Vad är raketaerodynamik?

Raketaerodynamik är de krafter som uttrycks på en raketkropp under atmosfärisk flygning, och inkluderar vanligtvis raketmotstånd, raketframdrivning eller raketkraft; raketens vikt; och dess aerodynamiska lyft baserat på kroppens form. Aerodynamiska krafter när det gäller raketer måste också ta hänsyn till ballistik, vilket är den allmänna effekten av gravitation på en raket när den går i vertikal riktning bort från jordens yta och återvänder.

Historien om raketer kan spåras tillbaka till åtminstone 1045 AD. Vid den här tiden använde kineserna dem redan som en form av militär utrustning. Grundläggande raketaerodynamik tenderar därför att ha en mycket bredare kunskapsnivå över hela världen än vad flygplansaerodynamik har.

Aerodynamik verkar på alla kroppar som rör sig genom luften och uppvisar två primära egenskaper: kraft och vektor, eller riktning. Den direkta raketaerodynamiken som verkar på fordonets kaross är drag and lift, där drag är luftens motståndskraft som raketen måste trycka igenom, och ses agera i direkt motsatt riktning mot raketens färdriktning. Lyften verkar vinkelrätt mot raketens rörelse, eller i rät vinkel mot horisonten, och dess storlek beror på formen på raketkroppen och densiteten av luften den passerar genom.

Krafter som lyft och drag är bara relevanta om raketen rör sig jämfört med en annan kropps. Exempel på sådana kroppar inkluderar jorden och verkar i atmosfären. Fullstora raketer som snabbt stiger upp i rymden påverkas inte av lyft- och dragkrafter när de väl är utanför jordens atmosfär.

Lift- och dragelement i raketaerodynamiken påverkas också direkt av raketens vektor, eller dess stigningsvinkel jämfört med jordens yta. Vektorkrafter spelar mer direkt när det gäller en rakets vikt och dragkraft jämfört med dess uppstigningsvinkel. Ju mer dragkraft en raket kan generera jämfört med dess vikt, desto längre kan den stiga från jordens yta innan den får slut på bränsle.

Denna komponent av raketaerodynamik kallas ofta delta v, och beräknas som en ren siffra i frånvaro av luftmotstånd orsakad av atmosfären och gravitationsacceleration som drar raketen nedåt. Raketframdrivningen som krävs för att ett fordon ska få en omloppsbana kallas flykthastighet. För jorden är det en hastighet på cirka 25,000 40,233 miles per timme (5,300 8,530 kilometer i timmen), eller XNUMX XNUMX miles per timme (XNUMX XNUMX kilometer i timmen) på månens yta.