В аэрокосмической технике , массовое соотношение является мерой эффективности одной ракеты . Он описывает, насколько тяжелее транспортное средство с ракетным топливом, чем без топлива ; то есть отношение влажной массы ракеты (транспортное средство плюс содержимое плюс топливо) к ее сухой массе (средство передвижения плюс содержимое). Более эффективная конструкция ракеты требует меньшего количества топлива для достижения заданной цели и, следовательно, будет иметь меньшую удельную массу; однако при любой данной эффективности более высокое массовое отношение обычно позволяет транспортному средству достигать более высокого дельта-v .
Массовое соотношение является полезным количество для обратно-оф-конверт расчетов РКТ: это легко вывести число из любогоили от ракеты и массы пороха, и поэтому служит мостом между ними. Это также полезно для получения впечатления о размере ракеты: в то время как две ракеты с массовой долей , скажем, 92% и 95% могут казаться похожими, соответствующие массовые отношения 12,5 и 20 ясно указывают на то, что последняя система требует гораздо больше топлива.
Типичные многоступенчатые ракеты имеют отношение масс в диапазоне от 8 до 20. У Space Shuttle , например, отношение масс около 16.
Вывод
Определение естественно возникает из уравнения ракеты Циолковского :
где
- Δ v - желаемое изменение скорости ракеты.
- v e - эффективная скорость выхлопа (см. удельный импульс )
- m 0 - начальная масса (ракета плюс содержимое плюс топливо)
- м 1 - конечная масса (ракета плюс содержимое)
Это уравнение можно переписать в следующей эквивалентной форме:
Доля в левой части этого уравнения по определению является соотношением масс ракеты.
Это уравнение показывает, что Δv раз скорость истечения требует массового отношения . Например, для автомобиля, чтобы достичь в 2,5 раза превышающую скорость истечения, потребуется соотношение масс, равное (примерно 12,2). Можно сказать, что «отношение скоростей» требует массового отношения .
Саттон определяет соотношение масс обратно как: [1]
В этом случае значения массовой доли всегда меньше 1.
Смотрите также
Рекомендации
Зубрин, Роберт (1999). Выход в космос: создание космической цивилизации . Tarcher / Putnam. ISBN 0-87477-975-8.
- ^ Элементы ракетного двигателя, 7-е издание Джорджа П. Саттона, Оскара Библарца