Kas ir raķešu aerodinamika?

Raķešu aerodinamika ir spēki, kas izteikti uz raķetes korpusu atmosfēras lidojumā, un parasti tie ietver raķetes pretestību, raķetes piedziņu vai raķetes vilci; raķetes svars; un tā aerodinamiskā pacēluma pamatā ir ķermeņa forma. Aerodinamiskajos spēkos attiecībā uz raķeti ir jāņem vērā arī ballistika, kas ir gravitācijas vispārējā ietekme uz raķeti, kad tā virzās vertikālā virzienā prom no zemes virsmas un atgriežas.

Raķešu būves vēsturi var izsekot vismaz mūsu ēras 1045. gadā. Šajā laikā ķīnieši tos jau izmantoja kā militāru ierīci. Tāpēc pamata raķešu aerodinamika visā pasaulē parasti ir daudz plašāka nekā gaisa kuģu aerodinamika.

Aerodinamika iedarbojas uz jebkuru ķermeni, kas kustas pa gaisu, un tam piemīt divas galvenās īpašības: spēks un vektors vai virziens. Tiešā raķetes aerodinamika, kas iedarbojas uz transportlīdzekļa korpusu, ir pretestība un pacelšana, kur pretestība ir gaisa pretestības spēks, kas raķetei ir jāizspiež, un tiek uzskatīts, ka tā darbojas tieši pretēji raķetes kustības virzienam. Pacēlums darbojas perpendikulāri raķetes kustībai vai taisnā leņķī pret horizontu, un tā lielums ir atkarīgs no raķetes korpusa formas un gaisa blīvuma, caur kuru tā iet.

Spēki, piemēram, pacelšana un vilkšana, ir nozīmīgi tikai tad, ja raķete kustas salīdzinājumā ar cita korpusa spēku. Šādu ķermeņu piemēri ir zeme un darbība atmosfērā. Pilna izmēra raķetes, kas ātri paceļas kosmosā, neietekmē pacelšanas un vilkšanas spēki, kas atrodas ārpus Zemes atmosfēras.

Raķetes aerodinamikas pacēluma un pretestības elementus tieši ietekmē arī raķetes vektors jeb tās pacelšanās leņķis salīdzinājumā ar zemes virsmu. Vektoru spēki ir tiešāk spēlēt raķetes svara un vilces spēka ziņā, salīdzinot ar tās pacelšanās leņķi. Jo lielāku vilces spēku raķete spēj radīt, salīdzinot ar tās svaru, jo tālāk tā var pacelties no zemes virsmas, pirms beigsies degviela.

Šo raķešu aerodinamikas komponentu bieži dēvē par delta v, un to aprēķina kā tīru skaitli, ja nav atmosfēras izraisītas pretestības un gravitācijas paātrinājuma, kas velk raķeti uz leju. Raķetes dzinējspēks, kas nepieciešams, lai transportlīdzeklis iegūtu orbītu, ir pazīstams kā evakuācijas ātrums. Zemei tas ir ātrums aptuveni 25,000 40,233 jūdzes stundā (5,300 8,530 kilometri stundā) vai XNUMX jūdzes stundā (XNUMX kilometri stundā) uz Mēness virsmas.