Academia de Ciências do Entretenimento. Astronomia. Vídeo. Por que os foguetes são feitos de vários estágios? O que são foguetes de vários estágios

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Foguete multiestágio

Um foguete cujo veículo lançador inclui mais de um estágio. Um estágio é uma parte do foguete separada durante o voo, incluindo unidades e sistemas que completaram sua operação no momento da separação. O principal componente do palco é o sistema de propulsão (ver motor Rocket) do palco, cujo tempo de operação determina o tempo de operação de outros elementos do palco.

Os sistemas de propulsão pertencentes a diferentes estágios podem operar tanto em série quanto em paralelo. Durante a operação sequencial, o sistema de propulsão de marcha do próximo estágio é ligado após a operação do sistema de propulsão de marcha do estágio anterior ser concluída. Durante a operação paralela, os sistemas de propulsão de sustentação dos estágios adjacentes trabalham juntos, mas o sistema de propulsão do estágio anterior completa sua operação e é separado antes da conclusão do próximo estágio. Os números dos estágios são determinados pela ordem em que são separados do foguete.

O protótipo de mísseis multiestágio são mísseis compostos, nos quais não deveria separar sequencialmente as partes gastas. Os foguetes compostos foram mencionados pela primeira vez no século XVI na obra “On Pyrotechnics” (Veneza, 1540) do cientista e engenheiro italiano Vannoccio Biringuccio (1480-1539).

No século XVII, o cientista polonês-bielorrusso-lituano Kazimir Seminovich (Seminavichus) (1600-1651) em seu livro "A Grande Arte da Artilharia" (Amsterdã, 1650), que por 150 anos foi o trabalho científico fundamental sobre artilharia e artilharia pirotecnia, cita desenhos de mísseis de vários estágios. É Semenovich, de acordo com muitos especialistas, o primeiro inventor de um foguete de vários estágios.

A primeira patente em 1911 para um foguete multi-estágio foi recebida pelo engenheiro belga Andre Bing. O foguete do Bing se moveu devido à detonação sucessiva de bombas de pólvora. Em 1913, o cientista americano Robert Goddard tornou-se o proprietário da patente. O projeto do foguete de Godard prevê uma separação sequencial de estágios.

No início do século 20, vários cientistas conhecidos estavam envolvidos no estudo de foguetes de vários estágios. A contribuição mais significativa para a ideia de criação e uso prático de foguetes multiestágio foi feita por K.E. Tsiolkovsky (1857-1935), que expressou suas opiniões nas obras "Rocket space trains" (1927) e "A maior velocidade do foguete" (1935). Ideias de Tsiolkovsky K.E. foram amplamente adotados e implementados.

Nas Forças de Mísseis Estratégicos, o primeiro míssil multi-estágio, colocado em serviço em 1960, foi o míssil R-7 (ver Míssil Estratégico). Os sistemas de propulsão dos dois estágios do foguete, colocados em paralelo, utilizando oxigênio líquido e querosene como componentes combustíveis, garantiram a entrega de 5.400 kg. carga útil a uma distância de até 8.000 km. Era impossível alcançar os mesmos resultados com um foguete de estágio único. Além disso, verificou-se na prática que, ao mudar de um projeto de foguete de estágio único para um de dois estágios, é possível obter um aumento múltiplo no alcance com um aumento menos significativo na massa de lançamento.

Essa vantagem foi claramente manifestada no desenvolvimento do míssil de médio alcance R-14 de estágio único e do míssil intercontinental de dois estágios R-16. Com a semelhança das principais características energéticas, o alcance do míssil R-16 é 2,5 vezes maior que o do míssil R-14, enquanto sua massa de lançamento é apenas 1,6 vezes maior.

Ao criar foguetes modernos, a escolha do número de estágios é determinada por muitos fatores, a saber, as características energéticas dos combustíveis, as propriedades dos materiais estruturais, a perfeição do projeto de unidades e sistemas de foguetes, etc. conta que o projeto de um foguete com menor número de estágios é mais simples, seu custo é menor, o tempo de criação é menor. Uma análise do design de foguetes modernos permite revelar a dependência do número de estágios do tipo de combustível e alcance de voo.


Os proprietários da patente RU 2532289:

A invenção refere-se à tecnologia espacial e pode ser utilizada em veículos lançadores de estágio único. Um veículo de lançamento pesado de estágio único contém um sistema de propulsão com um ou mais motores de foguete oxigênio-hidrogênio, um tanque de combustível (TB), um ou dois tanques de combustível adicionais destacáveis ​​(ATF) instalados em tandem, um ou mais pares de tanques de combustível externos destacáveis ​​opostos (NTB), espaçador, tubulações conectando TB com DTB e NTB. EFEITO: a invenção permite excluir campos de queda de tanques de combustível irradiado. 8 doente.

A invenção refere-se ao projeto de veículos lançadores e pode ser utilizada no desenvolvimento de veículos lançadores de estágio único para lançamento de cargas úteis na órbita de um satélite artificial da Terra (AES).

Note-se que, para atingir a velocidade orbital, um veículo lançador de estágio único, teoricamente, precisa ter uma massa final não superior a 7-10% da massa inicial, o que, mesmo com as tecnologias existentes, dificulta sua implementar e economicamente ineficiente devido à baixa massa da carga útil. Na história da cosmonáutica mundial, os veículos de lançamento de estágio único praticamente não foram criados - havia apenas os chamados. modificações de um estágio e meio (por exemplo, o veículo lançador American Atlas com motores principais adicionais reajustáveis). A presença de vários estágios permite aumentar significativamente a relação entre a massa da carga útil e a massa inicial do foguete. Ao mesmo tempo, veículos de lançamento de vários estágios exigem territórios para a queda de estágios intermediários (Material da Wikipedia - a enciclopédia livre).

Conhecido veículo de lançamento de estágio único VR-190, apresentado no livro VN Kobelev e A.G.

O veículo lançador VR-190 foi projetado para voos verticais a uma altitude de até 200 km.

A desvantagem fundamental do veículo de lançamento VR-190 era a incapacidade de lançar a carga na órbita do satélite.

Trabalhos modernos na área de veículos lançadores, baseados no uso de motores de foguete líquido oxigênio-hidrogênio (LRE), mostraram o efeito benéfico do combustível criogênico nas principais características do veículo lançador.

Um exemplo é o veículo lançador Delta-4 (Boeing, EUA), cujo primeiro estágio, segundo cálculos teóricos, pode lançar cargas na órbita de um satélite sem utilizar o segundo estágio e, assim, desempenhar o papel de um único veículo de lançamento de estágio, embora a carga útil seja pequena (News of Cosmonautics. Volume 13, No. 1 (240), 2003, p. 46).

O objetivo da invenção é eliminar esta desvantagem.

Este objetivo é alcançado pelo fato de um veículo lançador de estágio único (figura 1, 2), composto por um sistema de propulsão com um ou mais oxigênio-hidrogênio LRE 1 e tanque de combustível 2, estar equipado com um ou dois tanques de combustível adicionais 3 , que em esquema tandem (longitudinal) são localizados seqüencialmente no tanque de combustível 2 com a ajuda de um espaçador 4, dentro do qual a carga útil 5 é instalada e, além disso, o veículo lançador é equipado com um ou mais pares de articulados diametralmente opostos tanques de combustível 6, com Neste caso, os tanques de combustível 7 e 8 e oxidante 9 e 10 dos tanques de combustível 3 e 6, respectivamente, são conectados pelas tubulações 11, 12 e 13, 14 com tanques de combustível 15 e oxidante 16 do tanque de combustível do veículo lançador 2.

Durante a operação do sistema de propulsão 1 e entrada de combustível dos tanques de combustível 15 e oxidante 16 do tanque de combustível do veículo lançador 2, o combustível é fornecido simultaneamente a esses tanques dos tanques de combustível 8 e do oxidante 10, respectivamente, do primeiro par de tanques montados diametralmente opostos um ao outro 6.

Depois de esgotar o combustível do primeiro par de tanques de combustível externos é a sua separação e entrada simultânea de combustível (figura 3, 4) e oxidante do próximo par de tanques de combustível externos.

Depois de separar o último par de tanques de combustível externos, o booster de estágio único usa combustível do tanque de combustível 3 (figura 5, 6).

Após ficar sem combustível do tanque 3, um foguete de reforço de estágio único usa combustível de seu próprio tanque de combustível 2 até que o satélite entre em órbita com separação adicional do tanque 3 (Fig.7, 8).

O resultado técnico da invenção, baseado no uso de tanques de combustível adicionais em esquemas tandem e batch, localizados no tanque de combustível do veículo lançador e lançados durante o voo, é a criação de uma nova classe de tanques pesados ​​de estágio único ecologicamente corretos. -veículos lançadores de serviço capazes de lançar uma carga útil em órbita de satélite e como um sistema de transporte econômico e confiável. Ao mesmo tempo, o alcance e o número de LREs caros usados ​​em um veículo lançador de estágio único são reduzidos, e o problema de escolher o local de lançamento do veículo lançador e os campos de queda é praticamente eliminado, uma vez que os tanques de combustível externos são feitos de ligas de alumínio e outros materiais que queimam na atmosfera da Terra.

Veículo lançador pesado de estágio único composto por um sistema de propulsão com um ou mais motores de foguete líquido oxigênio-hidrogênio e um tanque de combustível, caracterizado por o veículo lançador de estágio único estar equipado com um ou dois tanques de combustível adicionais, que são dispostos em série em um esquema tandem (longitudinal) no tanque de combustível do veículo lançador com a ajuda de um espaçador e, além disso, o veículo lançador é equipado de acordo com o esquema de pacote (paralelo) com um ou mais pares de combustível tanques diametralmente opostos entre si, enquanto os tanques de combustível e oxidante dos tanques de combustível adicionais são conectados por tubulações aos tanques de combustível e oxidante do tanque de combustível de um veículo lançador de estágio único, enquanto os tanques de combustível montados lateralmente são instalados com o possibilidade de separação após ficar sem combustível, tanques adicionais - com a possibilidade de separação.

Patentes semelhantes:

A invenção refere-se à astronáutica, nomeadamente a tanques para armazenamento de componentes propulsores. O lançador espacial contém um tanque criogênico contendo uma concha, um defletor (limitando os volumes de fluido superior e inferior) com uma abertura central (conectando os volumes de fluido superior e inferior), um canal de ventilação com carcaça, uma barreira de retenção (parede) ou um limitador mecânico e passagens na divisória.

A invenção refere-se a materiais compósitos destinados ao uso no espaço. O uso de pelo menos uma resina polimerizável R1 selecionada do grupo que consiste em resinas de polibutadieno epoxidadas e caracterizada no estado não polimerizado por: - um valor de perda de peso total (TWL) inferior a 10%, uma perda de peso recuperada (RWL) valor inferior a 10% e o valor do material condensável volátil recolhido (VCM).

A invenção refere-se à tecnologia espacial, ou seja, ao layout de naves espaciais. O recipiente é feito com três orifícios para a retirada de vapor, o orifício principal é feito com um centro por onde passa o eixo central do recipiente, paralelo ao eixo longitudinal do satélite, direcionado para o centro de massa do satélite, dois são feitos furos com centros por onde passa outro eixo paralelo do contêiner, eixo paralelo do satélite, direcionado na direção de seu vôo.

A invenção refere-se a equipamentos de naves espaciais (SC) e, em particular, aos seus sistemas de propulsão de energia. A planta de eletrólise KA inclui um eletrolisador de polímero sólido conectado ao sistema de alimentação KA e um sistema de abastecimento de água.

A invenção refere-se a aeronaves com asas que utilizam combustível criogênico e refere-se a blocos de foguetes reutilizáveis. A estrutura da aeronave inclui um corpo com um tanque cilíndrico criogênico, uma asa, elementos de fixação da asa.

SUBSTÂNCIA: grupo de invenções refere-se ao projeto de peças e elementos de uma aeronave, principalmente ao arranjo da parte traseira de uma aeronave espacial (CS), bem como a métodos para correção da trajetória e otimização do empuxo do foguete CS motor.

A invenção refere-se à tecnologia de foguetes e espaciais, tecnologia criogênica e refere-se à conexão pneumo-hidráulica de objetos unidos. O dispositivo de proteção da conexão pneumo-hidráulica contém uma carcaça, que é instalada na conexão e fornecida com um encaixe com um plugue.

A invenção refere-se à tecnologia de foguetes, ou seja, a veículos lançadores de estágio único. SUBSTÂNCIA: veículo lançador de estágio único contém um ou vários motores de foguete de propelente líquido, um tanque de combustível com tanques de combustível e oxidante, um ou vários pares de tanques de combustível e oxidante externos conectados respectivamente aos tanques de combustível e oxidante do tanque de combustível.

A invenção refere-se à tecnologia espacial e pode ser utilizada em veículos lançadores de estágio único. Um veículo de lançamento pesado de estágio único contém um sistema de propulsão com um ou mais motores de foguete de oxigênio-hidrogênio, um tanque de combustível, um ou dois tanques de combustível adicionais destacáveis ​​instalados em um arranjo em tandem, um ou mais pares de combustível destacável destacável diametralmente opostos tanques, um espaçador, dutos conectando TB com DTB e NTB. EFEITO: a invenção permite excluir campos de queda de tanques de combustível irradiado. 8 doente.

A principal tarefa do foguete é comunicar uma certa velocidade a uma determinada carga (nave espacial ou ogiva). Dependendo da carga útil e da velocidade necessária, o fornecimento de combustível também é atribuído. Quanto maior a carga e a velocidade, maior deve ser o suprimento de combustível a bordo e, consequentemente, quanto maior o peso inicial do foguete, mais empuxo é necessário do motor.

Juntamente com o aumento do suprimento de combustível, o volume e o peso dos tanques aumentam; com o aumento do empuxo necessário, o peso do motor aumenta; o peso total da estrutura aumenta.

A principal desvantagem de um foguete de estágio único é que a velocidade determinada é comunicada não apenas à carga útil, mas, se necessário, a toda a estrutura como um todo. Com um aumento no peso da estrutura, isso coloca uma carga adicional na energia de um foguete de estágio único, o que impõe restrições óbvias à quantidade de velocidade alcançável. Parcialmente, essas dificuldades são superadas na transição para um esquema de múltiplos estágios.

Um foguete de vários estágios é entendido como um foguete, no qual uma rejeição parcial de sistemas de propulsão ou tanques de combustível que já cumpriram suas funções é realizada em voo e a velocidade adicional é posteriormente relatada apenas para a massa restante da estrutura e carga útil. O esquema mais simples de um foguete composto é mostrado na Fig. 1.7.

Inicialmente, no início, o motor mais potente funciona - o motor do primeiro estágio, capaz de levantar o foguete do dispositivo de lançamento e dar a ele uma certa velocidade. Após o esgotamento do combustível contido nos tanques do primeiro estágio, os blocos deste estágio são descartados, obtendo-se um novo aumento de velocidade devido ao funcionamento dos motores do estágio seguinte. Após a queima do combustível do segundo estágio, o motor do terceiro estágio é ligado e os elementos estruturais do estágio anterior que se tornaram desnecessários devem ser descartados. O processo de divisão descrito teoricamente pode ser continuado. No entanto, na prática, a escolha do número de estágios deve ser considerada como objeto de uma busca pela opção de projeto ideal. Um aumento no número de estágios para uma determinada carga leva a uma diminuição no peso de lançamento do foguete, mas ao passar de n estágios para n + 1, o ganho com o número n diminui, as características de peso dos blocos individuais se deterioram, os custos econômicos aumentam e, obviamente, a confiabilidade diminui.

Arroz. 1.7. Diagrama esquemático de um foguete composto (três estágios): 1- tanques de combustível,

2 motores, 3 cargas úteis, 4 blocos de ancoragem

Em contraste com um foguete de estágio único, em um foguete composto, simultaneamente com a carga útil, a massa da estrutura de não todo o foguete, mas apenas o último estágio, adquire uma determinada velocidade inicial. As massas de blocos do estágio anterior recebem velocidades mais baixas, o que leva a economia nos custos de energia.

Vamos ver o que um foguete composto nos dá em condições ideais - fora da atmosfera e fora do campo gravitacional.

Vamos denotar por μ k1 a razão entre a massa do foguete sem combustível de primeiro estágio e a massa de lançamento de todo o foguete, por μ k2 a razão entre a massa do segundo estágio sem combustível deste estágio e a massa que o foguete tem imediatamente após os blocos do primeiro estágio serem descartados. Da mesma forma, para as etapas subsequentes, tomaremos as designações μ k3, μ k4 ...

Após a queima do combustível do primeiro estágio, a velocidade ideal do foguete será:

Depois que o combustível do segundo estágio for usado, o seguinte será adicionado a essa velocidade:

Cada passo subsequente dá um aumento na velocidade, cuja expressão é construída no mesmo padrão. Como resultado, obtemos:

Onde Nós 1, Nós 2, … são taxas de saída efetivas.

Assim, no esquema considerado de acionamento sequencial de motores, a velocidade ideal de um foguete composto é determinada por uma simples somatória das velocidades alcançadas por cada estágio. A soma dos pesos dos blocos preenchidos de todas as etapas subsequentes (incluindo a própria carga útil) é considerada neste caso como a carga útil da etapa anterior. O circuito de comutação do motor não pode ser apenas sequencial. Em alguns foguetes compostos, os motores de diferentes estágios podem operar ao mesmo tempo. Falaremos sobre esses esquemas mais tarde.

Ao contrário de um foguete de estágio único, um foguete composto de propulsão química, em princípio, já resolve o problema de lançar um satélite em órbita próxima à Terra. O primeiro satélite artificial da Terra foi lançado em

1957 com um foguete de dois estágios. O foguete de dois estágios colocou em órbita todos os satélites das séries Kosmos e Interkosmos. Para satélites mais pesados, um foguete de três estágios é necessário em alguns casos.

Foguetes de vários estágios abrem a possibilidade de atingir velocidades ainda mais altas necessárias para o voo para a Lua e os planetas do sistema solar. Aqui nem sempre é possível sobreviver com foguetes de três estágios. Velocidade característica necessária Vx aumenta significativamente, e o problema de formar órbitas espaciais se torna mais complexo. Você não precisa aumentar a velocidade em tudo. Ao entrar na órbita de um satélite da Lua ou de um planeta, a velocidade relativa deve ser reduzida e, ao pousar, deve ser completamente extinta. Os motores são ligados repetidamente com longos intervalos, durante os quais o movimento da nave é determinado pela ação do campo gravitacional do Sol e dos corpos celestes próximos. Mas agora e no que se segue, vamos nos limitar a avaliar apenas o papel da gravidade da Terra.


2. O princípio de operação de um foguete de vários estágios

O foguete é um veículo muito "caro". Foguetes transportadores de naves espaciais "transportam" principalmente o combustível necessário para o funcionamento de seus motores e seu próprio projeto, consistindo principalmente de recipientes de combustível e um sistema de propulsão. A carga útil representa apenas uma pequena parte da massa de lançamento do foguete.

Um foguete composto permite um uso mais racional de recursos devido ao fato de que em voo o estágio que esgotou seu combustível é separado, e o restante do combustível do foguete não é gasto na aceleração da estrutura do estágio gasto, o que se tornou desnecessário para continuando o voo. Um exemplo de cálculo que confirma essas considerações é dado no artigo A Fórmula de Tsiolkovsky.

Opções de foguetes. Da esquerda para a direita:
1. foguete de estágio único;
2. Foguete de dois estágios com separação transversal;
3. Míssil de dois estágios com separação longitudinal.
4. Foguete com tanques de combustível externos, destacáveis ​​após o esgotamento do combustível nos mesmos.

Foguete de três estágios com separação transversal Saturn-5 sem adaptadores

Estruturalmente, os foguetes de múltiplos estágios são feitos com separação transversal ou longitudinal de estágios.
Com uma separação transversal, os estágios são colocados um sobre o outro e funcionam sequencialmente um após o outro, ligando somente após a separação do estágio anterior. Tal esquema permite criar sistemas, em princípio, com qualquer número de estágios. Sua desvantagem reside no fato de que os recursos das etapas subsequentes não podem ser utilizados no trabalho da etapa anterior, sendo para ela um ônus passivo.

Veículo lançador de três estágios Soyuz-2 com separação longitudinal-transversal.

Com separação longitudinal, o primeiro estágio é composto por vários foguetes idênticos que operam simultaneamente e estão localizados simetricamente ao redor do corpo do segundo estágio, de modo que a resultante das forças de empuxo dos motores do primeiro estágio é direcionada ao longo do eixo de simetria do segundo estágio. . Tal esquema permite que o motor do segundo estágio opere simultaneamente com os motores do primeiro, aumentando assim o empuxo total, o que é especialmente necessário durante a operação do primeiro estágio, quando a massa do foguete é máxima. Mas um foguete com uma separação longitudinal de estágios só pode ser de dois estágios.
Existe também um esquema de separação combinado - longitudinal-transversal, que permite combinar as vantagens de ambos os esquemas, em que o primeiro estágio é dividido longitudinalmente do segundo e a separação de todos os estágios subsequentes ocorre transversalmente. Um exemplo de tal abordagem é a transportadora doméstica Soyuz.

Disposição do ônibus espacial.
O primeiro estágio são os propulsores laterais de propelente sólido.
O segundo estágio é um orbitador com um tanque de combustível externo destacável. Na partida, os motores de ambos os estágios são acionados.

Lançamento do ônibus espacial.

A espaçonave Space Shuttle possui um design exclusivo de um foguete de dois estágios com separação longitudinal, sendo o primeiro estágio composto por dois propulsores laterais de propelente sólido, e no segundo estágio, parte do combustível está contido nos tanques orbitadores, e a maior parte está em um tanque de combustível externo destacável. Primeiro, o sistema de propulsão do orbitador consome combustível do tanque externo e, quando esgotado, o tanque externo é reiniciado e os motores continuam a operar com o combustível contido nos tanques do orbitador. Tal esquema permite aproveitar ao máximo o sistema de propulsão do orbitador, que opera durante todo o lançamento da espaçonave em órbita.

Com uma separação transversal, os estágios são interligados por seções especiais - adaptadores - estruturas de rolamento de forma cilíndrica ou cônica, cada uma das quais deve suportar o peso total de todos os estágios subsequentes multiplicado pela sobrecarga máxima sofrida pelo foguete em todas as seções de voo em qual este adaptador faz parte de foguetes.
Durante a separação longitudinal, bandagens de energia são criadas no corpo do segundo estágio, ao qual os blocos do primeiro estágio são presos.
Os elementos que conectam as partes de um foguete composto conferem a rigidez de um único corpo e, quando os estágios são separados, devem liberar quase instantaneamente o estágio superior. Normalmente, as etapas são conectadas usando pirobolts. Um pirobolt é um parafuso de fixação, no eixo do qual é criada uma cavidade perto da cabeça, preenchida com um alto explosivo com um detonador elétrico. Quando um pulso de corrente é aplicado ao detonador elétrico, ocorre uma explosão, destruindo o eixo do parafuso, como resultado, sua cabeça sai. A quantidade de explosivos no pirobolt é cuidadosamente dosada para, por um lado, garantir a separação da cabeça e, por outro, não danificar o foguete. Quando os estágios são separados, os detonadores elétricos de todos os pirobolts que conectam as partes separadas são alimentados simultaneamente com um pulso de corrente e a conexão é liberada.
Em seguida, as etapas devem ser divorciadas a uma distância segura uma da outra. Ao separar estágios na atmosfera, a força aerodinâmica do fluxo de ar que se aproxima pode ser usada para separá-los e, ao separar em um vazio, às vezes são usados ​​pequenos motores de foguetes sólidos auxiliares.
Nos foguetes de propelente líquido, os mesmos motores também servem para “precipitar” o combustível nos tanques do estágio superior: quando o motor do estágio inferior é desligado, o foguete voa por inércia, em estado de queda livre, enquanto o combustível líquido em os tanques estão em suspensão, o que pode levar a falhas na partida do motor. Os motores auxiliares conferem uma ligeira aceleração aos estágios, sob a influência da qual o combustível "se instala" no fundo dos tanques.
Na imagem acima do foguete Saturn-5, o corpo preto de um dos motores auxiliares de propelente sólido auxiliares do 3º e 2º estágios é visível no corpo do terceiro estágio.

Aumentar o número de estágios dá um efeito positivo apenas até um certo limite. Quanto mais estágios, maior a massa total de adaptadores, bem como motores operando apenas em uma seção de voo e, em algum momento, um aumento adicional no número de estágios torna-se contraproducente. Na prática moderna de ciência de foguetes, mais de quatro etapas, como regra, não são realizadas.

Ao escolher o número de estágios, as questões de confiabilidade também são importantes. Pyrobolts e motores de foguetes auxiliares de propelente sólido são elementos de uso único, cuja operação não pode ser verificada antes do lançamento do foguete. Enquanto isso, a falha de apenas um pirobolt pode levar ao término de emergência do vôo do foguete. Um aumento no número de elementos descartáveis ​​que não estão sujeitos a verificação funcional reduz a confiabilidade de todo o foguete como um todo. Também força os designers a se absterem de muitas etapas.

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Se o foguete for acelerado por tempo suficiente - para que os astronautas não sofram sobrecargas excessivas - o gás emitido pelo bocal transfere impulso não apenas para o casco, mas também para o enorme suprimento de combustível que o foguete continua a "carregar com isso". Como a massa do propulsor é muito maior que a massa do propulsor, a aceleração do foguete é muito mais lenta do que se todo o propelente fosse ejetado de uma só vez. Os cálculos mostram que, para um foguete atingir a primeira velocidade cósmica e colocar um satélite artificial em órbita próxima à Terra, a massa do combustível deve ser dez vezes maior que a massa da carga útil. Para reduzir a massa da parte “acelerada” do foguete, o foguete é feito multiestágio .

O primeiro e segundo estágios são recipientes com combustível, câmaras de combustão e bicos. Assim que o combustível contido no primeiro estágio queima, esse estágio se separa do foguete, como resultado do qual a massa do foguete é significativamente reduzida. Os motores do segundo estágio ligam imediatamente e funcionam até que o combustível contido no segundo estágio se esgote. Por fim, este estágio também é descartado e, em seguida, os motores do terceiro estágio são ligados, completando a aceleração do foguete até a velocidade de projeto.

Mecânica. 2014


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