Что такое сжечь двигатель

Engine burn gives Mars mission a kick

Following a lengthy firing of its powerful engine this morning, ESA’s ExoMars Trace Gas Orbiter is on track to arrive at the Red Planet in October.

ExoMars made its first critical manoeuvre since its 14 March launch this morning, firing its engine for 52 minutes to help it intercept Mars on 19 October.

ExoMars, a joint mission with Russia’s Roscosmos, was launched on 14 March and has already travelled well over half way of its nearly 500 million km journey.

The ExoMars Trace Gas Orbiter, TGO, is carrying the Schiaparelli entry, descent and landing demonstrator. Upon arrival, Schiaparelli will test the technology needed for the 2020 rover to make a controlled landing, while its parent craft will brake into an elliptical orbit around Mars.

Over the following months, TGO will shave the outer reaches of the atmosphere to lower its orbit. Its final circular orbit at about 400 km altitude will allow it to begin its five-year scientific mission in December 2017.

TGO will analyse rare gases in the planet’s atmosphere, especially methane, which on Earth may indicate either active geological or biological processes.

Lining up to intercept Mars

Today’s deep-space firing began automatically at 09:30 GMT (11:30 CEST), after commands to orient itself and ignite the 424 N main engine were uploaded on Tuesday.

The manoeuvre was closely monitored by ESA’s mission control in Darmstadt, Germany, who followed the craft’s signals via the highly sensitive radio dish at New Norcia, Australia.

“The engine provides about the same force as that needed to lift a 45 kg weight in a fitness studio, and it ran for about 52 minutes, so that’s quite a significant push,” says Silvia Sangiorgi, deputy spacecraft operations manager.

The firing was planned well in advance, and its duration was carefully calculated to minimise fuel consumption for the overall set of cruise and Mars capture manoeuvres. These include a second burn on 11 August and smaller ‘trim’ manoeuvres on 19 September and 14 October.

A brief burn was made on 18 July to test the engine for the first time. The performance that day was not as expected because of a misconfiguration, so a repeat test was done on 21 July, which ran perfectly.

“Today’s burn was the biggest of the four planned that will enable ExoMars to intercept Mars and precisely deliver the Schiaparelli lander on 19 October onto Meridiani Planum, a large, flat region near the equator,” says flight operations director Michel Denis.

Calculating today’s burn was done with the assistance of an ultra-precise navigation technique that pinpoints the craft’s position to within 1000 m at a distance of 150 million km from Earth.

In addition to the firing slots available in September and October, which will provide final fine adjustments to the trajectory before the separation of Schiaparelli on 16 October, ExoMars must also raise its orbit on 17 October and manoeuvre into Mars orbit on 19 October.

Teams have been using the relatively quiet cruise phase to test spacecraft systems, including the Schiaparelli lander and the radio unit that will be used to relay data from rovers on Mars, and to check TGO’s four science instruments.

Thank you for liking

You have already liked this page, you can only like it once!

Astra’s 1st orbital test launch fails during first-stage engine burn

By Mike Wall 12 September 2020

But Astra wasn’t expecting perfection.

Astra’s first orbital mission got off the ground, but it soon came back down again.

The California-based spaceflight startup launched its first orbital test flight tonight (Sept. 11), sending its two-stage Rocket 3.1 skyward from the Pacific Spaceport Complex in Alaska at 11:19 p.m. EDT (7:19 p.m. local Alaska time and 0319 GMT on Sept. 12).

The 38-foot-tall (12 meters) booster, which was carrying no payloads, didn’t make it all the way to the final frontier.

«Successful lift off and fly out, but the flight ended during the first-stage burn. It does look like we got a good amount of nominal flight time. More updates to come!» Astra tweeted tonight.

It didn’t take long for an update to arrive.

«Preliminary data review indicates the rocket performed very well. Early in the flight, our guidance system appears to have introduced some slight oscillation into the flight, causing the vehicle to drift from its planned trajectory leading to a commanded shutdown of the engines by the flight safety system,» Astra wrote in a blog post early Saturday morning (Sept. 12).

The failure was no shock; debut flights rarely go swimmingly, and Astra had explicitly said it was not expecting perfection on this one. In a prelaunch mission description, company representatives wrote that the primary objective was to achieve a nominal first-stage burn, which would keep Astra on track to reach orbit within three flights.

Читать еще:  Что такое эквивалентный асинхронный двигатель

That didn’t happen, but it appears the company will still have a fair bit of data to analyze ahead of the next attempt. And Astra still aims to get to orbit in three tries or fewer.

«We didn’t meet all of our objectives, but we did gain valuable experience, plus even more valuable flight data,» company representatives wrote in the blog post. «This launch sets us well on our way to reaching orbit within two additional flights, so we’re happy with the result.»

We are excited to have made a ton of progress on our first of three attempts on our path to orbit! We are incredibly proud of our team; we will review the data, make changes and launch Rocket 3.2, which is nearly complete. : @johnkrausphotos pic.twitter.com/K0R7A0Q8wcSeptember 12, 2020

Astra plans to provide cost-effective, dedicated rides to space for small satellites, which are becoming more and more capable. The company’s website currently offers delivery services to a 310-mile-high (500 kilometers) orbit for payloads that weigh between 110 lbs. and 330 lbs. (50 to 150 kilograms).

Another California-based company, Rocket Lab, has a stranglehold on this side of the growing smallsat launch market at the moment, but Astra thinks it can carve out a sizable niche for itself by offering a cheaper alternative.

«What we’re trying to do is build a service that has a lower cost to operate, and a lower cost to provide the launch service,» Astra CEO Chris Kemp said during a teleconference with reporters on July 30. «That involves a much cheaper rocket, a highly automated factory, a highly automated launch operation and, really, just a real focus on efficiency and removing costs from every aspect of the service so that we can achieve scale and ultimately drive costs down through economies of scale and production.»

(SpaceX’s Falcon 9 rocket and other big boosters are increasingly lofting small spacecraft as well, but generally as piggyback «rideshares» on missions whose chief purpose involves delivering one or more big satellites to orbit. Rocket Lab offers dedicated rides for small satellites, as Astra plans to do as well.)

Thanks, @elonmusk. We appreciate that and are encouraged by the progress we made today on our first of three flights on our way to orbit https://t.co/CrH8iBYNpSSeptember 12, 2020

Astra had initially planned to launch its first orbital mission in February or March of this year, as part of the $12 million DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) Launch Challenge. But bad weather and technical issues with Rocket 3.0, the booster scheduled to make that flight, prevented the company from meeting the competition’s narrow launch window.

Rocket 3.0 was damaged in late March, during preparations for another launch attempt that was not affiliated with the DARPA Launch Challenge. So the orbital-liftoff milestone fell to its successor, Rocket 3.1. Bad weather and technical issues pushed Rocket 3.1’s flight back several times, until tonight.

Tonight’s launch was the third overall for Astra, which attempted suborbital flights with two earlier rocket iterations in 2018.

Editor’s note: This story was updated at 12:10 p.m. EDT on Sept. 12 with new details about the launch from Astra’s blog post.

Mike Wall is the author of «Out There» (Grand Central Publishing, 2018; illustrated by Karl Tate), a book about the search for alien life. Follow him on Twitter @michaeldwall. Follow us on Twitter @Spacedotcom or Facebook.

Удельный импульс

Уде́льный и́мпульс, удельный импульс тяги [1] — показатель эффективности реактивного двигателя или ракетного топлива (топливной пары, рабочего тела). Иногда для реактивных двигателей используется синоним «удельная тяга» (термин имеет и другие значения), при этом удельная тяга применяется обычно во внутренней баллистике, в то время как удельный импульс — во внешней баллистике. Размерность удельного импульса, если известна масса (в кг), есть размерность скорости, в системе единиц СИ это метр в секунду. Если же вместо массы известен вес (в ньютонах) то размерностью удельного импульса является секунда. Удельный импульс топлива, выраженный в секундах, имеет физический смысл максимального времени, в течение которого данное топливо в невесомости может придавать постоянное ускорение в 1 «g» постоянной массе, равной начальной массе топлива, в предположении идеального теоретически возможного двигателя.

Содержание

  • 1 Определения
  • 2 Сравнение эффективности разных типов двигателей
  • 3 См. также
  • 4 Примечания
  • 5 Ссылки

Определения [ править | править код ]

Уде́льный и́мпульс — характеристика реактивного двигателя, равная отношению создаваемого им импульса (количества движения) к расходу топлива (обычно массовому, но может соотноситься и, например, с весом или объёмом топлива). Чем больше удельный импульс, тем меньше топлива надо потратить, чтобы получить определённое количество движения. Теоретически удельный импульс равен скорости истечения продуктов сгорания, фактически может от неё отличаться. Поэтому удельный импульс называют также эффективной (или эквивалентной) скоростью истечения продуктов сгорания.

Читать еще:  Характеристика автомобильно бензинового двигателя

Уде́льная тя́га — характеристика реактивного двигателя, равная отношению создаваемой им тяги к массовому расходу топлива. Измеряется в метрах в секунду (м/с = Н·с/кг = кгс·с/т.е.м.) и означает, в данной размерности, сколько секунд данный двигатель сможет создавать тягу в 1 Н, истратив при этом 1 кг топлива (или тягу в 1 кгс, истратив при этом 1 т.е.м. топлива). При другом толковании удельная тяга равна отношению тяги к весовому расходу топлива; в этом случае она измеряется в секундах (с = Н·с/Н = кгс·с/кгс) — это значение можно рассматривать как время, в течение которого двигатель может развивать тягу в 1 кгc, используя массу топлива в 1 кг (то есть весом 1 кгс). Для перевода весовой удельной тяги в массовую её надо умножить на ускорение свободного падения (принимаемое равным 9,80665 м/с² [2] ) [комм. 1] .

Формула приближённого расчёта удельного импульса (эффективной скорости истечения) для реактивных двигателей на химическом топливе выглядит так:

I y = 16 641 ⋅ T k u M ⋅ ( 1 − p a p k M ) , =>>>cdot left(1->>>>Mright)>>,>

где Tk — температура газа в камере сгорания (разложения); pk — давление газа в камере сгорания; pa — давление газа на выходе из сопла; М — молекулярная масса газа в камере сгорания (средняя молекулярная масса всех газообразных продуктов сгорания, с учётом концентрации каждого с размерностью гр/моль); u — коэффициент, характеризующий теплофизические свойства газа в камере (обычно u ≈ 15 ). Как видно из формулы в первом приближении, чем выше температура газа, чем меньше его молекулярная масса истекающих газов, чем выше давление в камере сгорания и чем ниже давление в окружающем пространстве, тем выше удельный импульс [3] . Текущую формулу можно брать за основу для расчёта импульса с фиксированной степенью расширения сопла при разных давлениях окружающей среды, то есть для атмосферных двигателей. В случае вакуумных двигателей применяется большая степень расширения сопла, которая позволяет получать увеличение эффективности на 10-20% при тех же внутренних параметрах и давлении на срезе сопла до 10-100 Па. Размерность в вышеприведённой формуле в скобках при отношении давлений не соответствует.

Удельный импульс двигателя имеет разные значения в вакууме и в среде (в частности, в воздухе). Он всегда меньше в среде, чем в пустоте. Удельный импульс равен [4] :

I sp = F thrust m ˙ ⋅ g 0 >=>><>cdot g_<0>>>>

  • F — тяга двигателя (в килограмм-силы);
  • g o >— ускорение свободного падения на уровне моря,
  • m ˙ = d m / d t >=dm/dt>— массовый расход топлива,

Если сила выражена в килограмм-силы то формула принимает вид [2] :

I y ( p ) = F m ˙ = v eff = v a + ( p a − p ) S / m ˙ , (p)=>>=v_>=v_+(p_-p)S/>,>

  • v eff >>— эффективная скорость истечения,
  • v a — действительная скорость истечения на выходном сечении сопла,
  • p a — давление на выходном сечении сопла,
  • p — давление невозмущенной окружающей среды,
  • S — площадь выходного сечения сопла [2] .

Иногда рассматривают также объёмный удельный импульс I y V = F / V ˙ , =F/>,> определяемый не по массовому, а по объёмному расходу топлива V ˙ = d V / d t . >=dV/dt.> Очевидно, что объёмный удельный импульс связан с массовым удельным импульсом следующим соотношением:

I y V = I y ρ , =I_rho ,>

где ρ — плотность топлива [2] .

Сравнение эффективности разных типов двигателей [ править | править код ]

Удельный импульс является важным параметром двигателя, характеризующим его эффективность. Эта величина не связана напрямую с энергетической эффективностью топлива и тягой двигателя, например, ионные двигатели имеют очень небольшую тягу, но благодаря высокому удельному импульсу находят применение в качестве маневровых двигателей в космической технике.

Для воздушно-реактивных двигателей (ВРД) величина удельного импульса на порядок выше, чем у химических ракетных двигателей за счёт того, что окислитель и рабочее тело поступают из окружающей среды и их расход не учитывается в формуле расчёта импульса, в которой фигурирует только массовый расход горючего. Однако использование окружающей среды при больших скоростях движения вызывает вырождение ВРД — их удельный импульс падает с ростом скорости. Приведённое в таблице значение соответствует дозвуковым скоростям.

Приведённое значение удельного импульса для жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) соответствует показателям эффективности современных кислородно-водородных ЖРД в вакууме. Наибольшее значение, когда-либо продемонстрированное на практике, было получено с использованием трёхкомпонентной схемы литий/водород/фтор и составляет 542 секунды (5320 м/с), но ей не было найдено практического применения по причине технологических трудностей [5] [6] .

Характерный удельный импульс для разных типов двигателей

Двигатель Удельный импульс Удельная тяга
м/с с
Газотурбинный реактивный двигатель 30 000 (окислитель берётся из окружающей среды) [ источник не указан 1430 дней ] 3 000 [ источник не указан 1430 дней ]
Твердотопливный ракетный двигатель 2650 270
Жидкостный ракетный двигатель 4600 470
Электрический ракетный двигатель 10 000—100 000 [7] 1000—10 000
Ионный двигатель 30 000 3000
Плазменный двигатель 290 000 [ источник не указан 1430 дней ] 30 000 [ источник не указан 1430 дней ]

См. также [ править | править код ]

  • Формула Циолковского
  • Значения удельного импульса при применении гидразина

Примечания [ править | править код ]

  1. ↑ На языке формул это можно записать следующим образом. Тягу двигателя F можно выразить так: F = v eff ⋅ m ˙ , >cdot >,>, где v eff >>— эффективная скорость истечения реактивной струи (м/с), m ˙ = d m / d t >=dm/dt>— скорость расхода массы топлива (кг/с). Таким образом, удельная тяга, как отношение тяги двигателя к массовому расходу топлива определяется как I m = F m ˙ = v eff =>>=v_>>и измеряется в м/c. Если брать отношение тяги к весовому расходу топлива, то I g = F g m ˙ = v eff g =>>>=>>>>, где g — ускорение свободного падения. Величина g m ˙ >>измеряется в величинах 9,81 кг·м/(с·с²) = кгс/с. Таким образом, если тяга выражена в килограмм-силах, удельная тяга получается в секундах.

I y = 16 641 ⋅ T k u M ⋅ ( 1 − p a p k M ) , =>>>cdot left(1->>>>Mright)>>,>

где: M — средняя молекулярная масса продуктов сгорания выраженная в гр/моль, такая формула не может быть верной.

Engineer suffered burn injuries in engine room incident

The Belgian Federal Bureau for the Investigation of Maritime Accidents (FEBIMA) has published its detailed and informative Report 2020/003688 “Report on the investigation into a serious injury on board” the capesize bulk carrier Mineral Temse in May 2020.

What happened

An engineer suffered severe burns when parts of his hands, arms and legs were covered with hot sludge from the sludge discharge line of a switched-off fuel oil separator. The incident occurred when he opened the inspection plug of the sludge discharge line.

The engineer was wearing loose shorts and a t-shirt. The vessel was authorized to sail with an unmanned machinery space.

After first aid on board and telemedicine consultation, the vessel went to port and the engineer was transferred to hospital, where he was diagnosed with 12% total body surface area mixed partial thickness burns.

An engineer suffered severe burns when parts of his hands, arms and legs were covered with hot sludge from the sludge discharge line of a switched-off fuel oil separator. The incident occurred when he opened the inspection plug of the sludge discharge line.

The engineer was wearing loose shorts and a t-shirt. The vessel was authorized to sail with an unmanned machinery space.

After first aid on board and telemedicine consultation, the vessel went to port and the engineer was transferred to hospital, where he was diagnosed with 12% total body surface area mixed partial thickness burns.

What were the causes/why did it happen

The report from FEBIMA concluded the following:

  • The heating and pressurizing of the sludge in the discharge line in case of a complete blockade was not detected as a risk and so the inspection plug was opened very soon after the separator was switched off;
  • Safety rules were not strictly followed outside the daily working hours in the engine room. The victim was not accompanied when inspecting the sludge discharge line and he was not protecting his skin with the necessary PPE. The hot and sticky sludge came into direct contact with the skin of the victim, aggravating the consequences of this accident.

Members may wish to refer to:

Safety Event

Published: 30 March 2021
Download: IMCA SF 09/21

IMCA Safety Flashes
  • 2021
  • 2020
  • 2019
  • 2018
  • 2017
  • 2016
  • 2015
  • 2014
  • 2013
  • More .
Submit a Report

IMCA Safety Flashes summarise key safety matters and incidents, allowing lessons to be more easily learnt for the benefit of all. The effectiveness of the IMCA Safety Flash system depends on Members sharing information and so avoiding repeat incidents. Please consider adding safetyreports@imca-int.com to your internal distribution list for safety alerts or manually submitting information on incidents you consider may be relevant. All information is anonymised or sanitised, as appropriate.

IMCA’s store terms and conditions (https://www.imca-int.com/legal-notices/terms/) apply to all downloads from IMCA’s website, including this document.

IMCA makes every effort to ensure the accuracy and reliability of the data contained in the documents it publishes, but IMCA shall not be liable for any guidance and/or recommendation and/or statement herein contained. The information contained in this document does not fulfil or replace any individual’s or Member’s legal, regulatory or other duties or obligations in respect of their operations. Individuals and Members remain solely responsible for the safe, lawful and proper conduct of their operations.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector