İçeriğe atla

Özgül itici kuvvet

Özgül itici kuvvet (genellikle Isp gösterilir) roket ve jet motorlarının verim oranını tanımlamak için kullanılan bir yöntemdir. Kullanılan itici yakıt miktarı ile ilgili olarak itici kuvvetin türevini belirtir. Başka bir deyişle, itme kuvveti birim zamanda kullanılan itici yakıt miktarına bölünür.[1] İtici yakıt "miktarı" kütlece (örneğin kilogram) verilirse, bu durumda özgül itici kuvvet hız birimine sahip olur. İtici yakıt miktarı ağırlıkça (örneğin kilogram-kuvvet) verilirse, o zaman da özgül itici kuvvet zaman birimi ile ifade edilir. Özgül itici kuvvetin iki sürümü arasındaki dönüşüm sabiti g dir.[2] Özgül itici kuvvet ne kadar yüksekse, belirli bir itme kuvveti için gerekli itici yakıt akış hızı o kadar az olur ve bu durumda Tsiolkovsky roket denkleminde bahsi geçen delta-v için roketin daha az itici yakıta ihtiyacı olur.

Gerçek egzoz hızı aslında aracın arkasından püskürtürek bıraktığı egzozun ortalama hızıdır. Etkin egzoz hızı aynı itme kuvvetini vermek için yanarak, araçtan ayrılmak zorunda kalan itici yakıtın saniyedeki hızıdır. Uzay boşluğunda çalışan bir roket için bu ikisi de hemen hemen aynı olsa da, hava emen bir jet motoru için bu ikisi tamamen farklıdır. Çünkü jet motorlarında ekstra itme kuvveti hızlanan havayla sağlanır. Özgül itici kuvvet ve etkin egzoz hızı orantılıdır.

Özgül itici kuvvet motorları kıyaslamak için kullanışlı bir değerdir, otomobiller için 100 kilometre başına litre ya da galon başına mil gibi kullanılır. Daha yüksek özgül itici kuvvetli bir itme yöntemi daha fazla itici yakıt verimliliği demektir.[1] Aynı şeyi ölçen diğer bir nicelik ise genellikle hava emen jet motorları için kullanılan özgül yakıt tüketimidir. Özgül yakıt tüketimi, özgül itici kuvvet ve etkin egzoz hızı ile ters orantılıdır.

Örnekler

Model roketçilik

Özgül itici kuvvet ayrıca model roket motorlarında performans ölçümü için kullanılır. Estes' in roket motorları için beyan ettiği bazı özgül itici kuvvet değerleri şunlardır:[3] Estes Industries model roket parçaları konusunda tanınmış, Amerikalı büyük bir satıcıdır. Model roket motorlarında üreticiler karabarut itici yakıtı kullandıklarından ötürü, model roket motorlarının özgül itici kuvveti diğer birçok roket motorlarından çok daha düşüktür. Model roket motorlarının yanma hızı da çok sıkı denetlenmektedir.

Piyasada bulunan değişik Estes roket motorlarının özgül itici kuvvetleri
MotorToplam itici kuvvet (Ns)Yakıt Ağırlığı (N)Özgül itici kuvvet (s)
Estes A10-3T2.5.037067.49
Estes A8-32.5.030681.76
Estes B4-25.0.081661.25
Estes B6-45.0.061281.76
Estes C6-310.122381.76
Estes C11-510.107892.76
Estes D12-320.244381.86
Estes E9-630.350885.51

Yararlanılan kaynaklar

  1. ^ a b "What is specific impulse?". Qualitative Reasoning Group. 4 Temmuz 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Ekim 2011. 
  2. ^ "Specific impulse". NASA. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Ekim 2011. 
  3. ^ Estes 2011 Katalog http://www.acsupplyco.com/estes/estes_cat_2011.pdf 19 Kasım 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Roket</span> itiş için kullanılan pirokinetik motor; yanıcı silah için bkz. Q2037215

Roket bir uzay aracı, hava aracı, araç, atkı veya bombadır. Roket, roket motorundan itme gücü elde eder. Roket motoru egzozu tamamen roket içinde taşınan roket itici yakıtından oluşur. Roket motorları etki ve tepki ile çalışır ve sadece egzozlarını yüksek hızda ters yönde dışarı atarak roketleri ileri doğru iter ve bu nedenle uzay boşluğunda çalışabilir. Etimolojik kökeni İtalyancada "bobin" anlamına gelen rocchetto olup, silindirik şekil benzerliğinden ötürü modern anlamında sahiplenilen kelimenin kullanımı 20. yüzyıl başlarında savaş gemilerinin öz itmeli ateşleme mermilerine dayanmaktadır. Türk Dil Kurumuna göre Türkçeye Fransızca roquette kelimesinden geçmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Turbofan</span> jet motor türü

Turbofan, itişi egzoz gazıyla beraber, ön kısımdaki geniş fanla da sağlanan güvenilir ve bakımı kolay jet motoru tipidir. Ön kısmı büyük, arka kısmı koni şeklinde ve daha küçüktür. Genelde yolcu uçaklarında kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Model roket</span>

Aynı zamanda, düşük güç roketi olarak da bilinen model roket alçak irtifalara ulaşmaya göre tasarlanan ve çeşitli yöntemlerle kurtarılan küçük bir roketdir.

Astrodinamik'te delta-v kavramı tam anlamıyla "hızdaki değişiklik" demek olmasına rağmen belirli bir anlamı vardır: sayıl olup sürat birimlerini alarak bir yörünge manevrası yapabilmek, başka bir ifadeyle bir rotadan başka bir rotaya geçmek için gerekecek olan "gayreti" hesaplar.

<span class="mw-page-title-main">Scramjet</span> jet motor türü

Scramjet bir ramjet çeşidi olup farklı olarak supersonik yanma odasına sahiptir. Havanın sıkıştırılarak alındığı, yakıtın yakıldığı yanma odası ve egzozun giriş hızından daha hızlı ayrıldığı lüleye (nozzle) sahiptir. Ticari jet motorları havanın motor içine alınıp sıkıştırılması için kompresör kullanır, daha sonra sprey halindeki yakıt sıkıştırılmış havayla birlikte ateşlenerek geriye doğru gider ve thrust oluşturur. Scramjet havayı sıkıştırmak için uçağın hızını kullanır, yani çok az hareketli parçaya ihtiyaç duymaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Jet motoru</span> fosil yakıtlı motor türü

Jet motoru veya diğer adıyla tepkili motor, atmosferden aldığı havayı sıkıştırıp jet yakıtıyla yakarak ısıtan havacılık motoru. Bu ısıtma sonucunda ortaya çıkan gazları, hızla dışarı püskürterek, ters yönde bir itiş gücü oluşturur ve bu güçle, motorun bağlı olduğu aracın hareket etmesi sağlanır. Bu motorlar, Newton'ın hareket yasalarına bağlı olarak geliştirilmiştir. Bu yasaya göre; her etki eşit büyüklükte ve ters yönde bir tepki doğurur.

Şeker itici yakıtı model roketler için yapılan ve yakıt olarak şeker ve oksitleyici içeren bir roket itici yakıtı çeşididir. İtici yakıt üç bileşene ayrılabilir: yakıt, oksitleyici ve katkı maddeleri. Yakıt şekerdir; en yaygın kullanılan şeker sakkarozdur. En yaygın oksitleyici ise potasyum nitrat (KNO3)dır. Katkı maddeleri ya katalizör olarak ya da havalanış veya uçuş estetiğini artırmak amacıyla birçok farklı madde olabilir. Geleneksel şeker itici yakıt formülasyonu genellikle 65:35 oksitleyici - yakıt oranında hazırlanır.

Karabarut roket motoru bir model roketi, içerisindeki karabarutun çok hızlı bir biçimde yanması sayesinde fırlatır. Karabarut roket itici yakıtları odun kömürü, kükürt, potasyum nitrat ve bağlayıcı olarak kullanılan dekstrin den oluşur. Karabarutun yanma oranını değiştirmek için her bir bileşenin miktarında düzenlemeler yapılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Katı yakıtlı roket motoru</span>

Katı yakıtlı roket motoru yakıt ve oksitleyicisi katı fazda olan bir roket motoru türüdür. Askerî füze sistemlerinde, uydu fırlatma sistemlerinde ve hava yastıklarında kullanılmaktadır. Çinliler tarafından geliştirilmiştir ve 13. yüzyılın başlarından itibaren Çinliler, Persler, Moğollar ve Hintler tarafından savaşlarda kullanılmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Roket motoru</span>

Roket motoru, genellikle yüksek sıcaklıktaki gaz olan yüksek hızlı itici bir sıvı jeti oluşturmak için tepkime kütlesi olarak depolanmış roket itici gazlarını kullanır. Roket motorları, Newton'un üçüncü yasasına göre kütleyi geriye doğru fırlatarak itme üreten tepki motorlarıdır. Çoğu roket motoru, gerekli enerjiyi sağlamak için reaktif kimyasalların yanmasını kullanır, ancak soğuk gaz iticileri ve nükleer termal roketler gibi yanmayan biçimleri de mevcuttur. Roket motorları tarafından tahrik edilen araçlara genellikle roket denir. Roket araçları, çoğu yanmalı motorun aksine kendi yükseltgen taşır, bu nedenle roket motorları, uzay aracını ve balistik füzeleri itmek için bir boşlukta kullanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Model roket motoru sınıflandırması</span>

Model roketler ve yüksek güç roketlerine yönelik motorlar, A dan en büyük O ya kadar bir dizi harfle belirlenmiş aralıktaki toplam itici kuvvete göre sınıflandırılır. A sınıfının toplam itici kuvveti 1.26 newton-saniye ile 2.5 N•s arasındadır. Her bir sınıf önceki sınıfın toplam itici kuvvetinin iki katı olduğundan B sınıfının toplam itici kuvveti 2.51 - 5.00 N•s olur. Amatör roketçilik alanında O nun ötesinde sınıflandırılmış motorlar da vardır.

<span class="mw-page-title-main">Merlin (roket motoru ailesi)</span>

Merlin, SpaceX tarafından Falcon 1 ve Falcon 9 fırlatma araçlarında kullanılmak üzere geliştirilmiş olan bir roket motorları ailesidir. SpaceX, Merlin motorlarını ayrıca Falcon Heavy fırlatma aracında da kullanmayı planlamaktadır. Merlin motorları gaz-üreteci güç döngüsü içinde roket yakıtı olarak RP-1 ve Sıvı oksijen kullanır. Merlin motoru en başta denizden kurtar(ıl)ma ve tekrar kullanım için tasarlanmıştı.

<span class="mw-page-title-main">Uzay aracı itki sistemi</span> Uzay aracını ivmelendirmeye yarayan her türlü yönteme verilen ad

Uzay aracı itki sistemi ya da Uzay aracı sevk sistemi, uzay aracını ve uyduları ivmelendirmekte kullanılan her türlü yönteme verilen addır. Pek çok farklı yöntem bulunmaktadır. Her yöntemin bazı sakıncaları ve üstün tarafı vardır ve uzay aracı sevki etkin bir araştırma alanıdır. Ancak, günümüzdeki pek çok uzay aracı, aracın arkasından/geri tarafından bir gazı roket motoru çıkışı yüksek hızda geçirmek suretiyle itki/sevk üretir. Bu çeşit bir motora roket motoru denmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Füzyon roketi</span>

Füzyon roketi, verimlilik ve büyük kütleli yakıtlar taşıma gereksinimi olmaksızın uzayda uzun vadeli ivme sağlayabilecek füzyon enerjisi ile çalışan kuramsal bir roket tasarımıdır. Tasarım füzyon enerjisi teknolojisindeki gelişimin bugünkü sınırların ötesinde ve uzay araçlarının yapımının günümüzdekinden daha büyük ve daha karmaşık olmasına dayanır. Daha küçük ve daha hafif füzyon reaktörleri manyetik hapsetme ve plazma kararsızlığının engellemesi için daha karmaşık yöntemlerin keşfi ile gelecekte mümkün olabilir. Füzyon enerjisi daha hafif ve daha yoğunlaştırılmış alternatifler sağlayabilir.

<span class="mw-page-title-main">Elektrikle çalışan uzay aracı itki sistemi</span>

Elektrikle çalışan uzay aracı itki sistemi, uzay aracının hızını elektrik enerjisi kullanarak değiştirir. Bu Uzay aracı itki sistemi türündeki pek çok sistem, yakıtı elektrik kullanarak yüksek hızlarda araçtan atmak suretiyle çalışır, ancak örneğin elektrodinamik kablolar ise doğrudan gezegenin Manyetik alanıyla etkileşerek çalışırlar.

<span class="mw-page-title-main">Hibrit yakıtlı roket</span>

Hibrit-yakıtlı roket, roket motorunda birbirinden farklı fazdaki farklı roket yakıtları kullanan bir rokettir. Bu yakıtlardan biri katı halde ve diğeri ise gaz ya da sıvı haldedir. Hibrit roketinin ortaya çıkışı 75 yıl öncesine kadar takip edilebilir.

<span class="mw-page-title-main">İtiş vektörlemesi</span>

İtiş vektörlemesi, aynı zamanda itme vektörü kontrolü veya TVC, bir uçağın, roketin ya da farklı bir aracın yönelimini ve aracın açısal hızını kontrol etmek amacıyla motordan gelen itişin yönünü manipüle edebilme kabiliyetidir.

<span class="mw-page-title-main">Ters itme</span>

Ters itme, revers veya itme tersindirme, bir uçak motorunun itme kuvvetinin geçici olarak saptırılmasıdır, böylece motorun itiş gücü uçağın önüne doğru yönlendirilerek uçağın yavaşlaması sağlanır. Ters itme sistemleri, iniş esnasında uçağın iniş takımının yere temasından hemen sonra yavaşlamaya yardımcı olmak, frenlerdeki aşınmayı azaltmak ve daha kısa iniş mesafeleri sağlamak için birçok jet uçağında bulunur. Bu tür cihazlar uçağı önemli ölçüde etkiler ve havayollarının güvenli operasyonları için önemli kabul edilir. Ölümcül olanlar dahil olmak üzere, itme geri dönüş sistemlerini içeren kazalar olmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Reaksiyon kontrol sistemi</span>

Reaksiyon kontrol sistemi (RCS) duruş kontrolü ve bazen de tahrik sağlamak için iticileri ve reaksiyon kontrol tekerleklerini kullanan bir uzay aracı sistemidir. Harrier "sıçrayan jet" gibi geleneksel kanatlı uçuş hızlarının altında kısa veya dikey kalkış ve iniş yapan bir uçağın kararlı duruş kontrolünü sağlamak için yönlendirilmiş motor itişinin kullanılması, reaksiyon kontrol sistemi olarak da ifade edilebilir.

<span class="mw-page-title-main">RP-1</span>

RP-1, roket yakıtı olarak kullanılan, görünüm olarak jet yakıtına benzeyen ve çok yüksek düzeyde rafine edilmiş bir kerosen türüdür. RP-1, sıvı hidrojenden daha düşük bir özgül dürtü sağlar, ancak daha ucuzdur, oda sıcaklığında saklanabilir ve patlama tehlikesi çok daha düşüktür. RP-1, özgül enerjisi LH 2'den daha düşük olsa da, özkütlesi ondan fazla olduğundan daha yüksek bir enerji yoğunluğu sağlar. RP-1'in ayrıca oda sıcaklığında alternatif bir sıvı yakıt olan hidrazin kadar çok toksik ve kanserojen tehlikesi de yoktur.