推力
編輯推力是牛頓第三定律定量描述的反作用力。 當一個系統在一個方向上排出或加速質量時,加速的質量將導致一個大小相等但方向相反的力施加到該系統上。在垂直或垂直于表面的方向上施加在表面上的力也稱為推力 . 力和推力是使用國際單位制 (SI) 以牛頓(符號:N)為單位測量的,表示以每秒 1 米/秒的速度加速 1 千克質量所需的量。 在機械工程中,垂直于主要負載(例如平行斜齒輪)的力稱為靜態推力。
例子
編輯當空氣被推向與飛行相反的方向時,固定翼飛機推進系統會產生前向推力。 這可以通過不同的方式來完成,例如螺旋槳的旋轉葉片、噴氣發動機的推進噴氣機,或者通過從火箭發動機中噴射熱氣體。 通過反轉可變螺距螺旋槳葉片的螺距或使用噴氣發動機上的推力反向器,可以產生反推力以幫助著陸后制動。 旋翼飛機使用旋翼和推力矢量 V/STOL 飛機使用螺旋槳或發動機推力來支撐飛機的重量并提供向前推進力。
摩托艇螺旋槳在旋轉時會產生推力并迫使水倒流。
火箭被一個大小相等但方向相反的推力向前推進,該推力與從燃燒室通過火箭發動機噴嘴加速排出的廢氣的動量變化率隨時間變化。 這是相對于火箭的排氣速度乘以質量排出的時間速率,或用數學術語表示:
T = v d m d t {\displaystyle \mathbf {T} =\mathbf {v} {\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}}
其中 T 是產生的推力(力),d m d t {\displaystyle {\frac {\mathrm {d} m}{\mathrm {d} t}}} 是質量隨時間的變化率 (排氣的質量流量),v 是相對于火箭測得的排氣速度。
對于火箭的垂直發射,升空時的初始推力必須大于重量。
三個航天飛機主發動機中的每一個都可以產生 1.8 兆牛頓的推力,航天飛機的兩個固體火箭助推器中的每一個都可以產生 14.7 MN(3,300,000 磅力),合計 29.4 MN。
相比之下,簡化的 EVA 救援援助 (SAFER) 有 24 個推進器,每個推進器 3.56 N(0.80 lbf)。
在吸氣式類別中,為無線電遙控飛機開發的 AMT-USA AT-180 噴氣發動機可產生 90 牛頓(20 磅力)的推力。 安裝在波音 777-300ER 上的 GE90-115B 發動機被吉尼斯世界紀錄認定為世界上xxx大的商用噴氣發動機,其推力為 569 kN(127,900 lbf),直到被 GE9X 超越 ,安裝在即將推出的波音 777X 上,載荷為 609 kN(134,300 lbf)。
概念
編輯推動力
產生推力所需的功率和推力可以非線性方式相關。 一般來說,P 2 ∝ T 3 {\displaystyle \mathbf {P} {2}\propto \mathbf {T} {3}} 。 比例常數會變化,并且可以求解均勻流,其中 v ∞ {\displaystyle v_{\infty }} 是進入的空氣速度,v d {\displaystyle v_{d}} 是執行器處的速度 disc,v f {\displaystyle v_{f}} 是最終出口速度。
求解圓盤上的速度 v d {\displaystyle v_{d}} ,然后我們有:
v d = 1 2 ( v f ? v ∞ ) {\displaystyle v_{d}={\frac {1}{2}}(v_{f}-v_{\infty })}
當進入的空氣從靜止加速時——例如懸停時——然后 v ∞ = 0 {\displaystyle v_{\infty }=0} ,我們可以發現:
T = 1 2 ρ A v f 2 , P = 1 4 ρ A v f 3 {\displaystyle \mathbf {T} ={\frac {1}{2}}\rho A{v_{f}}{ 2},\mathbf {P} ={\frac {1}{4}}\rho A{v_{f}}{3}}
從這里我們可以看到 P 2 ∝ T 3 {\displaystyle \mathbf {P} {2}\propto \mathbf {T} {3}} 關系,發現:
P 2 = T 3 2 ρ A {\displaystyle \mathbf {P} {2}={\frac {\mathbf {T} {3}}{2\rho A}}}
比例常數的倒數,即完美推進器的效率,與推進流體的橫截面面積 ( A {\displaystyle A} ) 和流體密度 ( ρ { displaystyle \rho })。 這有助于解釋為什么在水中移動更容易,以及為什么飛機的螺旋槳比船只大得多。
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