Delta-v

Termenul delta-v înseamnă o variație a vitezei impulsiv. Acest termen este utilizat în general în astrodynamics sau în mecanica orbitale, pentru a indica începutul unei manevre orbitale ; în orbita unui satelit în jurul unui atractor, de fapt, viteza corpului orbitează se poate schimba, de exemplu , într - o orbită eliptică: în apropierea Pământului ( perigeu ) , sateliții au o viteză de modul mai mare, în timp ce la cel mai îndepărtat punct ( Apogee ) viteza este cea mai mică în modulo. Cu toate acestea, variația finită a vitezei este cunoscută sub numele $\Delta v$ ${\ displaystyle \ Delta v}$ $\ Delta v$ apare într - un infinitezimal timp, cu consecința unei schimbări de traiectorie, cu o manevră orbital. În general, analiza manevre orbitale se realizează în ceea ce privește $\Delta v$ ${\ displaystyle \ Delta v}$ $\ Delta v$ .

În general putem distinge:

$\Delta v$ ${\ displaystyle \ Delta v}$ $\ Delta v$ furnizat de către aparatul propulsive, prin urmare, cu cheltuieli de carburant
$\Delta v$ ${\ displaystyle \ Delta v}$ $\ Delta v$ furnizate de ajutorul gravitationala a corpurilor masive, indispensabile pentru călătorii interplanetare. Aceste ajutoare sunt numite efectul gravitației ajuta sau gravitatea ajuta

În funcție de situație, delta-v poate fi considerată ca un vector ( $\Delta \mathbf {v}$ ${\ Displaystyle \ Delta \ mathbf {v}}$ ${\ Displaystyle \ Delta \ mathbf {v}}$ ) Sau ca un scalar ( $\Delta {v}$ ${\ Displaystyle \ Delta {v}}$ ${\ Displaystyle \ Delta {v}}$ ). În ambele cazuri, este egală cu integrala accelerației în raport cu timpul:

Vector formă: $\Delta \mathbf {v} =\mathbf {v} _{1}-\mathbf {v} _{0}=\int _{t_{0}}^{t_{1}}\mathbf {a} \,{\mbox{d}}t$ ${\ Displaystyle \ Delta \ mathbf {v} = \ mathbf {v} _ {1} - \ mathbf {v} _ {0} = \ int _ {T_ {0}} ^ {T_ {1}} \ mathbf { a} \ {\ mbox {d}} t}$ ${\ Displaystyle \ Delta \ mathbf {v} = \ mathbf {v} _ {1} - \ mathbf {v} _ {0} = \ int _ {T_ {0}} ^ {T_ {1}} \ mathbf { a} \ {\ mbox {d}} t}$
Formularul scalar: $\Delta {v}={v}_{1}-{v}_{0}=\int _{t_{0}}^{t_{1}}{a}\,{\mbox{d}}t$ ${\ Displaystyle \ Delta {v} = {v} _ {1} - {v} _ {0} = \ int _ {T_ {0}} ^ {T_ {1}} {a} \ {\ mbox { d}} t}$ ${\ Displaystyle \ Delta {v} = {v} _ {1} - {v} _ {0} = \ int _ {T_ {0}} ^ {T_ {1}} {a} \ {\ mbox { d}} t}$

unde este $\mathbf {v_{0}}$ ${\ Displaystyle \ mathbf {v_ {0}}}$ ${\ Displaystyle \ mathbf {v_ {0}}}$ Și ${v_{0}}$ ${\ Displaystyle {v_ {0}}}$ ${\ Displaystyle {v_ {0}}}$ sunt viteza vectorului și viteza inițială scalare la momentul respectiv $t_{0}$ ${\ displaystyle t_ {0}}$ $t_ {0}$ , in timp ce $\mathbf {v_{1}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {v_ {1}}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {v_ {1}}}$ Și ${v_{1}}$ ${\ Displaystyle {v_ {1}}}$ ${\ Displaystyle {v_ {1}}}$ sunt viteza vectorului și viteza scalar finală, respectiv, la momentul $t_{1}$ ${\ displaystyle t_ {1}}$ $t_1$ .

Analiza $\Delta \mathbf {v}$ ${\ Displaystyle \ Delta \ mathbf {v}}$ ${\ Displaystyle \ Delta \ mathbf {v}}$ ca un buget pentru manevre orbitale

O succesiune de N variații de viteză $\Delta \mathbf {v}$ ${\ Displaystyle \ Delta \ mathbf {v}}$ ${\ Displaystyle \ Delta \ mathbf {v}}$ aplicată pe o traiectorie în spațiu determină o schimbare a aceeași traiectorie: acesta este cazul manevre orbitale . Suma modulelor variațiilor de viteză unice impulsive va determina costul succesiunii de manevre, care va avea dimensiunile unei viteze, care este

\|\Delta \mathbf {v_{tot}} \|\ =\|\Delta \mathbf {v_{1}} \|\ +\|\Delta \mathbf {v_{2}} \|\ +\cdots +\|\Delta \mathbf {v_{N}} \|\

{\ Displaystyle \ | \ Delta \ mathbf {v_ {tot}} \ | \ = \ | \ Delta \ mathbf {v_ {1}} \ | \ + \ | \ Delta \ mathbf {v_ {2}} \ | \ + \ cdots + \ | \ Delta \ mathbf {v_ {N}} \ | \}

{\ Displaystyle \ | \ Delta \ mathbf {v_ {tot}} \ | \ = \ | \ Delta \ mathbf {v_ {1}} \ | \ + \ | \ Delta \ mathbf {v_ {2}} \ | \ + \ cdots + \ | \ Delta \ mathbf {v_ {N}} \ | \}

Astfel, prin ecuația rachetei Tsiolkovsky aceasta este posibilă obținerea masei de carburant necesară pentru succesiunea manevrelor. În realitate însă, aplicând ecuația de rachete către cele $\|\Delta \mathbf {v_{tot}} \|\$ ${\ Displaystyle \ | \ Delta \ mathbf {V_ {tot}} \ | \}$ ${\ Displaystyle \ | \ Delta \ mathbf {V_ {tot}} \ | \}$ , Care necesită , în plus față de specific impuls parametru care a masei uscate a sondei, nu ia în considerare faptul că masa uscată a sondei la etapa i include masele propulsoare ale manevrelor ulterioare, în timp ce pas-cu aplicație -Pas a ecuațiilor de rachete N determină o masă de gaz propulsor , care este , de fapt consumat. Ca o primă apropieri, ecuația rachetei Tsiolkovsky se poate aplica la valoarea totală a Delta V, dar mai precis ar fi necesar să se adauge masele propulsor după aplicarea aceleiași ecuații pentru fiecare variație a vitezei impulsiv.

Astrodinamica

In astrodynamics, delta-v este o măsură scalară a cantității de „efort“ necesară pentru a efectua o manevră orbital . În general , este produsă prin împingerea unei rachete. Raportul dintre delta-v și intervalul de timp în care apare este echivalent cu accelerația, care este, de asemenea, raportul dintre forța de tracțiune și masa totală a sistemului, produs de motoarele. Accelerația rezultată este dată de suma dintre accelerația produsă de rachete și care au efectuat prin orice câmpuri gravitaționale.

Fără gravitație, sau alte forțe externe, delta-v este, în cazul tirant în direcția de mișcare, pur și simplu modificarea vitezei. Cu toate acestea, într - un câmp gravitațional, orbitele implică o schimbare a vitezei , fără a necesita în mod necesar o delta-v, în timp ce gravitația poate determina viteza de schimbare a aproximativ egală cu delta-v unui vehicul.

Atunci când o delta-v este aplicată în direcția de mișcare și împotriva antigravitaþie, energia orbitală specifică acumulată pe unitatea de delta-v coincide cu viteza instantanee. Pentru o serie de lovituri pe parcursul căreia accelerațiilor rămân constante, energia orbitală specifice dobândite pe unitatea de delta-v este valoarea medie a vitezei înainte și după forța de tracțiune.

Nu este posibil să se determine cerințele delta-v prin luarea în considerare numai energia totală în orbite inițiale și finale. De exemplu, multe sonde sunt intr-o orbita cu o înclinație mai degrabă aproape de latitudinea site-ului de lansare, pentru a profita de viteza de rotație a suprafeței Pământului. Nu este necesar, din motive legate de misiune, la sonde de trimitere cu o înclinație diferită pe orbită; este necesară o considerabilă delta-v, deși energiile cinetice și potențiale în orbita finală și orbita de lansare sunt egale.

Când forța unei rachete este aplicată în exploziile mici, celelalte surse de accelerații pot fi neglijate, iar schimbarea vitezei unui împingere poate fi aproximată la delta-v. În vederea punerii în aplicare poate fi calculată prin adăugarea fiecare delta-v totală delta-v este necesar, chiar dacă între tirant modulul și direcția schimbării vitezei datorită gravitației, ca într - o orbită eliptică .

Ecuație rachetei Țiolkovski arată că cantitatea de carburant necesară poate crește enorm, și că posibila sarcină utilă poate scădea dramatic odată cu creșterea delta-v. Prin urmare, în moderne sisteme de propulsie , o mare atenție este acordată reducerea totală delta-v cerut de un spațiu de zbor dat, dar , de asemenea , la proiectarea de nave spațiale capabile să genereze un mare delta-v.

Pentru exemple de prima, a se vedea , de asemenea , Hohmann Transfer , praștie gravitațională ; în plus, o forță mare reduce rezistența gravitației.

Pentru a doua unele posibilități sunt:

mare impuls specific
deoarece o forță mare nu poate fi combinat cu un mare impuls specific, de conducere diferite tipuri de motoare în diferite momente ale zborului (cel cu cea mai mare forța de tracțiune pentru lansarea de pe Pământ). Motivul pentru care se folosesc tirant de pornire mari este aceea că pierderile datorate gravitației pot fi reduse; o dată în spațiu, impulsuri specifice mari economisi combustibil.
reducerea masei uscate (adică fără carburant) menținând în același timp posibilitatea de a transporta o mulțime de carburant, folosind materiale ușoare, dar robuste; când restul factorilor rămân aceleași, acesta este un avantaj în cazul în care propulsorul are o densitate mare, din moment ce, pentru aceeași masă, ar fi nevoie de tancuri mai mici.

O delta-V este , de asemenea , nevoie de sateliți pentru a rămâne pe orbită, și este utilizat în stationkeeping manevre orbitale .

Engleză acronimele utilizate

Orbita joasa a Pamantului (LEO)
Media pe orbita Pământului (MEO sau ICO)
Orbita geostaționară (GSO)
Orbită geostaționară (GEO)
Orbita de transfer geostationara (GTO)
Lunar Transfer Orbit (LTO)

Jocuri

Delta-V este un joc care zboară Sci-fi lansat de Bethesda Softworks în 1994 .

Elemente conexe

Portalul astronauticii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de astronautică