somo hili liliandaliwa na mwanachama wa timu ya Local Solar System Foundation na linaweza kuboreshwa na mtathmini mwenye sifa. Je, wewe ni qualified katika mada hii? Kupendekeza marekebisho
Eneo ni tu kuhusu 100 km mbali, karibu kuliko commute watu wengi. Kupata * juu huko * ni rahisi: sounding roketi kufanya hivyo na dakika chache ya ndege na kuanguka moja kwa moja nyuma. Kukaa juu huko ni sehemu ngumu. Kukaa unahitaji kuhusu 7.8 km / s ya kasi sideways, na karibu yote ya mafuta roketi ni kutumika kwa hiyo.
Kupanda huchukua dakika. Kusafiri kwa mwendo wa kasi kunahitaji nishati nyingi.
Angalia!
uzinduzi ina matendo manne:
- Kuelekea juu kwa sekunde chache, wazi mnara na hewa thickest.
- Mzunguko gravity. Tilt ndogo, wawili wa ngazi, na gravity hufanya mapumziko: njia bends zaidi kwa yenyewe wakati injini kushinikiza pamoja nayo. Hakuna turns kali, ambayo ingekuwa kuvunja roketi nyembamba katika mkondo wa hewa.
- Staging. Baada ya kuhusu dakika mbili na nusu hatua ya kwanza ni tupu na kuanguka mbali. Upande wa juu, ambao ni mwepesi zaidi, unaendelea kusukuma.
- Flying karibu flat, kujenga sideways kasi mpaka inafikia kasi orbital. Mashine ya kukata. Mwezi unazunguka Dunia kila dakika 88.
Kuelekea mashariki kunasaidia: mzunguko wa dunia unatoa 0.465 km/s katika ikweta. Kwa hiyo sehemu kubwa ya bahari inaelekea upande wa mashariki.
Kuelewa
Katika mfano hapo juu, gari hutumia takriban 9.3 km/s ya “delta-v” (badiliko la jumla la kasi ambayo injini zake zinaweza kutoa) ili kufikia mwendo wa 7.8 km/s katika kilomita 200. Tofauti ni kupotea kwa mvuto: wakati roketi bado inaelekea upande wa juu, sehemu ya msukumo wake unashikilia tu dhidi ya mvuto badala ya kuharakisha.
Ndege za kivita pia hutumia injini ya mvuke ili kupunguza uzito wa ndege na kuongeza ufanisi. bajeti ya kawaida alinukuliwa kwa obiti chini Dunia ni 9.3 hadi 10 km/s, ambayo inalingana.
| Wakati katika mtihani | Muda | Urefu | kasi |
|---|---|---|---|
| Hatua ya kwanza injini kukata-off | kuhusu 2 min 24 s | kuhusu 90 km | kuhusu 3.0 km/s |
| Hatua ya pili kukata-off, katika obiti | kuhusu 7 min 37 s | kuhusu 200 km | 7.8 km/s |
Kiwango cha kwanza, kilichokatwa kwa kilomita 3 / s, ni polepole sana kwa obiti na hupotea nyuma (Falcon 9 boosters kisha kuelekeza wenyewe kurudi kwenye ardhi).
Mwalimu
Utaratibu huu unatumia mfumo wa sheria ya kawaida ya kisheria. Katika kila wakati ni kuchagua pitch angle θ hivyo kwamba mwelekeo acceleration sahihi urefu na kiwango cha kupanda:
a_T sin θ = μ/r² − v_h²/r + k₁(r_target − r) − k₂·v_r
Maneno mawili ya kwanza ni graviti chini ya “centrifugal” msaada wa kasi ya usawa. Kama v_h inakaribia kasi ya mzunguko √ (μ/r), hizo mbili hufuta na hatua zinaonekana sawa. Magari halisi hutumia mipango iliyoboreshwa zaidi (kwa mfano, mfumo wa uongofu wa Apollo-era, au mwongozo ulio na nguvu juu ya Space Shuttle) ambao unapunguza mafuta ya kusukuma, lakini kanuni ni ileile.
Kuingizwa katika obiti ni kumalizika na sifuri kasi ya wima hasa kwenye urefu wa lengo, na kasi ya usawa sawa na √ (μ / r). Mzunguko wa sayari ni mviringo, na sehemu yake ya chini iko ndani ya angahewa.
Jaribu
Kusonga 3D kuanzisha polepole na kuangalia maoni. Wakati gani ni kasi kupita 3 km / s, na nini hutokea kwa roketi katika kuhusu wakati huo? Kisha kupata wakati urefu wa kusimamishwa kupanda wakati kasi inaendelea kupanda.
Great. Changamoto ni ambapo kujifunza fimbo.
Maswali ya haraka
3 maswali ya haraka. Pick jibu kuona kama wewe ni haki.
-
Kwa nini roketi tilt juu ya muda mfupi baada ya kuondoka badala ya kuruka moja kwa moja?
- A Ili kuepuka mawingu
- B Kwa sababu orbit inahitaji kubwa sideways kasi; urefu peke yake si ya kutosha
- C Kwa sababu injini ni dhaifu katika urefu
- D Kwa nchi hatua ya kwanza
Kuonyesha jibu
B. Kwa sababu orbit inahitaji kubwa sideways kasi; urefu peke yake si ya kutosha
-
Kuhusu jinsi ya haraka lazima spaceship kusonga sideways kukaa katika obiti 200 km juu?
- A 1.1 km/s
- B Kilomita 3
- C 7.8 km/s
- D Kilomita 30
Kuonyesha jibu
C. 7.8 km/s
-
Kwa nini roketi kutumia hatua?
- A Hivyo kila hatua inaweza kubeba wafanyakazi tofauti
- B Kuacha kubeba mizinga nzito tupu na injini mara baada ya mafuta yao ni kwenda
- C Kwa sababu injini moja haiwezi kuanzishwa tena
- D Kufanya roketi mrefu
Kuonyesha jibu
B. Kuacha kubeba mizinga nzito tupu na injini mara baada ya mafuta yao ni kwenda Hatua ya kwanza tupu ina uzito wa tani 25. Kuacha maana kila kilo ya mafuta kushoto huongeza kasi ya gari nyepesi zaidi.
Kumaliza mstari
- Soma somo
- Je, changamoto
- Alichukua mtihani
Mark somo kukamilika ili kuiokoa kwa maendeleo yako juu ya kifaa hiki.
Soma kwa makini.
Juu ijayo equation roketi na delta-vManeno katika somo hili
Chanzo
- 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)
Masomo haya ni leseni CC BY-SA 4.0.