Како делује ракета са чврстим погоном

Ракете са чврстим погоном укључују све старије ракете за ватромет, међутим сада постоје напреднија горива, дизајни и функције са чврстим горивима.

Чврсто гориво пронађене су ракете пре ракета са течним горивом. Тип чврстог погонског горива почео је доприносима научника Засиадко, Цонстантинов и Цонгреве. Сада у напредном стању, ракете са чврстим погонским горивом и даље остају у широкој употреби, укључујући Спаце Схуттле моторе са двоструким потиском и етапе за потискивање серије Делта.

Површина површине је количина погонског горива изложена унутрашњим пламенима сагоревања, који постоје у директној вези са потиском. Повећање површине повећаће потисак, али ће смањити време сагоревања јер се погонско гориво троши убрзаном брзином. Оптимални потисак је обично константан, што се може постићи одржавањем константне површине током целог опекотина.

Примјери дизајна зрна са константном површином укључују: горење на крају, унутрашње и вањско језгро и унутрашње сагоревање језгра.

За оптимизацију односа зрна и потиска користе се различити облици јер неким ракетама може бити потребно у почетку је компонента високог потиска за полијетање, док ће нижи потисак бити довољан регресивни потис након покретања захтеви. Компликовани узорци језгра зрна, у контроли над изложеном површином ракетног горива, често имају делове обложене незапаљивом пластиком (попут целулозног ацетата). Овај слој спречава да пламенови са унутрашњим сагоревањем запале тај део горива, пали се тек касније када изгарање директно допре до горива.

У дизајнирању ракетног погонског зрна мора се узети у обзир специфични импулс зрна јер то може бити разлика (експлозија) и успешно оптимизована ракета која ствара потисак.

• Једном када се чврста ракета запали, потрошит ће цјелокупно своје гориво, без икаквих могућности за подешавање искључења или потиска. Ракета Сатурн В користила је готово 8 милиона фунти, што не би било изведиво са коришћењем чврстог погонског горива, захтевајући високо специфичан импулсни течни погон.
• Опасност од премешаних горива монопропелантних ракета, тј. Понекад је састојак нитроглицерин.

Једна предност је лакоћа складиштења ракета са чврстим погоном. Неке од ових ракета су мале ракете као што су Хонест Јохн и Нике Херцулес; друге су велике балистичке ракете као што су Поларис, Наредник и Вангуард. Течна горива могу да нуде боље перформансе, али потешкоће у складиштењу и руковању течностима близу апсолутне нуле (0 степени Келвин) ограничила њихову употребу неспособна да испуни строге захтеве које војска захтева своју ватрену моћ.

Ракете са течним горивом први је теоретизовао Тсиолкозски у свом „Истраживању међупланетарног простора средствима реактивних уређаја“, објављеном 1896. Његова идеја реализована је 27 година касније када је Роберт Годдард лансирао прву ракету на текуће гориво.

Ракете са течним погоном покретале су Русе и Американце дубоко у свемирско доба моћним ракетама Енергииа СЛ-17 и Сатурн В. Високи потисни капацитети ових ракета омогућили су наша прва путовања у свемир. "Велик корак за човечанство" који се догодио 21. јула 1969., док је Армстронг закорачио на месец, омогућен је потиском ракете од 8 милиона фунти ракете Сатурн В.

Два метална резервоара садрже гориво и оксидатор. Због својстава ове две течности, обично се стављају у њихове резервоаре непосредно пре лансирања. Засебни резервоари су неопходни, јер многа течна горива сагоревају при контакту. Након постављеног редоследа покретања отварају се два вентила, чиме течност тече низ цевовод. Ако су се ти вентили једноставно отворили, омогућујући течним горивима да уђу у комору за сагоревање, а дошло би до слабе и нестабилне брзине потиска, тако да је било довод гаса под притиском или довод турбо-пумпе користи.

Једноставнија од ове две, довод гаса под притиском, додаје резервоар гаса високог притиска у погонски систем. Гас, нереактиван, инертан и лаган гас (као што је хелијум), држи се и регулише, под јаким притиском, вентилом / регулатором.

Друго, и често пожељно решење проблема преноса горива је турбо пумпа. Турбо-пумпа је исто што и редовна пумпа у функцији и заобилази систем под притиском гаса усисавајући погонска горива и убрзавајући их у комори за сагоревање.

Оксидатор и гориво се мешају и запаљу у комори за сагоревање и ствара се потисак.

Нажалост, последња тачка чини ракете са течним погоном замршеним и сложеним. Прави модерни течни двопропелантни мотор има хиљаде цевних прикључака који носе разне течности за хлађење, доливање горива или подмазивање. Такође, различити подделови попут турбо-пумпе или регулатора састоје се од одвојених вртоглавих цеви, жица, контролних вентила, мерача температуре и потпорних носача. С обзиром на мноштво делова, шанса за неуспех једне интегралне функције је велика.

Као што је већ напоменуто, течни кисеоник је најчешће коришћени оксидант, али има и својих недостатака. Да би се постигло течно стање овог елемента, температура мора бити -183 степена Целзијуса добијени - услови под којима кисеоник лако испарава, губећи управо велику количину оксиданса док се учитава. Азотна киселина, још један моћан оксидант, садржи 76% кисеоника, у течном је стању у СТП и има високу специфична гравитацијаСве велике предности. Последња тачка је мерења слична густини и што се више повећава, тако и перформансе погонског горива. Али, азотна киселина је опасна при руковању (смеша са водом ствара јаку киселину) и ствара сагоревање нус-продуката сагоревањем горива, тако да је њена употреба ограничена.

Развијени у другом веку пре нове ере, древни Кинези, ватромет је најстарији облик ракета и најједноставнији. Првобитно је ватромет имао верску намену, али је касније прилагођен за војну употребу током средњег века у облику "пламених стрелица".

Током десетог и тринаестог века, Монголи и Арапи су главни део ових раних ракета донели на Запад: барут. Иако су топ и пушка постали главни развој током увођења барута на исток, резултирале су и ракетама. Те ракете су у суштини биле увећане ватромете, које су, осим дугих или топова, палиле експлозивни барут.

Током империјалистичких ратова касних осамнаестог века, пуковник Цонгреве развио је своје чувене ракете, које путују на удаљености од четири миље. "Црвени сјај ракета" (америчка химна) бележи употребу ракетног рата, у свом раном облику војне стратегије, током инспиративне битке Форт МцХенри.

Осигурач (памучна врпца премазана барутом) светли шибицом или "пунком" (дрвени штап са угљен-црвеним врхом налик угљену). Овај осигурач изгара брзо у језгри ракете где запали зидове барута унутрашње језгре. Као што је већ споменуто једна од хемикалија у баруту је калијум нитрат, најважнији састојак. Молекуларна структура ове хемикалије, КНО3, садржи три атома кисеоника (О3), један атом азота (Н) и један атом калијума (К). Три атома кисеоника закључана у овом молекулу дају „ваздух“ који су осигурач и ракета користили за сагоревање друга два састојка, угљеника и сумпора. Тако калијум нитрат оксидира хемијску реакцију лако ослобађајући кисеоник. Ова реакција ипак није спонтана и мора се покренути врућином попут утакмице или "панкер".