محركات الصواريخ الصلبة والسائلة

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

الصواريخ كنوع من الأسلحة موجودة منذ وقت طويل جدًا. وكان الرواد في هذا الأمر هم الصينيون ، كما ورد في ترنيمة الإمبراطورية السماوية في بداية القرن التاسع عشر. "الوهج الأحمر للصواريخ" - هكذا تُنشد فيه. كانوا مشحونين بالبارود ، اخترعوا ، كما تعلمون ، في نفس الصين. ولكن لكي تتألق "النقاط الحمراء" ، وتسقط سهام نارية على رؤوس الأعداء ، كانت هناك حاجة لمحركات الصواريخ ، وإن كانت أبسطها. يعلم الجميع أن البارود ينفجر ، ويتطلب الطيران احتراقًا شديدًا مع إطلاق غاز موجه. لذلك كان لابد من تغيير تركيبة الوقود. في حين أن المتفجرات التقليدية 75٪ نترات ، 15٪ كربون ، 10٪ كبريت ، محركات الصواريخ 72٪ نترات ، 24٪ كربون ، 4٪ كبريت.

تستخدم الصواريخ والمعززات الحديثة التي تعمل بالوقود الصلب خلائط أكثر تعقيدًا كوقود ، لكن المبدأ لا يزال كما هو ، الصينيون القدماء. مزاياه لا يمكن إنكارها. هذه هي البساطة والموثوقية وسرعة البدء العالية والرخص النسبي وسهولة الاستخدام. لكي تبدأ القذيفة ، يكفي إشعال الخليط الصلب القابل للاحتراق ، وتوفير تدفق للهواء - وهذا كل شيء ، طار.

ومع ذلك ، هناكهذه التكنولوجيا المجربة والموثوقة لها عيوبها. أولاً ، بعد بدء احتراق الوقود ، لم يعد من الممكن إيقافه ، وكذلك تغيير وضع الاحتراق. ثانيًا ، الأكسجين ضروري ، وفي ظروف الفضاء المخلخل أو الخالي من الهواء فهو ليس كذلك. ثالثًا ، لا يزال الحرق يتواصل بسرعة كبيرة.

تم العثور أخيرًا على الحل الذي كان يبحث عنه العلماء في العديد من البلدان لسنوات عديدة. اختبر الدكتور روبرت جودارد أول محرك صاروخي يعمل بالوقود السائل في عام 1926. استخدم البنزين الممزوج بالأكسجين السائل كوقود. لكي يعمل النظام بشكل موثوق لمدة ثانيتين ونصف الثانية على الأقل ، كان على جودارد حل عدد من المشكلات الفنية المتعلقة بضخ الكواشف ونظام التبريد وآليات التوجيه.

المبدأ الذي يتم من خلاله بناء جميع محركات الصواريخ السائلة بسيط للغاية. يوجد دبابتان داخل العلبة. من أحدهم ، من خلال رأس الخلط ، يتم إدخال المؤكسد في غرفة التحلل ، حيث يمر الوقود القادم من الخزان الثاني إلى الحالة الغازية في وجود محفز. يحدث تفاعل الاحتراق ، حيث يمر الغاز الساخن أولاً عبر المنطقة الضيقة دون سرعة الصوت للفوهة ، ثم المنطقة الأسرع من الصوت المتوسعة ، حيث يتم توفير الوقود أيضًا. في الواقع ، كل شيء أكثر تعقيدًا ، تتطلب الفوهة التبريد ، وتتطلب أوضاع التغذية درجة عالية من الاستقرار. يمكن تشغيل محركات الصواريخ الحديثة بالهيدروجين ، والمؤكسد هو الأكسجين. هذا المزيج شديد الانفجار ، وأقل انتهاك لتشغيل أي نظاميؤدي إلى وقوع حادث أو كارثة. يمكن أن تكون مكونات الوقود أيضًا مواد أخرى لا تقل خطورة:

- الكيروسين والأكسجين السائل - تم استخدامهما في المرحلة الأولى من برنامج مركبة الإطلاق Saturn V في برنامج Apollo ؛

- الكحول والأكسجين السائل - تم استخدامها في صواريخ V2 الألمانية وناقلات الطائرات السوفيتية "Vostok" ؛

- رباعي أكسيد النيتروجين - مونوميثيل - هيدرازين - المستخدم في محركات كاسيني.

على الرغم من تعقيد التصميم ، فإن محركات الصواريخ السائلة هي الوسيلة الرئيسية لنقل البضائع الفضائية. كما أنها تستخدم في الصواريخ الباليستية العابرة للقارات. طرق عملها قابلة للتنظيم الدقيق ، والتقنيات الحديثة تجعل من الممكن أتمتة العمليات التي تحدث في وحداتها وتجمعاتها.

ومع ذلك ، لم تفقد محركات الصواريخ التي تعمل بالوقود الصلب أهميتها أيضًا. يتم استخدامها في تكنولوجيا الفضاء كمساعد. أهميتها كبيرة في وحدات الكبح والإنقاذ.