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第 2.11 節 - 方法比較

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運輸方法可以按效能、狀態和成本指標進行分類。以下部分描述了這些指標,並首次嘗試對各種方法進行排名。技術在不斷進步,因此任何方法的選擇都需要用最新的資料或未來規劃目的的預測進行更新。

方法比較

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效能指標

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噴射速度

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任何透過噴射物質或能量產生推力的推進方法都遵循動量守恆定律,動量守恆定律定義為質量乘以速度。噴射動量等於且與車輛動量變化相反。在噴射物質供應有限的情況下,質量是固定的。因此,速度越高,總動量就越大,因此車輛的效能就越好。噴射速度以米/秒為單位。一些系統,如 72 電離層電流發動機,不使用噴射來進行動量交換,但消耗了物質 - 在這種情況下,用於與電離層接觸的等離子體。然後從推力和質量流量率計算出有效噴射速度

比衝是一個傳統的指標,最初用於從地球發射,然後擴充套件到太空。它定義為每秒消耗的燃料磅數的推力磅數,簡化為秒的單位。乘以一個地球重力(9.80665 m/s^2)即可轉換為噴射速度,噴射速度是首選的指標,因為它使用的是 SI 單位。

加速度

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推重比

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狀態指標

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技術成熟度

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實施狀態

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成本指標

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開發成本

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生產成本

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運營成本

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運輸最佳化

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最佳化車輛

在過去的火箭中,這是透過在火箭的不同階段使用不同型別的燃料來實現的。在飛行的早期階段,空氣阻力很重要,因此首選高密度燃料。高密度燃料意味著較小的燃料箱,因此產生的阻力面積更小。因此,土星五號使用液氧/煤油,而太空梭的第一級使用固體火箭,兩者都是高密度燃料。兩者都使用液氧/液氫作為第二級。這對於化學火箭燃料來說是目前效能最高的燃料。

飛馬座火箭使用飛機來飛越大部分大氣層。亞音速噴氣發動機的效能大約是化學火箭的十倍,主要是因為它不需要攜帶氧氣進行燃燒。

要到達地球軌道及其以外,有許多、許多推進組合是可能的。太空推進設計很大一部分是選擇使用哪種方法以及何時從一種方法切換到另一種方法。

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