Czym jest aerodynamika rakiety?

Aerodynamika rakiety to siły wyrażone na korpusie rakiety podczas lotu atmosferycznego i zwykle obejmują opór rakiety, napęd rakiety lub ciąg rakiety; waga rakiety; i jego aerodynamiczne uniesienie w oparciu o kształt ciała. Siły aerodynamiczne w odniesieniu do rakiet muszą również uwzględniać balistykę, czyli ogólny efekt grawitacji na rakietę, która kieruje się w kierunku pionowym od powierzchni ziemi i powraca.

Historia rakiety sięga co najmniej 1045 AD. W tym czasie Chińczycy używali ich już jako formy sprzętu wojskowego. W związku z tym podstawowa aerodynamika rakiet ma o wiele szerszy poziom zrozumienia na całym świecie niż aerodynamika samolotów.

Aerodynamika oddziałuje na każde ciało poruszające się w powietrzu i wykazuje dwie podstawowe cechy: siłę i wektor, czyli kierunek. Bezpośrednia aerodynamika rakiety działająca na nadwozie pojazdu to opór i unoszenie, gdzie opór jest siłą powietrza, przez którą rakieta musi przebić się i działa w bezpośredniej opozycji do kierunku, w którym porusza się rakieta. Winda działa prostopadle do ruchu rakiety lub pod kątem prostym do horyzontu, a jej wielkość zależy od kształtu korpusu rakiety i gęstości powietrza, przez które przechodzi.

Siły takie jak unoszenie i opór są istotne tylko wtedy, gdy rakieta się porusza, w porównaniu z siłą innego ciała. Przykładami takich ciał są ziemia i działanie w atmosferze. Na pełnowymiarowe rakiety, które szybko wznoszą się w kosmos, siły nośne i ciągnące nie mają wpływu na ziemską atmosferę.

Na elementy aerodynamiki rakiety podnoszące i oporowe bezpośrednio wpływa również wektor rakiety lub jej kąt wznoszenia w porównaniu z powierzchnią ziemi. Siły wektorowe odgrywają bardziej bezpośrednią rolę w odniesieniu do masy i ciągu rakiety w porównaniu z kątem jej wznoszenia. Im większy ciąg rakieta może wytworzyć w porównaniu z jej wagą, tym dalej może wznieść się nad powierzchnię ziemi, zanim zabraknie jej paliwa.

Ten składnik aerodynamiki rakiety jest często określany jako delta v i jest obliczany jako czysta liczba przy braku oporu spowodowanego atmosferą i przyspieszeniem grawitacyjnym, które ciągną rakietę w dół. Napęd rakietowy wymagany do wejścia pojazdu na orbitę jest znany jako prędkość ucieczki. W przypadku Ziemi jest to prędkość około 25,000 40,233 mil na godzinę (5,300 8,530 kilometrów na godzinę) lub XNUMX mil na godzinę (XNUMX XNUMX kilometrów na godzinę) na powierzchni Księżyca.