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比冲的单位“秒”应该怎么理解?

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2021-10-26

当我们说某火箭的比冲有多少秒的时候,这个数量是什么意思?是说相同质量的燃料能工作这么多秒吗?

比冲的定义是每单位的燃料所能提供的冲量。如果用千克来衡量燃料,那么比冲的量纲就是速度;如果用重量(海平面处的重力)来衡量燃料,那么比冲的单位就是秒,就是本题问的那种。对于火箭发动机,由于不吸入什么外界物质,因此用动量定理直接能证明比冲(以秒为单位的)乘以重力加速度9.8就是工质的喷射速度。而量纲是速度的那种比冲直接就等于喷射速度,不过好像一般不怎么看到这种量纲的比冲。这个和书记的回答是等价的,比冲的确可以理解为保持一公斤推力时消耗一公斤燃料所需的时间。第一次听说这个说法,很有意思。

用文字来说的话,比冲指的是消耗一千克的燃料产生一千克推力所能持续的时间。说实话我不太喜欢这个定义,因为有个重力加速度被平白无故的隐含在里面。所以现在有些地方,比如维基百科的一部分页面,比冲用上了m/s这个速度单位。根据另一个答案,这个量相当于发动机喷气的平均速度。喷气速度与发动机的效率直接相关,我觉得这个表示方法要好一些。实际上也就是等于以前用秒做单位的比冲乘上一个重力加速度。于是反过来理解这个秒做单位的比冲,我们可以设想这么一个情景:等于海平面重力加速度的均匀引力场的真空室内,发动机竖直向上喷气,喷出的气体减速至0所需要的平均时间,等于比冲。

如果X公斤推进剂能以Y公斤推力工作Z秒后烧完的话,比冲为Y*Z/X。显然,推进剂量不变的前提下比冲越高能产生更大或更持久的推力,或者产生的推力和工作时间相同的情况下,需要的推进剂越少。就是这样

Tags:比冲,力学  
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