Кажущаяся и реальная скорость космического объекта

Автор: 27.08.2014

Несмотря на то что кажущаяся скорость носит абстрактный характер, она тем не менее в решении задач маневрирования имеет очень большое значение. Практически расчет любого из маневров связан с нахождением кажущейся скорости и ее значение входит в состав исчерпывающих характеристик маневра.
Если скорость истечения газов (рабочего тела) из сопла двигателя постоянна, то величина кажущейся скорости может быть определена по известной формуле Циолковского.
Однако технически трудно создать двигатель, когда скорость истечения газов на протяжении всего времени работы его оставалась бы постоянной. У каждого двигателя, например, существуют переходные режимы, начинающиеся от момента включения его до выхода на заданную величину тяги, и на этом участке скорость истечения газов беспрерывно меняется. В некоторых случаях оказывается целесообразным специальное изменение режима работы двигателя.
Во многих ситуациях, кроме того, возникнет необходимость в преднамеренном изменении направления действия тяги. Например, ракета, стартующая с космодрома Байконур, вначале поднимается вертикально, а затем, по мере набора высоты, специально поворачивается и при выходе на орбиту спутника Земли оказывается повернутой параллельно горизонт.
На этих участках формула Циолковского для расчета кажущейся скорости уже не применима, и баллистики используют более тонкие приемы, математически связанные с так называемыми методами численного интегрирования дифференциальных уравнений движения.
С некоторым приближением можно сказать, что формула Циолковского применяется последовательно на небольших участках, где скорость истечения газов можно положить постоянной, а движение ракеты — прямолинейным.
Из формулы Циолковского следует, что при заданной скорости истечения газов величина кажущейся скорости однозначно определяется значениями начальной (до включения двигателя) и конечной массы (после его выключения) космического аппарата. Разность этих масс означает количество истраченного топлива па разгон аппарата. Следовательно, величина кажущейся скорости может служить мерой расхода топлива на маневр. Решая задачи маневра, баллистики подбирают условия его выполнения так, чтобы кажущаяся скорость была наименьшей.