Tahked ja vedelad rakettmootorid

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Raketid kui relvaliigid on eksisteerinud väga pikka aega. Teerajajateks selles asjas olid hiinlased, nagu mainiti 19. sajandi alguses Taevaimpeeriumi hümnis. "Red glare of Rockets" – nii selles lauldakse. Neid süüdistati püssirohus, mis leiutati, nagu teate, samas Hiinas. Kuid selleks, et “punased tipphetked” säraksid ja tulised nooled vaenlaste pähe langeksid, oli vaja rakettmootoreid, ehkki kõige lihtsamaid. Kõik teavad, et püssirohi plahvatab ja lend nõuab intensiivset põlemist koos suunatud gaasieraldusega. Seega tuli muuta kütuse koostist. Kui tavalistes lõhkeainetes on 75% nitraati, 15% süsinikku ja 10% väävlit, siis rakettmootorites on 72% nitraati, 24% süsinikku ja 4% väävlit.

Kaasaegsed tahkekütuse raketid ja võimendid kasutavad kütusena keerukamaid segusid, kuid põhimõte jääb samaks, vana hiina. Tema teened on vaieldamatud. Need on lihtsus, töökindlus, kiire käivitamise kiirus, suhteline odavus ja kasutusmugavus. Selleks, et mürsk käivituda, piisab tahke põleva segu süütamisest, õhuvoolu tagamisest – ja ongi kõik, lendas.

Samas onsellisel tõestatud ja usaldusväärsel tehnoloogial on omad puudused. Esiteks, pärast kütuse põlemise käivitamist ei ole enam võimalik seda peatada ega ka põlemisrežiimi muuta. Teiseks on vaja hapnikku ja haruldase või õhuta ruumi tingimustes seda pole. Kolmandaks kulgeb põletamine ikka liiga kiiresti.

Lahendus, mida paljude riikide teadlased on aastaid otsinud, on lõpuks leitud. Dr Robert Goddard katsetas esimest vedelkütusega rakettmootorit 1926. aastal. Kütusena kasutas ta vedela hapnikuga segatud bensiini. Selleks, et süsteem töötaks usaldusväärselt vähem alt kaks ja pool sekundit, pidi Goddard lahendama mitmeid tehnilisi probleeme, mis olid seotud reaktiivide pumpamise, jahutussüsteemi ja roolimehhanismidega.

Kõigi vedelate rakettmootorite ehitamise põhimõte on äärmiselt lihtne. Korpuse sees on kaks paaki. Ühest neist juhitakse läbi segamispea oksüdeerija lagukambrisse, kus katalüsaatori juuresolekul läheb teisest paagist tulev kütus gaasilisse olekusse. Toimub põlemisreaktsioon, kuum gaas läbib kõigepe alt düüsi kitseneva allhelikiirusega tsooni ja seejärel laieneva ülehelikiirusega tsooni, kuhu tarnitakse ka kütust. Tegelikkuses on kõik palju keerulisem, otsik nõuab jahutamist ja etteanderežiimid nõuavad suurt stabiilsust. Kaasaegsed rakettmootorid saavad käitada vesinikuga, oksüdeerijaks on hapnik. See segu on äärmiselt plahvatusohtlik ja mis tahes süsteemi toimimise vähimgi rikkuminetoob kaasa õnnetuse või katastroofi. Kütusekomponendid võivad olla ka muud ained, mis pole vähem ohtlikud:

– petrooleum ja vedel hapnik – neid kasutati Apollo programmi kanderakettide programmi Saturn V esimeses etapis;

- alkohol ja vedel hapnik - kasutati Saksa V2 rakettides ja Nõukogude kandurites "Vostok";

– lämmastiktetroksiid – monometüül – hüdrasiin – kasutatakse Cassini mootorites.

Hoolimata konstruktsiooni keerukusest on vedelrakettmootorid peamised kosmosekauba kohaletoimetamise vahendid. Neid kasutatakse ka mandritevahelistes ballistilistes rakettides. Nende töörežiimid on täpselt reguleeritavad, kaasaegsed tehnoloogiad võimaldavad automatiseerida nende sõlmedes ja sõlmedes toimuvaid protsesse.

Samas pole oma tähtsust kaotanud ka tahkekütuse rakettmootorid. Neid kasutatakse kosmosetehnoloogias abivahenditena. Nende tähtsus on suur pidurdus- ja päästemoodulites.