Μηχανές πυραύλων στερεών και υγρών

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:24

Οι πύραυλοι ως είδος όπλου υπάρχουν εδώ και πολύ καιρό. Πρωτοπόροι σε αυτό το θέμα ήταν οι Κινέζοι, όπως αναφέρεται στον ύμνο της Ουράνιας Αυτοκρατορίας στις αρχές του 19ου αιώνα. «Κόκκινη λάμψη πυραύλων» - έτσι τραγουδιέται σε αυτό. Τους χρεώθηκε μπαρούτι, που εφευρέθηκε, όπως ξέρετε, στην ίδια Κίνα. Αλλά για να λάμψουν τα «κόκκινα σημεία» και τα πύρινα βέλη έπεσαν στα κεφάλια των εχθρών, χρειάζονταν πυραυλοκινητήρες, αν και οι πιο απλοί. Όλοι γνωρίζουν ότι η πυρίτιδα εκρήγνυται και η πτήση απαιτεί έντονη καύση με κατευθυνόμενη απελευθέρωση αερίου. Έπρεπε λοιπόν να αλλάξει η σύνθεση του καυσίμου. Ενώ τα συμβατικά εκρηκτικά είναι 75% νιτρικά, 15% άνθρακας και 10% θείο, οι πυραυλοκινητήρες είναι 72% νιτρικά, 24% άνθρακας και 4% θείο.

Οι σύγχρονοι πύραυλοι και ενισχυτές στερεού καυσίμου χρησιμοποιούν πιο πολύπλοκα μείγματα ως καύσιμο, αλλά η αρχή παραμένει η ίδια, οι αρχαίοι Κινέζοι. Τα πλεονεκτήματά του είναι αδιαμφισβήτητα. Αυτά είναι η απλότητα, η αξιοπιστία, η υψηλή ταχύτητα εκκίνησης, η σχετική φθηνότητα και η ευκολία χρήσης. Για να ξεκινήσει το βλήμα, αρκεί να αναφλεγεί το στερεό εύφλεκτο μείγμα, να παρέχει ροή αέρα - και αυτό ήταν, πέταξε.

Ωστόσο, υπάρχειμια τόσο αποδεδειγμένη και αξιόπιστη τεχνολογία έχει τα μειονεκτήματά της. Πρώτον, έχοντας ξεκινήσει την καύση του καυσίμου, δεν είναι πλέον δυνατή η διακοπή της, καθώς και η αλλαγή της λειτουργίας καύσης. Δεύτερον, χρειάζεται οξυγόνο και σε συνθήκες σπάνιου ή χωρίς αέρα δεν χρειάζεται. Τρίτον, η καύση συνεχίζεται πολύ γρήγορα.

Η λύση που έψαχναν εδώ και πολλά χρόνια οι επιστήμονες σε πολλές χώρες βρέθηκε επιτέλους. Ο Δρ Robert Goddard δοκίμασε τον πρώτο πυραυλικό κινητήρα υγρού προωθητικού το 1926. Ως καύσιμο χρησιμοποιούσε βενζίνη αναμεμειγμένη με υγρό οξυγόνο. Προκειμένου το σύστημα να λειτουργεί αξιόπιστα για τουλάχιστον δυόμισι δευτερόλεπτα, ο Goddard έπρεπε να λύσει μια σειρά τεχνικών προβλημάτων σχετικά με την άντληση των αντιδραστηρίων, το σύστημα ψύξης και τους μηχανισμούς διεύθυνσης.

Η αρχή με την οποία κατασκευάζονται όλοι οι κινητήρες υγρών πυραύλων είναι εξαιρετικά απλή. Υπάρχουν δύο δεξαμενές μέσα στη θήκη. Από ένα από αυτά, μέσω της κεφαλής ανάμειξης, το οξειδωτικό τροφοδοτείται στον θάλαμο αποσύνθεσης, όπου, παρουσία καταλύτη, το καύσιμο που προέρχεται από τη δεύτερη δεξαμενή περνά σε αέρια κατάσταση. Συμβαίνει μια αντίδραση καύσης, το θερμό αέριο περνά πρώτα από τη στενή υποηχητική ζώνη του ακροφυσίου και στη συνέχεια τη διαστελλόμενη υπερηχητική ζώνη, όπου παρέχεται επίσης καύσιμο. Στην πραγματικότητα, όλα είναι πολύ πιο περίπλοκα, το ακροφύσιο απαιτεί ψύξη και οι λειτουργίες τροφοδοσίας απαιτούν υψηλό βαθμό σταθερότητας. Οι σύγχρονοι κινητήρες πυραύλων μπορούν να κινούνται με υδρογόνο, ο οξειδωτής είναι το οξυγόνο. Αυτό το μείγμα είναι εξαιρετικά εκρηκτικό, και η παραμικρή παραβίαση της λειτουργίας οποιουδήποτε συστήματοςοδηγεί σε ατύχημα ή καταστροφή. Τα συστατικά του καυσίμου μπορεί επίσης να είναι άλλες ουσίες που δεν είναι λιγότερο επικίνδυνες:

- κηροζίνη και υγρό οξυγόνο - χρησιμοποιήθηκαν στην πρώτη φάση του προγράμματος οχημάτων εκτόξευσης Saturn V στο πρόγραμμα Apollo.

- αλκοόλ και υγρό οξυγόνο - χρησιμοποιήθηκαν στους γερμανικούς πυραύλους V2 και στα σοβιετικά αεροσκάφη "Vostok";

- τετροξείδιο του αζώτου - μονομεθυλ - υδραζίνη - χρησιμοποιείται σε κινητήρες Cassini.

Παρά την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού, οι κινητήρες υγρών πυραύλων είναι το κύριο μέσο μεταφοράς διαστημικού φορτίου. Χρησιμοποιούνται επίσης σε διηπειρωτικούς βαλλιστικούς πυραύλους. Οι τρόποι λειτουργίας τους υπόκεινται σε ακριβείς ρυθμίσεις, οι σύγχρονες τεχνολογίες καθιστούν δυνατή την αυτοματοποίηση των διαδικασιών που λαμβάνουν χώρα στις μονάδες και τα συγκροτήματά τους.

Ωστόσο, ούτε οι πυραυλοκινητήρες στερεού καυσίμου έχουν χάσει τη σημασία τους. Χρησιμοποιούνται στη διαστημική τεχνολογία ως βοηθητικά. Η σημασία τους είναι μεγάλη στις μονάδες πέδησης και διάσωσης.