Was ist vakuumschub?

Vakuumschub

Vakuumschub, auch bekannt als Vakuumwirkung, ist die Differenz zwischen dem Schub, den ein Raketentriebwerk im Vakuum und dem Schub, den es im atmosphärischen Druck erzeugt. Im Vakuum kann das Triebwerk seine Abgase ungehindert ausdehnen lassen, was zu einem höheren Schub führt.

Ursache:

Die Hauptursache für den Vakuumschub ist der Atmosphärendruck. In einer Atmosphäre wird der Abgasstrahl des Triebwerks durch den umgebenden Luftdruck komprimiert. Dies reduziert die Expansion und damit den Schub. Im Vakuum fehlt dieser Gegendruck, wodurch sich die Abgase vollständig ausdehnen können, was den Schub erhöht.

Formel:

Der Vakuumschub (Fvac) kann berechnet werden als:

Fvac = F + Ae * (P0 - Pa)

wobei:

• F = Schub im atmosphärischen Druck
• Ae = Austrittsfläche der Düse
• P0 = Druck der Gase an der Austrittsfläche der Düse
• Pa = Umgebungsdruck (Atmosphärendruck)

Bedeutung:

Der Vakuumschub ist ein wichtiger Faktor bei der Raketendesign und Leistungsberechnung. Raketen, die für den Einsatz im Weltraum konzipiert sind, werden so optimiert, dass sie im Vakuum einen maximalen Schub erzeugen. Dies wird in der Regel durch die Verwendung größerer Düsen erreicht, die eine größere Expansion der Abgase ermöglichen. Der Düsenwirkungsgrad ist hierbei ein entscheidender Faktor.

Anwendungen:

• Weltraummissionen: Vakuumschub ist entscheidend für das Erreichen und Aufrechterhalten von Orbitalbahnen und für interplanetare Reisen.
• Oberstufenraketen: Raketen der Oberstufe, die im Weltraum gezündet werden, nutzen den Vakuumschub, um Nutzlasten effizient in ihre gewünschten Bahnen zu bringen.
• Satellitenantriebe: Viele Satelliten verwenden Triebwerke, die für den Betrieb im Vakuum optimiert sind, um ihre Position zu halten oder Bahnkorrekturen durchzuführen.

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