排気速度計算機

歴史的背景

排気速度の概念は、20世紀初頭のロケット推進の研究から生まれました。コンスタンチン・ツィオルコフスキー、ロバート・ゴダード、ヘルマン・オベルトは、現代のロケット工学の基礎を築く上で重要な貢献を果たしました。排気速度は、ロケットエンジンの効率を決定する上で基本的なものであり、ツィオルコフスキーのロケット方程式における重要なパラメーターです。

式

排気速度の式は次のとおりです。

\[ V = \frac{F - (p_e - p_a) \cdot A}{\dot{m}} \]

ここで:

• \( V \) は排気速度 (m/s)、
• \( F \) は推力 (N)、
• \( p_e \) は出口圧力 (N/m²)、
• \( p_a \) は大気圧 (N/m²)、
• \( A \) は排気面積 (m²)、
• \( \dot{m} \) は質量流量 (kg/s)。

例題

ロケットエンジンが50,000 Nの推力を発生し、出口圧力が120,000 N/m²、大気圧が101,325 N/m²、排気面積が1.2 m²、質量流量が45 kg/sの場合、排気速度は次のように計算されます。

\[ V = \frac{50000 - (120000 - 101325) \cdot 1.2}{45} \approx 831.25 \, \text{m/s} \]

よくある質問

ロケット科学における排気速度とは何ですか?

• これは、ロケットから排出される排ガスの線形流速を指し、エンジンの推力と効率を決定します。

排気速度が重要なのはなぜですか?

• 排気速度が高いほど、ロケットの効率が高くなり、消費される燃料単位あたりの推力が大きくなります。

大気圧は排気速度に影響を与えますか?

• はい、出口圧力と大気圧の差は、推力、ひいては排気速度に影響を与えます。