Cietie un šķidrie raķešu dzinēji

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Raķetes kā ieroču veids ir pastāvējušas ļoti ilgu laiku. Pionieri šajā jautājumā bija ķīnieši, kā minēts Debesu impērijas himnā 19. gadsimta sākumā. "Red glare of Rockets" - tā tas tiek dziedāts tajā. Viņi tika apsūdzēti ar šaujampulveri, kas izgudrots, kā jūs zināt, tajā pašā Ķīnā. Bet, lai spīdētu “sarkanie spīdumi” un uz ienaidnieku galvām krita ugunīgas bultas, bija nepieciešami raķešu dzinēji, kaut arī paši vienkāršākie. Ikviens zina, ka šaujampulveris eksplodē, un lidojumam ir nepieciešama intensīva degšana ar virzītu gāzes izdalīšanos. Tātad bija jāmaina degvielas sastāvs. Lai gan parastās sprāgstvielas ir 75% nitrāta, 15% oglekļa un 10% sēra, raķešu dzinējos ir 72% nitrāta, 24% oglekļa un 4% sēra.

Mūsdienu cietās degvielas raķetēs un pastiprinātājos kā degvielu izmanto sarežģītākus maisījumus, taču princips paliek nemainīgs, seno ķīniešu. Viņa nopelni ir nenoliedzami. Tie ir vienkāršība, uzticamība, liels iniciēšanas ātrums, relatīvais lētums un lietošanas vienkāršība. Lai šāviņš iedarbinātos, pietiek aizdedzināt cieto degmaisījumu, nodrošināt gaisa plūsmu - un viss, tas lidoja.

Tomēr iršādai pārbaudītai un uzticamai tehnoloģijai ir savi trūkumi. Pirmkārt, uzsākot degvielas sadegšanu, vairs nav iespējams to apturēt, kā arī mainīt degšanas režīmu. Otrkārt, skābeklis ir vajadzīgs, bet retas vai bezgaisa telpas apstākļos tas nav nepieciešams. Treškārt, dedzināšana joprojām notiek pārāk ātri.

Beidzot ir atrasts risinājums, ko daudzu valstu zinātnieki ir meklējuši daudzus gadus. Dr Roberts Godards 1926. gadā izmēģināja pirmo šķidrās degvielas raķešu dzinēju. Kā degvielu viņš izmantoja benzīnu, kas sajaukts ar šķidro skābekli. Lai sistēma uzticami darbotos vismaz divarpus sekundes, Godāram bija jāatrisina vairākas tehniskas problēmas, kas saistītas ar reaģentu sūknēšanu, dzesēšanas sistēmu un stūres mehānismiem.

Princips, pēc kura tiek ražoti visi šķidro raķešu dzinēji, ir ārkārtīgi vienkāršs. Korpusa iekšpusē ir divas tvertnes. No vienas no tām caur maisīšanas galviņu oksidētājs tiek ievadīts sadalīšanās kamerā, kur katalizatora klātbūtnē degviela, kas nāk no otrās tvertnes, nonāk gāzveida stāvoklī. Notiek sadegšanas reakcija, karstā gāze vispirms iziet caur sprauslas sašaurinošo zemskaņas zonu un pēc tam paplašinošo virsskaņas zonu, kur tiek piegādāta arī degviela. Patiesībā viss ir daudz sarežģītāk, sprauslai ir nepieciešama dzesēšana, un padeves režīmiem ir nepieciešama augsta stabilitātes pakāpe. Mūsdienu raķešu dzinējus var darbināt ar ūdeņradi, oksidētājs ir skābeklis. Šis maisījums ir ārkārtīgi sprādzienbīstams, un tas ir mazākais jebkuras sistēmas darbības pārkāpumsnoved pie negadījuma vai katastrofas. Degvielas sastāvdaļas var būt arī citas vielas, kas ir ne mazāk bīstamas:

- petroleja un šķidrais skābeklis - tie tika izmantoti Apollo programmas nesējraķešu programmas Saturn V pirmajā fāzē;

- spirts un šķidrais skābeklis - tika izmantoti vācu V2 raķetēs un padomju nesējus "Vostok";

- slāpekļa tetroksīds - monometils - hidrazīns - izmanto Cassini dzinējos.

Neskatoties uz konstrukcijas sarežģītību, šķidrie raķešu dzinēji ir galvenais kosmosa kravas piegādes līdzeklis. Tos izmanto arī starpkontinentālajās ballistiskajās raķetēs. To darbības režīmi ir pakļauti precīzai regulēšanai, modernās tehnoloģijas ļauj automatizēt to blokos un mezglos notiekošos procesus.

Tomēr savu nozīmi nav zaudējuši arī cietās degvielas raķešu dzinēji. Kosmosa tehnoloģijās tos izmanto kā palīgierīces. To nozīme ir liela bremzēšanas un glābšanas moduļos.