Леонов: моя ошибка при расчете удельной силы тяги ЖРД

Владимир Леонов

          В работе [1] при расчете удельной силы тяги жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) мною была представлена ошибочная формула удельной силы F_y тяги ЖРД с двойкой в знаменателе, где v – скорость выброса реактивной массы (скорость истечения продуктов сгорания химического топлива), м/с:

F_y = 2/v                                                       (1)    

 

          Ошибка обусловлена тем, что в формуле (1) изначально учитываются затраты энергии только на выброс реактивной массы, а не учитывается энергия на разгон самой ракеты, которая в соответствии с принципом сохранения импульса эквивалентна затратам энергии на выброс реактивной массы. В итоге суммарная энергия сгорания химического топлива в ЖРД идет как выброс реактивной массы, так и на разгон ракеты, то есть энергия суммарных затрат в 2 раза больше, чем представлена при выводе формулы (1). Это позволяет уточнить формулу удельной силы тяги ЖРД (1), записав ее без 2 в знаменателе:

F_y = 1/v [Н/Вт] или F_y = 1000/v [Н/кВт]               (2)    

         
 Формула (2) показывает, что удельные параметры ЖРД на самом деле в 2 раза хуже, чем дает формула (1). Если, по формуле (1) удельная сила тяги у ЖРД составляет порядка 0,7 Н/кВт, то по формуле (2) она в 2 раза меньше – 0,35 Н/кВт.

          Поражает, почему специалисты ракетчики в области ЖРД не вывели ранее довольно простую формулу (2)? Или скрывали ее? Причина в том, что в соответствии с формулой (2) ЖРД – это очень плохой двигатель для работы в космосе, поскольку расходует очень большое количество химического топлива. К тому же, двигателисты, чтобы увеличить силу тяги ЖРД стремятся увеличить скорость v истечения продуктов сгорания химического топлива, которая определяет удельный импульс I_y = v [м/с] ЖРД. В погоне за удельным импульсом ЖРД они попадают в математическую ловушку, расставленную природой, когда с увеличением удельного импульса уменьшается удельная сила тяги (2).

          Напомню, что удельный импульс I_y [м/с] и удельная тяга I_m [с] (не путать с удельной силой тяги F_y) связаны между собой соотношением через ускорение свободного падения g =9,8 м/с²:

I_y = gI_m = v                                               (3)    

   

          Литература:

1.    Леонов В.С. Основы физики реактивной и нереактивной тяги. Критика ЖРД. 2018. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://theoryofsuperunification-leonov.blogspot.ru/2018/02/blog-post.html

Скачать PDF https://drive.google.com/file/d/1jJFNNUNIzq2KpNdY7ELl4fT45pPbRKMc/view?usp=sharing