로켓 공기 역학 :추력 및 드래그의 균형 행위
로켓 공기 역학은 드래그 를 극복하는 데 주로 중점을 둔 복잡한 힘의 상호 작용입니다. 추력을 최대화하려면 능률. 비행기와 달리 로켓은 비교적 짧은 시간 동안 고속으로 대기를 통과하도록 설계되어 공기 역학적 고려 사항을 독특하게 만듭니다.
다음은 주요 측면의 고장입니다 :
1. 드래그 :
* 마찰 드래그 : 이것은 로켓의 표면에 문지르는 공기 분자로 인해 발생합니다. 속도와 표면적에 따라 증가합니다.
* 압력 드래그 : 이것은 모양으로 인해 로켓의 전면과 후면 사이의 압력 차이로 인해 발생합니다. 간소화 된 모양은이 드래그를 최소화합니다.
* 웨이브 드래그 : 초음속 속도에서는 로켓 앞에서 충격파가 형성되어 상당한 압력 드래그를 만듭니다. 이것은 효율성을 크게 줄일 수 있기 때문에 로켓 디자인의 주요 요인입니다.
2. 추력 :
* 로켓 엔진 : 이들은 고속으로 뜨거운 가스를 배출함으로써 추력을 생성합니다. 배기 속도가 높을수록 추력이 커집니다.
* 노즐 디자인 : 로켓 노즐은 내부 압력을 배기의 운동 에너지로 변환하여 추력을 최대화하는 데 중요합니다.
* 추진제 유형 : 다양한 유형의 추진제 (고체 또는 액체)는 다양한 추력 수준과 특정 충동을 제공합니다.
3. 안정성 및 제어 :
* 압력 중심 (CP) : 공기 역학적 힘이 로켓에 작용하는 지점.
* 무게 중심 (CG) : 로켓의 무게가 집중되는 지점.
* 안정성 : 안정적인 비행의 경우, CP는 공기 역학적 교란으로 인해 로켓을 원래 방향으로 되돌려 놓는 복원력을 유발하도록 CG 뒤에 있어야합니다.
* 제어 : 지느러미 또는 기타 제어 표면은 리프트 및 요 힘을 생성하여 원하는 궤적을 유지하는 데 도움이됩니다.
4. 주요 설계 고려 사항 :
* 간소화 된 코 콘 : 이것은 압력 끌기를 줄이고 공기의 부드러운 흐름을 제공합니다.
* 체형 : 날씬하고 원통형 신체는 마찰 드래그를 최소화합니다.
* 지느러미 및 제어 표면 : 이들은 비행 중에 안정성과 제어를 제공합니다.
* 노즐 디자인 : 추력을 최적화하고 압력 드래그를 최소화합니다.
5. 트레이드 오프 :
* 드래그 대 무게 : 표면적이 클수록 항력을 줄이고 무게가 증가합니다.
* 안정성 대 기동성 : 핀은 안정성을 제공하지만 기동성을 방해 할 수 있습니다.
* 추력 대 효율성 : 추력이 높을수록 가속이 빠르지 만 효율이 낮아질 수 있습니다.
본질적으로 로켓 공기 역학은 추력 최대화와 드래그 최소화 사이의 최상의 균형을 달성하면서 비행 내내 안정성과 제어를 보장하는 것입니다.
이러한 복잡한 힘과 설계 고려 사항의 상호 작용은 로켓 과학이 어려운 분야로 간주되는 이유이며, 물리와 공학에 대한 깊은 이해가 필요합니다.
