Máy Tính Lực Đẩy Tên Lửa Là Gì?
Công cụ này ước tính lực đẩy do động cơ tên lửa sinh ra dựa trên phương trình lực đẩy tên lửa kinh điển. Lực đẩy là lực đẩy con tên lửa tiến về phía trước, và nó đến từ hai nguồn: động lượng của dòng khí thải tốc độ cao và chênh lệch áp suất tác dụng lên diện tích miệng phun. Công cụ phù hợp với mọi loại động cơ — hóa học, khí nén lạnh hay bất kỳ loại nào — miễn là bạn nhập đúng các giá trị theo hệ đơn vị SI. Đây là một phép tính vật lý mang tính phổ quát, áp dụng được ở bất cứ đâu.
Cách Sử Dụng
Nhập lưu lượng khối của nhiên liệu đẩy (\(\dot{m}\)) theo kilôgam trên giây, vận tốc khí thải tại miệng phun (\(v_e\)) theo mét trên giây, áp suất tại miệng phun (\(P_e\)) và áp suất môi trường (\(P_a\)) theo pascal, cùng diện tích miệng phun (\(A_e\)) theo mét vuông. Máy tính sẽ trả về tổng lực đẩy tính bằng newton và kilônewton, đồng thời tách thành lực đẩy động lượng và lực đẩy áp suất để bạn thấy rõ mỗi thành phần đóng góp bao nhiêu.
Giải Thích Công Thức
Phương trình là $$F = \dot{m} \cdot v_e + \left( P_e - P_a \right) \cdot A_e$$. Số hạng đầu tiên, \(\dot{m} \cdot v_e\), là lực đẩy động lượng — khối lượng thoát ra mỗi giây nhân với vận tốc của nó. Số hạng thứ hai, \(\left( P_e - P_a \right) \cdot A_e\), là lực đẩy áp suất. Khi áp suất tại miệng phun bằng áp suất môi trường, miệng phun đạt trạng thái "giãn nở hoàn hảo" và số hạng áp suất triệt tiêu. Nếu \(P_e\) lớn hơn \(P_a\) (giãn nở thiếu) thì nó làm tăng lực đẩy; nếu \(P_e\) nhỏ hơn \(P_a\) (giãn nở thừa) thì nó làm giảm lực đẩy.
Ví Dụ Minh Họa
Giả sử \(\dot{m} = 250\) kg/s, \(v_e = 2800\) m/s, \(P_e = 101.325\) Pa, \(P_a = 101.325\) Pa, và \(A_e = 0{,}5\) m². Lực đẩy động lượng = $$250 \times 2800 = 700.000 \text{ N}$$ Lực đẩy áp suất = $$\left( 101.325 - 101.325 \right) \times 0{,}5 = 0 \text{ N}$$ Tổng lực đẩy = 700.000 N, tức 700 kN.
Câu Hỏi Thường Gặp
Tôi nên dùng đơn vị nào? Hãy dùng hệ đơn vị SI: kg/s, m/s, pascal và mét vuông. Kết quả sẽ tính bằng newton.
Vận tốc khí thải hiệu dụng là gì? Đó là tổng lực đẩy chia cho lưu lượng khối (\(F/\dot{m}\)), và nó đã bao gồm cả thành phần áp suất.
Lực đẩy áp suất có thể âm không? Có — nếu áp suất tại miệng phun thấp hơn áp suất môi trường (miệng phun giãn nở thừa), số hạng áp suất sẽ làm giảm tổng lực đẩy.
