Cum funcționează rachetele

Rachete cu combustibil solid includ toate rachetele de artificii mai vechi, cu toate acestea, acum există combustibili, proiectări și funcții mai avansate cu propulsori solizi.

Rachete cu combustibil solid au fost inventate înainte de rachetele cu combustibil lichid. Tipul de combustibil solid a început cu contribuțiile oamenilor de știință Zasiadko, Constantinov și Congreve. Acum într-o stare avansată, rachetele cu propulsant solid rămân în prezent utilizate pe scară largă, inclusiv motoarele Space Shuttle dual booster și etapele de rapel ale seriei Delta.

Cum funcționează un propulsor solid

Suprafața este cantitatea de propulsor expusă la flacari cu combustie interioară, existând într-o relație directă cu tracțiunea. O creștere a suprafeței va crește impulsul, dar va reduce timpul de ardere, deoarece combustibilul este consumat într-un ritm accelerat. Tipul optim este de obicei unul constant, care poate fi obținut prin menținerea unei suprafețe constante pe toată durata arsurii.

Exemple de proiecte constante de granule de suprafață includ: arderea la capăt, arderea internă și miezul exterior și arderea nucleului de stele.

Diferite forme sunt utilizate pentru optimizarea relațiilor de tracțiune de cereale, deoarece unele rachete pot necesita o componentă inițial ridicată pentru decolare, în timp ce o tracțiune mai mică va fi suficientă pentru cerințele sale de regresie post-lansare. Modele complicate ale miezului de cereale, în controlul suprafeței expuse a combustibilului rachetei, au adesea piese acoperite cu un plastic neinflamabil (cum ar fi acetatul de celuloză). Această acoperire împiedică flăcările de ardere internă să aprindă acea porțiune de combustibil, aprinse abia mai târziu când arderea ajunge direct la combustibil.

Impulsul specific

La proiectarea rachetei de propulsie a bobului propulsor, trebuie să se țină cont de faptul că poate fi o defecțiune a diferenței (explozie) și o rachetă de producere a tragerii optimizate cu succes.

Rachete moderne cu combustibil solid

Avantaje dezavantaje

• Odată ce o rachetă solidă este aprinsă, acesta va consuma întregul său combustibil, fără nicio opțiune pentru oprire sau ajustare a tracțiunii. Racheta de lună Saturn V a folosit aproape 8 milioane de kilograme de tracțiune care nu ar fi fost posibilă cu utilizarea propulsorului solid, necesitând un propulsor lichid cu impuls specific.
• Pericolul implicat de combustibilii preamestecati ai rachetelor monopropellante, adică uneori nitroglicerina este un ingredient.

Un avantaj este ușurința de depozitare a rachetelor cu combustibil solid. Unele dintre aceste rachete sunt rachete mici, precum Onestul Ioan și Nike Hercules; altele sunt rachete balistice mari, cum ar fi Polaris, sergent și Vanguard. Agenții de propulsie lichidă pot oferi performanțe mai bune, dar dificultățile în depozitarea și manipularea propulsorilor de lichide aproape zero zero (0 grade Kelvin) au limitat utilizarea lor incapabilă să răspundă cerințelor stricte pe care le solicită militarii din puterea sa de foc.

Rachete alimentate cu lichide au fost teoretizate pentru prima dată de Tsiolkozski în „Investigația spațiului interplanetar prin mijloace de dispozitive reactive”, publicată în 1896. Ideea sa a fost realizată 27 de ani mai târziu, când Robert Goddard a lansat prima rachetă cu combustibil lichid..

Rachete cu combustibil lichid i-au propulsat pe ruși și americani adânc în epoca spațială cu puternice rachete Energiya SL-17 și Saturn V. Capacitățile ridicate de tracțiune ale acestor rachete au permis primele noastre călătorii în spațiu. „Pasul uriaș pentru omenire”, care a avut loc pe 21 iulie 1969, în timp ce Armstrong a pășit pe Lună, a fost posibil prin împingerea a 8 milioane de kilograme de rachetă Saturn V.

Cum funcționează un propulsor lichid

Două rezervoare metalice dețin respectiv combustibilul și oxidantul. Datorită proprietăților acestor două lichide, acestea sunt de obicei încărcate în rezervoarele lor chiar înainte de lansare. Rezervoarele separate sunt necesare, pentru că mulți combustibili lichizi ard la contact. După o secvență de lansare setă, se deschid două valve, care permit lichidului să curgă pe conducta de lucru. Dacă aceste robinete s-au deschis pur și simplu, permițând ca propulsoarele lichide să curgă în camera de ardere, ar exista o rată de tracțiune slabă și instabilă, deci se utilizează fie o alimentare cu gaz sub presiune, fie o alimentare cu turbopompe.

Cel mai simplu dintre cele două, alimentarea cu gaz sub presiune, adaugă un sistem de gaz de înaltă presiune la sistemul de propulsie. Gazul, un gaz nereactiv, inert și ușor (cum ar fi heliu), este ținut și reglat, sub presiune intensă, de o supapă / regulator.

A doua soluție, și deseori preferată, a problemei transferului de combustibil este o turbopump. O turbopumpă este aceeași ca o pompă obișnuită în funcție și ocolește un sistem sub presiune pe gaz prin aspirarea propulsorilor și accelerarea lor în camera de ardere.

Oxidantul și combustibilul sunt amestecate și aprinse în interiorul camerei de ardere și se creează împingerea.