
【化】 specific impulse
compare; compete; ratio; than
【醫】 proportion; ratio
【經】 Benelux; benelux customs union; benelux economic union
impulse
【機】 impulse
比沖量(specific impulse)是火箭發動機領域衡量推進劑能量轉化效率的核心參數,其國際通用英文術語為"specific impulse"。從工程熱力學角度定義,比沖量表征單位質量推進劑在單位時間内産生的沖量值,數學表達式為:
$$ I_{sp} = frac{F}{dot{m} cdot g_0} $$
其中$F$為發動機推力,$dot{m}$為推進劑質量流量,$g_0$為标準重力加速度(9.80665 m/s²)。該參數直接反映推進系統的能量利用效率,數值越大表明推進劑化學能轉化為推力的效率越高。
根據美國航空航天學會(AIAA)發布的技術标準,比沖量的常用單位存在兩種體系:國際單位制中以秒(s)為量綱,英制單位則采用磅力·秒/磅(lbf·s/lbm)。這種雙重單位體系源于航天工程領域的曆史發展脈絡,實際應用中需注意單位換算關系:1 lbf·s/lbm ≈ 9.81 s。
在火箭發動機設計中,比沖量是決定運載能力的關鍵指标。NASA推進系統手冊指出,液氫液氧發動機的比沖量可達450秒以上,顯著優于固體推進劑的250-300秒範圍。這種差異直接影響火箭的有效載荷系數,例如SpaceX獵鷹9號通過分級燃燒循環技術将其Merlin發動機比沖量提升至311秒,實現了運載效率的突破。
參考文獻:
比沖量(Specific Impulse)是衡量火箭或噴氣發動機燃料效率的核心參數,具體解釋如下:
比沖量指單位質量推進劑産生的沖量,反映發動機将燃料化學能轉化為推力的效率。标準定義為:
基于重量(力): $$I_{sp} = frac{F}{dot{m} cdot g_0}$$
基于質量: $$I_{sp} = frac{F}{dot{m}}$$ 此時單位為m/s,常用于理論推導。
比沖量越高,代表相同推進劑可産生更大速度增量,直接影響火箭的有效載荷和射程。例如,液氫液氧發動機比沖約450秒,優于固體燃料的250秒。
1秒比沖量 ≈ 9.81 m/s(由$g_0$換算而來),例如300秒對應2943 m/s。
提示:如需更詳細的技術參數(如不同發動機的比沖值),可參考航空航天領域的專業文獻。
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