Napędy Rakietowe 

ASTRONAUTYKA 

Politechnika Warszawska 

Kazimierz Siemienowicz 

(born c.

1600

 - c.

1651

)

  

Page from his 
book:  
"Artis Magnae 
Artilleriae pars 
prima" ("Great Art 
of Artillery, the 
First Part"),  
first printed in 
Amsterdam  
in 1650,  
was translated to 
French in 1651, 
German in 1676 
and Dutch in 1729 
and finally Polish 
in 1963. 

First multistage 
rockets proposed 
by  
Kazimierz 
Siemienowicz 
in 1650 

First rockets 
clusters 
proposed by  
Kazimierz 
Siemienowicz 
in 1650 

Robert Goddard 

Ciąg silnika rakietowego 

2

v

m

F







gdzie: 

 

  - wydatek masowy 

 

  - 

prędkość wypływu czynnika z dyszy 

m



2

v

Impuls właściwy 

• I

w 

=  F/dm/dt  [N/kg/s] ; [m/s] 

 

   tzn. 

ciąg  osiągalny  z  jednostkowego 

wydatku 

materiału  pędnego  w  ciągu 

jednej sekundy pracy silnika 

Gdy ciśnienie na wylocie z dyszy 

jest inne niż atmosferyczne 





2

2

2

A

p

p

v

m

F

o











gdzie: 

 

p

2

 

– ciśnienie na wylocie z dyszy 

 

p

o

 

– ciśnienie atmosferyczne 

 

A

2

 

– powierzchnia przekroju wylotowego dyszy 

Silnik rakietowy 

Komora 

spalania 

Atmosfera 

Wylot 
dyszy 

Rozbieżna cześć dyszy 

Zbieżna cześć dyszy 

Gardziel 

dyszy 

Prędkość na wylocie z dyszy 









































k

k

p

p

RT

k

k

v

1

1

2

1

2

1

1

2











































k

k

p

p

B

k

k

T

v

1

1

2

1

2

1

1

2



lub 

Prędkość na wylocie z dyszy 

Jeżeli 









































k

k

p

p

B

k

k

K

1

1

2

1

1

2



1

2

T

K

v





To: 

Efektywność napędu 

rakietowego

 

 

• Sprawności wewnętrznej silnika 
• Sprawności napędowej 
• Sprawność ogólna 

Sprawność wewnętrzna 

   Stosunek energii wykorzystanej na 

wytworzenie ciągu do energii 

całkowitej dostarczonej do silnika 

Bilans energetyczny dla rakiety 

na chemiczny materiał pędny 

Wartość opałowa materiału pędnego 

Energia użyteczna 

Straty ciepła do 

ścianek 

Energia dostępna w komorze spalania 

Całkowita energia w dyszy wylotowej 

Tracona energia 

cieplna gazów 

wylotowych 

Energia kinetyczna gazów wylotowych 

Straty spalania 

 

Tracona energia 

kinetyczna gazów 

wylotowych 

do 

do 

Sprawność napędowa 

   

Stosunek pracy napędu do energii 

zużytej na wytworzenie ciągu 

Sprawność ogólna 

   

Stosunek pracy napędu do 

energii dostarczonej do silnika 

Sprawność napędy chemicznego 

• Sprawność wewnętrzna 

      



i 

= 0.35 

– 0.80 

• Sprawność napędowa 

   



p 

= 0.00 

– 1.00 

• Sprawność ogólna 

   



o 

= 0.00 

– 0.70 

 

 

Napędy chemiczne 

• Na stały materiał pędny 
• Na ciekły materiał pędny 
• Hybrydowe (jeden ze składników 

stały a drugi ciekły) 

Napęd Chemiczny 

KONWENCJONALNE  RAKIETOWE 

 

ŚRODKI  NAPĘDOWE

  

  

Paliwo 

 

  

Utleniacz 

 

  

I

w

 

[m/s] 

 

  

H

2

 

 

  

O

2

 

  

 

  

3900÷4600 

 

  

Nafta 

  

 

  

O

2

 

 

  

2700÷3600 

 

  

N

2

H

4

 

  

 

  

N

2

O

4

 

 

  

2500÷3400 

 

  

Lepiszcze+Al 

  

 

  

NH

4

ClO

4

 

 

  

2400÷3000 

 

Rakieta Soyuz 

Współczesne rakiety kosmiczne 

Współczesne rakiety kosmiczne 

Zależność impulsu właściwego 

od rodzaju silnika 

Napędy Elektryczne 

SILNIKI JONOWE 

CIĄG: 30 N   IMPULS: 30  km/s 

Sonda z silnikiem jonowym 

Silniki elektryczne 

SILNIKI HALLA 

CIĄG: 30 N   IMPULS: 15  km/s   

SILNIKI 
INDUKCYJNE 

CIĄG: 20 N   IMPULS: 50  km/s 

 

SILNIKI MAGNETODYNAMICZNE 

CIĄG: 100 N   IMPULS: 20-100  km/s 

Dostępna energia 

• Reakcje chemiczne 

∼  10 – 13 MJ/kg 

• Reakcje jądrowe 

∼ 10

5

 - 10

7  

MJ/kg 

• Słoneczna 

∼ 1.3 kW/m

2 

Napędy Jądrowe  

i  

Termojądrowe 

CIĄG: 67 KN   IMPULS: 9.5 km/s 

SILNIKI JĄDROWE

 

 

Silnik jądrowy z gazowym reaktorem 

CIĄG: 40 N   IMPULS: 300  km/s  

Jądrowy napęd plazmowy 

Możliwe do osiągnięcia  

impulsy właściwe 

• Chemiczne – do około 5000 m/s 
• Zespolone (chemiczno-termiczne) – 

do około 6000 m/s 

• Jądrowe – do około 10 000 m/s 
• Elektryczne – do około 50 000 m/s 
• Termojądrowe –  1 000 000 m/s 
• Fotonowe – 300 000 000 m/s 

 

 

Zależność pomiędzy impulsem właściwym  

a możliwym do osiągnięcie przyspieszeniem  

rakiety czy statku kosmicznego 

Silnik Jonowy 

INNE NAPĘDY 

• Hybrydowe (elektryczno-chemiczne; 

chemiczno termiczne, itp..) 

• Grawitacyjne (Asysta grawitacyjna) 
• Laserowe 
• Mini napędy 
• RAMAC 
• Inne 

Napęd laserowy 

Żagiel słoneczny 

Napęd linowy 

Słoneczny napęd Termiczny 

Możliwości realizacji misji kosmicznych w funkcji 

gęstości energii źródła 

Lot na orbitę rakietą 

jednostopniową 

Udział masy ładunku do masy 

początkowej w funkcji impulsu 

właściwego 

Jednostopniowa rakieta 

orbitalna 

X-33, Venture Star, Space Shuttle 

X-34 

X-34 

Kombinowany napęd  

powietrzno-rakietowy 

 

Kombinowany napęd  

powietrzno-rakietowy 

Magnetyczny przyspieszacz statku 

napędzanego silnikami powietrzno-

rakietowymi 

Zależność impulsu właściwego i 

współczynnika ciągu od gęstości mocy 

wiązki laserowej 

Próby napędu laserowego