Открыть главное меню

Реактивная тяга

Направление реактивной тяги в реактивном двигателе показано красной стрелкой

Реактивная тяга — сила, возникающая в результате взаимодействия реактивной двигательной установки с истекающей из сопла струёй расширяющейся жидкости или газа, обладающих кинетической энергией[1].

В основу возникновения реактивной тяги положен закон сохранения импульса. Реактивная тяга обычно рассматривается как сила реакции отделяющихся частиц. Точкой приложения её считают центр истечения — центр среза сопла двигателя, а направление — противоположное вектору скорости истечения продуктов сгорания (или рабочего тела, в случае не химического двигателя). То есть, реактивная тяга:

  • приложена непосредственно к корпусу реактивного двигателя;
  • обеспечивает передвижение реактивного двигателя и связанного с ним объекта в сторону, противоположную направлению реактивной струи[2].

Содержание

Реактивное движение в природеПравить

Среди растений реактивное движение встречается у созревших плодов бешеного огурца. При созревании растения его плод отцепляется от плодоножки. Под большим давлением из плода выбрасывается жидкость с семенами, которая направлена в противоположное направление движению плода[3].

Среди животного мира реактивное движение встречается у кальмаров, осьминогов, медуз, каракатиц, морских гребешков и других. Перечисленные животные передвигаются, выбрасывая вбираемую ими воду.

Величина реактивной тягиПравить

Формула при отсутствии внешних силПравить

Если нет внешних сил, то ракета вместе с выброшенным веществом является замкнутой системой. Импульс такой системы не может меняться во времени.

 , где

  — масса ракеты
  — её ускорение
  — скорость истечения газов
  — расход массы топлива в единицу времени

Поскольку скорость истечения продуктов сгорания (рабочего тела) определяется физико-химическими свойствами компонентов топлива и конструктивными особенностями двигателя, являясь постоянной величиной при не очень больших изменениях режима работы реактивного двигателя, то величина реактивной силы определяется в основном массовым секундным расходом топлива[1].

ДоказательствоПравить

До начала работы двигателей импульс ракеты и горючего был равен нулю, следовательно, и после включения сумма изменений векторов импульса ракеты и импульса истекающих газов равна нулю:  , где

  — изменение скорости ракеты

 

Разделим обе части равенства на интервал времени t, в течение которого работали двигатели ракеты:

 

Произведение массы ракеты m на ускорение её движения a по определению равно силе, вызывающей это ускорение:

 

Уравнение МещерскогоПравить

Если же на ракету, кроме реактивной силы  , действует внешняя сила  , то уравнение динамики движения примет вид:

   

Формула Мещерского представляет собой обобщение второго закона Ньютона для движения тел переменной массы. Ускорение тела переменной массы определяется не только внешними силами  , действующими на тело, но и реактивной силой  , обусловленной изменением массы движущегося тела:

 

Формула ЦиолковскогоПравить

Применив уравнение Мещерского к движению ракеты, на которую не действуют внешние силы, и проинтегрировав уравнение, получим формулу Циолковского[4]:

 

Релятивистское обобщение этой формулы имеет вид:

  , где   — скорость света.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. 1 2 Военный энциклопедический словарь ракетных войск стратегического назначения / Министерство обороны РФ.; Гл.ред.: И. Д. Сергеев, В. Н. Яковлев, Н. Е. Соловцов. — Москва: Большая Российская энциклопедия, 1999. — С. 456,476-477. — ISBN 5-85270-315-X.
  2. Реактивная тяга Глоссарий.ru
  3. Реактивное движение. Класс!ная физика для любознательных
  4. Двигатели — Реактивное движение ASTROLAB.ru

СсылкиПравить