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.
Усё гэта займае некалькі хвілін. У выніку ўсяго гэтага ўсе яны хутка зніклі.
Паглядзець
Запуск складаецца з чатырох дзеянняў:
- Прама ўверх на некалькі секунд, каб ачысціць вежу і найгустейшае паветра.
- 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.
- Стадыя Пасля прыкладна двух з паловай хвілін першая стадыя пуста і выпадае. У верхняй частцы, у большай ступені, выяўлены шчыліны.
- 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 сімуляцыі | Час | Вышыня: | Хуткасць |
|---|---|---|---|
| Першая ступень рухавіка | каля 2 хв. 24 с | каля 90 км | about 3.0 km/s |
| Другая ступень, на арбіце | каля 7 хв. 37 сек. | каля 200 км | 7,8 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.
Вельмі добра. Вынікі — гэта тое, што прымушае вучыцца.
Хуткі тэст
3 хуткія пытанні. Выберыце адказ, каб паглядзець, ці правільны вы.
-
Чаму ракета накіроўваецца ўверх пасля ўзлёту, а не лятае прама ўверх?
- A Не хмарна
- B Паколькі для арбіты патрэбна вялікая хуткасць у бок, то адной вышыні недастаткова
- C Бо рухавікі слабейшыя на вышыні.
- D Зрабіць першы крок
Паказаць адказ
B. Паколькі для арбіты патрэбна вялікая хуткасць у бок, то адной вышыні недастаткова
-
Як хутка павінен рухацца касмічны апарат, каб заставацца на арбіце ў 200 км вышэй?
- A 1.1 km/s
- B 3 км/ с
- C 7,8 км/ с
- D 30 км/ с
Паказаць адказ
C. 7,8 км/ с
-
Чаму ракеты выкарыстоўваюць стадыі?
- A Кожны этап можа мець розную каманду .
- B Каб перастаць перавозіць цяжкія пустыя бакі і рухавікі, калі ў іх скончыцца паліва
- C Адзін рухавік не можа быць перазагружаны
- 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.
Урок завершаны. Добра!
Наступны Ракета і delta- vСлова ў гэтым уроку
Крыніца
- SpaceX, Falcon 9 vehicle page (masses, thrust)
- SpaceX, Falcon User's Guide (2021)
- NASA Glenn Research Center, Beginner's Guide to Rockets
- H. D. Curtis, Orbital Mechanics for Engineering Students, 4th ed., ch. 13 (rocket vehicle dynamics)
- Wikipedia, Delta-v budget (typical losses to low Earth orbit)
Гэтая лекцыя ліцэнзавана CC BY-SA 4.0.