Động cơ tên lửa lỏng và rắn

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Tên lửa là một loại vũ khí đã có từ rất lâu đời. Những người đi tiên phong trong vấn đề này là người Trung Quốc, như đã đề cập trong bài thánh ca của Celestial Empire vào đầu thế kỷ 19. "Ánh sáng đỏ của tên lửa" - đó là cách nó được hát trong đó. Họ bị buộc tội bằng thuốc súng, được phát minh, như bạn biết, ở cùng một Trung Quốc. Nhưng để những “điểm nổi bật màu đỏ” tỏa sáng và những mũi tên rực lửa rơi xuống đầu kẻ thù, thì cần phải có động cơ tên lửa, dù là động cơ đơn giản nhất. Mọi người đều biết rằng thuốc súng phát nổ, và chuyến bay đòi hỏi quá trình đốt cháy dữ dội với việc giải phóng khí có định hướng. Vì vậy, thành phần của nhiên liệu đã phải được thay đổi. Trong khi chất nổ thông thường là 75% nitrat, 15% cacbon và 10% lưu huỳnh, động cơ tên lửa có 72% nitrat, 24% cacbon và 4% lưu huỳnh.

Tên lửa đẩy và tên lửa đẩy chất rắn hiện đại sử dụng các hỗn hợp phức tạp hơn làm nhiên liệu, nhưng nguyên tắc vẫn như cũ, của Trung Quốc cổ đại. Công lao của anh là không thể phủ nhận. Đó là sự đơn giản, độ tin cậy, tốc độ khởi tạo cao, tương đối rẻ và dễ sử dụng. Để đường đạn bắt đầu, nó đủ để đốt cháy hỗn hợp rắn dễ cháy, cung cấp luồng không khí - và thế là xong, nó đã bay.

Tuy nhiên, cómột công nghệ đã được chứng minh và đáng tin cậy như vậy có nhược điểm của nó. Thứ nhất, đã bắt đầu đốt nhiên liệu, không thể dừng được nữa, cũng như thay đổi chế độ đốt. Thứ hai, oxy là cần thiết, và trong điều kiện không gian hiếm hoặc không có không khí thì không. Thứ ba, quá trình đốt vẫn diễn ra quá nhanh.

Giải pháp mà các nhà khoa học nhiều nước tìm kiếm trong nhiều năm cuối cùng cũng đã được tìm ra. Tiến sĩ Robert Goddard đã thử nghiệm động cơ tên lửa đẩy chất lỏng đầu tiên vào năm 1926. Ông đã sử dụng xăng trộn với oxy lỏng để làm nhiên liệu. Để hệ thống hoạt động đáng tin cậy trong ít nhất hai giây rưỡi, Goddard đã phải giải quyết một số vấn đề kỹ thuật liên quan đến việc bơm thuốc thử, hệ thống làm mát và cơ cấu lái.

Nguyên tắc chế tạo tất cả các động cơ tên lửa lỏng cực kỳ đơn giản. Có hai bể chứa bên trong trường hợp. Từ một trong số chúng, qua đầu trộn, chất oxy hóa được đưa vào buồng phân hủy, ở đó, với sự có mặt của chất xúc tác, nhiên liệu đi từ thùng thứ hai chuyển sang trạng thái khí. Phản ứng cháy xảy ra, khí nóng đầu tiên đi qua vùng cận âm thu hẹp của vòi phun, và sau đó là vùng siêu âm mở rộng, nơi nhiên liệu cũng được cung cấp. Trong thực tế, mọi thứ phức tạp hơn nhiều, vòi phun yêu cầu làm mát và các chế độ cấp liệu yêu cầu mức độ ổn định cao. Động cơ tên lửa hiện đại có thể chạy bằng hydro, chất oxy hóa là oxy. Hỗn hợp này cực kỳ dễ nổ và vi phạm nhỏ nhất đối với hoạt động của bất kỳ hệ thống nàodẫn đến tai nạn hoặc thảm họa. Thành phần nhiên liệu cũng có thể là những chất khác không kém phần nguy hiểm:

- dầu hỏa và oxy lỏng - chúng được sử dụng trong giai đoạn đầu của chương trình phóng xe Saturn V trong chương trình Apollo;

- cồn và oxy lỏng - được sử dụng trong tên lửa V2 của Đức và tàu sân bay "Vostok" của Liên Xô;

- nitơ tetroxide - monomethyl - hydrazine - được sử dụng trong động cơ Cassini.

Bất chấp sự phức tạp của thiết kế, động cơ tên lửa lỏng là phương tiện chính để vận chuyển hàng hóa trong không gian. Chúng cũng được sử dụng trong tên lửa đạn đạo xuyên lục địa. Các phương thức hoạt động của chúng có thể tuân theo các quy định chính xác, các công nghệ hiện đại giúp nó có thể tự động hóa các quy trình xảy ra trong các đơn vị và cụm lắp ráp của chúng.

Tuy nhiên, động cơ tên lửa đẩy chất rắn cũng không mất đi tầm quan trọng của chúng. Chúng được sử dụng trong công nghệ vũ trụ như một phụ trợ. Tầm quan trọng của chúng là rất lớn trong các mô-đun phanh và cứu hộ.