Макс q - Википедия - Max q

В макс q состояние - это момент, когда аэрокосмический автомобиль атмосферный полет достигает максимум динамическое давление. Это важный фактор в конструкции таких транспортных средств, поскольку аэродинамические структурная нагрузка на них пропорционально динамическому давлению. Это может наложить ограничения на конверт для полета.

Динамическое давление, q, математически определяется как

${ displaystyle q = { tfrac {1} {2}} , rho , v ^ {2},}$

куда ρ местный плотность воздуха, и v это автомобиль скорость; динамическое давление можно рассматривать как кинетическая энергия плотность воздуха по отношению к автомобилю. Для запуска ракеты с земли в космос динамическое давление составляет

• ноль при отрыве, когда плотность воздуха ρ высокая, но скорость автомобиля v = 0
• ноль за пределами атмосферы, где скорость v высокая, но плотность воздуха ρ = 0
• всегда неотрицательно, учитывая задействованные количества

Следовательно, (по Теорема Ролля ) всегда будет точка, в которой динамическое давление будет максимальным.

Другими словами, до достижения max q изменение динамического давления из-за увеличения скорости больше, чем из-за уменьшения плотности воздуха, так что динамическое давление (противодействие кинетической энергии), действующее на аппарат, продолжает увеличиваться. После прохождения max q верно обратное. Динамическое давление, действующее на корабль, уменьшается по мере уменьшения плотности воздуха, в конечном итоге достигая 0, когда плотность воздуха становится нулевой.

Примеры запуска ракет

Во время нормального Космический шатл запуск, например, максимальное значение q 0,32 атмосферы произошло при высота примерно 11 км (36000 футов).^[1] Три Главные двигатели космических шаттлов были снижены примерно до 60–70% от их номинальной тяги (в зависимости от полезной нагрузки), когда динамическое давление приближалось к макс q;^[2] в сочетании с конструкцией порохового зерна твердотопливные ракетные ускорители, что уменьшило тягу при max q на одну треть после 50 секунд горения, общие нагрузки на транспортное средство поддерживались на безопасном уровне.

Во время типичного Аполлон миссия, максимальное q (также чуть более 0,3 атмосферы) произошло на высоте от 13 до 14 километров (43 000–46 000 футов);^[3][4] примерно такие же значения встречаются для SpaceX Сокол 9.^[5]

Точка max q является ключевой вехой во время запуска ракеты, так как это точка, в которой планер подвергается максимальной механической нагрузке.

Смотрите также

• Особенность Прандтля – Глауэрта.
• Закон идеального газа

Рекомендации