מתקף סגולי
מתקף סגולי הוא המתקף שיוצר מנוע סילון או מנוע רקטי ליחידת מסה של דלק, והוא מידה ליעילות המנוע. מתקף הוא שינוי בתנע, שהוא מהירות כפול מסה במכניקה קלאסית. לכן מתקף סגולי גבוה פירושו תוספת מהירות גדולה לכל קילוגרם דלק. מתקף סגולי נמדד ביחידות מהירות ולכן לעיתים הוא נקרא מהירות נחיר אפקטיבית. במנועים רקטיים מהירות הפליטה של הגז קרובה לגודל זה. 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 שאנרגיית חומר הדלק גבוהה יותר כך המתקף הסגולי יגדל. אין לבלבל את המתקף הסגולי עם נצילות המנוע (כלומר, יעילות צריכת האנרגיה שלו) שהיא גודל שונה אשר אינו קשור למתקף הסגולי. דלק בעל אנרגיה סגולית רבה יותר אינו מגדיל בהכרח את הנצילות, שאף יכולה לרדת.
דוגמאות
[עריכת קוד מקור | עריכה]מנועים כימיים המשמשים למעבורות חלל (מנועי 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 שמגיע מהאוויר, וחומר הדחף עצמו שהוא גם האוויר. במקרה זה מהירות הנחיר האפקטיבית שונה מאוד מהמהירות האמיתית.
מנועי יונים משתמשים באנרגיה חיצונית למערכת ההנעה (אנרגיה חשמלית מלוחות סולאריים) להאצת חומר ולכן מספקים מתקף סגולי גבוה ביותר, אך בדחף נמוך מאוד ובריק בלבד, 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 (אנ') שתוכנן אך לא מומש.
| 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)[1] | 210,000 | 21,400 | 22,500 |
| מנוע מגנטופלסמה (VASIMR) | 290,000 | 3,000 - 12,000[2] | 43,000 |
ניתוח
[עריכת קוד מקור | עריכה]הקשר בין כוח דחף למתקף סגולי :
כאשר היא צריכת מסת דלק ליחידת זמן, ו- 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.