מתקף סגולי

מתקף סגולי של סוגי מנועים שונים כתלות במספר מאך

מתקף סגולי הוא המתקף, שיוצר מנוע סילון או מנוע רקטי, ליחידת מסה של דלק, והוא מידה ליעילות של המנוע. מתקף הוא תוספת התנע, שהוא מהירות כפול מסה במכניקה קלאסית, לכן מתקף סגולי גבוה פירושו תוספת מהירות גדולה לכל קילוגרם דלק. מתקף סגולי נמדד ביחידות מהירות, ולכן נקרא לעיתים מהירות נחיר אפקטיבית, ובמנועים רקטיים מהירות הפליטה של הגז קרובה לגודל הזה. מתקף סגולי מוגדר לעיתים ליחידת משקל דלק, ובמקרה זה המתקף הסגולי נמדד ביחידות זמן (המעבר בין היחידות דורש הכפלה בתאוצת הכובד, m/s² 9.823).

ככל שהאנרגיה של חומר הדלק גבוהה יותר כך המתקף הסגולי צפוי להיות גבוה יותר. אין לבלבל את המתקף הסגולי עם יעילות המנוע לצריכת אנרגיה, הנצילות, שהיא גודל שונה אשר אינו קשור למתקף הסגולי. דלק עם אנרגיה סגולית רבה יותר אינו מגדיל בהכרח את הנצילות, שאף יכולה לרדת.

דוגמאות

מנועים כימיים המשמשים למעבורות חלל (דלק נוזלי) מספקים מתקף סגולי של כ-450 שניות. המנוע הכימי בעל המתקף הסגולי הגבוה ביותר, 542 שניות, פעל עם תערובת משולשת של ליתיום, פלואור ומימן, אך נוסה רק במעבדה מפאת בעיותיו הרבות.

המתקף הסגולי של מנועי סילון הוא באופן טיפוסי גבוה מזה של מנועים רקטיים, שכן מסת הדלק לא כוללת את החמצן שבאוויר, וחומר הדחף עצמו שהוא גם האוויר. במקרה זה מהירות הנחיר האפקטיבית שונה מאוד מהמהירות האמיתית.

מנועי יונים משתמשים באנרגיה חיצונית להאצת חומר ומספקים לכן מתקף סגולי גבוה ביותר, אך בדחף נמוך מאוד ובריק, ולכן לא ניתן להשתמש בהם להאצת רכב אל החלל.

מנועים ספקולטיביים המשתמשים בתגובות גרעיניות יכולים לספק מתקף סגולי גבוה מאוד וגם דחף גבוה מאוד, כמו פרויקט אוריון שתוכנן אך לא מומש.

מתקף סגולי של סוגי מנועים שונים

סוג מנוע	מתקף סגולי או מהירות נחיר אפקטיבית ביחידות (m/s)	מתקף סגולי בשניות (s)	אנרגיה לקילוגרם חומר נפלט ביחידות (MJ/kg)
מנוע טורבופאן סילוני (Turbofan)	29,000 (מהירות הנחיר בפועל היא בסביבות 300)	3,000	~0.05
מנוע דלק מוצק	2,500	250	3
מנוע דלק נוזלי	4,400	450	9.7
מנוע יונים	29,000	3,000	430
מנוע יונים אלקטרוסטטי (Electrostatic ion thruster)	210,000	21,400	22,500
מנוע מגנטופלסמה (VASIMR)	290,000	3,000 - 12,000	43,000

ניתוח

הקשר בין כוח דחף $\ F_{thrust}$ למתקף סגולי $\ I_{sp}$:

$\ F_{thrust}=I_{sp}\cdot {\frac {dm}{dt}}\cdot g_{0}\,$

כאשר $\ dm/dt$ היא צריכת מסת דלק ליחידת זמן, ו-$\ g_{0}$ היא תאוצת הכובד.

לשם שיגור לחלל של רכב נדרש דלק רב, שעקב מסתו גורם לצריכת דלק רב בהרבה. מתוך המשוואה הקודמת ניתן לכתוב משוואה דיפרנציאלית הקושרת את מסת הרכב שרוצים לשגר, המתקף הסגולי ומסת הדלק הנדרש.

ראו גם

• נצילות, מנוע
• שיגור לחלל

הערות שוליים

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

22367452מתקף סגולי