מנועי טילים מוצקים ונוזליים

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

טילים כסוג של כלי נשק קיימים כבר הרבה מאוד זמן. החלוצים בעניין זה היו הסינים, כפי שהוזכר במזמור האימפריה השמימית בתחילת המאה ה-19. "זוהר אדום של רקטות" - כך שרים בו. הם הואשמו באבק שריפה, שהומצא, כידוע, באותה סין. אבל כדי ש"הדגשים האדומים" יזרחו, וחצים לוהטים נפלו על ראשי האויבים, היה צורך במנועי רקטות, אם כי הפשוטים שבהם. כולם יודעים שאבק שריפה מתפוצץ, וטיסה דורשת בעירה אינטנסיבית עם שחרור גז מכוון. אז היה צריך לשנות את הרכב הדלק. בעוד שחומרי נפץ רגילים הם 75% חנקה, 15% פחמן ו-10% גופרית, מנועי רקטות הם 72% חנקה, 24% פחמן ו-4% גופרית.

רקטות ומאיצים מודרניים עם הנעה מוצק משתמשות בתערובות מורכבות יותר כדלק, אבל העיקרון נשאר זהה, סינית עתיקה. אין להכחיש את היתרונות שלו. אלה הם פשטות, אמינות, מהירות פתיחה גבוהה, זולות יחסית וקלות שימוש. כדי שהקליע יתחיל, מספיק להצית את התערובת המוצקה הדליקה, לספק זרימת אוויר - וזהו, הוא עף.

עם זאת, ישלטכנולוגיה מוכחת ואמינה כזו יש חסרונות. ראשית, לאחר שהתחלת את הבעירה של הדלק, לא ניתן עוד לעצור אותו, כמו גם לשנות את מצב הבעירה. שנית, יש צורך בחמצן, ובתנאים של חלל דל או חסר אוויר הוא לא. שלישית, הבעירה עדיין ממשיכה מהר מדי.

סוף סוף נמצא הפתרון שמדענים במדינות רבות חיפשו במשך שנים רבות. ד ר רוברט גודארד בדק את מנוע הרקטה הנוזלי הראשון ב-1926. הוא השתמש בבנזין מעורב בחמצן נוזלי כדלק. על מנת שהמערכת תפעל בצורה אמינה לפחות שתיים וחצי שניות, גודארד נאלץ לפתור מספר בעיות טכניות הקשורות לשאיבת הריאגנטים, מערכת הקירור ומנגנוני ההיגוי.

העיקרון שלפיו בנויים כל מנועי הטילים הנוזליים הוא פשוט ביותר. יש שני טנקים בתוך המארז. מאחד מהם, דרך ראש הערבוב, המחמצן מוזן לתוך תא הפירוק, שם, בנוכחות זרז, הדלק המגיע מהמיכל השני עובר למצב גז. מתרחשת תגובת בעירה, הגז החם עובר תחילה דרך האזור התת-קולי המצטמצם של הזרבובית, ולאחר מכן האזור העל-קולי המתרחב, שבו מסופק גם דלק. במציאות, הכל הרבה יותר מסובך, הזרבובית דורשת קירור, ומצבי ההזנה דורשים רמה גבוהה של יציבות. מנועי טילים מודרניים יכולים להיות מופעלים על ידי מימן, המחמצן הוא חמצן. תערובת זו היא נפיצה ביותר, והפרה הקלה ביותר של הפעולה של כל מערכתמוביל לתאונה או אסון. רכיבי דלק יכולים להיות גם חומרים אחרים שהם לא פחות מסוכנים:

- נפט וחמצן נוזלי - אלה שימשו בשלב הראשון של תוכנית השיגור Saturn V בתוכנית אפולו;

- אלכוהול וחמצן נוזלי - שימשו ברקטות V2 גרמניות ובנושאים סובייטיים "Vostok";

- חנקן טטרוקסיד - מונומתיל - הידרזין - משמש במנועי Cassini.

למרות המורכבות של התכנון, מנועי רקטות נוזליים הם האמצעי העיקרי לאספקת מטענים בחלל. הם משמשים גם בטילים בליסטיים בין יבשתיים. דרכי הפעולה שלהם ניתנות לרגולציה מדויקת, טכנולוגיות מודרניות מאפשרות להפוך את התהליכים המתרחשים ביחידות ובמכלולים שלהם לאוטומטיים.

עם זאת, גם מנועי רקטות בעלי הנעה מוצקה לא איבדו את חשיבותם. הם משמשים בטכנולוגיית החלל כעזר. חשיבותם רבה במודולי בלימה וחילוץ.