Естественные науки

Оторвёмся же от земли!

Сколько потребуется ракетного топлива, чтобы человек оторвался от земли и провис на небольшой высоте на 5 минут? Общая масса человека и ракетного двигателя без топлива 80 кг, скорость истечения газов из сопла двигателя 2 км/с, ускорение свободного падения 10 м/с2.
Я нашёл вроде и примерно: М0= 80*е*корень(е)= 280 кг.
А вы?
Чисто ракетный не пройдет - химического топлива не хватит.
5 мин - это 300 секунд. Удельный импульс (удельная тяга) 300 секунд - то есть двигатель с топливом или рабочим телом будет способен "висеть на тяге" 300 секунд (плюс-минус с учетом потери массы топлива). А тут ему еще человека всё это время держать. Даже метановый движок (УИ около 420 с) с запасом топлива на такое время будет существенно тяжелее человека. Водородный ещё и потребует прочных баков. Соответственно, только внешняя подача топлива по шлангу, или турбореактивные двигатели самолетного типа (маленькие), у них за счет использования атмосферы УИ может быть раз в 10 больше, то есть можно надеяться вписаться килограммов в 10 (хотя, наверное, на таких маленьких движках эффективность падает).
Ну и джетпак ранцевого вида плохо балансируется и кувыркнется. Или просто спалит ноги рокетмэну.
Александр Морозов
Александр Морозов
60 120
Лучший ответ
Жази Жаксыбек Хотел написать в Дополнениях, но время вышло.
1-ю стадию полёта (разгон и стабилизация на небольшой высоте) не рассматриваю; она трудна для меня.
Ур-е Мещерского в "невекторной" форме: {M+m)dv/dt= -(M+m)g-ud(M+m)/dt (1)
Здесь М - текущая масса топлива; m - суммарная масса человека и "сухой" ракеты; v - скорость истечения газов.
(1) из условия М= М0 (топливо полный бак) при t=0 решается так:
(M0+m)/(M+m)= exp(gt/u) (2)
В момент опустошения бака (М= 0) t= Т= 5 мин= 300 с , (M0+m)/m= exp(gT/u), или
М0= m[e^(gT/u)-1]= 80*[e^(10*300/2000)-1]= 80*[e^(3/2)-1]= 280 кг.
Есть возражения?
300 литров
в реалии литр в секунду. шо похоже на то что я насчитал.
300 л. невесомого условного топлива тута образец
Вики пишет что вес реактивного ранца 2012 год 55кг это досточно чтобы оторваться от земли минимум на минуту и перемещаться со скоростью около 100км в час грубо говоря 30м/с*60с= 1 миля примерно и веса человека около 80кг.
По запросу jet pack
Пишут такде что эта технология уде активно разрабатывается с 60х годов прошлого века.
https://youtu.be/DkZPI5m9SIE?si=uEfjr3NljWzIRf9R
Посчитать я ничего не могу не инженер.
Думаю вес щависит от топлива так как там написанно есть версии на водороле и на керосине. Думаю что водород и кислород можно хранить только в баллонах под огромным давлением а в жимдком виде не знаю какой минимальный размер термоса будет, так он кроме того активно испаряется и недоступен.
Нужно исходить из следущих ограничений ранец должен быть транспонтабелен человеком
Іра Дума
Іра Дума
69 487
9
И.
Ирина .
5

Похожие вопросы