Читая множество статей на Дзене, я ни разу не находил статьи, для тех кто только начал интересоваться космической тематикой, так что пора исправить это недоразумение и решить сразу 2 проблемы: существование конспирологов, которые сами не разбираются в теме и людей которые хотят расширить свой кругозор.
Основной принцип работы двигателя
Ракетные двигатели используют 2 закона, известные всем ещё со школы:
Третий закон Ньютона гласит: Взаимодействия двух тел друг на друга равны между собой и направлены в противоположные стороны.
Проще говоря, если мы толкаем объект в одну сторону (вперёд) с силой в 10Н, то на нас будут воздействовать те же 10Н, но направленные в противоположную сторону(назад).
Закон сохранения импульса гласит, что сумма импульсов(произведение массы тела и его скорости) неизменна.
А теперь простыми словами. Представим что космонавт массой в 70 кг вместе со скафандром находиться в абсолютной пустоте, где на него не действует никаких тел, в его руках камень, массой в 35 кг, они не двигаются, следовательно их скорость равна 0 м/с, а теперь посчитаем: m*V=(35+70)*0=0(кг*м/с).
Посмотрим что случиться, если космонавт решит бросить единственного друга в этой тёмной бездне со скоростью в 10 м/с, то он получит импульс в 350кг*м/с, а по нашему закону и космонавт получит импульс и скорость, равную 350/70=5(м/с).
Именно эти 2 закона используют все реактивные двигатели.
Основные характеристики двигателей
Тяга
Первое, что приходит на ум при фразе "характеристика двигателя" это конечно же тяга. Тяга двигателя - характеристика, которая показывает с какой силой двигатель воздействует на ракету при работе.
Как и любую другую сила в физике тягу измеряют в ньютонах, или в килограмм-силах для удобства
Удельный импульс и удельная тяга
Удельный импульс - показатель эффективности двигателя, выражающий скорость истечения газов из сопла, который измеряется в м/с, вспомнив закон сохранения испульса, станет понятно, что чем он выше, тем выше тяга при том же расходе, что можно выразить формулой: F=Im*m, где F - тяга в ньютонах, lm - удельный импульс, а m - расход топлива.
Удельная тяга измеряется в секундах и показывает, сколько времени двигатель сможет работать использую 1 кг топлива и создавая в тягу в 1Н.
Тяговооружённость
Тяговооружённость двигателя выражает отношение тяги двигателя к его массе, конечно эффективнее будет использовать несколько двигателей с меньшей тягой, но большим TWR (thrust-to-weight ratio), и в итоге получить меньшую массу с той же тягой.
Для примера Возьмём РД-180. Масса этого двигателя - 5950 кг, взяв ускорение свободного падения за 9.8 проведём расчёт. 5950*9.8=58310Н веса. Тяга - 4234000 тяги. Делим: 4234000/58310 получаем 73.
Давление в камере сгорания
Испытание двигателя Raptor - двигателя с рекордом по давлению в камере сгорания в полевых условиях на Starhopper
Давление в камере сгорания - та характеристика, которая ни на что не влияет напрямую, а лишь используется для расчёта удельного импульса, по длинной формуле, которую я упущу здесь, скажу так: чем больше, тем лучше.
На этом всё, в следующей частях я расскажу о различных типах двигателей и об их устройстве