Техника - молодёжи 1940-12, страница 61

; тех, кто не учитывает особенней ракетного двигателя. Вспо-|ш эти особенности. Как известно, движение ракеты рисходит вследствие того, что не-ррая масса газов (продуктов сго-иия топлива) с большой ско-ктыо вылетает из сопла ракетного аряда. Но ракета и газы состав-ют общую систему из двух тел. I этом случае, согласно закону ютона, ракета получает импульс 1ЛЧОк) в противоположную исте-|ию газов сторону. Она начнет аляться от общего для обоих тел [нтра тяжести. Спустя одну сеиду скорость движения ракеты [дет во столько раз меньше скоро-\ вылетевших газов, во сколько 5 ее масса больше их массы. Так (ьясняет механика полет ракеты. Теперь рассмотрим энергетиче-ую сторону движения ракеты. Гончее, находящееся на борту ракет, Ьт в себе некоторый запас термо-^ической энергии. При сгорании Злива эта энергия освобождается [сообщает ракете поступательное нжение. Одинаковые количества Ьеделенного топлива всегда име-I и одинаковые запасы термохи-неской энергии. Поэтому многие Ьарищи, приславшие свои письма редакцию, рассуждали так: раз ггасы энергии в обеих ракетах инаковы и раз эта энергия цели-S* расходуется на движение сна-па, то мы ни в коем случае не ожем получить никакого выигры-I ни в скорости, ни в потолке ра-ргы. Вот тут-то и скрывается ис-нник всех недоразумений. На са-!м деле далеко не вся энергия плива расходуется на движение кеты, большое количество ее продает зря.

[Для того чтобы ракета начала

Кжение вперед, частицы газов жны вылетать из ее сопла на-|ц. За счет чего же эти частицы иобретают свою скорость? За счет рмохимической энергии топлива. |ким образом, эта энергия де-|гся на две части. Одна часть ее ет на то, чтобы сообщить движе-е газам, а другая сообщает посту-гельное движение ракете. И чем льше энергии пойдет на движе-е ракеты, тем больше будет ко-[ициент полезного действия ракет-iro двигателя. Наоборот, чем боль-энергии будет затрачено на дви-1ние газов, тем меньше будет полная работа двигателя. Нетрудно Задаться, что наибольший коэфи-[ент полезного действия мы полу--м в том случае, если вылетающие §ы не будут иметь никакой ско-то есть не будут уносить с юй никакой энергии.

возможно ли это? Здесь как 1то явное противоречие. Ведь для прого движения ракеты надо, газы вылетали из ее сопла с [ьшой скоростью, а для того, что

бы коэфициент полезного действия ее был возможно выше, нужно, чтобы. эти газы имели наименьшую скорость. Однако противоречие здесь только кажущееся. На самом деле такое условие можно легко соблюсти. Пусть скорость истечения газов равна 700 м/сек, как это было принято в статье. Если ракетный двигатель начинает работу в тот момент, когда снаряд стоит неподвижно, то вылетающие из сопла $ газы уносят с собой наибольшее количество энергии. Наблюдатель, стоящий вблизи ракеты, увидит, как эти газы будут .проноситься мимо него с колоссальной скоростью. И пока ракета не достигнет большой скорости, ее коэфициент полезного действия будет очень мал.

Теперь представим себе, что двигатели начали свою работу в тот момент, когда скорость ракеты достигла 700 м/сек. Таким образом, вся система ракета-газ несется вперед с этой скоростью. Газы удаляются от ракеты назад со скоростью 700 м/сеiff. Но вместе со всей системой они летят вперед с той же скоростью. Фактически газы останутся неподвижными, а ракета будет сначала отлетать от них вперед со скоростью 700 м/сек. А раз по отношению к окружающему пространству частицы газа станут неподвижными, то они не будут уносить с собой никакой энергии. А это, в свою очередь, означает, что вся термохимическая энергия топлива почти нацело превратится в кинетическую энергию движения ракеты. И пока скорость ракеты не достигнет 1000—1100 м/сек, ее ко-эфициент полезного действия будет близок к единице, то есть максимально высок.

Стало быть, на движение газов ушло относительно мало энергии. Таким образом, хотя термохимической энергии топлива и не прибавилось, но распределилась она по-разному. В первом случае ббльшая ее часть ушла на то, чтобы сообщить газам высокую ско рость, а во втором слу чае—на движение ракеть

Возвратимся теперь нашей статье. Газы, вы летевшие из сопла раке ты, запущенной верти кально, унесут с собо большую часть термохи ми-ческой энергии топлива. Оставшейся энергии хватит лишь на то, чтобы сообщить ракете скорость, при которой она сможет взлететь всего

лишь на 9 километров. Если же мы бросим снаряд в пропасть, мы создадим этим наиболее выгодные условия для работы ракетного двигателя: он начнет работать, когда снаряд уже достигнет большой скорости. Израсходованное же на нижнем уровне топливо отдает снаряду, как увидим ниже, часть своей первоначальной потенциальной энергии. Вследствие этого коэфициент полезного действия двигателя сильно повышается. В этом случае газы унесут меньше энергии. Остатка ее будет достаточно, чтобы поднять ракету на высоту 21 километра.

Один из наших читателей указал, что ракета взлетит на ббльшую высоту только в том случае, если она израсходует в полтора раза больше топлива или получит откуда-либо в полтора раза большее количество энергии. Этот товарищ не учел особенности ракетного двигателя. Когда мы сбрасывали ракету в пропасть, то за счет приобретенной снарядом скорости мы увеличили общий коэфициент полезного действия ракеты в 2,33 раза, то есть извлекли из топлива не только всю его термохимическую энергию, но и часть первоначальной потенциальной энергии. В этом как раз и заключался смысл парадокса.

Все приведенные выше рассуждения применимы и для случая падения ракеты в бездонный колодец, прорытый сквозь весь земной шар по диа-» метру. Здесь двигатели » ракеты включаются в тот .j момент, когда она прохо-! дит мимо центра Земли. Скорость падения ракеты в этот момент достигает наибольшей величины. Теперь нам ясно, что выигрыш в скорости ракеты, вылетающей из колодца, а следовательно, и выигрыш в дальности полета снаряда получается здесь за счет более эффективного использования топлива, за счет повышения коэфициента полезного действия ракетного двигателя.

Кроме того, существует еще один источник добавочной энергии. Ракета падала в бездонный колодец с полным запасом топлива. Но в центре Земли начали работать ракетные двигатели, и в первые же моменты их работы все топливо было израсходовано. Таким образом, ббльшая часть топлива осталась близ центра Земли в виде отработанных газов. Дальше ракета полетела пустой. Но топливо, падая