ฟิสิกส์ของจรวด
แรงที่เกิดขึ้นกับจรวด
การศึกษาโดยทั่วไปของแรงที่เกิดกับจรวดหรืออวกาศยานอื่น ๆ เป็นส่วนหนึ่งของวิชาที่เกี่ยวกับการศึกษาถึงการเคลื่อนที่ของกระสุนปืนและจรวดหรือขีปนาวุธ (ballistics) และถูกเรียกว่าดาราพลศาสตร์ (astrodynamics)
ในการเคลื่อนที่ของจรวดจะได้รับผลกระทบหลักดังต่อไปนี้:
แรงขับดัน (Thrust) จากเครื่องยนต์จรวด
ความโน้มถ่วงจากวัตถุทางดาราศาสตร์
แรงต้าน (Drag) ถ้าจรวดกำลังเคลื่อนที่ในชั้นบรรยากาศ
แรงยกทางอากาศพลศาสตร์ (Lift); มักจะมีผลกระทบที่ค่อนข้างเล็กน้อยยกเว้นเครื่องบินขับเคลื่อนด้วยพลังจรวด

joker123

นอกจากนี้ แรงเฉื่อยและแรงสู่ศูนย์กลางเทียม (inertia and centrifugal pseudo-force) อาจมีความสำคัญเนื่องจากเส้นทางของจรวดรอบจุดศูนย์กลางของเทห์ฟากฟ้า (celestial body); เมื่อมีอัตราเร็วสูงเพียงพอในทิศทางที่ถูกต้องและมีระดับความสูงในการที่จะบรรลุถึงวงโคจรที่มีความเสถียรหรือบรรลุถึงความเร็วหลุดพ้นได้
แรงเหล่านี้, จะเกิดขึ้นได้ต้องประกอบด้วยความมีเสถียรภาพชองแพนหาง (“ชุดแพนหาง” (the empennage)

สล็อต

การทำงาน
ผลลัพธ์ของการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงจรวดในเครื่องยนต์จรวดคือการเพิ่มความเร็วของก๊าซที่เป็นผลทำให้ก๊าซมีอัตราเร็วที่สูงมาก, ด้วยเหตุนี้จึงทำให้เกิดการผลิตแรงผลักดันขึ้นต่อตัวจรวด ในตอนแรก, แก๊สจากการเผาไหม้จะถูกส่งกระจายไปในทุกทิศทาง แต่จะมีเพียงแค่บางส่วนเท่านั้นที่จะผลิตแรงผลักดันสุทธิให้เกิดขึ้น ทิศทางในอุดมคติของการเคลื่อนที่ของไอเสียจะอยู่ในทิศทางเพื่อที่จะทำให้เกิดแรงผลักดัน ที่ปลายด้านบนของห้องเผาไหม้ที่ร้อน, ของไหลก๊าซร้อนที่มีพลังจะไม่สามารถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้, ดังนั้นจึงผลักดันขึ้นทางด้านบนของห้องเผาไหม้ (combustion chamber) ของเครื่องยนต์จรวด เนื่องจากก๊าซเผาไหม้เข้าใกล้ทางออกของห้องเผาไหม้, มันจึงเพิ่มอัตราเร็วขึ้น ผลกระทบของส่วนที่บรรจบกันเป็นรูปกรวยของหัวฉีดท่อไอเสียของเครื่องยนต์จรวดใน

สล็อตออนไลน์ ของไหลความดันสูงของก๊าซที่ถูกเผาไหม้คือการทำให้ก๊าซมีการเร่งความเร็วด้วยอัตราเร็วสูง อัตราเร็วของก๊าซที่สูงขึ้น, จะช่วยลดความดันของก๊าซ (ตามหลักของแบร์นูลลี (Bernoulli’s principle) หรือ กฎทรงพลังงาน) ให้ต่ำลงโดยเกิดขึ้นในส่วนของห้องเผาไหม้ ในเครื่องยนต์ที่ออกแบบอย่างเหมาะสม, กระแสการไหลของก๊าซจะไปถึงที่ระดับอัตราเร็วมัค 1 ที่บริเวณตรงส่วนลำคอของพวยหัวฉีดท่อไอเสีย เมื่อถึงจุดที่อัตราเร็วของการไหลเพิ่มขึ้น นอกจากลำคอของพวยหัวฉีดท่อไอเสียแล้ว, ส่วนแผ่ขยายของรูปทรงระฆังของเครื่องยนต์จะช่วยให้แก๊สสามารถขยายตัวเพื่อผลักดันชิ้นส่วนเครื่องยนต์จรวดให้เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามได้ ดังนั้น, ส่วนที่เป็นรูปทรงระฆังของหัวฉีดจึงช่วยทำให้เกิดแรงผลักดันที่เพิ่มขึ้น แสดงเป็นคำพูดได้อย่างง่าย ๆ ว่า, “สำหรับทุก ๆ แรงกระทำย่อมมีแรงกระทำโต้ตอบที่มีขนาดเท่ากันและมีทิศตรงข้าม”, ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน ซึ่งส่งผลให้ก๊าซที่ปล่อยออกมาก่อให้เกิดปฏิกิริยาของแรงบนจรวดทำให้มันเร่งความเร็วให้แก่ตัวจรวด
ในห้องที่ปิดตายหมดทุกด้าน, ความกดดันจะเท่ากันหมดในแต่ละทิศทางและจะไม่มีความเร่งเกิดขึ้น ถ้าช่องเปิดอยู่ด้านล่างของห้องแล้วความดันจะไม่กระทำต่อผนังห้องส่วนที่หายไปอีกต่อไป การเปิดนี้ช่วยให้ไอเสียสามารถหลบหนีเล็ดลอดออกไปได้ ความดัน

jumboslot ที่เหลืออยู่จะทำให้แรงผลักดันเกิดขึ้นในด้านตรงข้ามกับการเปิด, และความดันเหล่านี้จะเป็นสิ่งที่ผลักดันจรวดไปด้วย
รูปร่างของหัวฉีดมีความสำคัญ ขอให้พิจารณาดูลูกโป่งที่ขับเคลื่อนโดยอากาศที่พุ่งออกมาจากหัวฉีดเรียวเล็ก ในกรณีเช่นนี้การผสมผสานกันของความกดอากาศและความเสียดทานหนืด (viscous friction) เป็นเช่นเดียวกับที่หัวฉีดไม่ได้ผลักดันลูกโป่ง แต่ถูกดึงดูดเข้ามาหาเอง การใช้หัวฉีดแบบมีปลายปากท่อเรียวเข้าหากัน/บานออก จะทำให้เกิดแรงมากขึ้นเนื่องจากไอเสียยังคงกดดันหัวฉีดเอาไว้ขณะที่มันพุ่งขยายตัวออกไปสู่บรรยากาศภายนอก, โดยคร่าว ๆ ก็ประมาณสองเท่าของแรงโดยรวม ถ้าก๊าซเชื้อเพลิงจรวดถูกป้อนเข้ามาในห้องเผาไหม้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้นความดันเหล่านี้ก็สามารถจะรักษาให้คงอยู่ได้ตราบเท่าที่เชื้อเพลิงของจรวดยังคงมีอยู่ โปรดทราบว่าในกรณีของเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลว, ปั๊มที่คอยขับเคลื่อนเชื้อเพลิงจรวดให้ไหลเข้าไปในห้องเผาไหม้จะต้องคอยรักษาความดันไว้ให้มีขนาดที่มากกว่าความดันภายในห้องเผาไหม้ ซึ่งโดยปกติจะอยู่ในระดับที่ 100 เท่าของความดันบรรยากาศ

slot

ผลข้างเคียงที่เกิดขึ้น คือ, ความดันเหล่านี้บนจรวดยังออกแรงกระทำต่อไอเสียในทิศทางตรงกันข้ามและเร่งไอเสียนี้ให้มีความเร็วที่สูงมาก ๆ (ตามกฎข้อที่ 3 ของนิวตัน) จากกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม (Conservation of momentum) ความเร็วของไอเสียของจรวดจะเป็นตัวกำหนดจำนวนของโมเมนตัมที่เพิ่มขึ้นสำหรับปริมาณของเชื้อเพลิงจรวดที่กำหนดให้ สิ่งนี้เรียกว่าการดลจำเพาะ (specific impulse) ของจรวด เนื่องจากตัวจรวด, เชื้อเพลิงจรวด และ ไอเสีย ในการบิน, โดยปราศจากการก่อกวนใด ๆ จากภายนอกนั้น, อาจถือได้ว่าเป็นระบบปิด, ทำให้โมเมนตัมโดยรวมของระบบนั้นคงที่เสมอ ดังนั้น, ยิ่งอัตราเร็วสุทธิของไอเสียในทิศทางเดียวมากขึ้นเท่าไรอัตราเร็วของจรวดก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้นในทิศทางตรงกันข้าม นี่เป็นความจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากมวลของจรวดจะต่ำกว่ามวลไอเสียโดยรวมในตอนสุดท้ายทั้งหมด

No responses yet

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *