Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » تأثير أوبيرث

تأثير أوبيرث

1927
  • Hermann Oberth
Rocket performing a burn at periapsis demonstrating the Oberth effect in aerospace engineering.

(صورة توضيحية فقط)

تُفسّر ظاهرة أوبرث كيف يكون استخدام محرك الصاروخ أكثر كفاءة عند السرعات العالية منه عند السرعات المنخفضة. فعملية احتراق الصاروخ عند سرعة عالية، كما هو الحال عند نقطة الحضيض المداري، تُولّد تغيراً أكبر في الطاقة الحركية مقارنةً بالعملية نفسها عند سرعة منخفضة. ويعود ذلك إلى أن الوقود نفسه يمتلك طاقة حركية قبل احتراقه.

The Oberth effect is a consequence of the work-energy theorem. The work done on a rocket by its engine is the thrust force multiplied by the distance traveled during the burn ([latex]W = F \cdot d[/latex]). At higher speeds, the rocket travels a greater distance during the same burn time. Therefore, the same engine burn (same force, same duration, same دلتا-في) يقوم بعمل أكبر على المركبة ويؤدي إلى زيادة أكبر في طاقتها الحركية ([latex]Delta E_k[/latex]).

يبرز هذا التأثير بشكلٍ جليّ عندما تتحرك المركبة الفضائية بأقصى سرعة، وهو ما يحدث في المدار عند أدنى نقطة فيه، وهي نقطة الحضيض. بتشغيل المحرك عند نقطة الحضيض، تستطيع المركبة الفضائية اكتساب طاقة مدارية أكبر بكثير مما لو قامت بنفس عملية الاحتراق عند نقطة الأوج (أعلى نقطة وأبطأها). لهذا السبب، غالبًا ما تستخدم المهمات بين الكواكب مناورة التحليق المدفوع أو ما يُعرف بـ"مناورة أوبيرث" حول جرم سماوي ضخم ككوكب المشتري. تغوص المركبة الفضائية عميقًا في بئر جاذبية الكوكب لاكتساب السرعة، ثم تُشغل محركها بأقصى سرعة لمضاعفة تأثير الاحتراق، دافعةً إياها إلى النظام الشمسي بسرعة نهائية أعلى بكثير مما كان ممكنًا لولا ذلك. لا يتعلق الأمر هنا بزيادة مقدار دلتا-في، بل بالحصول على طاقة أكثر فائدة من كل وحدة دلتا-في مُطبقة.

UNESCO Nomenclature: 3301
هندسة الطيران والفضاء

يكتب

Physical Principle

خلل

Incremental

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • نظرية العمل والطاقة في الميكانيكا الكلاسيكية
  • Newton’s laws of motion
  • فهم إمكانات الجاذبية والطاقة الحركية
  • المفاهيم المبكرة لميكانيكا المدارات من كيبلر و Newton

التطبيقات

  • إجراء عمليات حرق إدخال مداري في الحضيض لزيادة الكفاءة
  • تصميم مناورات مساعدة الجاذبية للمسبارات بين الكواكب
  • تخطيط عمليات التحليق بالطاقة للحصول على أقصى سرعة
  • تحسين عمليات حرق الفضاء العميق لمهام مثل مسبار باركر الشمسي

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • ‘oberth-optimized’ trajectories for rapid solar system transit
  • محركات عالية الدفع وقصيرة المدة مصممة خصيصًا لحروق الحضيض
  • دروع حرارية للمركبات الفضائية قادرة على تحمل درجات حرارة قصوى أثناء مناورات أوبيرث الشمسية
  • أنظمة الملاحة المستقلة التي يمكنها تحديد توقيت الاحتراق بدقة عند نقاط السرعة القصوى
  • ملفات تعريف المهمة لتعدين الكويكبات التي تستخدم تحليقات كوكبية متعددة لاستغلال تأثير أوبيرث
  • الأسلحة العسكرية المضادة للأقمار الصناعية باستخدام مسارات اعتراض عالية السرعة
  • تقنيات الإبحار الشمسي جنبًا إلى جنب مع حرق الدافع الأيوني بالقرب من الشمس
  • design of reusable space tugs that specialize in طاقة عالية orbital transfers
  • مهمات سابقة بين النجوم باستخدام مركبة فضائية تعمل بالطاقة تحلق بالقرب من كوكب المشتري أو الشمس
  • الخدمات التجارية لتعزيز الأقمار الصناعية إلى مدارات أعلى باستخدام طرق فعالة من حيث التكلفة
ذات صلة بـ: تأثير أوبرث، الديناميكا الفلكية، ميكانيكا المدارات، الحضيض، المساعدة بالجاذبية، التحليق المدعوم، الطاقة النوعية، محرك الصاروخ، الكفاءة، هيرمان أوبرث.

السياق التاريخي

تأثير أوبيرث

1920
1922
1924
1927
1930
1930
1930
1920
1920
1922
1925-01-01
1930
1930
1930
1930

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.