Характеристика реактивного принципа движения и особенности ракетного полета

Реактивный принцип движения – движение под воздействием силы отдачи, т.е. реакции потока частиц, отбрасываемых от аппарата.

Всякий способ передвижения основан на силах отдачи, т.е. на отбросе какой-то массы в обратном направлении (лодка и пароход отбрасывают массу воды; винтовой двигатель самолета отбрасывает массу воздуха; человек отбрасывает назад Землю и т.д.). Но такое движение не принято называть реактивным, потому что оно возникает в результате реакции непрямого действия. При этом типе движения между двигателем (источник или преобразователь энергии) и отбрасываемой массой имеет промежуточный механизм – движитель. (У лодки двигатель – гребец, движитель – весла; у парохода – движитель – гребной винт; самолета – воздушный винт; человека – ноги.)

У реактивного принципа характерным является отсутствие движителя и возникающая реакция поэтому называется реакцией прямого действия.

Для осуществления реактивного движения необходимыследующие компоненты:

– источник энергии;

– рабочее тело (вещество, масса которого отбрасывается в обратном направлении).

Масса воды, отбрасываемая гребным винтом парохода несет в себе функции рабочего тела, но называть ее так не принято. Это пассивная масса окружающей среды и к пароходу она не относится.

Масса воздуха, попадающая в камеру ВРД через заборник содержит кислород воздуха, используемый для сжигания горючего, а продукты сгорания и не участвующий в реакции горения азот истекают через сопло с высокой скоростью, вследствие чего и создается реактивная сила.

Всю отбрасываемую массу называют рабочим телом, т.к. ее состояние в результате предварительного сжатия и последующего нагрева изменилось (это не пассивная внешняя масса, а масса, участвующая в рабочем процессе двигателя). Работа ВРД связана с наличием атмосферы. Без кислорода нельзя обеспечить горения и энергию, а без массы воздуха не было бы рабочего тела, т.е. в вакууме ВРД работать не может.

Двигатели, энергия и рабочее тело которых черпаются только из запасов, находящихся на борту ЛА называются ракетными, а ЛА – ракетами. Т.е. понятие " ракетный " включается в более общее – " реактивный ".

При большом разнообразии ракетных двигательных систем, основанных на использовании различных видов энергии, они решают одну задачу – выбрасывание из ракеты некоторой массы, запас которой (так называемое рабочее тело) находится внутри ЛА. На выбрасываемую массу со стороны ракеты действует некоторая сила, и согласно одному из основных законов механики – закону равенства действия и противодействия – такая же сила, но противоположно направленная, действует со стороны выбрасываемой массы на ракету. Эта сила, приводящая ракету в движение, называется силой тяги.

При исследовании движения ЛА с работающим двигателем мы имеем дело с тремя группами сил.

1. Реактивные силы. Возникают в результате реакции истекающей среды. Это силы внутреннего взаимодействия между различными частями одной механической системы.

2. Массовые силы. Подчинены закону всемирного тяготения. Применительно к ЛА складываются из элементарных сил, приложенных к каждой элементарной частице массы ЛА. Являются внешними силами.

3. Поверхностные силы. Аэродинамические силы, приложенные к каждой элементарной площадке поверхности корпуса ЛА. К ним относятся силы, действующие на органы управления, распложенные в зоне действия истекающих газов (силы на газоструйных рулях). Включаются в число внешних сил.

Результатом действия всех сил на ракету является ускорение, которое она получает. Результирующее ускорение складывается из ускорений, сообщаемых каждой силой F_i в отдельности: (М – масса ракеты в некоторый момент времени).

Ракета является телом переменной массы. Такие тела с размерами, несоизмеримо малыми по сравнению с проходимыми ими путем под действием всех сил, рассматривают как точки переменной массы.