразумець

У прыкладзе вышэй, аўтамабіль траціць каля 9.3 км/с “delta-v” (поўная змена хуткасці, якую могуць забяспечыць яго рухавікі), каб дасягнуць хуткасці 7.8 км/с на адлегласці 200 км. Адрозненне заключаецца ў гравітацыйнай страце: пакуль ракета ўсё яшчэ часткова накіравана ўверх, частка яе цягі толькі падтрымлівае яе супраць гравітацыі, а не паскарае яе.

У выніку ракета не змагла дасягнуць мэты і ўпала на зямлю. Звычайны бюджэт, які прыводзіцца для нізкай арбіты Зямлі 9.3 да 10 км/с, які адпавядае.

Момент у сімуляцыіЧасВышыня:Хуткасць
Першая ступень рухавікакаля 2 хв. 24 скаля 90 кмabout 3.0 km/s
Другая ступень, на арбіцекаля 7 хв. 37 сек.каля 200 км7,8 км/ с

Першая ступень, якая разрываецца на 3 км/с, занадта павольная для арбіты і вяртаецца назад (у гэтым выпадку ракета-носец Falcon 9 самастойна вяртаецца на Зямлю).

Галоўны

У гэтым выпадку ў верхняй частцы сцяны выконваецца простая лінія. У кожны момант ён выбірае кут нахілу θ, каб вертыкальнае паскарэнне карэктавала вышыню і хуткасць пад’ езда:

a_ T sin θ = μ/ r² − v_ h²/ r + k₁( r_ мэта − r) − k₂· v_ r

Першыя два тэрміны — гравітацыя мінус «цэнтралізаванае» зніжэнне горизонтальной хуткасці. Калі v_h набліжаецца да кругавой хуткасці √(μ/r), гэтыя два адхіленні і стадыя пункты плоскія. У рэальных апаратах выкарыстоўваюцца больш вытанчаныя схемы (напрыклад, ітэратыўны рэжым кіравання эпохі Апала або рухомае выразнае кіраванне на шатле), якія мінімізуюць спажыванне паліва, але прынцып той жа.

У геаметрыі, вертыкальная хуткасць (англ.: vertical speed) — гэта хуткасць, якая адпавядае горизонтальной хуткасці (г.зн., хуткасці руху цела па гарызанталі). У выпадку адсутнасці абодвух, орбіта будзе эліпсападобнай з найніжэйшай кропкай у атмасферы.

Паспрабуйце

Павольна прагортайце 3D- запуск і паглядзіце на паказанні. У які момант хуткасць перавышае 3 км/ с, і што адбываецца з ракетай у гэты момант? Затым знайдзіце момант, калі хуткасць працягвае расці, але вышыня не ўзрастае.

Хуткі тэст

3 хуткія пытанні. Выберыце адказ, каб паглядзець, ці правільны вы.

  1. Чаму ракета накіроўваецца ўверх пасля ўзлёту, а не лятае прама ўверх?

    1. A Не хмарна
    2. B Паколькі для арбіты патрэбна вялікая хуткасць у бок, то адной вышыні недастаткова
    3. C Бо рухавікі слабейшыя на вышыні.
    4. D Зрабіць першы крок
    Паказаць адказ

    B. Паколькі для арбіты патрэбна вялікая хуткасць у бок, то адной вышыні недастаткова

  2. Як хутка павінен рухацца касмічны апарат, каб заставацца на арбіце ў 200 км вышэй?

    1. A 1.1 km/s
    2. B 3 км/ с
    3. C 7,8 км/ с
    4. D 30 км/ с
    Паказаць адказ

    C. 7,8 км/ с

  3. Чаму ракеты выкарыстоўваюць стадыі?

    1. A Кожны этап можа мець розную каманду .
    2. B Каб перастаць перавозіць цяжкія пустыя бакі і рухавікі, калі ў іх скончыцца паліва
    3. C Адзін рухавік не можа быць перазагружаны
    4. D Каб зрабіць ракету вышэй
    Паказаць адказ

    B. Каб перастаць перавозіць цяжкія пустыя бакі і рухавікі, калі ў іх скончыцца паліва Пустая першая ступень важыць каля 25 тон. Выкідванне яе азначае, што кожны кілаграм засталага паліва паскарае значна лягчэйшы апарат.

Канец радка

  • Прачытаць урок
  • Выканаў выклік
  • Прайшоў тэст

Пазначыць урок як завершаны, каб захаваць яго ў спісе заняткаў на гэтай прыладзе.

Слова ў гэтым уроку

Крыніца

Гэтая лекцыя ліцэнзавана CC BY-SA 4.0.

Інструменты і ўрокі выкарыстоўваюць спрошчаныя мадэлі толькі для навучання. Яны не павінны выкарыстоўвацца для навігацыі, планавання місій або любых аператыўных рашэнняў. Сертыфікаты бясплатныя і не акрэдытаваныя. Прачытайце абмежаваньне адказнасьці за адукацыйны зьмест