Ciência de foguetes - explicação e o que causa impulso no ...

A ciência de foguetes é o principal ramo da engenharia aeroespacial, que é a ciência de construir ou projetar foguetes.

Todos os foguetes seguem as três leis do movimento de Newton.

De acordo com a primeira lei de Newton, um foguete permanecerá na plataforma de lançamento até que uma força o derrube. Uma vez no espaço, um foguete continuará a se mover, a menos que retrofoguetes sejam disparados para desacelerar o foguete.

Segunda Lei de Newton: A força sobre um corpo é igual ao produto de sua massa pela aceleração.

F = m * a

Assim, as principais forças que atuam em um foguete em voo são o peso do foguete, o empuxo dos motores do foguete e o arrasto.

Agora, à medida que o foguete se move pelo ar, durante seu vôo, ele passa por algumas operações que seu peso fica bastante reduzido, portanto; atinge uma aceleração maior.

Terceira Lei do Movimento de Newton: Esta lei afirma que é necessário manter o foguete em movimento para que ele ejete uma grande quantidade de gás em altas velocidades.

Um foguete pode decolar de uma plataforma de lançamento apenas quando libera gás em altas velocidades de seu motor. O foguete empurra contra o gás, e o gás, por sua vez, impulsiona o foguete.

O que causa o impulso no foguete?

Impulso é uma força com a qual o foguete se move para cima. É dado por,

F = -u dm/dt

No espaço, os motores de foguete são comumente chamados de motores de reação porque a lei da reação faz com que a espaçonave se mova em uma direção oposta à da pluma de empuxo do motor.

O sinal negativo na fórmula indica que o empuxo no foguete está na direção oposta à direção dos gases que escapam.

Como funciona um foguete?

O termo ciência de foguetes é frequentemente usado para descrever um conceito que é bastante difícil de compreender.

Vamos entender a tecnologia por trás de seu funcionamento de forma simples e científica.

Para ejetar a massa de alta velocidade do foguete, uma mistura de oxidante de combustível líquido é queimada na câmara de combustão do foguete, a câmara de combustão também ajuda o combustível e o oxidante a misturá-los com eficiência.

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Um jato de alta velocidade é passado através de um bocal de foguete, a função do bocal é aumentar ainda mais a velocidade de exaustão, aumentando assim o empuxo do foguete.

Esses tipos de bicos são chamados de bicos convergentes-divergentes.

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Assim, o fluxo subsônico é convertido em fluxo supersônico com a ajuda de tal bocal.

O combustível líquido antes de entrar na câmara de combustão percorre o corpo do bico.

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Isso ajuda a reduzir a temperatura da tampa do bico e também resulta em alguma economia de energia.

Para bombear combustível e oxidante a uma vazão adequada, duas bombas são usadas. Eles são:

Bomba de combustivel

Bomba Oxidante

Ambos estão conectados com o mesmo eixo.

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A turbina-bomba é chamada de turbobomba. Um gerador de gás produz gás quente que irá girar a turbina. Um jato de combustível de desvio e um oxidante são alimentados no gerador de gás para combustão; A exaustão da turbina é misturada com a exaustão do foguete principal. Esta unidade do foguete é chamada de motor de foguete.

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Aqui, o motor de foguete é peculiarmente o motor de foguete de propelente líquido.

O combustível e o oxidante necessários para o motor de foguete são iniciados em dois grandes tanques, conforme mostrado abaixo:

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Durante a decolagem, o empuxo gerado pelo motor principal pode não ser adequado.

Geralmente, alguns reforços de correia de propelente sólido são usados ​​para auxiliar a decolagem.

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Impulsionadores de correia de propulsão sólida

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Vista interna do foguete de propelente sólido

O foguete parte com velocidade zero no solo.

No entanto, ele deve acelerar na velocidade final de 28.000 km/h para atingir a órbita com sucesso.

Os reforços de cinta de propelente sólido são queimados muito rapidamente.

Assim, para reduzir o peso do foguete, eles são abandonados após a queima.

Este processo é conhecido como rocket staging.

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Encenação de foguetes

Quando o motor principal é queimado, ele também é abandonado.

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O motor principal abandonado

O próximo motor assume a carga. Desta forma, o peso do foguete é bastante reduzido.

Então, pela relação: F = m * a

A massa é reduzida, portanto, atinge maior aceleração.

Finalmente, após alguns estágios de operação, a carga útil é colocada na órbita desejada.

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O foguete staging até cinco foram testados com sucesso.

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Carga útil definida em sua órbita

Então, como o foguete é capaz de manobrar seu destino?

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Portanto, existe uma técnica moderna de carro chamada impulso com cabo, também chamado de impulso com cardan.

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Diagrama: Empuxo suspenso

Aqui, o bico do foguete é inclinado com dispositivos de alta precisão.

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Diagrama: Ângulo suspenso

Qualquer desvio no ângulo normal produzirá um torque que, por sua vez, fará o corpo do foguete girar.

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Portanto, depois de obter uma curva suficiente, o ângulo do gimbal é definido como 0.

O que os cientistas de foguetes fazem?

Os cientistas de foguetes são engenheiros aeroespaciais que são especialistas na concepção e fabricação de naves espaciais.

Eles trabalham diligentemente com os princípios da ciência e engenharia para criar veículos que voam dentro ou acima da superfície da Terra.