Raketové motory na tuhá a kapalná paliva

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Rakety jako druh zbraní existují již velmi dlouhou dobu. Průkopníky v této věci byli Číňané, jak je zmíněno v hymně Nebeské říše na začátku 19. století. "Red glare of rockets" - tak se v něm zpívá. Byli obviněni ze střelného prachu, vynalezeného, jak víte, ve stejné Číně. Ale aby „červené odlesky“zářily a ohnivé šípy dopadaly na hlavy nepřátel, byly zapotřebí raketové motory, i když ty nejjednodušší. Každý ví, že střelný prach exploduje a let vyžaduje intenzivní spalování s přímým uvolňováním plynu. Muselo se tedy změnit složení paliva. Zatímco konvenční výbušniny obsahují 75 % dusičnanů, 15 % uhlíku a 10 % síry, raketové motory obsahují 72 % dusičnanů, 24 % uhlíku a 4 % síry.

Moderní rakety a boostery na tuhá paliva používají jako palivo složitější směsi, ale princip zůstává stejný, staří Číňané. Jeho zásluhy jsou nepopiratelné. Jedná se o jednoduchost, spolehlivost, vysokou rychlost iniciace, relativní levnost a snadnost použití. K nastartování střely stačí zapálit tuhou hořlavou směs, zajistit proudění vzduchu - a je to, letělo to.

Avšak existujetaková osvědčená a spolehlivá technologie má své nevýhody. Za prvé, po zahájení spalování paliva již není možné jej zastavit, stejně jako změnit režim spalování. Za druhé, kyslík je potřeba a v podmínkách řídkého nebo bezvzduchového prostoru tomu tak není. Za třetí, vypalování stále probíhá příliš rychle.

Řešení, které vědci v mnoha zemích hledali mnoho let, bylo konečně nalezeno. Dr. Robert Goddard testoval první raketový motor na kapalné palivo v roce 1926. Jako palivo používal benzín smíchaný s kapalným kyslíkem. Aby systém spolehlivě fungoval alespoň dvě a půl sekundy, musel Goddard vyřešit řadu technických problémů souvisejících s čerpáním činidel, chladicím systémem a mechanismy řízení.

Princip, podle kterého jsou všechny raketové motory na kapalinu postaveny, je extrémně jednoduchý. Uvnitř pouzdra jsou dvě nádrže. Z jednoho z nich je přes směšovací hlavu přiváděno okysličovadlo do rozkladné komory, kde za přítomnosti katalyzátoru přechází palivo přicházející z druhé nádrže do plynného stavu. Dochází ke spalovací reakci, horký plyn prochází nejprve zužující se podzvukovou zónou trysky a poté expandující nadzvukovou zónou, kam je také přiváděno palivo. Ve skutečnosti je vše mnohem složitější, tryska vyžaduje chlazení a režimy podávání vyžadují vysoký stupeň stability. Moderní raketové motory mohou být poháněny vodíkem, okysličovadlo je kyslík. Tato směs je extrémně výbušná a sebemenší narušení provozu jakéhokoli systémuvede k nehodě nebo katastrofě. Složkami paliva mohou být i jiné látky, které nejsou méně nebezpečné:

- petrolej a kapalný kyslík - ty byly použity v první fázi programu nosných raket Saturn V v programu Apollo;

- alkohol a kapalný kyslík - byly použity v německých raketách V2 a sovětských nosičích "Vostok";

- oxid dusnatý - monomethyl - hydrazin - používaný v motorech Cassini.

Navzdory složitosti konstrukce jsou raketové motory na kapalinu hlavním prostředkem přepravy vesmírného nákladu. Používají se také v mezikontinentálních balistických střelách. Jejich provozní režimy jsou přístupné přesné regulaci, moderní technologie umožňují automatizovat procesy probíhající v jejich jednotkách a sestavách.

Raketové motory na tuhá paliva však také neztratily svůj význam. Používají se v kosmické technologii jako pomocné. Jejich význam je velký v brzdových a záchranných modulech.