Введение
В аэрокосмической технике, касающейся проектирования воздушных судов, ракет и космических аппаратов, общая эффективность двигательной системы - это эффективность, с которой энергия, содержащаяся в топливе транспортного средства, преобразуется в кинетическую энергию транспортного средства, для ускорения его или для замены потерь из-за аэродинамического сопротивления или гравитации. Математически, это представлено как , где эффективность цикла и является эффективностью движения. Эффективность цикла выражается как процент тепловой энергии в топливе, которая преобразуется в механическую энергию в двигателе, а эффективность движения выражается как доля механической энергии, фактически используемой для движения воздушного судна. Эффективность движения всегда меньше одного, потому что сохранение импульса требует, чтобы выхлопные газы имели некоторую кинетическую энергию, а движущий механизм (будь то винт, реактивный выхлоп или вентилятор с каналом) никогда не является совершенно эффективным. Он в значительной степени зависит от скорости выброса выхлопных газов и скорости воздуха.
In aerospace engineering, concerning aircraft, rocket and spacecraft design, overall propulsion system efficiency is the efficiency with which the energy contained in a vehicle's fuel is converted into kinetic energy of the vehicle, to accelerate it, or to replace losses due to aerodynamic drag or gravity. Mathematically, it is represented as , where is the cycle efficiency and is the propulsive efficiency. The cycle efficiency is expressed as the percentage of the heat energy in the fuel that is converted to mechanical energy in the engine, and the propulsive efficiency is expressed as the proportion of the mechanical energy actually used to propel the aircraft. The propulsive efficiency is always less than one, because conservation of momentum requires that the exhaust have some of the kinetic energy, and the propulsive mechanism (whether propeller, jet exhaust, or ducted fan) is never perfectly efficient. It is greatly dependent on exhaust expulsion velocity and airspeed.
Ракетные двигатели
Уровень выбросов в ракетном двигателе обычно высок из-за высоких температур и давлений сгорания, а также длинной конвергирующей дивергирующей насадки. Он немного меняется с высотой из-за изменения атмосферного давления, но может составлять до 70%. Большая часть остатка теряется в виде тепла в выхлопных газах. Ракетные двигатели имеют немного другую двигательную эффективность, чем воздуходышащие реактивные двигатели, поскольку отсутствие всасываемого воздуха изменяет форму уравнения. Это также позволяет ракетам превышать скорость выхлопных газов. Как и в реактивных двигателях, сопоставление скорости выхлопных газов и скорости транспортного средства дает оптимальную эффективность, в теории. Однако на практике это приводит к очень низкому специфическому импульсу, вызывая гораздо большие потери из-за необходимости экспоненциально большей массы топлива. В отличие от двигателей с канальными трубами, ракеты дают толчок даже при равных скоростях. В 1903 году Константин Циолковский обсудил среднюю эффективность движения ракеты, которую он назвал использованием (utilizatsiya), "доля общей работы взрывчатого материала, переданного ракете", в отличие от выхлопных газов.