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火箭比冲是啥?看完一目了然
2019-10-28           作者: 中国航天科普

转载请注明:【文章转载自公号:中国航天科普(id:space-more)】

对于航天专业人士或爱好航天的人来说,火箭发动机比冲这个词一点儿也不陌生。但对于不少人来讲,什么是比冲?估计是两眼一抹黑或似懂非懂。

火箭比冲是啥?看完一目了然

 

左图为美国研制的RS-68发动机,它是目前世界上推力最大的氢氧燃气发生器循环发动机,最大推力340吨左右。右图为俄罗斯研制的RD-180液氧煤油发动机,最大推力400吨。

这两种发动机代表了当今液体火箭发动机技术的巅峰之作。

以RS-68氢氧发动机比冲为例,如果把365秒、410秒理解为发动机在大气环境下和在真空环境下喷射的时间,那就大错特错。

实际上,这里的365秒和410秒跟火箭发动机燃烧喷射多长时间一毛钱关系都没有。那么,这里的365秒是什么意思呢?要想理解这个,就要先了解一下比冲。

比冲或称比冲量,是用于衡量火箭发动机或飞机发动机效率的重要物理参数。比冲的定义为单位推进剂的量所产生的冲量,而推进剂又有重量描述和质量描述两种方式。

如果用重量描述推进剂燃料的量,比冲拥有时间量纲,国际单位为秒;如果用质量描述推进剂燃料的量,比冲就以速度量纲表现,国际单位为米/秒。

在计算上,比冲可以写为推力与推进剂重量或质量流速之比,故又称比冲为比推力。

“米/秒”不是速度单位吗?怎么火箭的比冲也可以这样计算?没错,比冲的单位跟速度单位是一样的。例如,俄罗斯研制的RD-180火箭发动机,其海平面比冲为311秒,它的燃料喷射速度就是3.05公里/秒。

火箭比冲是啥?看完一目了然

RD-180火箭发动机

所以,比冲的本质就是火箭发动机推进剂燃烧时的“喷流速度”,比冲越大发动机就越先进。

根据动量守恒定律,喷射物的速度越大,带给飞行器的反推力就越大。也可以理解为,火箭发动机利用一公斤燃料可以持续多少秒一直产生一公斤的推力。

责任编辑: 蔚 蓝 文章来源: 网络来源
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