دفع نفاث

الدافع المحدد (عادةً ما يتم اختصاره I _sp) هو مقياس لمدى فعالية استخدام الصاروخ للوقود أو استخدام المحرك النفاث لطاقة دافع. بحكم التعريف، هو الدافع الكلي (أو التغير في الزخم) الذي يتم تسليمه لكل وحدة من الوقود الدافع المستهلك[4] وهو مكافئ من حيث الأبعاد للدفع المتولد مقسومًا على معدل تدفق كتلة الوقود أو معدل تدفق الوزن.[5] إذا تم استخدام الكتلة (كيلوغرام، أو كتلة رطل، أو سبيكة) كوحدة للوقود، فإن الدافع المحدد له وحدات سرعة. إذا تم استخدام الوزن (نيوتن أو قوة الباوند) بدلاً من ذلك، فإن الدافع المحدد له وحدات زمنية (ثوانٍ). يؤدي مضاعفة معدل التدفق في الجاذبية القياسية (g₀) إلى تحويل دفعة معينة من الأساس الكتلي إلى أساس الوزن.[5]

يستخدم نظام الدفع ذو الدافع الأعلى المحدد كتلة الدافع بشكل أكثر فاعلية في خلق قوة دفع أمامية، وفي حالة الصاروخ، يكون دافعًا أقل مطلوبًا لدلتا- v معينة، وفقًا لمعادلة صاروخ تسيولكوفسكي.[6][7] في الصواريخ، هذا يعني أن المحرك أكثر فاعلية في اكتساب الارتفاع والمسافة والسرعة. هذه الفعالية أقل أهمية في المحركات النفاثة التي تستخدم الأجنحة وتستخدم الهواء الخارجي للاحتراق وتحمل حمولات أثقل بكثير من الوقود الدافع.

يشمل الدافع المحدد المساهمة في الدفع الذي يوفره الهواء الخارجي الذي تم استخدامه للاحتراق ويتم استنفاده بالوقود الدافع المستهلك. تستخدم المحركات النفاثة الهواء الخارجي، وبالتالي يكون لها دافع محدد أعلى بكثير من المحركات الصاروخية. النبضة النوعية من حيث كتلة الوقود المستهلك لها وحدات المسافة في كل مرة، وهي سرعة اصطناعية تسمى «سرعة العادم الفعالة». هذا أعلى من سرعة العادم الفعلية لأن كتلة هواء الاحتراق لا يتم حسابها. سرعة العادم الفعلية والفعالة هي نفسها في محركات الصواريخ التي لا تستخدم الهواء.

الدافع المحدد يتناسب عكسياً مع استهلاك الوقود المحدد (SFC) بالعلاقة I _sp = 1 / (g_o·SFC) لـ SFC بالكيلو غرام / (N·s) و I _sp = 3600 / SFC لـ SFC في lb / (lbf · ساعة).

من تعريف الدفع النبضي المحدد في وحدات SI هو:

${\displaystyle F={\dot {m}}V_{e}}$

حيث V_e هي سرعة العادم الفعالة و ${\displaystyle {\dot {m}}}$ هو معدل تدفق الوقود.

المحرك النفاث هو محرك رد فعل يستخدم الهواء المحيط كمائع عامل ويحوله إلى غاز ساخن عالي الضغط يتمدد من خلال فوهة واحدة أو أكثر. هناك نوعان من المحركات النفاثة، المحرك النفاث التوربيني والمروحة التوربينية، يستخدمان ضواغط التدفق المحوري أو ضواغط الطرد المركزي لرفع الضغط قبل الاحتراق، والتوربينات لدفع الضغط. يعمل المحرك النفاث التضاغطي (Ramjets) بسرعات طيران عالية فقط لأنها تحذف الضواغط والتوربينات، اعتمادًا على الضغط الديناميكي الناتج عن السرعة العالية (المعروف باسم ضغط الكبس). تستغني عن النفاثات النبضية أيضًا الضواغط والتوربينات، ولكنها يمكن أن تولد دفعًا ثابتًا ولها سرعة قصوى محدودة.

الصاروخ قادر على العمل في فراغ الفضاء، لأنه يعتمد على المركبة التي تحمل المؤكسد الخاص بها بدلاً من استخدام الأكسجين في الهواء، أو في حالة صاروخ نووي، يقوم بتسخين دافع خامل (مثل الهيدروجين السائل) عن طريق إجبارها من خلال مفاعل نووي.

تعمل دافعات البلازما على تسريع البلازما بالوسائل الكهرومغناطيسية.

تستخدم المضخة النفاثة، المستخدمة في الدفع البحري، الماء كمائع عامل، مضغوطًا بواسطة مروحة أنبوبي، أو مضخة طرد مركزي، أو مزيج من الاثنين.