Raketni motorji na trdo in tekoče gorivo

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Projektili kot vrsta orožja obstajajo že zelo dolgo. Pionirji v tej zadevi so bili Kitajci, kot je omenjeno v himni Nebeškega cesarstva na začetku 19. stoletja. "Rdeči bleščanje raket" - tako se v njem poje. Obtoženi so bili s smodnikom, izumljenim, kot veste, na isti Kitajski. Toda da bi zasijali "rdeči poudarki" in ognjene puščice so padle na glave sovražnikov, so bili potrebni raketni motorji, čeprav najpreprostejši. Vsi vedo, da smodnik eksplodira in letenje zahteva intenzivno izgorevanje z usmerjenim sproščanjem plina. Zato je bilo treba spremeniti sestavo goriva. Medtem ko so običajni eksplozivi 75 % nitrata, 15 % ogljika in 10 % žvepla, so raketni motorji 72 % nitratov, 24 % ogljika in 4 % žvepla.

Sodobne rakete in spodbujevalniki na trda goriva uporabljajo bolj zapletene mešanice kot gorivo, vendar princip ostaja isti, starodavni Kitajci. Njegove zasluge so nesporne. To so preprostost, zanesljivost, visoka hitrost zagona, relativna poceni in enostavna uporaba. Da se izstrelek začne, je dovolj, da vžge trdno gorljivo mešanico, zagotovi pretok zraka - in to je to, letel je.

Vendar obstajatako preverjena in zanesljiva tehnologija ima svoje pomanjkljivosti. Prvič, ko se začne zgorevanje goriva, ga ni več mogoče ustaviti, pa tudi spremeniti način zgorevanja. Drugič, kisik je potreben, v razmerah redkega ali brezzračnega prostora pa ne. Tretjič, gorenje še vedno poteka prehitro.

Rešitev, ki jo znanstveniki v mnogih državah iščejo že vrsto let, je končno najdena. Dr Robert Goddard je leta 1926 preizkusil prvi raketni motor na tekoče gorivo. Kot gorivo je uporabil bencin, pomešan s tekočim kisikom. Da je sistem deloval zanesljivo vsaj dve sekundi in pol, je moral Goddard rešiti številne tehnične težave, povezane s črpanjem reagentov, hladilnega sistema in krmilnih mehanizmov.

Načelo, po katerem so zgrajeni vsi raketni motorji na tekoče gorivo, je izjemno preprosto. V notranjosti ohišja sta dva rezervoarja. Iz enega od njih se skozi mešalno glavo oksidant dovaja v razgradno komoro, kjer ob prisotnosti katalizatorja gorivo, ki prihaja iz drugega rezervoarja, preide v plinasto stanje. Pojavi se reakcija zgorevanja, vroč plin najprej preide skozi zožajočo se podzvočno cono šobe, nato pa se razširi nadzvočno cono, kamor se dovaja tudi gorivo. V resnici je vse veliko bolj zapleteno, šoba zahteva hlajenje, načini dovajanja pa zahtevajo visoko stopnjo stabilnosti. Sodobne raketne motorje lahko poganja vodik, oksidant je kisik. Ta mešanica je izjemno eksplozivna in najmanjša kršitev delovanja katerega koli sistemavodi do nesreče ali nesreče. Sestavine goriva so lahko tudi druge snovi, ki niso nič manj nevarne:

- kerozin in tekoči kisik - sta bila uporabljena v prvi fazi programa nosilne rakete Saturn V v programu Apollo;

- alkohol in tekoči kisik - sta bila uporabljena v nemških raketah V2 in sovjetskih nosilcih "Vostok";

- dušikov tetroksid - monometil - hidrazin - uporablja se v motorjih Cassini.

Kljub kompleksnosti zasnove so raketni motorji na tekoče gorivo glavno sredstvo za dostavo vesoljskega tovora. Uporabljajo se tudi v medcelinskih balističnih raketah. Njihovi načini delovanja so podvrženi natančni regulaciji, sodobne tehnologije omogočajo avtomatizacijo procesov, ki se odvijajo v njihovih enotah in sklopih.

Vendar tudi raketni motorji na trda goriva niso izgubili svojega pomena. Uporabljajo se v vesoljski tehniki kot pomožni. Njihov pomen je velik pri zavornih in reševalnih modulih.