Kaip veikia kietojo kuro raketa

Kietosios raketinio kuro raketos apima visas senesnes fejerverkų raketas, tačiau dabar yra sudėtingesnių degalų, konstrukcijų ir funkcijų su kietojo kuro raketomis.

Kietasis raketinis kuras buvo išrastos raketos prieš skystą kurą naudojančias raketas. Tvirtas raketinio kuro tipas prasidėjo mokslininkų Zasiadko, Constantinovo ir Kongresas. Šiuolaikinėje būsenoje kietosios raketinio kuro raketos, įskaitant „Space Shuttle“ dvigubus stiprintuvus ir „Delta“ serijos stiprintuvus, tebėra plačiai naudojamos.

Paviršiaus plotas yra vidaus degimo liepsnos veikiamas raketinio kuro kiekis, tiesiogiai susijęs su trauka. Padidėjęs paviršiaus plotas padidins trauką, tačiau sumažins degimo laiką, nes raketinis kuras sunaudojamas spartesniu greičiu. Paprastai optimali trauka yra pastovi, kurią galima pasiekti išlaikant pastovų paviršiaus plotą viso nudegimo metu.

Pastovaus grūdų paviršiaus ploto pavyzdžiai: deginimas galinėje dalyje, vidinės šerdies ir išorinės šerdies deginimas ir vidinis žvaigždės šerdies deginimas.

Grūdų ir traukos santykio optimizavimui naudojamos įvairios formos, nes kai kurioms raketoms gali prireikti iš pradžių didelės traukos komponentas kilimui, tuo tarpu mažesnei traukai pakaks regresinės regresinės jėgos po paleidimo reikalavimus. Sudėtingi grūdo šerdies modeliai, kontroliuojant raketos kuro atvirą paviršiaus plotą, dažnai turi dalis, padengtas nedegiu plastiku (pavyzdžiui, celiuliozės acetatu). Šis sluoksnis neleidžia vidaus degimo liepsnai uždegti tos degalų dalies, kuri užsidega tik vėliau, kai nudegimas tiesiogiai pasiekia degalus.

Projektuojant raketos raketinio kuro grūdus, reikia atsižvelgti į savitą impulsą, nes tai gali būti skirtumų gedimas (sprogimas) ir sėkmingai optimizuota trauka sukurianti raketa.

• Uždegus kietą raketą, ji sunaudos visą savo kurą, be jokios galimybės išjungti ar traukti. „Saturno V“ mėnulio raketa sunaudojo beveik 8 milijonus svarų svirties, kurios neįmanoma būtų panaudoti naudojant kietąjį raketinį kurą, reikalaujantį aukšto specifinio impulsinio skystojo raketinio kuro.
• Pavojus, susijęs su iš anksto sumaišytu monopropelento raketų kuru, t. Y. Kartais yra nitroglicerinas, yra sudedamoji dalis.

Vienas pranašumų yra kietų raketinio kuro raketų saugojimas. Kai kurios iš šių raketų yra mažos raketos, tokios kaip „Honest John“ ir „Nike Hercules“; kitos yra didelės balistinės raketos, tokios kaip „Polaris“, „seržantas“ ir „Vanguard“. Skystieji raketiniai varikliai gali būti geresni, tačiau sunkumai laikant ir tvarkant skysčius arti absoliutaus nulio (0 laipsnių) Kelvinas) apribojo jų naudojimą ir negalėjo patenkinti griežtų reikalavimų, kuriuos kariškiai reikalauja iš savo ugnies jėgos.

Skystąsias raketas pirmą kartą teorizavo Tsiolkozski 1896 m. Paskelbtame „Tarpplanetinės erdvės tyrimas reaktyviųjų prietaisų priemonėmis“. Jo idėja buvo įgyvendinta po 27 metų, kai Robertas Goddardas paleido pirmąją skystu kuru varomą raketą.

Skystosios raketos varomosiomis raketomis „Energiya SL-17“ ir „Saturn V“ išstūmė rusus ir amerikiečius giliai į kosmoso amžių. Didelės šių raketų traukos pajėgos leido mums pirmą kartą keliauti į kosmosą. „Milžiniškas žmonijos žingsnis“, kuris įvyko 1969 m. Liepos 21 d., Armstrongui pakilus į Mėnulį, buvo įmanomas dėl „Saturn V“ raketos 8 mln.

Dvi metalinės talpyklos laiko atitinkamai degalus ir oksidatorių. Dėl šių dviejų skysčių savybių jie paprastai kraunami į rezervuarus prieš pat išleidimą. Atskiri rezervuarai yra būtini, nes daugelis skystojo kuro dega susilietę. Atlikus nustatytą paleidimo seką, atidaromi du vožtuvai, leidžiantys skysčiui tekėti vamzdyno apačioje. Jei šie vožtuvai tiesiog atsidarydavo, kad skystas propelentas galėtų tekėti į degimo kamerą, a atsirastų silpna ir nestabili traukos sparta, taigi, tiekiamas slėginis dujų tiekimas arba turbopumpas naudotas.

Paprastesnis iš dviejų, suslėgtų dujų tiekimas, į varomąją sistemą prideda aukšto slėgio dujų baką. Dujos, nereaktyvios, inertiškos ir lengvosios dujos (tokios kaip helis), esant stipriam slėgiui, yra laikomos ir reguliuojamos vožtuvu / reguliatoriumi.

Antrasis ir dažnai pasirenkamas kuro perdavimo problemos sprendimas yra turbokompresorius. Turbokompresorius yra toks pat kaip įprastas siurblys ir apeina dujų slėgio sistemą, išsiurbdamas raketinius variklius ir pagreitindamas juos į degimo kamerą.

Oksidatorius ir kuras sumaišomi ir uždegami degimo kameroje, sukuriama trauka.

Deja, paskutinis taškas skystą raketinį raketą paverčia sudėtinga ir sudėtinga. Tikras modernus skystas, bipropelento variklis turi tūkstančius vamzdynų jungčių, pernešančių įvairius aušinimo, degalų tiekimo ar tepimo skysčius. Be to, įvairias sudedamąsias dalis, tokias kaip turbokompresorius arba reguliatorius, sudaro atskiri vamzdžių, laidų, valdymo vožtuvų, temperatūros matuoklių ir atraminių statramsčių virbalai. Atsižvelgiant į daugybę dalių, tikimybė, kad viena neatsiejama funkcija gali sugesti, yra didelė.

Kaip minėta anksčiau, dažniausiai naudojamas oksidatorius yra skystas deguonis, tačiau jis taip pat turi trūkumų. Norint pasiekti skystą šio elemento būseną, turi būti -183 laipsnių Celsijaus temperatūra gautos - sąlygos, kuriomis deguonis lengvai išgaruoja, prarasdamas didelę sumą oksidatoriaus kraunant. Azoto rūgštis, dar vienas galingas oksidatorius, turi 76% deguonies, yra skystoje būsenoje STP ir turi daug specifinė gravitacijaVisi dideli pranašumai. Pastarasis taškas yra matas, panašus į tankį, ir, kylant aukščiau, kaip ir raketinio kuro charakteristikos. Tačiau azoto rūgštis yra pavojinga tvarkant (mišinys su vandeniu sukuria stiprią rūgštį) ir degant kurui susidaro kenksmingi šalutiniai produktai, todėl jos naudojimas yra ribotas.

Senovės kinų sukurti fejerverkai yra seniausia raketų forma ir patys paprasčiausi. Iš pradžių fejerverkai turėjo religinę paskirtį, tačiau vėliau viduramžiais buvo pritaikyti kariniam naudojimui „liepsnojančių strėlių“ pavidalu.

Dešimtajame ir tryliktajame amžiuose mongolai ir arabai į Vakarus atnešė svarbiausią šių ankstyvųjų raketų komponentą: kulkosvaidis. Nors patranka ir pistoletas tapo svarbiausiais įvykiais, pradedant rytiniu ginklų miltelių įvedimu, taip pat atsirado raketos. Šios raketos iš esmės buvo išplėstiniai fejerverkai, kurie, siekdami arlenos ar patrankos, išstūmė sprogstamojo ginklo miltelių paketus.

Aštuoniolikto amžiaus pabaigoje vykusių imperialistinių karų metu pulkininkas Kongresas sukūrė savo garsiąsias raketas, kurių atstumas yra keturios mylios. „Raudonasis raketų žvilgsnis“ (Amerikos himnas) fiksuoja raketų karo naudojimą ankstyvosios formos karinės strategijos metu įkvepiančioje Fort McHenry.

Saugiklis (medvilninė virvė, padengta kulkosvaidžiais) yra uždegamas degtuku arba „panku“ (medine lazda su anglis primenančiu raudonai žėrinčiu galiuku). Šis saugiklis greitai dega į raketos šerdį, kur jis uždega vidinės šerdies kulkosvaidį. Kaip minėta prieš tai, viena iš cheminių ginklų yra kalio nitratas, svarbiausias ingredientas. Šios cheminės medžiagos KNO3 molekulinę struktūrą sudaro trys deguonies (O3) atomai, vienas azoto (N) atomas ir vienas kalio (K) atomas. Trys deguonies atomai, užfiksuoti šioje molekulėje, suteikia „orą“, kurį saugiklis ir raketa panaudojo deginti kitus du komponentus - anglį ir sierą. Taigi kalio nitratas oksiduoja cheminę reakciją lengvai išleisdamas deguonį. Ši reakcija nėra savaiminė ir ją turi inicijuoti karštis, pavyzdžiui, rungtynės ar „pankas“.