Главная > Разное > Механика космического полета в элементарном изложении
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 10. Классификации двигательных систем

В заключение нашего краткого обзора космических двигательных систем мы приведем сводную таблицу (табл. 1) всех типов двигателей, составленную на основе цитированных выше источников. Технические подробности, описания уже существующих и разрабатываемых двигателей читатель найдет в специальных книгах [1.8, 1.9, 1.18, 1.33].

С точки зрения механики космического полета и методов математического исследования все двигательные системы могут быть

разбиты на три категории [1.9], группирующие классы, указанные в табл. 1.

К первой категории относятся все тепловые двигатели (термохимические, ядерные, гелиотермический, лазерный). Они характеризуются тем, что скорости истечения не могут превосходить некоторого предела; этот предел определяется верхней температурой, которую еще могут выдержать стенки камеры без того, чтобы двигатель разрушился. Такие системы могут быть названы двигательными системами с ограниченной скоростью истечения.

Ко второй категории относятся электрические двигательные системы, которые характерны наличием отдельного источника энергии, определяющего их эффективность. Они называются системами ограниченной мощности.

Наконец, к третьей категории относятся парусные системы, эффект действия которых определяется размерами паруса, а следовательно, максимально возможной тягой. Такие системы называют системами с ограниченной тягой.

Перечисленные названия категорий систем указывают на те главные ограничения, которые должны быть учтены при проектировании космической операции; от них зависит использование тех или иных математических методов решения задачи.

Обычно мы будем подразделять все типы двигателей на две группы, резко отличающиеся друг от друга по двум показателям: времени действия и величине реактивного ускорения.

Химические и ядерные двигатели с твердо-, жидко- и газофазным реакторами действуют (или будут действовать) в течение лишь нескольких минут, пока вследствие значительного секундного расхода массы не израсходуется запас рабочего тела. При этом создается реактивное ускорение, в несколько раз превышающее ускорение свободного падения что позволяет совершить старт с земной поверхности. В исключительных случаях тяга может быть мала, но реактивное ускорение будет не ниже а продолжительность действия не превысит несколько часов.

После окончания действия химического двигателя весь остальной полет, продолжающийся несколько десятков часов в направлении Луны и несколько месяцев в направлении ближайших планет, носит пассивный, баллистический характер, напоминая полет артиллерийского снаряда.

При этом активный участок траектории, на котором работает двигатель, имеет несколько сотен километров в длину, а пассивный участок — сотни тысяч (при полете к Луне) или сотни миллионов (при полете к планетам) километров. В конце активного участка космическому аппарату как бы сообщается толчок — импульс,

(см. скан)

(см. скан)

делающий возможным достижение цели. Поэтому подобного рода перелеты иногда называют импульсными и даже многоимпульсными, если химический двигатель на пути к цели включается несколько раз. Поэтому же иногда называют импульсными и сами химические двигатели и ракеты.

Нетрудно понять, как важна роль активного участка траектории, несмотря на его малую длину и кратковременность. Активный участок является участком разгона (участком выведения на траекторию). Успех всего перелета, совершаемого с помощью импульсной ракеты, в огромной степени (если не полностью) зависит от того, насколько точно совершалось активное движение, насколько точно были соблюдены в конце участка разгона величина и направление расчетной скорости. Поэтому важнейшее значение имеет точность системы управления на активном участке. На пассивном участке движение по траектории является вовсе неуправляемым, если исключить исправления (коррекции) траектории посредством кратковременного включения двигателя.

Электрические, гелиотермические и некоторые перспективные типы ядерных двигателей (см. § 5), а также солнечный и изотопный парусы являются двигатегями непрерывного действия, так как при малом секундном расходе они работают непрерывно в течение многих недель и месяцев. Их реактивное ускорение имеет порядок следовательно, они не могут оторвать космический

Таблица 2. (см. скан) Сравнение двух групп космических двигателей

аппарат от земной поверхности. Впрочем, и действие их может начаться лишь в условиях глубокого вакуума мирового пространства. Стартовыми площадками для двигателей непрерывного действия, или двигателей малой тяги, могут служить лишь искусственные спутники. Действуя в течение долгого времени, малая тяга может переместить в выбранном направлении полезную нагрузку, значительно превышающую полезную нагрузку импульсных ракет. Это объясняется большой скоростью истечения для двигателей малой тяги.

Для наглядности в табл. 2 сведены характеристики двух групп космических двигателей.

В этой главе вскользь упоминались некоторые факты из истории развития ракетного двигателестроения. Читатель найдет многие подробности и очень интересный фактический материал в богато иллюстрированной брошюре В. П. Глушко [1.28], подытоживающей примерно до середины 1973 г. успехи советской ракетной техники и космонавтики, а также некоторые наиболее выдающиеся достижения США. В ней приводятся технические характеристики мощных советских ЖРД и ракет-носителей. Много сведений из области космических ракетных двигателей, топлив, систем управления, конструкций, материалов, организации наземных служб можно почерпнуть из живо и ярко написанного пособия В. И. Феодосьева [1.2] и из издания «Космонавтика (малая энциклопедия)» [1.34].

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление