Skubkraft (thrust): Hvad er det? Enheder, eksempler og anvendelser

Et meget almindeligt spørgsmål er, hvordan man kan sammenligne en flymotors trykstyrke med den mekaniske effekt af en stempelmotor (den slags motor i biler og i mange fly med propeller). Det er svært at sammenligne disse to. Det skyldes, at de ikke måler nøjagtig det samme. En stempelmotor flytter ikke flyet. Den drejer blot propellen, som flyet bevæger flyet. Derfor vurderes stempelmotorer efter, hvor meget effekt de giver til propellen.

En jetmotor har imidlertid ingen propel - den skubber flyet ved at flytte varm luft bagud. En nyttig måde at måle en jetmotors effekt på er at måle, hvor meget effekt jetmotoren giver flyet gennem sin skubkraft. Dette kaldes "jetmotorens fremdriftskraft". Effekt er den kraft, der skal til for at flytte noget over en afstand, divideret med den tid, det tager at flytte denne afstand:

P = F d t {\displaystyle \mathbf {P} =\mathbf {F} {\frac {d}{t}}}} ,

Hvor P er effekt, F er kraft, d er afstand, og t er tid. For en raket- eller jetmotor er kraften det samme som den fremdrift, der produceres af motoren. Afstand divideret med tid kaldes også hastighed. Så effekten er det samme som fremdrift gange hastighed

P = T v {\displaystyle \mathbf {P} =\mathbf {T} {v}} ,

Hvor T er tryk og v er hastighed. Dette er den effekt, som motoren leverer ved en bestemt tryk eller hastighed. En jetmotors fremdriftseffekt stiger med dens hastighed.

Når en raket eller en motors fremdrift sammenlignes med vægten, kaldes det for forholdet mellem fremdrift og vægt. Det tal, der fremkommer ved denne sammenligning, har ingen enheder, fordi det er et forhold. Et forhold betyder i dette tilfælde, at motorens trykkraft (i Newton) divideres med vægten (i Newton). Formålet med denne sammenligning er at vise, hvor godt motoren eller køretøjet præsterer, f.eks. hvor stor acceleration. Det er et tal, der kan bruges til at sammenligne forskellige typer motorer som f.eks. flymotorer, jetmotorer, raketmotorer eller bilmotorer.

Dette sammenligningstal kan ændre sig, mens motoren kører. Det skyldes, at motorens vægt bliver lettere, efterhånden som der bruges brændstof. Forholdet mellem tryk og vægt, der bruges til at sammenligne motorer, er det tal, der findes, når motoren kører for første gang.

Skubkraft måles i "pounds of thrust" i USA og i newton i det metriske system. 4,45 newton trykkraft svarer til 1 pund trykkraft. Et pund fremdrift er den mængde fremdrift, der skal til for at holde en genstand på 1 pund ubevægelig mod tyngdekraften på jorden.

Et fly har fremadrettet fremdrift, når luften skubbes i den retning, der er modsat flyvningens retning. Skubbet produceres af de roterende blade på en propel. Der kan også skabes fremdrift ved hjælp af en roterende ventilator, der skubber luft ud fra bagsiden af en jetmotor. En anden måde er ved at udstøde varme gasser fra en raketmotor.

Omvendt fremdrift er det modsatte af fremadrettet fremdrift. På denne måde skubbes luften på samme måde som kroppens bevægelse. Omvendt skub kan bruges til at hjælpe med at bremse efter landing. Dette kan gøres ved at omdirigere skubbet i en turbofan- eller jetmotor eller ved at ændre bladvinklen i et propeldrevet fly med propel.

Fugle opnår normalt fremdrift under flyvning ved at slå med vingerne.

En båd med en motor skaber fremdrift eller modtræk, når propellerne drejes for at skubbe vandet bagud (eller fremad). Den fremdrift, der herved opstår, skubber båden i den modsatte retning af den retning, som vandet bliver skubbet.

En raket bliver skubbet fremad af en kraft, der er lige så stor som den kraft, som udstødningsgassen udøver, når den kommer ud af raketdysen. Den kraft, som udstødningsgassen udøver, kaldes udstødningshastigheden. Hastigheden måles i forhold til raketten. For at en vertikal opsendelse af en raket kan fungere, skal startskubbeeffekten være større end raketens vægt.