Движение тел переменной массы. Основы теоретической космонавтики — страница 3

то же количество раз. К тому же большое число Циолковского означает, что конечной скорости достигает лишь небольшая часть первоначальной массы ракеты. Естественно, такой подход к проблеме увеличения конечной скорости не совсем рационален, ведь надо стремится выводить в космос большие массы, при помощи ракет с возможно меньшими массами. Поэтому конструкторы стремятся прежде всего к увеличению скоростей истечения продуктов

сгорания из ракет. Числовые характеристики одноступенчатой ракеты При анализе формулы Циолковского было выяснено, что число z=m0/m является важнейшей характеристикой ракеты. Разделим конечную массу ракеты на две составляющие: полезную массу Мпол, и массу конструкции Мконстр. К полезной относят только массу контейнера, который требуется запустить с помощью ракеты для выполнения заранее запланированной работы. Масса

конструкции – вся остальная масса ракеты без топлива(корпус, двигатели, пустые баки, аппаратура). Таким образом M= Мпол + Мконстр ; M0= Мпол + Мконстр + Мтопл Обычно оценивают эффективность транспортировки груза при помощи коэффициента полезной нагрузки р. р= M0/ Мпол. Чем меньшим числом выражен этот коэффициент, тем большую часть от общей массы составляет масса полезного груза Степень технического совершенства ракеты

характеризуется конструктивной характеристикой s. Можно показать, что все три характеристики s, z и p связаны между собой следующими уравнениями: Многоступенчатые ракеты Достижение очень больших характеристических скоростей одноступенчатой ракеты требует обеспечения больших чисел Циолковского и ещё больших по величине конструктивных характеристик (т.к всегда s>z). Так, например при скорости истечения продуктов сгорания

u=5км/с для достижения характеристической скорости 20км/с требуется ракета с числом Циолковского 54,6. Создать такую ракету в настоящее время невозможно, но это не значит, что скорость 20км/с не может быть достигнута при помощи современных ракет. Такие скорости обычно достигаются при помощи одноступенчатых, т.е составных ракет. Когда массивная первая ступень многоступенчатой ракеты исчерпывает при разгоне все запасы топлива, она

отделяется. Дальнейший разгон продолжает другая, менее массивная ступень, и к ранее достигнутой скорости она добавляет ещё некоторую скорость, а затем отделяется. Третья ступень продолжает наращивание скорости, и т.д. Согласно формуле Циолковского, первая ступень в конце разгона достигнет скорости Z=- число Циолковского для двухступенчатой ракеты. Нетрудно доказать, что в случае 3-x ступенчатой ракеты число Циолковского будет