Ракетен двигател

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Тест на водород\кислородния ракетен двигател RS-68 в NASA's Stennis Space Center.Поради използваното екологично гориво реактивната струя е почти прозрачна.

Ракетния двигател е реактивен двигател, източник на енергия, предназначен за извеждане на апаратура в безвъздушното космическо пространство.

Практически днес ракетните двигатели са единствените създадени машини, които могат да изведат товар в космическото пространство около Земята.

Силата на тягата в ракетния двигател възниква в резултат на преобразуването на изходната енергия в кинетична енергия от реактивната струя, породена от ракетното гориво. Експлоатационните характеристики на ракетните двигатели се определят от техния специфичен импулс.

История[редактиране | редактиране на кода]

Описания на устройства, които използват принципа на ракетните двигатели са известни още от древноста.[1]

Видове ракетни двигатели[редактиране | редактиране на кода]

В зависимост от вида на преобразуващата се кинетична енергия в реактивна струя се различават следните ракетни двигатели:

Химически ракетни двигатели[редактиране | редактиране на кода]

Двигателната установка на Спейс шатъл съчетава двата основни типа химични ракетни двигатели- с твърдо и течно ракетно гориво

.

Това са наи разпространените ракетни двигатели, при които, в резултат на екзотермична химична реакция горивото изгаря в горивна камера до висока температура, като образувалите се газове с високо налягане се ускоряват през соплото.Двигателите се задвижват с твърдо или течно ракетно гориво.В наши дни тези ракетни двигатели практически са достигнали предела на своите възможности, и не се предвиждат начини за съществено увеличаване на техния специфичен импулс[2].Това ограничава възможностите на ракетната техника, базирана на химически двигатели, до двете усвоени направления:

  1. Космически полети в околоземното пространство (пилотируеми, и безпилотни).
  2. Изследвания в космоса (само в рамките на Слънчевата система) с помоща на автоматични апарати (например космическите апарати „Венера“ и „Марс“, Вояджер, Галилео, Кассини-Хюйгенс, Улис).

За придвижване към по отдалечени обекти размерите необходими за ракета базирана на химически двигатели, както и данните за продължителноста на полета са нереалистични[3].

Електрически ракетни двигатели[редактиране | редактиране на кода]

Прототип на йонен ЕРД.

В електрореактивните ракетни двигатели (ЕРД) източник на енергия за създаване на тяга е електричеството. Специфичния импулс на тези двигатели може да достига до 210 км/с.Високия импулс на ЕРД му позволява (в сравнение с химическите двигатели) да използва малко количество работно тяло за единица тяга, но при това възниква проблем с голямото количество електроенергия, необходимо за създаване на тягата. По тази причина засега ЕРД се ползват предимно за задвижване и ориентация на автоматични космически апарати (спътници).В много страни се изследват възможностите за създаване на пилотируеми междупланетни кораби задвижвани с ЕРД. Съществуващите ЕРД не са оптимални за използване като маршеви двигатели поради малките си размери и мощност, и затова се разработват мощни ЕРД, способни на продължителна работа при ток до 5 – 10 кА[4][5].

Ядрени ракетни двигатели[редактиране | редактиране на кода]

Схема на ЯРД „NERVA“ работещ по твърдофазна схема.

Ядрения ракетен двигател е реактивен двигател, при който работното тяло (например, водород, амияк и др.) се нагрява за сметка на енергията, отделяща се при ядрена реакция (разпад или термоядрен синтез).Първите иследвания в тази област започват още през 1950-х г.в СССР и САЩ, но ядрените двигатели и до сега нямат практическа употреба, въпреки че основните технически проблеми при създаването им са били решени успешно (има работещи прототипи). Основното препятствие са опасенията от авария на апарат с ЯРД, при която може да настъпи значително радиационно замърсяване на атмосферата и участък на Земята. В същото време е очевидно, че за бъдещото развитие на космонавтиката, употребата на схеми с ЯРД е неизбежна, тъй като химическите ракетни двигатели вече са достигнали предела на своята ефективност, а и за създаване на бърз и продължително работещ междупланетен транспорт химическите двигатели по ред причини са непригодни[6].

Плазмени ракетни двигатели[редактиране | редактиране на кода]

Плазмен двигател VASIMR на испитателен стенд

Плазмения реактивен двигател използва радиовълни за йонизация на газ до получаване на Плазма,посредством която се образуватяга.Концепцията на двигателя е предложена от учения Франклин Чанг-Диаз от Коста-Рика още през 1979 г. и продължава да се развива и до днес (проекта VASIMR).Основното преимущество на този двигател е възможността за продължителна работа, тъй като в този тип двигатели няма електроди които да ерозират по време на експлоатацията[7].

Други типове ракетни двигатели[редактиране | редактиране на кода]

Други типове двигатели (като соларни платна и космически лифт) все още са в процес на разработка и до тяхното практическо приложение има още време. Сега тези експериментални ракетни двигатели са в етап на теоретическа или експериментална разработка.


Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. Leofranc Holford-Strevens. Aulus Gellius: An Antonine Author and his Achievement . Revised paperback. Oxford University Press, 2005. ISBN 0-19-928980-8.
  2. Вадим Пономарев. Выйти из тупика. // «Expert Online», 31 января 2013. Архив на оригинала от 2013-02-26. Посетен на 2013-02-17.
  3. НУЖНО ЛИ ЧЕЛОВЕКУ ЛЕТЕТЬ НА МАРС? В. СУРДИН // „Наука и жизнь“, 2006, № 4
  4. „В света на науката“ № 5 2009 стр. 34 – 42. Едгар Чури. Нов ден за електрическите ракети (Английски)
  5. Росатом – новата ядрена двигателна установка ще съкрати полета до Марс до 1,5 месеца
  6. Encyclopedia Astronautica
  7. The Revolutionary Rocket That Could Shuttle Humans to Mars. //

Литература[редактиране | редактиране на кода]

Теория ракетных двигателей: Учебник для студентов высших учебных заведений / Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П.; Под ред. Глушко В.П. – М.: Машиностроение, 1989. – 464 с.