Merný impulz

Merný impulz alebo špecifický impulz (značka I_sp) je jedným z najdôležitejších parametrov raketových a prúdových motorov. Udáva palivovú účinnosť motora, dá sa prirovnať k hodnote litrov/100 km udávanej u automobilov, len v prevrátenej hodnote. Je definovaný buď ako pomer ťahu k množstvo pracovnej látky pretekajúcej tryskou, alebo ako doba po ktorú poskytuje 1 kilogram pohonnej zmesi ťah 1 newton.

Definícia

Špecifický impulz rôznych pohonov, prúdový motor, náporový motor (RAMJET), supersonický náporový motor (SCRAMJET), raketový motor

Základná definícia špecifického impulzu je pomer ťahu, ktorý vzniká pri spálení daného množstvo pohonnej látky (u raketových motorov sa počíta celková hmotnosť paliva a okysličovacej látky) za sekundu a udáva sa v Ns/kg. Z toho vyplýva, že čím väčší je špecifický impulz, tým menej paliva je potrebné na dosiahnutie ťahu a tým je vyššia palivová účinnosť. Palivová účinnosť však neznamená energetickú účinnosť (napríklad iónové motory). Špecifický impulz nemôže byť zamieňaný s výkonom alebo ťahom motora, vysoký špecifický impulz teda neznamená vysoký ťah (napríklad iónové motory majú I_sp až 30 000 Ns/kg ale veľmi malý ťah).

Špecifický impulz sa veľmi často vyjadruje v sekundách, to znamená že jeho hodnota udáva koľko sekúnd dokáže 1 kilogram paliva poskytovať ťah 1 newton. S týmto značením sa možno stretnúť najčastejšie.

Výpočet

$\mathrm {F_{\rm {tah}}} =I_{\rm {sp}}\cdot {\frac {\Delta m}{\Delta t}}\cdot g_{\rm {0}}\,$

• F_tah - ťah motora v newtonoch
• I_sp - špecifický impulz v sekundách
• ${\frac {\Delta m}{\Delta t}}$ - hmotnostný prietok paliva
• g₀ - gravitačné zrýchlenie na povrchu Zeme

Udanie I_sp v sekundách má tú výhodu, že ho možno aplikovať na rakety, ktoré si vezú všetky látky potrebné na reakciu so sebou, aj na prúdové motory, ktoré získavajú oxidačné činidlo z atmosféry.

Špecifický impulz nie je pre danú konštrukciu parameter konštantný, mení sa s výškou, respektíve s tlakom okolitého prostredia. Preto sa u raketových motorov obvykle uvádzajú dve hodnoty I_sp - jedna pre "sea level" - pre tlak na úrovni hladiny mora, a druhá pre vákuum. Špecifický impulz vo vákuu je vždy o niečo vyšší.

Jednotky

Prevodna tabuľka

	Špecifický impulz	Špecifický impulz	Efektívna výtoková rýchlosť	Špecifická spotreba paliva
Jednotky SI	= X sekúnd	= 9,8066 · X N·s/kg	= 9,8066 · X m/s	= (101 972 / X) g/kN·s
Imperiálne jednotky	= X sekúnd	= X lbf·s/lb	= 32,16 · X ft/s	= (3600 / X) lb/lbf·h

Príklady

Motor	Efektívna výtoková rýchlosť (m/s, N·s/kg)	Špecifický impulz (s)	Energia v kg (MJ/kg)
Prúdový motor	29 000 (skutočne asi ~300 až 400)	3 000	43
Raketový motor na tuhé pohonné látky	2 500	250	3,0
Raketový motor na kvapalné pohonné látky	4 400	450	9,7
Iónový motor	29 000	3 000	430
VASIMR	290 000	30 000	43 000

Zdroje

• Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Specifický impuls na českej Wikipédii (číslo revízie nebolo určené).

Externé odkazy

• http://mek.kosmo.cz/zaklady/rakety/motory.htm

Referencie

Kozmonautický portál