Max q

Max q je bod, keď atmosférický let kozmickej rakety dosiahne maximálny dynamický tlak, drak rakety je v ňom vystavený maximálnemu mechanickému namáhaniu. Štrukturálne zaťaženie rakety je úmerné dynamickému tlaku a môže viesť k obmedzeniu letovej obálky rakety.

Dynamický tlak q je matematicky definovaný ako

$q={\tfrac {1}{2}}\,\rho \,v^{2},$

kde ρ je hustota vzduchu a v je rýchlosť rakety; dynamický tlak sa môže považovať za hustotu kinetickej energie vzduchu vzhľadom na raketu. Pri vypustení rakety zo zeme do vesmíru je dynamický tlak

• nula pri štarte, keď je hustota vzduchu ρ vysoká, ale rýchlosť v = 0
• nula mimo atmosféru, kde je rýchlosť v vysoká, ale hustota vzduchu ρ = 0
• vždy nezáporný

Preto (podľa Rollovej vety) bude vždy miesto, kde je maximálny dynamický tlak.

Inými slovami, pred dosiahnutím max q je zmena dynamického tlaku v dôsledku zvyšujúcej sa rýchlosti väčšia ako zmena v dôsledku klesajúcej hustoty vzduchu, takže dynamický tlak pôsobiaci na raketu sa neustále zvyšuje. Po absolvovaní max q je to naopak. Dynamický tlak pôsobiaci proti rakete sa znižuje so znižovaním hustoty vzduchu a nakoniec dosahuje 0, keď sa hustota vzduchu rovná nule.

Príklady štartu rakety

Napríklad pri normálnom štarte raketoplánu došlo k maximu q vo výške približne 11 km. Keď sa dynamický tlak priblížil k max q, tri hlavné motory raketoplánu znížili ťah na asi 60 - 70% menovitého (v závislosti od užitočného zaťaženia). V kombinácii s konštrukciou zŕn hnacej hmoty pomocných urýchľovacích rakiet, ktoré znížili ťah pri max q o jednu tretinu po 50 sekunde horenia sa celkové namáhanie raketoplánu udržiavalo na bezpečnej úrovni.

Počas typickej misie Apollo sa max q vyskytlo medzi 13 a 14 km; hodnoty sú pre SpaceX Falcon 9 približne rovnaké.

Bod max q je kľúčovým medzníkom pri vypustení rakety.

Pozri aj

• Zákon o ideálnom plyne

Referencie

Astronomický portál