Твердопа́ливний раке́тний двигу́н (РДТП — ракетний двигун твердого палива) — ракетний двигун одноразового використання, у якому як паливо використовується тверде пальне й окисник. Теплова енергія, котра виділяється під час згоряння, та тиск, що виникає в камері згоряння такого двигуна, під час виходу перетворюються на кінетичну енергію і, завдяки цьому, створюють тягу способом відбою.
Твердопаливний ракетний двигун | |
Двигун (рушій) | d |
---|---|
Джерело енергії | тверде ракетне паливо |
Твердопаливний ракетний двигун у Вікісховищі |
Позначення на схемі: 1.Твердопаливно-окиснювальна суміш (пальне), упакована в корпус. 2.Запальник спонукає горіння пороху. 3.Центральний отвір (може бути різної форми — від круглої до зіркоподібної) у пальному діє як камера згоряння. 4.Випускне сопло (може мати додаткову насадку) розширюється та пришвидшує газовий струмінь для створення тяги. 5. Вихлоп виходить із патрубка.
Загальне
Найперші ракети в історії були твердопаливними та приводилися в дію порохом; вони використовувалися у війнах арабами, китайцями, персами, монголами та індійцями в 13 столітті.
В усіх ракетах застосовувався певний різновид твердого або порошкоподібного палива до 20-го століття, коли ракети з рідинним пальним запропонували більш діяльні та керовані рішення. Твердопаливні ракети використовуються сьогодні у військових озброєннях у всьому світі, моделях ракет, твердопаливних ракетних прискорювачах і для більшої кількості застосувань, через їхню простоту та надійність.
Оскільки ракети на твердому пальному можуть залишатися на зберіганні протягом тривалого часу (десятки років) без значного погіршення якості палива, і вони майже завжди запускаються надійно, їх часто застосовують з військовою метою, наприклад для ракетної зброї. Нижча продуктивність твердого пального (порівняно з рідинним) не сприяє використанню їх як основного двигуна в сучасних середніх і великих ракетах-носіях, які зазвичай застосовуються для виводу на орбіти комерційних супутників і запуску великих космічних зондів. Тверді речовини, однак, часто слугують як пальне у навісних прискорювачах для збільшення вантажності або як обертально-усталені додаткові ступені, коли потрібні швидкості вищі за звичайні. Твердопаливні ракети використовуються як легкі ракети-носії для доправлення корисного навантаження на низьку навколоземну орбіту (ННО) до 2 тонн, або рятувального корисного навантаження до 500 кілограмів (1100 фунтів).
Улаштування
Вихідний отвір камери згоряння особливої форми називається соплом, яке призначене для підвищення швидкості на виході (що призводить до більшої тяги) і зростання внутрішнього тиску в камері згоряння (що прискорює горіння). Зазвичай використовуваним, є сопло Лаваля. Насадка повинна охолоджуватися, що досягається або додатковим покриттям, або внутрішніми лініями охолодження, крізь які протікає паливо, яке часто є кріогенним (у рідинних двигунах).
За зразкових умов, вихідний струмінь має розсіюватися до тиску навколишнього середовища; це неможливо у вакуумі, або з прикладних причин (довжина та маса), через це будова сопла і насадки є компромісною частиною конструкції рушія.
Головний показник ракетних двигунів — питомий імпульс, який визначає ефективність рушія як співвідношення між імпульсом і спожитою масою пального. В одиницях СІ для твердопаливного двигуна — 2450 м/с, у рідинного двигуна показник набагато вище, наприклад, для колишнього американського космічного човника — 4444 м/с.
Для твердопаливного ракетного двигуна корпус для зберігання твердого пального стає камерою згоряння.
Ракета втрачає масу протягом роботи її ракетного двигуна (коли тяга залишається незмінною, прискорення збільшується). Для хімічного ракетного двигуна, яким є ракетний двигун на твердому паливі, споживання пального дуже велике, отже таке явище набагато важливіше, ніж наприклад для ядерного ракетного двигуна, який нагріває газ що викидається, завдяки ядерній реакції. Електричні ракетні двигуни (іонні) споживають ще менше пального впродовж роботи.
Див. також
Джерела та література
- Gruntman, Mike (1 січня 2004). Blazing the Trail: The Early History of Spacecraft and Rocketry. Reston ,VA: American Institute of Aeronautics and Astronautics. ISBN .
- Elphic, Richard C., ред. (2015). The Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer Mission (LADEE). doi:10.1007/978-3-319-18717-4. Процитовано 13 вересня 2022.
- Joint DoD/NASA Advanced Launch System: Pathway to Low-Cost, Highly Operable Space Transportation. Space Commercialization: Launch Vehicles and Programs. Washington DC: American Institute of Aeronautics and Astronautics. 1 січня 1990. с. 202—216.
- Space Tourism, Space Transport and Space Exploration News. www.space-travel.com. Процитовано 13 вересня 2022.
- Волков В. Т., Ягодников Д. А. Исследование и стендовая отработка ракетных двигателей на твёрдом топливе. — Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. — 296 с., илл.: (рос.)
- Яскин А. В. Конструкции и отработка ракетных двигателей на твёрдом топливе. — Бийск: БТИ АлтГТУ, 2010. — 197 с. (рос.)
Це незавершена стаття про ракетну, ракетно-космічну техніку або космічний апарат. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Tverdopa livnij rake tnij dvigu n RDTP raketnij dvigun tverdogo paliva raketnij dvigun odnorazovogo vikoristannya u yakomu yak palivo vikoristovuyetsya tverde palne j okisnik Teplova energiya kotra vidilyayetsya pid chas zgoryannya ta tisk sho vinikaye v kameri zgoryannya takogo dviguna pid chas vihodu peretvoryuyutsya na kinetichnu energiyu i zavdyaki comu stvoryuyut tyagu sposobom vidboyu Tverdopalivnij raketnij dvigun Dvigun rushij d Dzherelo energiyitverde raketne palivo Tverdopalivnij raketnij dvigun u Vikishovishi Poznachennya na shemi 1 Tverdopalivno okisnyuvalna sumish palne upakovana v korpus 2 Zapalnik sponukaye gorinnya porohu 3 Centralnij otvir mozhe buti riznoyi formi vid krugloyi do zirkopodibnoyi u palnomu diye yak kamera zgoryannya 4 Vipuskne soplo mozhe mati dodatkovu nasadku rozshiryuyetsya ta prishvidshuye gazovij strumin dlya stvorennya tyagi 5 Vihlop vihodit iz patrubka ZagalneNajpershi raketi v istoriyi buli tverdopalivnimi ta privodilisya v diyu porohom voni vikoristovuvalisya u vijnah arabami kitajcyami persami mongolami ta indijcyami v 13 stolitti V usih raketah zastosovuvavsya pevnij riznovid tverdogo abo poroshkopodibnogo paliva do 20 go stolittya koli raketi z ridinnim palnim zaproponuvali bilsh diyalni ta kerovani rishennya Tverdopalivni raketi vikoristovuyutsya sogodni u vijskovih ozbroyennyah u vsomu sviti modelyah raket tverdopalivnih raketnih priskoryuvachah i dlya bilshoyi kilkosti zastosuvan cherez yihnyu prostotu ta nadijnist Oskilki raketi na tverdomu palnomu mozhut zalishatisya na zberiganni protyagom trivalogo chasu desyatki rokiv bez znachnogo pogirshennya yakosti paliva i voni majzhe zavzhdi zapuskayutsya nadijno yih chasto zastosovuyut z vijskovoyu metoyu napriklad dlya raketnoyi zbroyi Nizhcha produktivnist tverdogo palnogo porivnyano z ridinnim ne spriyaye vikoristannyu yih yak osnovnogo dviguna v suchasnih serednih i velikih raketah nosiyah yaki zazvichaj zastosovuyutsya dlya vivodu na orbiti komercijnih suputnikiv i zapusku velikih kosmichnih zondiv Tverdi rechovini odnak chasto sluguyut yak palne u navisnih priskoryuvachah dlya zbilshennya vantazhnosti abo yak obertalno ustaleni dodatkovi stupeni koli potribni shvidkosti vishi za zvichajni Tverdopalivni raketi vikoristovuyutsya yak legki raketi nosiyi dlya dopravlennya korisnogo navantazhennya na nizku navkolozemnu orbitu NNO do 2 tonn abo ryatuvalnogo korisnogo navantazhennya do 500 kilogramiv 1100 funtiv Ulashtuvannyaignition charge zaryad zapalyuvannya seal zatvor sopla Vihidnij otvir kameri zgoryannya osoblivoyi formi nazivayetsya soplom yake priznachene dlya pidvishennya shvidkosti na vihodi sho prizvodit do bilshoyi tyagi i zrostannya vnutrishnogo tisku v kameri zgoryannya sho priskoryuye gorinnya Zazvichaj vikoristovuvanim ye soplo Lavalya Nasadka povinna oholodzhuvatisya sho dosyagayetsya abo dodatkovim pokrittyam abo vnutrishnimi liniyami oholodzhennya kriz yaki protikaye palivo yake chasto ye kriogennim u ridinnih dvigunah Za zrazkovih umov vihidnij strumin maye rozsiyuvatisya do tisku navkolishnogo seredovisha ce nemozhlivo u vakuumi abo z prikladnih prichin dovzhina ta masa cherez ce budova sopla i nasadki ye kompromisnoyu chastinoyu konstrukciyi rushiya Golovnij pokaznik raketnih dviguniv pitomij impuls yakij viznachaye efektivnist rushiya yak spivvidnoshennya mizh impulsom i spozhitoyu masoyu palnogo V odinicyah SI dlya tverdopalivnogo dviguna 2450 m s u ridinnogo dviguna pokaznik nabagato vishe napriklad dlya kolishnogo amerikanskogo kosmichnogo chovnika 4444 m s Dlya tverdopalivnogo raketnogo dviguna korpus dlya zberigannya tverdogo palnogo staye kameroyu zgoryannya Raketa vtrachaye masu protyagom roboti yiyi raketnogo dviguna koli tyaga zalishayetsya nezminnoyu priskorennya zbilshuyetsya Dlya himichnogo raketnogo dviguna yakim ye raketnij dvigun na tverdomu palivi spozhivannya palnogo duzhe velike otzhe take yavishe nabagato vazhlivishe nizh napriklad dlya yadernogo raketnogo dviguna yakij nagrivaye gaz sho vikidayetsya zavdyaki yadernij reakciyi Elektrichni raketni dviguni ionni spozhivayut she menshe palnogo vprodovzh roboti Div takozhPriskoryuvach raketobuduvannya Rushijna ustanovka kosmichnogo aparata Raketne palivo Minitmen raketa Dzherela ta literaturaGruntman Mike 1 sichnya 2004 Blazing the Trail The Early History of Spacecraft and Rocketry Reston VA American Institute of Aeronautics and Astronautics ISBN 978 1 56347 705 8 Elphic Richard C red 2015 The Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer Mission LADEE doi 10 1007 978 3 319 18717 4 Procitovano 13 veresnya 2022 Joint DoD NASA Advanced Launch System Pathway to Low Cost Highly Operable Space Transportation Space Commercialization Launch Vehicles and Programs Washington DC American Institute of Aeronautics and Astronautics 1 sichnya 1990 s 202 216 Space Tourism Space Transport and Space Exploration News www space travel com Procitovano 13 veresnya 2022 Volkov V T Yagodnikov D A Issledovanie i stendovaya otrabotka raketnyh dvigatelej na tvyordom toplive Moskva Izd vo MGTU im N E Baumana 2007 296 s ill ISBN 978 5 7038 3016 1 ros Yaskin A V Konstrukcii i otrabotka raketnyh dvigatelej na tvyordom toplive Bijsk BTI AltGTU 2010 197 s ros Ce nezavershena stattya pro raketnu raketno kosmichnu tehniku abo kosmichnij aparat Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi