เมนูนำทาง
เครื่องยนต์จรวด
เทคโนโลยีจรวดสามารถผสมผสานแรงผลักดันที่มีค่าสูงมากได้ (ขนาดเมกกะนิวตัน), ความเร็วไอเสียที่สูงมาก (ประมาณ 10 เท่าของความเร็วของเสียงในอากาศที่ระดับน้ำทะเล) และอัตราส่วนแรงผลักดัน/น้ำหนักที่มีค่าสูงมาก (> 100) พร้อม ๆ กันไปกับความสามารถในการทำงานนอกชั้นบรรยากาศได้, และในขณะที่อนุญาตให้ใช้ความดันต่ำและด้วยเหตุนี้จึงใช้ตัวถังและโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบา
จรวดสามารถถูกปรับแต่งการทำงานเพิ่มเติมได้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานที่สุดขั้วได้มากยิ่งขึ้นตามจำนวนแนวแกนของจรวดขับดันที่ใช้ที่มีจำนวนหนึ่งแนวแกนหรือมากกว่านั้นโดยที่มีค่าใช้จ่ายที่เพิ่มมากขึ้นตามไปด้วยเป็นเงาตามตัว
ตัวชี้วัดประสิทธิภาพของเครื่องยนต์จรวดที่สำคัญที่สุดคือ แรงดลต่อหน่วยของเชื้อเพลิงจรวด สิ่งนี้เรียกว่าแรงดลจำเพาะ (specific impulse) (มักเขียนเป็น I s p {\displaystyle I_{sp}} ) นี้คือการวัดทั้งเป็นความเร็ว (ประสิทธิภาพความเร็วไอเสีย v e {\displaystyle v_{e}} เมตร/วินาที หรือ ฟุต/วินาที) หรือเป็นทั้งเวลา (วินาที) เครื่องยนต์ที่ให้แรงดลจำเพาะได้มากนั้นโดยปกติแล้วจะเป็นสิ่งที่พึงปรารถนาอย่างมาก
แรงดลจำเพาะที่สามารถบรรลุฟังก์ชันการทำงานส่วนใหญ่ของเชื้อเพลิงจรวดผสม (และในที่สุดจะมาเป็นตัวจำกัดแรงดลจำเพาะเอง), แต่ข้อจำกัดในทางปฏิบัติเกี่ยวกับความดันในห้องเผาไหม้และอัตราส่วนการขยายตัวของหัวฉีดจะเป็นตัวลดสมรรถนะการทำงานของเครื่องยนต์ที่สามารถจะทำได้
ด้านล่างคือ สมการโดยค่าประมาณสำหรับการคำนวณแรงขับดันสุทธิของเครื่องยนต์จรวด: [3]
F n = m ˙ v e = m ˙ v e − a c t + A e ( p e − p a m b ) {\displaystyle F_{n}={\dot {m}}\;v_{e}={\dot {m}}\;v_{e-act}+A_{e}(p_{e}-p_{amb})}| เมื่อ: | |
| m ˙ {\displaystyle {\dot {m}}} | = การไหลเชิงมวลของก๊าซไอเสีย |
|---|---|
| v e {\displaystyle v_{e}} | = ประสิทธิภาพความเร็วไอเสีย |
| v e − a c t {\displaystyle v_{e-act}} | = ความเร็วเจ็ทไอเสียที่แท้จริงที่ทางออกของหัวฉีดเครื่องยนต์ |
| A e {\displaystyle A_{e}} | = พื้นที่การไหลที่ทางออกของหัวฉีดเครื่องยนต์ (หรือเครื่องยนต์ที่มีเจ็ทไอเสียที่ไหลออกจากหัวฉีดถ้าหากมีการแยกการไหล) |
| p e {\displaystyle p_{e}} | = ความดันสถิตที่ทางออกของหัวฉีดเครื่องยนต์ |
| p a m b {\displaystyle p_{amb}} | = ความดันสภาพแวดล้อมโดยรอบ (หรือความดันบรรยากาศ) |
เนื่องจาก, มีความแตกต่างจากเครื่องยนต์ไอพ่น, เครื่องยนต์จรวดแบบดั้งเดิมจะปราศจากระบบควบคุมอากาศเข้าสู่ห้องเผาไหม้ (air intake), [4] ที่จะไม่มี 'แรมฉุดลาก' (ram drag) ที่จะเป็นตัวหักลบออกจากแรงผลักดันโดยรวม ดังนั้นแรงผลักดันสุทธิของเครื่องยนต์จรวดจะเท่ากับแรงผลักดันขั้นต้น (นอกเหนือจากความดันย้อนกลับคงที่)
ถ้าหากความดันของเจ็ทไอเสียมีความแตกต่างจากความดันบรรยากาศ, หัวฉีดสามารถจะกล่าวได้ว่าเป็นเหมือนกับภาพที่เห็น (จากบนลงล่าง):เนื่องจากแรงดลจำเพาะมีความแตกต่างกันที่ความดัน, เป็นปริมาณที่ง่ายต่อการเปรียบเทียบและคำนวณที่จะเป็นประโยชน์ยิ่งขึ้น เพราะโช้คจรวดที่ตรงส่วนคอคอดและเพราะก๊าซไอเสียความเร็วเหนือเสียงจะช่วยป้องกันไม่ให้ความดันภายนอกมีอิทธิพลต่อการเดินทางสวนกระแสกับก๊าซไอเสีย
จรวดสามารถบีบอัดก๊าซไอเสียได้ โดยการควบคุมอัตราการเผาไหม้เชื้อเพลิงจรวด m ˙ {\displaystyle {\dot {m}}} (มักจะวัดในหน่วยกิโลกรัม/วินาที หรือปอนด์/วินาที) ในจรวดเชื้อเพลิงเหลวและจรวดไฮบริด, เชื้อเพลิงจรวดจะไหลเข้าสู่ห้องเผาไหม้ที่มีการควบคุมโดยการใช้วาล์ว, ในจรวดเชื้อเพลิงแข็งมันจะถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนแปลงพื้นที่ของเชื้อเพลิงจรวดที่ถูกเผาไหม้และนี่สามารถถูกออกแบบให้เป็นแบบเม็ดเชื้อเพลิงจรวด (propellant grain) (และด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถควบคุมได้ในแบบเรียลไทม์)
ในเครื่องยนต์จรวด, มันคือทั้งหมดทุก ๆ อย่างของเครื่องยนต์เจ็ท โดยแท้ที่จริงแล้วจัดว่าเป็นธรรมชาติของเครื่องยนต์ทุก ๆ ชนิด, ที่จะมีอัตราส่วนของแรงผลักดันต่อน้ำหนักที่สูงที่สุด นี่คือหลักความจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลว
เมนูนำทาง
เครื่องยนต์จรวดใกล้เคียง
แหล่งที่มา
WikiPedia: เครื่องยนต์จรวด