Vegyi rakétamotor
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. január 10-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 9 szerkesztést igényelnek .Vegyi rakétamotor (CRD) – vegyi üzemanyaggal működő rakétamotor .
A 21. század második évtizedének végén a katonai rakétákban használt rakétamotorok kivétel nélkül , és kivétel nélkül az űrrepülőgép-hordozórakéták hajtóművei is vegyi eredetűek.
Építkezés
A CRD égésterében (CC) a tüzelőanyag potenciális ( kémiai ) energiája egy exoterm reakció eredményeként hőenergiává alakul . Az üzemanyag általában két komponensből áll - üzemanyagból és oxidálószerből . Ezenkívül a CRS-nek vannak olyan műszaki megvalósításai, amelyek egykomponensű és többkomponensű tüzelőanyagokat is használnak. Az üzemanyag-komponenseket úgy kell kiválasztani, hogy:
- a reakciótermékek gáz halmazállapotúak voltak ;
- a reakciótermékek alacsony molekulatömegűek voltak.
Az alacsony molekulatömegű termékekre vonatkozó követelmény az impulzusképletből következik . Ha a többi tényező egyenlő (az üzemanyag tömege, a felszabaduló energia mennyisége), minél kisebb a reakciótermékek molekulatömege , annál nagyobb a molekulák hőmozgási sebessége . Ezért minél nagyobb az elérhető sugáráramlási sebesség.
A COP-ból a reakciótermékek (kipufogógáz) egy profilos csatornába - egy sugárfúvókába - kerülnek . A CRD fúvókában a gáz adiabatikusan tágul . A gáz nyomása és hőmérséklete az adiabatikus törvény szerint a térfogat növekedésével csökken. A tágulás következtében a gáz nagy sebességgel távozik a fúvókából. Így az XRD az üzemanyag kémiai energiájának egy részét a gázsugár mozgási energiájává alakítja.
A gázsugár lendülete a gázok kiáramlásának irányába irányul. A lendület megmaradásának törvénye szerint a gáz és a rakéta impulzusának vektorösszege nulla. Más szóval, amikor a gáz kiáramlik a fúvókán, a sugársugár és a rakéta azonos nagyságú, de ellentétes irányú impulzusokat kap. Valójában ez a HRD által kifejlesztett sugárhajtás megjelenéseként nyilvánul meg .
A HRD osztályozása
Az üzemanyag aggregált állapota szerint
Folyékony hajtóanyagú rakétamotor Általános rövidítés : LRE Jellemzők : Az üzemanyag-komponenseket tartályokban tárolják, az XRD égésterén kívül, folyékony halmazállapotúak . Nyomás alatt álló fúvókákon keresztül táplálják be az égéstérbe. A folyékony komponensek nyomása vagy egy turbószivattyú segítségével jön létre , vagy a kiszorításos betáplálás következtében, a tartályokban megnövekedett nyomás következtében. A tüzelőanyag-komponensek általában spontán meggyulladnak, ha az égéstérben keverednek. Néha a hordozórakéta első szakaszai szikragyújtást igényelnek. Példa : RD-170 . Leírás : Ezt a típust széles körben használják ballisztikus rakétákon , hordozórakétákon űrhajók űrbe való kilövésére . A folyékony hajtóanyagú rakétamotorok a tolóerő szabályozásának széles skáláját és az ismételt be- és kikapcsolást teszik lehetővé. Jelentős az idő, amíg a rakétát a tárolási állapotból az indítás előtti állapotba hozzuk (ez akár több tíz órát is elérhet). Fajlagos impulzus LRE (vákuumban) : eléri a 3308 m/s-t ( RD-170 ). Fajlagos tolóerő (tömeg szerint) : akár 337,2 s ( RD-170 ). Húzási tartomány :- Több tíz newtonból . Példa: S5.79 orientációs motor 122,6 N tolóerővel, amely a Joint Propulsion System (JPU) része. Az ODE-t először a „ Mir ” orbitális állomáshoz fejlesztették ki, a további terjesztést az ISS [1] kapta .
- Akár több meganewton is. Példa: a világ legerősebb (az írás idején - 2017 áprilisa) RD-170 tolóereje a tengerszinten körülbelül 7,26 MN.
- Néhány másodperctől a nem irányított harci rakétákhoz és a rakétamodell-hajtóművekhez.
- Akár 122 s az MTKK Űrsikló oldalsó erősítőjéhez [2]
- Néhány newtontól modell rakétamotorokhoz.
- Körülbelül 12,45 MN-ig az MTKK Space Shuttle oldalsó erősítőjéhez (tengerszinten) [4] .
Összetevők száma szerint
Egykomponensű (mono-fuel)Az egykomponensű gázmotorok nem sorolhatók be a CRD-k közé. De számos olyan műszaki megoldás létezik az egykomponensű motoroknál, amelyeknél kémiai energia szabadul fel az égéstérben végbemenő katalitikus bomlásának exoterm reakciója következtében (például hidrogén-peroxid vagy hidrazin ). Példa: Skynet-2 kommunikációs műhold-orientációs motorok » [5] ; vagy a Walther-ciklushoz hasonlóan a peroxid katalitikus bomlása során felszabaduló oxigént peroxiddal (hidrazin, metanol) előkevert üzemanyaggal elégetik.
KétkomponensűA HRD legtöbb technikai megvalósítása ilyen típusú. Az üzemanyag egy üzemanyagból és egy oxidálószerből áll.
Három vagy több összetevőValójában ez a típus az előző módosítása. Az üzemanyaghoz egy további komponenst (komponenseket) adnak, amelyek a következőket szolgálják:
- vagy a fő alkatrészek meggyújtására (abban az esetben, ha nem gyulladnak meg maguktól érintkezéskor) - az LRE ún.
- vagy az égési hőmérséklet növelésére szolgálnak
- vagy a fajlagos impulzus növelésére . Példa: a Space Shuttle rendszer kilövési gyorsítója .
Szilárd hajtóanyagú rakétamotorok esetében gyakran adnak a keverékhez valamilyen kötőanyagot, általában polimert , hogy hosszú távú tárolásra alkalmas szilárd tüzelőanyag-tömböt kapjanak, és az égés során mechanikailag nem romlik el.
Történelem
Az első porrakétákat Kínában találták fel . Feltalálásuk pontos dátuma nem ismert (az első írásos említés a 13. századból származik). Ezek a rakéták szilárd hajtóanyagúak voltak.
A középkorban a rakétákat főként szórakoztatásra, tűzijátékra használták . Nyugaton a katonai rakétatudomány a 19. század elejétől fejlődött ki ( Congreve rakéták ), a Mysore rakéta technológiájának Anglia által a 18. század végén történő elfogásának eredményeként , de a 19. század közepétől, mint pl. századig hanyatlóban volt a puskás tüzérség fejlődésének eredményeként, amely hatékonyságban előrébb jutott. A rakéták iránti érdeklődés az 1920-as és 1930-as években kezdett nőni, mivel világossá vált, hogy a rakéta meghajtási elve az egyetlen, amely lehetővé teszi a független, irányított vákuumrepülést .
Viszonylag alacsony fajlagos impulzussal (az elektromos , ionos , plazma rakétamotorokhoz képest) a vegyi rakétahajtóművek nagyobb tolóerőt fejtenek ki, ami fontos a hasznos teher űrpályára állítása, vagy a nem túl távoli bolygóközi repülések megvalósítása során. viszonylag rövid ideig.
A 2010-es évek közepétől a katonai rakétákban és űrhajóhordozó rakétákban használt összes fő tolóerős rakétamotor vegyi eredetű. Ez alól kivételt képeznek a különböző korrekciós motorok és a tájolási motorok. Ugyanakkor a vegyipari motorokban már elérték az üzemanyag energetikai képességeinek alapvető határát. Még elméletileg sem lehetséges a fajlagos impulzusuk jelentős növekedése, ami az exoterm kémiai reakciók égéstermékeinek hőmérsékletének alapvető korlátozásával jár, ami korlátozza a gázkiáramlás maximális sebességét. Ez két, már elsajátított területen korlátozza a vegyi hajtóműveket használó rakétatechnológia képességeit:
- űrrepülések a Föld-közeli űrben (emberes és pilóta nélküli egyaránt);
- űrkutatás a Naprendszeren belül automata járművek segítségével (például a Vénusz és Mars sorozat űrhajói, Voyager , Galileo , Cassini-Huygens , Ulysses ).
Ha a Marsra vagy a Vénuszra egy rövid távú , vegyi hajtóműveket használó, emberes expedíció még technikailag kivitelezhetőnek tűnik, akkor a Naprendszer távolabbi objektumaihoz vezető emberes repüléseknél az ehhez szükséges rakéta mérete és a repülés időtartama nehézkes. a modern tudomány és technika szemszögéből valósítani.
Lásd még
Linkek
- A V. P. Glushko akadémikusról elnevezett NPO Energomash a legnagyobb oroszországi rakétahajtóművek gyártója
Irodalom
- Glushko V.P. Cosmonautics. - M . : Szovjet Enciklopédia, 1970.
- Alemasov V. E., Dregalin A. F., Tishin A. P. A rakétahajtóművek elmélete / Szerk. V. P. Glushko. - M . : Mashinostroenie, 1989. - 464 p.
Jegyzetek
- ↑ Folytatódnak a nemzetközi űrállomás integrált hajtóműrendszerének földi analógjának rekordhosszú élettartamú tesztjei . SIC RCP (2012. október 4.). - "... megjegyzés nélkül lezajlott az orbitális állomás közös meghajtású rendszere (JPU) földi analógjának működésének következő 40. ülése." Letöltve: 2017. május 11. Az eredetiből archiválva : 2017. május 11.
- ↑ Lukasevics, Vadim Szilárd üzemanyag-gyorsítók (TTU) . A szárnyas tér enciklopédiája. Letöltve: 2017. május 11. Az eredetiből archiválva : 2017. május 11.
- ↑ Amerikai transzfer. űrsikló . Sponli - tér online (2014. március 28.). Letöltve: 2017. május 11. Az eredetiből archiválva : 2017. május 11.
- ↑ Dumoulin, Jim NSTS Shuttle kézikönyv . NASA (2000. augusztus 31.). Letöltve: 2017. május 11. Az eredetiből archiválva : 2017. május 11.
- ↑ LRE egykomponensű üzemanyagon . I-Space. Letöltve: 2017. május 11. Az eredetiből archiválva : 2017. május 11.
| Motorok | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| Lásd még örökmozgó Fogaskerék motor gumi motor | |||||||||||||||||