Difference between revisions of "Specific impulse/hu"

From Kerbal Space Program Wiki
Jump to: navigation, search
(accomplished /elkészült)
m (Átváltási tényező [Conversion factor])
Line 24: Line 24:
 
Az átváltás a fizikailag használható fajlagos impulzus és a kényelmes tömegre fajlagos impulzus között g<sub>0</sub> szorzóval történik. Úgy látszik, hogy a játékban az értéke nem 9.81&nbsp;m/s² amelyet a valós életben használunk. Meghatározásához a következő egyenlet használható:
 
Az átváltás a fizikailag használható fajlagos impulzus és a kényelmes tömegre fajlagos impulzus között g<sub>0</sub> szorzóval történik. Úgy látszik, hogy a játékban az értéke nem 9.81&nbsp;m/s² amelyet a valós életben használunk. Meghatározásához a következő egyenlet használható:
 
{{Formula|math=g_{I_{sp} }=\frac{F_T}{\sum\limits_{i}(\dot m_i \rho_i)I_{sp,g_0} }|where=* <math>F_T</math> a hajtómű tolóereje
 
{{Formula|math=g_{I_{sp} }=\frac{F_T}{\sum\limits_{i}(\dot m_i \rho_i)I_{sp,g_0} }|where=* <math>F_T</math> a hajtómű tolóereje
* <math>\dot m_i</math> az [[fuel/hu|üzemanyag]] összetevőinek tömegárama
+
* <math>\dot m_i</math> az [[fuel/hu|hajtóanyag]] összetevőinek tömegárama
* <math>\rho_i</math> az üzemanyag-összetevők sűrűsége
+
* <math>\rho_i</math> a hajtóanyag-összetevők sűrűsége
 
* <math>I_{sp,g_0}</math> a tömegre fajlagos impulzus}}
 
* <math>I_{sp,g_0}</math> a tömegre fajlagos impulzus}}
 
Például a folyékony hajtóanyaggal működő hajtóművek hajtóanyag összetevői a [[oxidizer/hu|oxidálószer]] és a [[liquid fuel/hu|folyékony üzemanyag]]. Mikor egy [[Rockomax "Mainsail" Liquid Engine/hu|Rockomax "Mainsail" folyékony hajtóanyagú hajtómű]] a [[launch pad/hu|kilövőállás]]on teljes [[throttle/hu|gázadagolással]] 48,96 egység folyékony üzemanyagot és 59,84 egység oxidálószert használ el 280,8 s tömegre fajlagos impulzussal és 1,5 MN tolóerővel. Ez 9,81873052&nbsp;m/s és 9,8205356&nbsp;m/s közötti átváltási tényezőt értéket eredményez, feltéve hogy a folyékony üzemanyag és az oxidálószer tömege 5&nbsp;kg egységenként. Ez a folyékony hajtóanyagú rakétáknál kis eltérést jelent.<ref>[[:File:Isp conversion factor.png|Az érték nem pontos, mivel kisérletből számolt, a pontos tömegáram nem ismert. Az átváltási tényező 9.82&nbsp;m/s² körül adódik, ami miatt a hajtóművek kissé hatékonyabbak a vártnál.]]</ref> Az [[PB-ION Electric Propulsion System/hu|PB-ION Elektromos Hajtás Rendszer]] esetén messze nagyobb eltérések adódnak<ref>Az [[:File:10X Xenon.png|ION hajtóművel végzett kísérlet során]] a 9.81 m/s² értékkel számított értéknél 10x volt hatékonyabb!</ref>
 
Például a folyékony hajtóanyaggal működő hajtóművek hajtóanyag összetevői a [[oxidizer/hu|oxidálószer]] és a [[liquid fuel/hu|folyékony üzemanyag]]. Mikor egy [[Rockomax "Mainsail" Liquid Engine/hu|Rockomax "Mainsail" folyékony hajtóanyagú hajtómű]] a [[launch pad/hu|kilövőállás]]on teljes [[throttle/hu|gázadagolással]] 48,96 egység folyékony üzemanyagot és 59,84 egység oxidálószert használ el 280,8 s tömegre fajlagos impulzussal és 1,5 MN tolóerővel. Ez 9,81873052&nbsp;m/s és 9,8205356&nbsp;m/s közötti átváltási tényezőt értéket eredményez, feltéve hogy a folyékony üzemanyag és az oxidálószer tömege 5&nbsp;kg egységenként. Ez a folyékony hajtóanyagú rakétáknál kis eltérést jelent.<ref>[[:File:Isp conversion factor.png|Az érték nem pontos, mivel kisérletből számolt, a pontos tömegáram nem ismert. Az átváltási tényező 9.82&nbsp;m/s² körül adódik, ami miatt a hajtóművek kissé hatékonyabbak a vártnál.]]</ref> Az [[PB-ION Electric Propulsion System/hu|PB-ION Elektromos Hajtás Rendszer]] esetén messze nagyobb eltérések adódnak<ref>Az [[:File:10X Xenon.png|ION hajtóművel végzett kísérlet során]] a 9.81 m/s² értékkel számított értéknél 10x volt hatékonyabb!</ref>

Revision as of 16:42, 30 April 2014

A fajlagos impulzus [specific impulse] meghatározza a hajtómű hatékonyságát. Ez a tolóerőhöz és az hajtóanyag-fogyasztáshoz kötődik. A mértékegysége lehet m/s vagy csak másodperc.

Képlet [Formula]

Ahol:
  • a fajlagos impulzus m/s-ban
  • a tolóerő Newtonban
  • az hajtóagyag-fogyasztás kg/s-ban

Ezt az értéket g0-val beszorozva meg lehet változtatni a mértékegységet "másodpercre", amivel elkerülhető az átváltási problémák az SI és a birodalmi (angolszász) mértékegységek közt. A g0 érték úgy viselkedik mint egy átváltási érték és nem változik, ha a járműre ható tömegvonzás megváltozik - lévén a g0 a Föld felszíni gyorsulása. Általában mindkét értéket fajlagos impulzusnak nevezik és a rövidítése Isp. A Isp,g0 rövidítés csak tisztázásnak használják, mivel a két érték nem azonos. Ez utóbbit néha tömegre fajlagos impulzusnak nevezik.

Ahol:
  • a fajlagos impulzus másodpercben
  • a felszíni gyorsulás is a szükséges mértékegységben (általában 9,81 m/s²)

A képletnek (pl. a Δv-hez) meg kell határozni melyik mértékegységet várja és ha a másikat igényli akkor át kell váltani.

Több hajtómű [Multiple engines]

Ahol:
  • a fajlagos impulzus másodpercben
  • az egyes hajtóművek fajlagos impulzusa másodpercben
  • az egyes hajtóművek tolóerő Newtonban
  • az hajtóanyag-fogyasztás kg/s-ban

Mikor az üzemanyag fogyasztást nem használják a képletben, csak az a fontos, hogy a tolóerők azonos mértékegységekben legyenek megadva (pl. kN) és a fajlagos impulzusok is azonos mértékegységben legyenek (pl. másodperc). Az eredmény azonos mértékegységű lesz azzal, amiben a hajtóművek fajlagos impulzusát megadtuk. Ha minden hajtóműnek azonos a fajlagos impulzusa akkor a közös fajlagos impulzusuk is meg fog ezzel egyezni.

Fizikai Háttér [Physical background]

A KSP világában az hajtóanyag-felhasználás a legtöbb hajtóműnél függ a légköri nyomástól és a legkisebb fogyasztással a vákuumban. Így a fajlagos impulzus a legnagyobb a vákuumban. A való világban a helyzet fordított: az hajtóanyag fogyasztás állandó, de a tolóerő növekszik a nyomás csökkenésével, mert könnyebben és stabilabban áramlik ki az (elégetett) hajtóanyag. Mivel a magasabb tolóerő azonos hajtóanyag-fogyasztás mellett hatékonyabb, a fajlagos impulzus szintén növekszik. A fajlagos impulzus ezen a módon csak reakciós hajtóművekre (rakéta) számítható, és nem a sugárhajtóművekre amelyek más elven működnek. A fajlagos impulzus általában alacsonyabb mint a kiáramlási sebességből következne. Ez azért van mert az felhasznált hajtóanyag egy része nem közvetlenül hajt, mivel hajtania kell az hajtóanyag-ellátó örvényszivattyúkat.

Átváltási tényező [Conversion factor]

Az átváltás a fizikailag használható fajlagos impulzus és a kényelmes tömegre fajlagos impulzus között g0 szorzóval történik. Úgy látszik, hogy a játékban az értéke nem 9.81 m/s² amelyet a valós életben használunk. Meghatározásához a következő egyenlet használható:

Ahol:
  • a hajtómű tolóereje
  • az hajtóanyag összetevőinek tömegárama
  • a hajtóanyag-összetevők sűrűsége
  • a tömegre fajlagos impulzus

Például a folyékony hajtóanyaggal működő hajtóművek hajtóanyag összetevői a oxidálószer és a folyékony üzemanyag. Mikor egy Rockomax "Mainsail" folyékony hajtóanyagú hajtómű a kilövőálláson teljes gázadagolással 48,96 egység folyékony üzemanyagot és 59,84 egység oxidálószert használ el 280,8 s tömegre fajlagos impulzussal és 1,5 MN tolóerővel. Ez 9,81873052 m/s és 9,8205356 m/s közötti átváltási tényezőt értéket eredményez, feltéve hogy a folyékony üzemanyag és az oxidálószer tömege 5 kg egységenként. Ez a folyékony hajtóanyagú rakétáknál kis eltérést jelent.[1] Az PB-ION Elektromos Hajtás Rendszer esetén messze nagyobb eltérések adódnak[2]

Példa [Example]

A Kerbal X rakétának 6 LV-T45 folyékony hajtóanyagú hajtóműve van 320 s fajlagos impulzussal a tengerszinten, és egy Rockomax "Mainsail" folyékony hajtóanyagú hajtómű 280 s-os értékkel. Az átlag fajlagos impulzus az összes hajtóműre:

Hogy átváltsuk az értéket fizikailag is használhatóra a KSP világban érvényes 9.82 m/s² értékkel a valós 9.81 m/s² helyett.

Ez az értékkel számítható az üzemanyagfogyasztás:

Mivel a hajtóművek által használt folyékony üzemanyag és oxidálószer sűrűsége 5 kg/egység a lehetséges mennyiség számítható.

Természetesen ezek az értékek a Kerbin légkörére érvényesek. Mivel szintmagasság növekedésével a légkör sűrűsége csökken, a hatékonyság növekedik, és az hajtóanyag-fogyasztás csökken. Mivel a fokozatok leválásával a segédhajtóművek is elvesznek a hatékonyság ismét változik. Ez alakalommal a hatékonyság romlik, mivel a hatékonyabb hajtóművek válnak le és csak a gyengébb hatékonyságú "Mainsail" marad.

Lásd még

Megjegyzések

  1. Az érték nem pontos, mivel kisérletből számolt, a pontos tömegáram nem ismert. Az átváltási tényező 9.82 m/s² körül adódik, ami miatt a hajtóművek kissé hatékonyabbak a vártnál.
  2. Az ION hajtóművel végzett kísérlet során a 9.81 m/s² értékkel számított értéknél 10x volt hatékonyabb!