关于比冲的思考总结和得出的结论
rising2016/07/10喷气推进 IP:四川
以前我曾发过这样一个贴https://www.kechuang.org/t/80081
我关于比冲的问题——也就是功率不变,增加进气量就增加比冲的问题思考了一段时间,得出了我的结论。
在输入功率P不变的情况下,推力F增大,速度v就会受到限制,即使没有阻力,也会限制在喷出气体质量与整个物体质量(包括气体质量)之比与喷气速度的乘积之内,也就是到了那个速度,尽管F很大,v却提不上去。从理论上讲,维持一个力不需要消耗能量,就像重力和压力一样。但我们必须对空气做功,才能获得反作用力,这就要消耗能量。不管是通过能量守能直接得出,还是通过动量守恒间接得出,都是一样的结论。
这时,要增加v,就只能提高v的限制,也就是增大喷气速度或减小排气量,也就意味着要增加功率。
假设运动速度乘上a,喷气速度也要乘上a,气体动能,相当于功率就乘上了a^2。这样,比冲却除以了a,速度增加,比冲减小。
上面一种是靠增加喷气速度,那换一种呢?若想运动速度乘上a,也可以减小排气量,把排气量除以a^2,功率不变,喷气速度不就乘上a了吗?但是同时,F就除以了a,要把F提上去,就只有功率乘上a^2,比冲还是除以了a。
这就意味着,增加速度,就要减小比冲。
但也可以看出,比冲并不能完全地反映出一个航空发动机的性能,只要能够调控排气量,静止时的比冲完全是可调的。很多种类的发动机都是基于这个原理,如涡扇,螺旋桨和直升机的旋翼,它们都是把少部分气体的动能转化为大量气体的动能,在不需要大的速度的情况下,维持较大的力。战斗机需要的是速度,因此排气量相对较小,直升机旋翼需要维持一个较大的力因此排气量较大。
这里又要引出另一项性能——推进效率,就是飞行器的机械能占发动机输出的全部机械能的比。若比冲过大或过小,都会导致发动机像吹风机一样排气,飞行器却提不了多少速。因此,每个飞行器,毎个速度,都有一个最合适的比冲,在这个比冲时,推进效率能达到最高,不然发动机只会更多的对空气做功。
既然能够通过调排气量调比冲,那对于一个航空发动机来讲,不管是火箭还是吸气,最重要的性能就是热效率,就是要充分燃烧最后一点燃料,调平燃气与外界的最后一度温差。
火箭的排气量一般等于燃料质量。我们在做火箭时,总是问比冲,但其实际反映的,一是燃料的性能,二就是发动机的热效率。

[修改于 7年8个月前 - 2016/09/02 03:58:35]

来自:航空航天 / 喷气推进
3
已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也
X_02_wyvern
7年7个月前 IP:浙江
825935
火箭是基于冲量的, 而不是基于功率, 这个思考方向本来就不对吧?
比冲正比于排气速度
对于火箭来说比冲就是工质利用效率
但是对于大气层内吸空气飞行器而言工质到处都是(空气), 所以比冲并不重要, 重要的是推进效率
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论
虎哥
7年7个月前 IP:四川
826011
引用 X_02_wyvern:
火箭是基于冲量的, 而不是基于功率, 这个思考方向本来就不对吧?
比冲正比于排气速度
对于火箭来说比冲就是工质利用效率
但是对于大气层内吸空气飞行器而言工质到处都是(空气), 所以比冲并不重要, 重要……
在同等比冲下,增加功率就是增加推力。只不过火箭发动机一般来说不讲功率,涡轮泵有的时候讲一下。
引用
评论
加载评论中,请稍候...
200字以内,仅用于支线交流,主线讨论请采用回复功能。
折叠评论

想参与大家的讨论?现在就 登录 或者 注册

所属专业
上级专业
同级专业
文件下载
加载中...
{{errorInfo}}
{{downloadWarning}}
你在 {{downloadTime}} 下载过当前文件。
文件名称:{{resource.defaultFile.name}}
下载次数:{{resource.hits}}
上传用户:{{uploader.username}}
所需积分:{{costScores}},{{holdScores}}下载当前附件免费{{description}}
积分不足,去充值
文件已丢失

当前账号的附件下载数量限制如下:
时段 个数
{{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 {{f.fileCount}}
视频暂不能访问,请登录试试
仅供内部学术交流或培训使用,请先保存到本地。本内容不代表科创观点,未经原作者同意,请勿转载。
音频暂不能访问,请登录试试
支持的图片格式:jpg, jpeg, png
插入公式
评论控制
加载中...
文号:{{pid}}
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

加载中...
详情
详情
推送到专栏从专栏移除
设为匿名取消匿名
查看作者
回复
只看作者
加入收藏取消收藏
收藏
取消收藏
折叠回复
置顶取消置顶
评学术分
鼓励
设为精选取消精选
管理提醒
编辑
通过审核
评论控制
退修或删除
历史版本
违规记录
投诉或举报
加入黑名单移除黑名单
查看IP
{{format('YYYY/MM/DD HH:mm:ss', toc)}}