Kiinteät ja nestemäiset rakettimoottorit

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Ohjukset asetyyppinä ovat olleet olemassa hyvin pitkään. Pioneerit tässä asiassa olivat kiinalaiset, kuten 1800-luvun alussa taivaallisen v altakunnan hymnissä mainittiin. "Rakettien punainen häikäisy" - niin siinä lauletaan. Heitä syytettiin ruudista, joka keksittiin, kuten tiedätte, samassa Kiinassa. Mutta jotta "punaiset kohokohdat" loistivat ja tuliset nuolet putosivat vihollisten päihin, tarvittiin rakettimoottoreita, vaikkakin yksinkertaisimpia. Kaikki tietävät, että ruuti räjähtää ja lento vaatii voimakasta palamista suunnatulla kaasun vapautumisella. Polttoaineen koostumusta oli siis muutettava. Tavanomaiset räjähteet ovat 75 % nitraattia, 15 % hiiltä ja 10 % rikkiä, kun taas rakettimoottorit ovat 72 % nitraattia, 24 % hiiltä ja 4 % rikkiä.

Nykyaikaiset kiinteän polttoaineen raketit ja vahvistimet käyttävät polttoaineena monimutkaisempia seoksia, mutta periaate pysyy samana, muinainen kiina. Hänen ansionsa ovat kiistattomat. Näitä ovat yksinkertaisuus, luotettavuus, nopea käynnistysnopeus, suhteellinen halpa ja helppokäyttöisyys. Jotta ammus käynnistyisi, riittää, että sytyttää kiinteän palavan seoksen, antaa ilmavirran - ja siinä se, se lensi.

On kuitenkintällaisella todistetulla ja luotettavalla tekniikalla on haittapuolensa. Ensinnäkin, kun polttoaineen palaminen on käynnistetty, sitä ei ole enää mahdollista pysäyttää eikä polttotilaa muuttaa. Toiseksi happea tarvitaan, ja harvinaisen tai ilmattoman tilan olosuhteissa sitä ei tarvita. Kolmanneksi polttaminen etenee edelleen liian nopeasti.

Ratkaisu, jota monien maiden tutkijat ovat etsineet vuosia, on vihdoin löydetty. Tri Robert Goddard testasi ensimmäistä nestemäistä polttoainetta käyttävää rakettimoottoria vuonna 1926. Hän käytti polttoaineena bensiiniä, johon oli sekoitettu nestemäistä happea. Jotta järjestelmä toimisi luotettavasti vähintään kahden ja puolen sekunnin ajan, Goddardin täytyi ratkaista useita reagenssien pumppaukseen, jäähdytysjärjestelmään ja ohjausmekanismeihin liittyviä teknisiä ongelmia.

Periaate, jonka mukaan kaikki nestemäiset rakettimoottorit rakennetaan, on erittäin yksinkertainen. Kotelon sisällä on kaksi säiliötä. Yhdestä niistä sekoituspään kautta hapetin syötetään hajotuskammioon, jossa katalyytin läsnä ollessa toisesta säiliöstä tuleva polttoaine siirtyy kaasumaiseen tilaan. Palamisreaktio tapahtuu, kuuma kaasu kulkee ensin suuttimen kapenevan aliäänivyöhykkeen läpi ja sitten laajenevan yliäänivyöhykkeen läpi, jonne myös syötetään polttoainetta. Todellisuudessa kaikki on paljon monimutkaisempaa, suutin vaatii jäähdytystä ja syöttötavat vaativat suurta vakautta. Nykyaikaiset rakettimoottorit voidaan käyttää vedyllä, hapettimena on happea. Tämä seos on äärimmäisen räjähdysherkkä ja pienintäkään minkä tahansa järjestelmän toiminnan rikkomistajohtaa onnettomuuteen tai katastrofiin. Polttoainekomponentit voivat olla myös muita yhtä vaarallisia aineita:

- kerosiini ja nestemäinen happi - näitä käytettiin Saturn V -kantorakettiohjelman ensimmäisessä vaiheessa Apollo-ohjelmassa;

- alkoholia ja nestemäistä happea - käytettiin saksalaisissa V2-raketeissa ja Neuvostoliiton kantoaluksissa "Vostok";

- typpitetroksidi - monometyyli - hydratsiini - käytetään Cassini-moottoreissa.

Suunnittelun monimutkaisuudesta huolimatta nestemäiset rakettimoottorit ovat tärkein keino kuljettaa avaruusrahtia. Niitä käytetään myös mannertenvälisissä ballistisissa ohjuksissa. Niiden toimintatavat ovat tarkasti säädeltävissä, nykyaikaiset tekniikat mahdollistavat niiden yksiköissä ja kokoonpanoissa tapahtuvien prosessien automatisoinnin.

Kiinteällä polttoaineella toimivat rakettimoottorit eivät kuitenkaan ole menettäneet merkitystään. Niitä käytetään avaruusteknologiassa apuvälineinä. Niiden merkitys on suuri jarrutus- ja pelastusmoduuleissa.