超级军网航天及轨道运行的一些基本知识和公式
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/28 04:02:40
个人汇总，仅供参考，若有错误，欢迎指正。
目前最先进的固体火箭发动机的比冲，不到液氧/煤油发动机比冲的80%
提高比冲6％以上，对二级半火箭来说，当起飞质量相同时，有效载荷能提高30％以上；假若有效载荷相同，运载火箭起飞重量可降低20％
比冲的定义：
比冲 = 发动机推力 / 推进剂消耗率
比方说假定YF100的海平面推力是120吨，用国际单位制就是1176千牛，推进剂每秒消耗0.4吨（400千克），那么比冲就是1176k/400 = 2940 N.s/kg，或者说是2940米/秒。
但是一般来说，比冲常常用秒作为单位，那就把刚才的值再除以重力加速度g=9.8米/秒^2，得到的值是300秒。这个时候，发动机推力使用的单位用吨，推进剂消耗率用吨/秒，或者推力用千克，消耗率用千克/秒。
平常说推力多少吨，其实不怎么规范，标准的物理单位应该是吨力。
既然 比冲 = 发动机推力 / 推进剂消耗率，那么，推进剂消耗率 = 发动机推力 / 比冲。注意单位就行了。
卫星圆轨道速度=周长/周期。
卫星在椭圆轨道上运行的参数及公式：
个人汇总，仅供参考，若有错误，欢迎指正。
目前最先进的固体火箭发动机的比冲，不到液氧/煤油发动机比冲的80%
提高比冲6％以上，对二级半火箭来说，当起飞质量相同时，有效载荷能提高30％以上；假若有效载荷相同，运载火箭起飞重量可降低20％
比冲的定义：
比冲 = 发动机推力 / 推进剂消耗率
比方说假定YF100的海平面推力是120吨，用国际单位制就是1176千牛，推进剂每秒消耗0.4吨（400千克），那么比冲就是1176k/400 = 2940 N.s/kg，或者说是2940米/秒。
但是一般来说，比冲常常用秒作为单位，那就把刚才的值再除以重力加速度g=9.8米/秒^2，得到的值是300秒。这个时候，发动机推力使用的单位用吨，推进剂消耗率用吨/秒，或者推力用千克，消耗率用千克/秒。
平常说推力多少吨，其实不怎么规范，标准的物理单位应该是吨力。
既然 比冲 = 发动机推力 / 推进剂消耗率，那么，推进剂消耗率 = 发动机推力 / 比冲。注意单位就行了。
卫星圆轨道速度=周长/周期。
卫星在椭圆轨道上运行的参数及公式：
宇宙航行的基本公式-齐奥尔科夫斯基公式：速度增量= 比冲*ln(m0/m1)
m0为航天器变轨前的质量，m1为航天器变轨后的质量，质量的变化等于消耗的燃料质量。一般发动机推力大则变轨时间短，发动机推力小则变轨时间长。
卫星在月球200公里圆轨道的速度为1590m/s，在100公里圆轨道的速度为1633m/s，在15公里圆轨道的速度为1672m/s。
卫星在100*15椭圆轨道上近地点速度为1692m/s，在远地点的速度为1614m/s。
宇宙航行的基本公式-齐奥尔科夫斯基公式：速度增量= 比冲*ln(m0/m1)
m0为航天器变轨前的质量，m1为航天器变轨后的质量，质量的变化等于消耗的燃料质量。一般发动机推力大则变轨时间短，发动机推力小则变轨时间长。
卫星在月球200公里圆轨道的速度为1590m/s，在100公里圆轨道的速度为1633m/s，在15公里圆轨道的速度为1672m/s。
卫星在100*15椭圆轨道上近地点速度为1692m/s，在远地点的速度为1614m/s。
所以可以根据100X100和15X100轨道的远地点速度差，大致推算消耗的燃料。
月球半径1738*1000米
月球质量M=7.349*10^22千克
引力常数G=6.67*10^-11
(G*M)^0.5=2213997.0641
月球质量M=7.349*10^22千克
引力常数G=6.67*10^-11
(G*M)^0.5=2213997.0641
轨道速度的计算
椭圆轨道速度公式：
v = (GM(2/r - 1/a))^0.5
G：万有引力常数
M：中心天体质量
r：卫星与中心天体质心的距离
a：半长轴
圆轨道特殊情况：
v = (GM/(h + R))^0.5
h：轨道高度
R：中心天体半径
远、近拱点特殊情况：
va = (GM(ha + R)/(hp + R)/a)^0.5
vp = (GM(hp + R)/(ha + R)/a)^0.5
va：远拱点速度
vp：近拱点速度
ha：远拱点高度
hp：近拱点高度
实例：
200 km LEO：
h = 200 km
v = 7785 m/s
800 km SSO：
h = 800 km
v = 7452 m/s
GEO：
h = 35786 km
v = 3075 m/s
100 km月球圆轨道：
h = 100 km
M = 7.3477 x 10^22 kg
R = 1738 km
v = 1633 m/s
标准GTO：
ha = 35786 km
hp = 200 km
va = 1598 m/s
vp = 10240 m/s
地月转移轨道：
ha = 380000 km
hp = 200 km
vp = 10917 m/s
椭圆轨道速度公式：
v = (GM(2/r - 1/a))^0.5
G：万有引力常数
M：中心天体质量
r：卫星与中心天体质心的距离
a：半长轴
圆轨道特殊情况：
v = (GM/(h + R))^0.5
h：轨道高度
R：中心天体半径
远、近拱点特殊情况：
va = (GM(ha + R)/(hp + R)/a)^0.5
vp = (GM(hp + R)/(ha + R)/a)^0.5
va：远拱点速度
vp：近拱点速度
ha：远拱点高度
hp：近拱点高度
实例：
200 km LEO：
h = 200 km
v = 7785 m/s
800 km SSO：
h = 800 km
v = 7452 m/s
GEO：
h = 35786 km
v = 3075 m/s
100 km月球圆轨道：
h = 100 km
M = 7.3477 x 10^22 kg
R = 1738 km
v = 1633 m/s
标准GTO：
ha = 35786 km
hp = 200 km
va = 1598 m/s
vp = 10240 m/s
地月转移轨道：
ha = 380000 km
hp = 200 km
vp = 10917 m/s
增加比冲的好方法是增大介质推进速率，比如离子发动机。
百度王 发表于 2010-11-7 17:55 
离子推进器、电推进器的共同特点是比冲大，但推力小。所以它确实省燃料，但要想产生变轨所需的推力，一个卫星上估计得装几万台推进器……所以现在只能拿它当微推进器进行高精度姿控，短时间内不可能用于轨控。而且这类推进器普遍功率较高，对整星的能源系统也是个考验
离子推进器、电推进器的共同特点是比冲大，但推力小。所以它确实省燃料，但要想产生变轨所需的推力，一个卫星上估计得装几万台推进器……所以现在只能拿它当微推进器进行高精度姿控，短时间内不可能用于轨控。而且这类推进器普遍功率较高，对整星的能源系统也是个考验
比冲高推力小的适合星际航行，不适合短时间内冲出大气层。
都是高中知识－ －，我没有看到任何微分方程……
马背上的共和国 发表于 2010-11-8 11:44
所以固推这东西才有用啊，推力大，做第一级，上面级用低温液推，卫星上再按个离子火箭。个人感觉不错。
所以固推这东西才有用啊，推力大，做第一级，上面级用低温液推，卫星上再按个离子火箭。个人感觉不错。
非常好的科普……
虽然这些知识都是高中物理课本的……
虽然这些知识都是高中物理课本的……
给出的都是平均值，所以没有微分，展开，就有了
讲一句摩登的话：
空间扭曲越大的地方，推力就要越大，否则比冲再大也没有用！
空间扭曲越大的地方，推力就要越大，否则比冲再大也没有用！
H2SamHon 发表于 2010-11-9 23:18
任何火箭的设计都是在推重比大于1的情况下再去考虑比冲，尽量使比冲更高。没有谁会笨到在推重比小于1的情况下说比冲如何如何有用，如何如何万能。所以你说的推力更重要是没有意义的，多此一举。
任何火箭的设计都是在推重比大于1的情况下再去考虑比冲，尽量使比冲更高。没有谁会笨到在推重比小于1的情况下说比冲如何如何有用，如何如何万能。所以你说的推力更重要是没有意义的，多此一举。