ما هي حاسبة قوة دفع الصاروخ؟
تقدّر هذه الحاسبة قوة الدفع التي يولّدها محرك الصاروخ باستخدام معادلة الدفع الصاروخي الكلاسيكية. قوة الدفع هي القوة التي تندفع بالصاروخ إلى الأمام، وتنشأ من مساهمتين اثنتين: زخم غازات العادم المتدفقة بسرعة عالية، وفارق الضغط المؤثّر عبر مساحة مخرج الفوّهة. تعمل الأداة مع أي نوع من المحركات — كيميائية أو غازية باردة أو غيرها — ما دمت تُدخل القيم الصحيحة بوحدات النظام الدولي (SI). إنها عملية حسابية فيزيائية عامة تنطبق في أي مكان.
كيفية الاستخدام
أدخِل معدل تدفق كتلة الوقود الدافع (\(\dot{m}\)) بالكيلوغرام في الثانية، وسرعة العادم (المخرج) (\(v_e\)) بالمتر في الثانية، وضغط مخرج الفوّهة (\(P_e\)) والضغط المحيط (\(P_a\)) بالباسكال، ومساحة مخرج الفوّهة (\(A_e\)) بالمتر المربّع. تُرجِع الحاسبة قوة الدفع الكلية بالنيوتن والكيلونيوتن، وتُفصّلها إلى دفع الزخم ودفع الضغط لتتمكّن من رؤية مساهمة كل جزء على حدة.
شرح المعادلة
المعادلة هي $$F = \dot{m} \cdot v_e + \left( P_e - P_a \right) \cdot A_e$$ الحدّ الأول، \(\dot{m} \cdot v_e\)، هو دفع الزخم — أي الكتلة المغادرة في الثانية مضروبة في سرعتها. أما الحدّ الثاني، \(\left( P_e - P_a \right) \cdot A_e\)، فهو دفع الضغط. عندما يتساوى ضغط المخرج مع الضغط المحيط تكون الفوّهة «متمدّدة بشكل مثالي» ويتلاشى حدّ الضغط. وإذا كان \(P_e\) أكبر من \(P_a\) (تمدّد ناقص) فإنه يضيف إلى الدفع؛ وإذا كان \(P_e\) أصغر من \(P_a\) (تمدّد زائد) فإنه يطرح منه.
مثال محلول
لنفترض أن \(\dot{m} = 250\) كغ/ث، و\(v_e = 2800\) م/ث، و\(P_e = 101{,}325\) باسكال، و\(P_a = 101{,}325\) باسكال، و\(A_e = 0.5\) م². دفع الزخم = \(250 \times 2800 = 700{,}000\) نيوتن. دفع الضغط = \(\left( 101{,}325 - 101{,}325 \right) \times 0.5 = 0\) نيوتن. قوة الدفع الكلية = 700,000 نيوتن، أي 700 كيلونيوتن.
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات التي ينبغي استخدامها؟ استخدم وحدات النظام الدولي: كغ/ث، م/ث، باسكال، ومتر مربّع. والنتيجة تأتي بالنيوتن.
ما هي سرعة العادم الفعّالة؟ هي قوة الدفع الكلية مقسومة على معدل تدفق الكتلة (\(F/\dot{m}\))، وهي تأخذ حدّ الضغط في الحسبان أيضًا.
هل يمكن أن يكون دفع الضغط سالبًا؟ نعم — إذا كان ضغط المخرج أقل من الضغط المحيط (فوّهة ذات تمدّد زائد)، فإن حدّ الضغط يقلّل من قوة الدفع الكلية.
