Motoare de rachete solide și lichide

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Rachetele ca tip de armament au existat de foarte mult timp. Pionierii în această problemă au fost chinezii, așa cum se menționează în imnul Imperiului Ceresc de la începutul secolului al XIX-lea. „Strălucirea roșie a rachetelor” - așa se cântă în ea. Au fost acuzați cu praf de pușcă, inventat, după cum știți, în aceeași China. Dar pentru ca „luminile roșii” să strălucească, iar săgețile de foc au căzut pe capetele inamicilor, au fost necesare motoare cu rachete, deși cele mai simple. Toată lumea știe că praful de pușcă explodează, iar zborul necesită ardere intensă cu eliberare direcționată de gaz. Deci compoziția combustibilului a trebuit schimbată. În timp ce explozivii convenționali sunt 75% azotat, 15% carbon și 10% sulf, motoarele de rachete sunt 72% azotat, 24% carbon și 4% sulf.

Rachetele moderne cu propulsie solidă și propulsoarele folosesc amestecuri mai complexe ca combustibil, dar principiul rămâne același, vechiul chinez. Meritele lui sunt de netăgăduit. Acestea sunt simplitatea, fiabilitatea, viteza mare de inițiere, relativ ieftinitate și ușurința în utilizare. Pentru ca proiectilul să pornească, este suficient să aprindeți amestecul combustibil solid, să asigurați fluxul de aer - și atât, a zburat.

Totuși, existăo astfel de tehnologie dovedită și de încredere are dezavantajele ei. În primul rând, după ce a inițiat arderea combustibilului, nu mai este posibilă oprirea acestuia, precum și schimbarea modului de ardere. În al doilea rând, este nevoie de oxigen, iar în condiții de spațiu rarefiat sau fără aer nu este. În al treilea rând, arderea continuă prea repede.

Soluția pe care oamenii de știință din multe țări o caută de mulți ani a fost găsită în sfârșit. Dr. Robert Goddard a testat primul motor de rachetă cu combustibil lichid în 1926. A folosit benzină amestecată cu oxigen lichid drept combustibil. Pentru ca sistemul să funcționeze fiabil timp de cel puțin două secunde și jumătate, Goddard a trebuit să rezolve o serie de probleme tehnice legate de pomparea reactivilor, sistemul de răcire și mecanismele de direcție.

Principiul după care sunt construite toate motoarele cu rachete lichide este extrem de simplu. În interiorul carcasei sunt două rezervoare. Din unul dintre ele, prin capul de amestecare, oxidantul este introdus în camera de descompunere, unde, în prezența unui catalizator, combustibilul provenit din al doilea rezervor trece în stare gazoasă. Are loc o reacție de ardere, gazul fierbinte trece mai întâi prin zona subsonică care se îngustează a duzei și apoi prin zona supersonică în expansiune, unde este, de asemenea, furnizat combustibil. În realitate, totul este mult mai complicat, duza necesită răcire, iar modurile de alimentare necesită un grad ridicat de stabilitate. Motoarele de rachete moderne pot fi alimentate cu hidrogen, oxidantul este oxigenul. Acest amestec este extrem de exploziv și cea mai mică încălcare a funcționării oricărui sistemduce la un accident sau dezastru. Componentele combustibilului pot fi și alte substanțe care nu sunt mai puțin periculoase:

- kerosen și oxigen lichid - acestea au fost utilizate în prima fază a programului de lansare Saturn V în programul Apollo;

- alcool și oxigen lichid - au fost folosite în rachetele V2 germane și transportatoarele sovietice „Vostok”;

- tetroxid de azot - monometil - hidrazină - folosit la motoarele Cassini.

În ciuda complexității designului, motoarele de rachete lichide sunt principalul mijloc de livrare a mărfurilor spațiale. Ele sunt, de asemenea, utilizate în rachetele balistice intercontinentale. Modurile lor de funcționare sunt susceptibile de o reglare precisă, tehnologiile moderne fac posibilă automatizarea proceselor care au loc în unitățile și ansamblurile lor.

Totuși, nici motoarele de rachete cu propulsie solidă nu și-au pierdut din importanță. Ele sunt utilizate în tehnologia spațială ca auxiliare. Importanța lor este mare în modulele de frânare și salvare.