Обсуждаемое
Опрос
Сколько будет очередей частичной мобилизации в России?
Достаточно одной
Две
Три
Популярное
«    Сентябрь 2022    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930 
Рейтинг
Видео

Почему у ракет несколько ступеней?

Почему у ракет несколько ступеней?

Почему ракеты состоят из нескольких ступеней? Это же сложнее и наверняка дороже. Разве нельзя сделать ракету единым блоком, с двигателями, которые работаю все время, большими топливными баками и полезной нагрузкой?

Дело в том, что выход в космос, это не столько достижение высоты, сколько набор необходимой скорости.

Для выхода на низкую околоземную орбиту конечная скорость ракеты-носителя должна составить около 8 км/с, меньше нельзя, иначе ракета просто вернется на Землю. Чтобы достичь такой скорости, специалисты конструкторы должны учитывать сразу несколько факторов, среди которых компоновка ракеты, место старта, двигатели и многое многое другое.

Есть среди факторов два наиболее важных.

Первый, это эффективность ракетного топлива. Чем полнее оно сгорает в двигателе и чем больше при этом выделяется энергии, тем меньше потребуется топлива для достижения заданной конечной скорости.

Второй фактор – соотношение начальной и конечной массы ракеты. Чем больше топлива поместится в баки ракеты и чем легче при этом будет сама ракета, тем больше будет её конечная скорость после сгорания этого топлива.

При использовании современных материалов и топлива можно создать ракету-носитель с одной ступенью. Но до орбиты она доведёт фактически только саму себя и очень незначительную полезную нагрузку.

Почему так происходит?

Работающие двигатели ракеты расходуют топливо, общая масса изделия уменьшается. С уменьшением массы тяга дает все большее ускорение, что может привести к перегрузке, которая будет действовать на все элементы ракеты, в том числе на систему управления.

Все эти элементы обычно рассчитаны на определенный уровень перегрузки. Для понимания, например, на тяжёлых «Протоне» или «Ангаре» перегрузка 4-4,5 g, а ракеты лёгкого класса летают с перегрузкой до 7 единиц. Если же тяга двигателей остается постоянной во время всего полета, то значение перегрузки будет значительно выше, чем допускают конструктивные элементы и приборы.

Чтобы увеличить массу выводимой на околоземную орбиту полезной нагрузки, необходимо в процессе полета избавиться от ставшей избыточной массы конструкции ракеты.

Проще всего это сделать, разделив ракету на несколько блоков, которые по мере полета последовательно отбрасываются.

В общем случае, ракетный блок включает в себя приборный отсек, баки горючего и окислителя, отсек с двигательной установкой. Ракетные блоки могут соединяться тандемно (последовательно), как в ракете-носителе «Ангара-1.2» или «Рокот», или пакетно (параллельно), как на первой ступени ракеты-носителя «Ангара-А5».

При старте ракеты работает первая ступень, давая ускорение до определенной высоты. После того как топливо закончится первая ступень отделяется, для дальнейшего ускорения ракеты включаются двигатели второй ступени. Затем, также после выработки топлива, отделяется вторая ступень, и включаются двигатели третьей ступени, выводя космический аппарат на орбиту.

А чтобы вывести космический аппарат на нужную орбиту, требуется выполнение манёвров на орбите.

Чтобы их выполнить, в состав ракеты дополнительно вводится разгонный блок, так как ступень ракеты не приспособлена для совершения точных маневров. Ступени включают двигатели лишь один раз, а разгонный блок может делать это много раз, что позволяет выводить полезную нагрузку точно в назначенную область.
Постоянный адрес публикации на нашем сайте:
QR-код адреса страницы:
(Наведите смартфон, сосканируйте код, читайте сайт на смартфоне)
11 комментариев. Оставьте свой
№1 папакарло 22 августа 2022 15:56
0
.
№2 Алекс Норт 22 августа 2022 16:08
0
Папакарло...молчание -знак согласия? Ну тогда и я промолчу )
№3 S3H 22 августа 2022 16:08
+6
Почему у машины четыре колеса? Может написать на эту тему статейку? Интересно жы... может жы быть и три)))
№4 realman 22 августа 2022 16:09
+7
Интересная тема, дружище! Наконец-то кто-то вспомнил, что запуск искусственного спутника Земли (а этот процесс так и называется), есть реализация физических законов. И освящение ракеты по одному из религиозных ритуалов не изменит ни ускорение свободного падения, ни удельную теплоту сгорания топлива, ни законы состояния идеального (и не очень) газа. И, я считаю преступлением переход физики и астрономии в категорию "предметов по выбору". Константин Эдуардович, гремя костями, переворачивается в гробу. А Лаврентий Павлович сжимает проржавевший маузер
№5 scroller 22 августа 2022 16:58
+5
При советской власти про это рассказывали в средней школе на физике.
№6 pondogor 23 августа 2022 13:52
0
Помню в "Юном технике" (года не помню), статья была на эту тему, с картинками! )))
№7 Serge.fr 22 августа 2022 17:33
0
Надо дать Илону Маску почитать, пусть удивится ...
№8 Guliver69 22 августа 2022 17:51
0
Мы используем не только несколько ступеней(отработав топливо ступень сбрасывается,тем самым облегчая вес ракеты и давая ускорение)но и многокамерные двигатели.И похоже вся хитрость именно в них.Многокамерность дает ещё ускорение благодаря избыточному давлению,которое создается в камерах ракетного двигателя.Опасность состоит в том что камеры могут не выдержать этого давления и взорваться(к сожалению такие случае бывали.У нас раньше и у Маска сейчас).Поэтому их делают из самых прочных сплавов.Ещё играет роль топливо.Их два вида.Твердое и жидкое.И у каждого есть свои преимущества.Твердое топливо безопасно хранить и можно всегда держать ракету заправленной и готовой к старту.Но и у жидкого топлива хотя оно и испаряется есть свои весомые преимущества.Это грузоподъемность и скорость, которые у ракеты на жидком топливе больше чем у ракеты на твердом топливе.Поэтому мы используем жидкое топливо для полетов в космос.А твердое топливо используем для военного, некоторого вида ракет.Американцы сначала для полетов своих шаттлов использовали твердое топливо,но после нескольких катастроф и аварий перестали.Илон Маск судя по всему идет нашим путем:создает ракеты на многокамерных двигателях и жидком топливе.
№9 Шубин 22 августа 2022 18:33
+2
Вопрос в заголовке расчитан на полных кретинов, которые кроме Букваря в жизни больше ничего не прочитали. С таким же успехом можно задать вопрос - почему колесо круглое.
№10 Леший 22 августа 2022 21:04
+2
Если долго катить квадрат то он станет круглым , а если стучать по колесу с четырех сторон то можно получить квадрат .
Вывод ...если нечто катить стуча можно получить диаграмму затухания . hang
----------
Качество градуса тупизны населения , в псако-пикселях ,зависит от % скидок, которыми торгаши-барыги заманивают лохов на распродажу .
№11 Китайский пионэр 23 августа 2022 09:16
+1
lols
----------
"Создадим себе трудности, что бы потом их героически преодолеть!!!"