Ракетни двигатели с твърдо и течно гориво

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Ракетите като вид оръжие съществуват от много дълго време. Пионерите в този въпрос са китайците, както се споменава в химна на Поднебесната империя в началото на 19 век. „Червен отблясък на ракети“– така се пее в него. Те бяха заредени с барут, изобретен, както знаете, в същия Китай. Но за да заблестят „червените отблясъци“и огнени стрели паднаха върху главите на враговете, бяха необходими ракетни двигатели, макар и най-простите. Всеки знае, че барутът експлодира и полетът изисква интензивно изгаряне с насочено отделяне на газ. Така че съставът на горивото трябваше да се промени. Докато конвенционалните експлозиви са 75% нитрати, 15% въглерод и 10% сяра, ракетните двигатели са 72% нитрати, 24% въглерод и 4% сяра.

Съвременните ракети и ускорители на твърдо гориво използват по-сложни смеси като гориво, но принципът остава същият, древните китайци. Неговите заслуги са неоспорими. Това са простота, надеждност, висока скорост на иницииране, относителна евтиност и лекота на използване. За да започне снарядът, достатъчно е да запали твърдата горима смес, да осигури въздушен поток - и това е, той излетя.

Въпреки това, иматакава доказана и надеждна технология има своите недостатъци. Първо, след започване на изгарянето на горивото, вече не е възможно да го спрете, както и да промените режима на горене. Второ, кислородът е необходим, а в условия на разредено или безвъздушно пространство не е така. Трето, изгарянето продължава твърде бързо.

Решението, което учените в много страни търсят от много години, най-накрая е намерено. Д-р Робърт Годард тества първия ракетен двигател с течно гориво през 1926г. Той използвал бензин, смесен с течен кислород като гориво. За да може системата да работи надеждно поне две секунди и половина, Годард трябваше да реши редица технически проблеми, свързани с изпомпването на реагентите, охладителната система и кормилните механизми.

Принципът, по който се изграждат всички течни ракетни двигатели, е изключително прост. Вътре в кутията има два резервоара. От една от тях, през смесителната глава, окислителят се подава в камерата за разлагане, където в присъствието на катализатор горивото, идващо от втория резервоар, преминава в газообразно състояние. Възниква реакция на горене, горещият газ първо преминава през стесняващата се дозвукова зона на дюзата, а след това разширяващата се свръхзвукова зона, където също се подава гориво. В действителност всичко е много по-сложно, дюзата изисква охлаждане, а режимите на подаване изискват висока степен на стабилност. Съвременните ракетни двигатели могат да се захранват с водород, окислителят е кислород. Тази смес е изключително експлозивна и най-малкото нарушение на работата на която и да е системаводи до авария или бедствие. Компонентите на горивото могат да бъдат и други вещества, които са не по-малко опасни:

- керосин и течен кислород - те бяха използвани в първата фаза на програмата на ракетата-носител Saturn V в програмата Apollo;

- алкохол и течен кислород - са използвани в германските ракети V2 и съветските носители "Восток";

- азотен тетроксид - монометил - хидразин - използван в двигателите на Cassini.

Въпреки сложността на дизайна, течни ракетни двигатели са основното средство за доставяне на космически товари. Използват се и в междуконтинентални балистични ракети. Техните режими на работа са податливи на прецизно регулиране, съвременните технологии дават възможност за автоматизиране на процесите, протичащи в техните възли и възли.

Въпреки това, ракетните двигатели с твърдо гориво също не са загубили своето значение. Използват се в космическата техника като спомагателни. Тяхното значение е голямо в спирачните и спасителните модули.