Иткің күші және оның түрлері

Кіріспе

Реакция күші

Төш – Ньютонның үшінші заңымен сандық түрде сипатталатын реакция күші. Жүйе массаны бір бағытта шығарып немесе жылдамдатқанда, үдетілген масса сол жүйеге тең шамадағы, бірақ қарама-қарсы бағытталған күшті тудырады. Бетке перпендикуляр немесе нормаль бағытта қолданылатын күш те төш деп аталады. Күш, демек төш, Халықаралық бірліктер жүйесінде (СИ) ньютонмен (символы: N) өлшенеді және 1 килограмм массаны секундына 1 метр жылдамдықпен үдетуге қажетті шаманы көрсетеді. Механикалық инженерияда негізгі жүктемеге перпендикуляр (мысалы, параллель спиральді тісті дөңгелектерде) күш статикалық төш деп аталады.

Мысалдар

Белгілі бір қанатты ұшақтың қозғалтқыш жүйесі, ұшақ ұшып бара жатқан бағытқа қарама-қарсы ауаны итеру арқылы алға жылғалы күшті тудырады. Бұл, винт қанаттарының айналуы, реактивті қозғалтқыштың итергіш сәулесі, немесе ракеталық қозғалтқыштан ыстық газдарды шығару сияқты әртүрлі тәсілдермен жүзеге асырылуы мүмкін. Кері жылғалы күшті, қонудан кейін тежеуге көмектесу үшін өзгермелі қанатты винттердің бұрылуын кері қайтару арқылы немесе реактивті қозғалтқыштағы жылғалы күшті кері бағыттау құрылғысын пайдалану арқылы жасауға болады. Роторлық қанатты ұшақтар роторларды пайдаланады, ал V/STOL ұшақтары (көлденең және тік қону/ұшу) ұшақтың салмағын көтеріп, алға жылғалы күш беру үшін винттерді немесе қозғалтқыштың итергіш күшін қолданады. Моторлық қайықтың винті айналғанда жылғалы күш тудырады және суды артқа итеріп жібереді. Ракета, оның құю камерасынан ракеталық қозғалтқыш соплосы арқылы үдетілген газдардың импульсінің уақыт бойынша өзгеру жылдамдығына тең, бірақ бағытымен қарама-қарсы жылғалы күш арқасында алға жылжиды. Бұл, ракетаға қатысты газдардың шығу жылдамдығы, массаның шығарылу уақытының жылдамдығы, немесе математикалық тұрғыдан: T – тудырылған жылғалы күш (күш), – уақытқа қатысты массаның өзгеру жылдамдығы (газдардың массалық ағыны), ал v – ракетаға қатысты өлшенген газдардың жылдамдығы. Ракета тік бағытта ұшу үшін, ұшып көтерілген кездегі бастапқы жылғалы күш, салмағынан артық болуы керек. Ғарыш кемесінің үш негізгі қозғалтқышының әрқайсысы 1.8 меганьютондық күшті өндіре алады, ал Ғарыш кемесінің екі қатты отынды ракеталық қозғалтқышының әрқайсысы 29.4 МН күшті өндіреді. Ал, EVA (адамдардың ғарышта жұмыс істеуі кезіндегі) құтқаруға арналған жеңілдетілген көмек құралы (SAFER) әрқайсысының 24 қозғалтқышы бар. Ауамен тыныс алатын қозғалтқыштар санатында, радиоарналы ұшақтар үшін әзірленген AMT USA AT 180 реактивті қозғалтқышы 90 Н (20 фунт) жылғалы күш береді. Гиннестің рекордтар кітабында "әлемдегі ең қуатты коммерциялық реактивті қозғалтқыш" деп танылған Boeing 777 300ER ұшағына орнатылған GE90 115B қозғалтқышының күші 569 кН (127,900 фунт) құрайды, бірақ одан кейін жаңа Boeing 777X ұшағына орнатылған GE9X қозғалтқышы 609 кН (134,300 фунт) күшімен оны басып өтті.

A fixed wing aircraft propulsion system generates forward thrust when air is pushed in the direction opposite to flight. This can be done by different means such as the spinning blades of a propeller, the propelling jet of a jet engine, or by ejecting hot gases from a rocket engine. Reverse thrust can be generated to aid braking after landing by reversing the pitch of variable pitch propeller blades, or using a thrust reverser on a jet engine. Rotary wing aircraft use rotors and thrust vectoring V/STOL aircraft use propellers or engine thrust to support the weight of the aircraft and to provide forward propulsion. A motorboat propeller generates thrust when it rotates and forces water backwards. A rocket is propelled forward by a thrust equal in magnitude, but opposite in direction, to the time rate of momentum change of the exhaust gas accelerated from the combustion chamber through the rocket engine nozzle. This is the exhaust velocity with respect to the rocket, times the time rate at which the mass is expelled, or in mathematical terms:

Where T is the thrust generated (force), is the rate of change of mass with respect to time (mass flow rate of exhaust), and v is the velocity of the exhaust gases measured relative to the rocket. For vertical launch of a rocket the initial thrust at liftoff must be more than the weight. Each of the three Space Shuttle Main Engines could produce a thrust of 1.8 meganewton, and each of the Space Shuttle's two Solid Rocket Boosters , together 29.4 MN. By contrast, the simplified Aid For EVA Rescue (SAFER) has 24 thrusters of each. In the air breathing category, the AMT USA AT 180 jet engine developed for radio controlled aircraft produce 90 N (20 lbf) of thrust. The GE90 115B engine fitted on the Boeing 777 300ER, recognized by the Guinness Book of World Records as the "World's Most Powerful Commercial Jet Engine," has a thrust of 569 kN (127,900 lbf) until it was surpassed by the GE9X, fitted on the upcoming Boeing 777X, at 609 kN (134,300 lbf).

Артық итерме

Егер қозғалтқышпен жабдықталған ұшақ T итермелеуін жасап, D қарсылық күшіне тап болса, екеуінің арасындағы айырмасы, T – D, артық итермелеу деп аталады. Ұшақтың дереу өнімділігі көбінесе артық итермелеуге байланысты. Артық итермелеу – вектор шама және итермелеу векторы мен қарсылық күші векторы арасындағы векторлық айырмашылық ретінде анықталады.

Тіреу осьтері

Ұшақтың итермелеу осі – кез келген сәттегі жалпы итермелеу күшінің әрекет бағыты. Ол реактивті қозғалтқыштардың немесе винттердің орналасуына, санына және ерекшеліктеріне байланысты. Әдетте ол қарсылық осінен өзгеше болады. Егер осылай болса, итермелеу осі мен қарсылық осі арасындағы қашықтық көлденең стабилизатордағы аэродинамикалық күшті өзгерту арқылы тежелуге тиіс моментті тудырады. Маңыздысы, бұрынғы 737 модельдерімен салыстырғанда үлкен және төмен орналасқан қозғалтқыштары бар Boeing 737 MAX ұшағында итермелеу осі мен қарсылық осі арасындағы қашықтық артық болды, бұл кейбір ұшу режимдерінде ұшақ мұрының көтерілуіне себеп болды, сондықтан биіктік басқару жүйесі, MCAS қажет болды. MCAS жүйесінің бастапқы нұсқалары ұшу кезінде бұзылып, 2018 және 2019 жылдары 300-ден астам адамның қаза тауына себеп болды.