發動機質量比:簡介,表達式,天然氣摻氫燃料,齊奧爾科夫斯基公式,

發動機質量比

發動機質量比是指火箭、飛彈發動機藥柱質量與發動機(初始)質量之比。

基本介紹

簡介,表達式,天然氣摻氫燃料,齊奧爾科夫斯基公式,

發動機質量比是指火箭、飛彈發動機藥柱質量與發動機(初始)質量之比。

可用下式表示：

λ=m₁/m

式中λ為發動機質量比；m₁為藥柱質量；m為發動機(初始)質量。從齊奧爾科夫斯基公式可知，火箭/飛彈主動段終點的理想速度可用下式表示：

天然氣摻氫燃料(HCNG)是將氫氣與天然氣按一定比例混合而得到的代用氣體燃料。由於甲烷和氫氣物性的差別,摻氫的天然氣發動機與純天然氣發動機相比具有的重要特點是：

(1)氫氣燃燒速度是天然氣的5倍左右，在添加氫氣之後提高了混合氣的燃燒速度，摻氫後發動機允許適當的推遲點火提前角，這有利於使燃燒持續期縮短，放熱曲線最佳化，發動機循環的等容度增加,指示功增加，循環熱效率提高；

(2)氫氣著火能量低，燃燒界限寬，天然氣添加氫氣之後可以實現更稀薄的燃燒，在不降低指示熱效率和不增加循環變動的前提下，NOᵪ的生成減小。因此眾多學者對HCNG發動機進行了長期大量的研究工作。

1903年齊奧爾科夫斯基寫成的<<利用火箭裝置研究宇宙空間>>一書，在宇宙航行方面具有開拓性。他推論出在不考慮空氣動力和地球引力的理想情況下計算火箭在發動機工作期間獲得速度增量的公式，即：

V=ωLnMo/Mk

式中V為速度增量，ω為噴流相對火箭的速度，m0和mk分別為發動機工作開始和結束時的火箭質量。速度增量稱為理想速度或特徵速度。用這個公式可以近似地估計火箭需要攜帶的推進劑的數量以及發動機參數對理想速度的影響。當火箭運動速度接近光速時，計算理想速度則須利用相對論的原理。