Ominaisimpulssi

Ominaisimpulssi (yleensä lyhennetään I_sp) kuvaa raketti- tai suihkumoottorin hyötysuhdetta. Määritelmän mukaisesti sillä tarkoitetaan kulutettua polttoaineyksikköä kohden aikaan saatua kokonaisimpulssia (eli liikemäärän muutosta). Ominaisimpulssin suuruus on verrannollinen saavutettuun kokonaistyöntövoimaan jaettuna polttoaineen tilavuusvirralla. Jos polttoaineyksikkönä käytetään massaa (esim. kilogramma), on ominaisimpulssin yksikkö nopeuden yksikkö (esim. m/s). Jos taas polttoaineen yksikkönä käytetään painoa (esim. Newton tai pauna), on ominaisimpulssin yksikkö sekunti. Polttoaineiden ominaisimpulssit ovat eri suuruisia tyhjiössä ja ilmakehässä. Ominaisimpulssiin vaikuttaa myös taivaankappaleen painovoima. Mitä suurempi ominaisimpulssi työntövoimaa aiheuttavalla laitteella on, sitä vähemmän polttoainetta kuluu nopeuden yksikön muutosta (delta-v) kohden.

Ominaisimpulssiin sisätyy mahdollinen ilmakehän hapen käyttö paloreaktiossa. Koska suihkumoottorit hyödyntävät toiminnassaan ilmakehän happea, niiden ominaisimpulssi on rakettimoottoreiden ominaisimpulssia merkittävästi korkeampi.

Ominaisimpulssi Isp ja suihkunopeus ve

Ominaisimpulssi on kytköksissä raketin palokaasujen nopeuteen eli suihkunopeuteen v_e, v_c tai v_s seuraavasti:

$v_{\rm {e}}=g_{0}I_{\rm {sp}}\,$

missä

$I_{\rm {sp}}\,$ - rakettimoottorin ominaisimpulssi sekunteina

$v_{\rm {e}}\,$ - palokaasujen nopeus metriä sekunnissa

$g_{0}\,$ - painovoiman kiihtyvyys maan pinnalla, 9.81 m/s²

Ominaisimpulssiin kytkeytyy myös rakettipolttoaineen energia massayksikköä kohti.

Niinpä kiinteälle polttoaineelle on tavallisesti v_e = 2500, I_sp = 250 ja energia massayksikköä kohti 3.0 MJ/kg. Nestemäiselle vety-happi-yhdistelmälle tyhjiössä vastaavat luvut ovat v_e = 4400 I_sp = 450 ja energia 9.7 MJ/kg.

Katso myös

• Raketti
• Tsiolkovskin laki