Raketni motori na čvrsto i tekuće gorivo

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Projektili kao vrsta oružja postoje jako dugo. Pioniri u ovom pitanju bili su Kinezi, kako se spominje u himni Nebeskog Carstva početkom 19. stoljeća. “Crveni odsjaj raketa” – tako se pjeva u njemu. Optuženi su za barut, izmišljen, kao što znate, u istoj Kini. No, kako bi "crveni naglasci" zasjali, a vatrene strijele pale na glave neprijatelja, bili su potrebni raketni motori, iako najjednostavniji. Svi znaju da barut eksplodira, a let zahtijeva intenzivno izgaranje s usmjerenim ispuštanjem plina. Stoga je trebalo promijeniti sastav goriva. Dok su konvencionalni eksplozivi 75% nitrata, 15% ugljika i 10% sumpora, raketni motori sadrže 72% nitrata, 24% ugljika i 4% sumpora.

Moderne rakete i pojačivači na čvrsto gorivo koriste složenije smjese kao gorivo, ali princip ostaje isti, drevni Kinezi. Njegove zasluge su nepobitne. To su jednostavnost, pouzdanost, velika brzina pokretanja, relativna jeftinost i jednostavnost korištenja. Da bi projektil krenuo, dovoljno je zapaliti čvrstu zapaljivu smjesu, osigurati strujanje zraka - i to je to, poletio je.

Međutim, postojitakva provjerena i pouzdana tehnologija ima svoje nedostatke. Prvo, nakon pokretanja izgaranja goriva, više ga nije moguće zaustaviti, kao ni promijeniti način izgaranja. Drugo, kisik je potreban, a u uvjetima razrijeđenog ili bezzračnog prostora nije. Treće, spaljivanje se i dalje odvija prebrzo.

Rješenje za kojim su znanstvenici u mnogim zemljama tražili dugi niz godina konačno je pronađeno. Dr. Robert Goddard testirao je prvi raketni motor na tekuće gorivo 1926. godine. Kao gorivo koristio je benzin pomiješan s tekućim kisikom. Kako bi sustav radio pouzdano najmanje dvije i pol sekunde, Goddard je morao riješiti niz tehničkih problema vezanih uz pumpanje reagensa, rashladni sustav i upravljačke mehanizme.

Načelo po kojem su izgrađeni svi raketni motori na tekućine iznimno je jednostavan. Unutar kućišta se nalaze dva spremnika. Iz jednog od njih, kroz glavu za miješanje, oksidant se dovodi u komoru za razgradnju, gdje, u prisutnosti katalizatora, gorivo koje dolazi iz drugog spremnika prelazi u plinovito stanje. Dolazi do reakcije izgaranja, vrući plin prvo prolazi kroz sužavajuću podzvučnu zonu mlaznice, a zatim šireći nadzvučnu zonu, gdje se također dovodi gorivo. U stvarnosti, sve je puno kompliciranije, mlaznica zahtijeva hlađenje, a načini napajanja zahtijevaju visok stupanj stabilnosti. Moderne raketne motore može pokretati vodik, a oksidant je kisik. Ova smjesa je izuzetno eksplozivna i najmanja povreda rada bilo kojeg sustavadovodi do nesreće ili katastrofe. Komponente goriva mogu biti i druge tvari koje nisu manje opasne:

- kerozin i tekući kisik - korišteni su u prvoj fazi programa rakete-nosača Saturn V u programu Apollo;

- alkohol i tekući kisik - korišteni su u njemačkim raketama V2 i sovjetskim nosačima "Vostok";

- dušikov tetroksid - monometil - hidrazin - koristi se u Cassinijevim motorima.

Unatoč složenosti dizajna, tekući raketni motori su glavno sredstvo za isporuku svemirskog tereta. Također se koriste u interkontinentalnim balističkim projektilima. Njihovi su načini rada podložni preciznoj regulaciji, moderne tehnologije omogućuju automatizaciju procesa koji se odvijaju u njihovim jedinicama i sklopovima.

Međutim, ni raketni motori na čvrsto gorivo nisu izgubili na važnosti. Koriste se u svemirskoj tehnici kao pomoćni. Njihova je važnost velika u modulima za kočenje i spašavanje.