Раке́тний двигу́н / руші́й — різновид реактивного двигуна, у якому робоче тіло (газ, продукти згоряння, потік іонів) міститься в об'єкті (ракеті). Прикладне застосування мають переважно ракетні двигуни, у яких тяга створюється внаслідок спалювання палива, складовими якого є пальне та окисник. Ракетні двигуни приводять у дію ракети-носії космічних кораблів та реактивні снаряди.
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOWlMMkl4TDFOb2RYUjBiR1ZmVFdGcGJsOUZibWRwYm1WZlZHVnpkRjlHYVhKcGJtY3VhbkJuTHpJeU1IQjRMVk5vZFhSMGJHVmZUV0ZwYmw5RmJtZHBibVZmVkdWemRGOUdhWEpwYm1jdWFuQm4uanBn.jpg)
Ракетний двигун | |
|
Технологією виробництва ракетних двигунів володіє лише декілька країн світу, зокрема і Україна (Південний машинобудівний завод).
Ракетний двигун, станом на 2020-і, є поки що єдиним видом двигуна, який дозволяє здійснювати космічні подорожі. Для прискорення в нашій Сонячній системі часто застосовується спосіб розгону (використання сили тяжіння небесних тіл) для заощадження пального. Обговорюваними противагами ракетному двигуну в космічних польотах, є рухові системи без реактивної маси, як от: сонячні вітрила, пускові механізми з рейковою гарматою та інші; існує багато спекуляцій щодо двигунів, які використовують антиматерію для руху або кротовин для скорочення шляху.
Ракетні двигуни використовуються у військовій авіації для стрибкового старту. В окремих випадках вони також застосовуються в автомобілях, наприклад, для досягнення надзвичайної швидкості.
Сопло ракет на твердому паливі має витримувати високі температури, тиск, абразивну та хімічну дію продуктів згоряння. Ракетний двигун на твердому паливі — це двигун одноразового використання. Тому він має бути якомога дешевший і надійніший та готовий до використання в будь-яку хвилину без попереднього огляду, дозаправлення чи налаштування.
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHpMek5tTDFacGEybHVaMTgxUTE5eWIyTnJaWFJsYm1kcGJtVXVhbkJuTHpFMU1IQjRMVlpwYTJsdVoxODFRMTl5YjJOclpYUmxibWRwYm1VdWFuQm4uanBn.jpg)
Температура біля стінок сопла досягає точки топлення вольфраму. Через це, в сопло вкладають охолоджувані абляційним способом вкладні, виготовлені з композитних матеріалів на основі вольфраму чи графіту. Абляційне сопло не повинно під час роботи значно змінювати розмір, бо зміниться реактивна сила двигуна, можливе й аварійне руйнування сопла внаслідок потоншення стінок вкладня.
Вольфрамовий вкладень за виглядом нагадує кільце. Охолодження його здійснюється завдяки розплавленню і випаровуванню , що міститься в його порах. Найкращим для цієї мети є метал, для випаровування одиниці об'єму якого, потрібно найбільше тепла.
2021 року, у США почали розроблення космічного апарата з тепловим ядерним ракетним двигуном.
Спосіб дії
Більшість (але не всі) ракетних двигунів, є двигунами внутрішнього згоряння: вони нагрівають допоміжну масу (зазвичай займисті речовини) у камері згоряння за дуже високої температури шляхом спалювання пального з окиснювачами та випускають енергетичну речовину процесу в газоподібному вигляді, крізь отвір. Теплова енергія, котра виділяється під час згоряння, та тиск, що виникає в камері згоряння, під час виходу перетворюються на кінетичну енергію, отже, створюють тягу способом відбою. Вихідний отвір камери згоряння особливої форми називається соплом, яке призначене для збільшення швидкості речовини на виході (що надає більшу тягу) і зростання внутрішнього тиску в камері згоряння (на користь процесу горіння).
Отож ракетні двигуни створюють тягу шляхом викидання вихлопної речовини, розігнаної до височенної швидкості крізь рушійне сопло. Речовина зазвичай є газом, що утворюється впродовж спалювання твердого або рідкого пального (котре складається з компонентів
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOWlMMkk1TDB4cGNYVnBaQzFHZFdWc1gxSnZZMnRsZEY5RWFXRm5jbUZ0TG5OMlp5OHlNakJ3ZUMxTWFYRjFhV1F0Um5WbGJGOVNiMk5yWlhSZlJHbGhaM0poYlM1emRtY3VjRzVuLnBuZw==.png)
палива та окиснювача), під високим тиском (від 150 до 4350 фунтів на квадратний дюйм (від 10 до 300 бар) в камері згоряння. Коли гази розширюються крізь сопло, вони розганяються до дуже високої (надзвукової) швидкості, і реакція на це штовхає двигун з ракетою у протилежному напрямку. Спалювання найчастіше використовується для практичних ракет, оскільки закони термодинаміки (зокрема, теорема Карно) наголошують, що для найкращого теплового ККД, бажані високі температури та тиск. Ядерні теплові ракети мають більш високу ефективність, але в даний час (2020-і) мають екологічні проблеми, котрі перешкоджають їхньому повсякденному використанню в атмосфері Землі та навколомісячному просторі.
Для моделювання ракет доступною противагою горінню є водяна ракета, яка накачується стисненим повітрям, вуглекислим газом, азотом або іншим легкодоступним благородним газом.
Ракетне пальне
Ракетне пальне являє собою речовину, яка зберігається, зазвичай в якомусь вмістищі певної форми або всередині самої камери згоряння, до того, як вона буде викинута з ракетного двигуна у вигляді струменя розжареної речовини для створення тяги.
Найчастіше використовуються хімічні ракетні палива. Вони зазнають екзотермічних хімічних реакцій, утворюючи струмінь гарячого газу задля руху. Крім того, хімічно інертну реакційну масу, можна нагрівати високоенергетичним джерелом енергії через теплообмінник, замість камери згоряння.
Тверде ракетне пальне готується із суміші палив та окиснювальних складників, званих зерном, а корпус для зберігання пального, власне
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHpMek0xTDFOdmJHbGtMVVoxWld4ZlVtOWphMlYwWDBScFlXZHlZVzB1YzNabkx6SXlNSEI0TFZOdmJHbGtMVVoxWld4ZlVtOWphMlYwWDBScFlXZHlZVzB1YzNabkxuQnVadz09LnBuZw==.png)
стає камерою згоряння.
Впорскування
У ракетах на рідкому пальному, окремі складники палива і окиснювача потрапляють до камери згоряння, де вони змішуються і згоряють. У гібридних ракетних двигунах використовують поєднання твердого та рідкого або газоподібного пального. І в рідинних і в гібридних ракетах, застосовують інжектори задля подавання пального в камеру. Часто це набір простих форсунок – отворів, якими під тиском виходить пальне; але інколи можуть бути більш складні розпилювальні форсунки. Коли впорскуються двоє або більше палив, струмені зазвичай, навмисно спричинюють зіткнення складників пального, оскільки це розбиває потік на дрібніші краплі, які легше згоряють.
Камера згоряння
Для хімічних ракет камера згоряння здебільшого, має циліндричну форму. Розміри циліндра такі, що пальне здатне повністю згоряти; стосовно цього, для різних ракетних палив потрібні камери згоряння відмінних розмірів.
Це приводить до числа званого , притаманна (потрібна) довжина:
де:
є об’ємом камери
– площа горловини сопла.
L* – зазвичай, лежить у межах 64-152 см (25-60 дюймів).
Температура і тиск, які зазвичай створюються в камері згоряння ракети для досягнення практичного теплового ККД, є надзвичайними порівняно з повітряно-реактивним двигуном без допалювання. Немає атмосферного азоту, який розбавляє та охолоджує горіння, тож паливна суміш може досягати справжнього стехіометричного співвідношення. Це у поєднанні з високим тиском означає, що швидкість теплопровідності крізь стінки дуже висока.
Щоби пальне та окиснювач надходили до камери, тиск складників пального, що потрапляють у камеру згоряння, повинен перевищувати тиск усередині самої камери згоряння. Це може бути досягнуто за допомогою різних конструктивних підходів, зокрема турбонасосами або, в більш простих двигунах, завдяки достатньому тиску у сховищі, для збільшення потоку рідини. Тиск у баку може підтримуватися декількома способами, здебільшого системою наддуву гелію високого тиску, загальною для багатьох великих ракетних двигунів, або, в деяких нових ракетних системах, шляхом стравлювання газу високого тиску з циклу двигуна для автогенного підвищення тиску в паливному баку. Наприклад, газова система само-нагнітання SpaceX Starship, є важливою частиною стратегії SpaceX зі скорочення кількості рідин для ракет-носіїв із п'яти в їхньому застарілому сімействі Falcon 9 - до двох в Starship, усуваючи не лише гелієвий резервуар для тиску, але всі гіперголічні палива, а також азот для двигунів з реакцією охолодження газу.
Сопло
Основна стаття: [en]
Гарячий газ, що утворюється в камері згоряння, виходить крізь отвір («горло»), а потім крізь розширювальну секцію, що розходиться. Коли на соплі створюється достатній тиск (приблизно в 2,5-3 рази перевищує атмосферний) сопло закривається і утворюється надзвуковий струмінь, що різко пришвидшує газ і перетворює більшу частину теплової енергії на кінетичну енергію. Швидкість вихлопу різниться залежно від ступеня розширення, на яку розраховано сопло, але швидкість вихлопу, яка вдесятеро перевищує швидкість звуку в повітрі на рівні моря, не рідкість. Близько половини тяги ракетного двигуна походить від неврівноваженого тиску всередині камери згоряння, а решта створюється завдяки тиску, що діє на внутрішню частину сопла (див. схему). Коли газ розширюється (адіабатично), тиск на стінки сопла штовхає ракетний двигун в
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpODFMelUxTDFKdlkydGxkRjkwYUhKMWMzUXVjM1puTHpJNU1IQjRMVkp2WTJ0bGRGOTBhSEoxYzNRdWMzWm5MbkJ1Wnc9PS5wbmc=.png)
одному напрямку, розганяючи газ в іншому.
Найбільш часто використовуваним соплом є сопло Лаваля зі сталою геометрією та високим коефіцієнтом розширення. Великий дзвоноподібний або конусоподібний вихід сопла за горловину, надає ракетному двигуну притаманний (звичний) йому вигляд.
Вихідний статичний тиск вихлопного струменя, залежить від тиску в камері та відношення виходу до площі горловини сопла. Оскільки тиск на виході відрізняється від навколишнього (атмосферного) тиску, про закрите сопло кажуть:
- недостатньо розширене (тиск на виході більше, ніж навколишній),
- відмінно розширене (тиск на виході дорівнює атмосферному),
- надмірно розширено (тиск на виході менше атмосферного; поза соплом утворюються ударні ромби), або
- надзвичайно розширено (всередині сопла утворюється ударна хвиля).
Насправді зразкового розширення, можна досягти лише за допомогою сопла зі змінною площею вихідного перерізу (оскільки тиск довкілля зменшується зі збільшенням висоти) і неможливий на певній висоті, через те що там навколишній тиск середовища наближається до нуля. Якщо сопло в повному обсязі розширено, відбувається втрата ефективності. Дуже розширене сопло менше втрачає ефективність, але це здатно спричинити механічні проблеми із соплом. Сопла зі сталою площею стають дедалі більше розширеними в міру набору висоти. Майже всі сопла де Лаваля, будуть на мить дуже розширені під час запуску в атмосфері.
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpODBMelEzTDFKdlkydGxkRjl1YjNwNmJHVmZaWGh3WVc1emFXOXVMbk4yWnk4eE5UQndlQzFTYjJOclpYUmZibTk2ZW14bFgyVjRjR0Z1YzJsdmJpNXpkbWN1Y0c1bi5wbmc=.png)
На ефективність сопла впливає робота в атмосфері, оскільки атмосферний тиск змінюється з висотою; але через надзвукові швидкості газу, що виходить з ракетного двигуна, тиск струменя може бути як нижче, так і вище атмосферного, і рівновага між ними не досягається на всіх висотах (див. Діаграму).
Протитиск і оптимальне розширення
Для найкращої продуктивності, тиск газу на кінці сопла повинен дорівнювати навколишньому тиску: якщо тиск вихлопних газів нижче, ніж тиск довкілля, то транспортний
засіб уповільнюватиметься через різницю тисків у верхній частині двигуна та виходу; з іншого боку, якщо тиск вихлопних газів вищий, то надлишковий тиск вихлопних газів, який міг би бути перетворений на тягу, не використовується, і енергія витрачається марно.
Щоби зберегти цей взірець рівності між тиском на виході вихлопних газів та навколишнім тиском, діаметр сопла повинен збільшуватися з висотою, що надає тиску довше сопло для впливу (і знижує тиск на виході, та температуру). Це збільшення важко здійснити у легкий спосіб, хоча це зазвичай робиться з деякими типами реактивних двигунів. У ракетній техніці переважно, використовується легке компромісне сопло, і у разі використання на висоті, відмінній від «проєктної», або під час дроселювання, відбувається деяке зниження продуктивності. Щоби поліпшити це, були запропоновані різні дивовижні конструкції насадок, як от пробкова насадка, ступеневі насадки, розширювальна насадка та аерошип, кожна з яких забезпечує певний спосіб пристосування до зміни тиску навколишнього повітря, і кожна дозволяє газу розширюватися далі відносно сопла, надаючи додаткову тягу на великих висотах.
У разі потрапляння в досить низький навколишній тиск виникає кілька питань. Одним із них є власна вага насадки — після певної межі для окремого носія, додаткова вага насадки переважує будь-яку отриману продуктивність. По-друге, оскільки вихлопні гази адіабатично розширюються всередині сопла, вони охолоджуються, і зрештою деякі хімічні речовини можуть замерзнути, утворюючи «сніг» усередині струменя. Це спричинює нестабільність струменя, і цього слід уникати.
У соплі де Лаваля відрив потоку вихлопних газів відбуватиметься у дуже розширеному соплі. Оскільки точка відриву не буде рівномірною навколо осі двигуна, до двигуна може бути додана бічна сила. Ця бічна сила здатна змінюватися з часом і призводити до перешкод з керуванням ракетою-носієм.
Див. також
Джерела та література
- Ракетні двигуни В.П.Глушка | КПІ ім. Ігоря Сікорського. kpi.ua. Процитовано 14 березня 2023.
- дви́гатель раке́тный // Російсько-український словник з інженерних технологій = Русско-украинский словарь по инженерным технологиям: [близько 42 тис. термінів] / Марія Ганіткевич, Богдан Кінаш; Технічний комітет стандартизації науково-технічної термінології Мінекономрозвитку України та МОНмолодьспорту України. — 2-е вид. — Львів: Вид-во Львівської політехніки, 2013. — 1021 с. — (Термінографічна серія СловоСвіт; № 9). .
- What other countries in the world produce rocket engines other than Russia and the United States?. Quora (англ.). Процитовано 13 вересня 2022.
- У США почали розробку ядерного космічного апарата
- Bergin, Chris; Gebhardt, Chris (27 вересня 2016). SpaceX reveals ITS Mars game changer via colonization plan. NASASpaceFlight.com (амер.). Процитовано 14 вересня 2022.
- . SpaceFlight Insider (амер.). 27 вересня 2016. Архів оригіналу за 7 грудня 2019. Процитовано 14 вересня 2022.
- Huang, David H.; Huzel, Dieter K. (1 січня 1992). Modern Engineering for Design of Liquid-Propellant Rocket Engines. Washington DC: American Institute of Aeronautics and Astronautics. ISBN .
- NASA Technical Reports Server (NTRS) (1 січня 1971). NASA Technical Reports Server (NTRS) 19710019929: Design of Liquid Propellant Rocket Engines Second Edition (english) .
Посилання
- Двигун ракетний // Універсальний словник-енциклопедія. — 4-те вид. — К. : Тека, 2006.
- https://tokar.ua/read/32511/
- Designing for rocket engine life expectancy
- Rocket Engine performance analysis with Plume Spectrometry
- Rocket Engine Thrust Chamber technical article
- Design Tool for Liquid Rocket Engine Thermodynamic Analysis
- Rocket & Space Technology — Rocket Propulsion
- The official website of test pilot Erich Warsitz (world's first jet pilot) inclusive videos of the Heinkel He 112 fitted with von Braun's and Hellmuth Walter's rocket engines (as well as the He 111 with ATO Units)
![]() | Це незавершена стаття з технології. 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
Rake tnij dvigu n rushi j riznovid reaktivnogo dviguna u yakomu roboche tilo gaz produkti zgoryannya potik ioniv mistitsya v ob yekti raketi Prikladne zastosuvannya mayut perevazhno raketni dviguni u yakih tyaga stvoryuyetsya vnaslidok spalyuvannya paliva skladovimi yakogo ye palne ta okisnik Raketni dviguni privodyat u diyu raketi nosiyi kosmichnih korabliv ta reaktivni snaryadi Viprobovuvannya RS 25 raketnogo dviguna Spejs Shattla Raketnij dvigun Raketnij dvigun u Vikishovishi Tehnologiyeyu virobnictva raketnih dviguniv volodiye lishe dekilka krayin svitu zokrema i Ukrayina Pivdennij mashinobudivnij zavod Raketnij dvigun stanom na 2020 i ye poki sho yedinim vidom dviguna yakij dozvolyaye zdijsnyuvati kosmichni podorozhi Dlya priskorennya v nashij Sonyachnij sistemi chasto zastosovuyetsya sposib rozgonu vikoristannya sili tyazhinnya nebesnih til dlya zaoshadzhennya palnogo Obgovoryuvanimi protivagami raketnomu dvigunu v kosmichnih polotah ye ruhovi sistemi bez reaktivnoyi masi yak ot sonyachni vitrila puskovi mehanizmi z rejkovoyu garmatoyu ta inshi isnuye bagato spekulyacij shodo dviguniv yaki vikoristovuyut antimateriyu dlya ruhu abo krotovin dlya skorochennya shlyahu Raketni dviguni vikoristovuyutsya u vijskovij aviaciyi dlya stribkovogo startu V okremih vipadkah voni takozh zastosovuyutsya v avtomobilyah napriklad dlya dosyagnennya nadzvichajnoyi shvidkosti Soplo raket na tverdomu palivi maye vitrimuvati visoki temperaturi tisk abrazivnu ta himichnu diyu produktiv zgoryannya Raketnij dvigun na tverdomu palivi ce dvigun odnorazovogo vikoristannya Tomu vin maye buti yakomoga deshevshij i nadijnishij ta gotovij do vikoristannya v bud yaku hvilinu bez poperednogo oglyadu dozapravlennya chi nalashtuvannya Temperatura bilya stinok sopla dosyagaye tochki toplennya volframu Cherez ce v soplo vkladayut oholodzhuvani ablyacijnim sposobom vkladni vigotovleni z kompozitnih materialiv na osnovi volframu chi grafitu Ablyacijne soplo ne povinno pid chas roboti znachno zminyuvati rozmir bo zminitsya reaktivna sila dviguna mozhlive j avarijne rujnuvannya sopla vnaslidok potonshennya stinok vkladnya Volframovij vkladen za viglyadom nagaduye kilce Oholodzhennya jogo zdijsnyuyetsya zavdyaki rozplavlennyu i viparovuvannyu sho mistitsya v jogo porah Najkrashim dlya ciyeyi meti ye metal dlya viparovuvannya odinici ob yemu yakogo potribno najbilshe tepla 2021 roku u SShA pochali rozroblennya kosmichnogo aparata z teplovim yadernim raketnim dvigunom Sposib diyiBilshist ale ne vsi raketnih dviguniv ye dvigunami vnutrishnogo zgoryannya voni nagrivayut dopomizhnu masu zazvichaj zajmisti rechovini u kameri zgoryannya za duzhe visokoyi temperaturi shlyahom spalyuvannya palnogo z okisnyuvachami ta vipuskayut energetichnu rechovinu procesu v gazopodibnomu viglyadi kriz otvir Teplova energiya kotra vidilyayetsya pid chas zgoryannya ta tisk sho vinikaye v kameri zgoryannya pid chas vihodu peretvoryuyutsya na kinetichnu energiyu otzhe stvoryuyut tyagu sposobom vidboyu Vihidnij otvir kameri zgoryannya osoblivoyi formi nazivayetsya soplom yake priznachene dlya zbilshennya shvidkosti rechovini na vihodi sho nadaye bilshu tyagu i zrostannya vnutrishnogo tisku v kameri zgoryannya na korist procesu gorinnya Otozh raketni dviguni stvoryuyut tyagu shlyahom vikidannya vihlopnoyi rechovini rozignanoyi do visochennoyi shvidkosti kriz rushijne soplo Rechovina zazvichaj ye gazom sho utvoryuyetsya vprodovzh spalyuvannya tverdogo abo ridkogo palnogo kotre skladayetsya z komponentiv Sproshena shema ridkopalivnoyi raketi 1 Bak dlya ridkogo palnogo 2 Vmistishe dlya ridkogo okisnyuvacha 3 Nasosi podayut palne ta okisnyuvach pid visokim tiskom 4 Kamera zgoryannya zmishuye ta spalyuye palne 5 Vihlopne soplo rozshiryuye i rozganyaye gazovij strumin dlya stvorennya tyagi 6 Vihlop vihodit iz patrubka paliva ta okisnyuvacha pid visokim tiskom vid 150 do 4350 funtiv na kvadratnij dyujm vid 10 do 300 bar v kameri zgoryannya Koli gazi rozshiryuyutsya kriz soplo voni rozganyayutsya do duzhe visokoyi nadzvukovoyi shvidkosti i reakciya na ce shtovhaye dvigun z raketoyu u protilezhnomu napryamku Spalyuvannya najchastishe vikoristovuyetsya dlya praktichnih raket oskilki zakoni termodinamiki zokrema teorema Karno nagoloshuyut sho dlya najkrashogo teplovogo KKD bazhani visoki temperaturi ta tisk Yaderni teplovi raketi mayut bilsh visoku efektivnist ale v danij chas 2020 i mayut ekologichni problemi kotri pereshkodzhayut yihnomu povsyakdennomu vikoristannyu v atmosferi Zemli ta navkolomisyachnomu prostori Dlya modelyuvannya raket dostupnoyu protivagoyu gorinnyu ye vodyana raketa yaka nakachuyetsya stisnenim povitryam vuglekislim gazom azotom abo inshim legkodostupnim blagorodnim gazom Raketne palne Raketne palne yavlyaye soboyu rechovinu yaka zberigayetsya zazvichaj v yakomus vmistishi pevnoyi formi abo vseredini samoyi kameri zgoryannya do togo yak vona bude vikinuta z raketnogo dviguna u viglyadi strumenya rozzharenoyi rechovini dlya stvorennya tyagi Najchastishe vikoristovuyutsya himichni raketni paliva Voni zaznayut ekzotermichnih himichnih reakcij utvoryuyuchi strumin garyachogo gazu zadlya ruhu Krim togo himichno inertnu reakcijnu masu mozhna nagrivati visokoenergetichnim dzherelom energiyi cherez teploobminnik zamist kameri zgoryannya Tverde raketne palne gotuyetsya iz sumishi paliv ta okisnyuvalnih skladnikiv zvanih zernom a korpus dlya zberigannya palnogo vlasne Sproshena shema tverdopalivnoyi raketi 1 Tverdopalivno okisnyuvalna sumish palne upakovana v korpus 2 Zapalnik sponukaye gorinnya porohu 3 Centralnij otvir u palnomu diye yak kamera zgoryannya 4 Vipuskne soplo rozshiryuyetsya ta prishvidshuye gazovij strumin dlya stvorennya tyagi 5 Vihlop vihodit iz patrubka staye kameroyu zgoryannya Vporskuvannya Ridinnij reaktivnij dvigun Poltavskij muzej aviaciyi ta kosmonavtiki U raketah na ridkomu palnomu okremi skladniki paliva i okisnyuvacha potraplyayut do kameri zgoryannya de voni zmishuyutsya i zgoryayut U gibridnih raketnih dvigunah vikoristovuyut poyednannya tverdogo ta ridkogo abo gazopodibnogo palnogo I v ridinnih i v gibridnih raketah zastosovuyut inzhektori zadlya podavannya palnogo v kameru Chasto ce nabir prostih forsunok otvoriv yakimi pid tiskom vihodit palne ale inkoli mozhut buti bilsh skladni rozpilyuvalni forsunki Koli vporskuyutsya dvoye abo bilshe paliv strumeni zazvichaj navmisno sprichinyuyut zitknennya skladnikiv palnogo oskilki ce rozbivaye potik na dribnishi krapli yaki legshe zgoryayut Kamera zgoryannya Dlya himichnih raket kamera zgoryannya zdebilshogo maye cilindrichnu formu Rozmiri cilindra taki sho palne zdatne povnistyu zgoryati stosovno cogo dlya riznih raketnih paliv potribni kameri zgoryannya vidminnih rozmiriv Ce privodit do chisla zvanogo L displaystyle L pritamanna potribna dovzhina L VcAt displaystyle L frac V c A t de Vc displaystyle V c ye ob yemom kameri At displaystyle A t plosha gorlovini sopla L zazvichaj lezhit u mezhah 64 152 sm 25 60 dyujmiv Temperatura i tisk yaki zazvichaj stvoryuyutsya v kameri zgoryannya raketi dlya dosyagnennya praktichnogo teplovogo KKD ye nadzvichajnimi porivnyano z povitryano reaktivnim dvigunom bez dopalyuvannya Nemaye atmosfernogo azotu yakij rozbavlyaye ta oholodzhuye gorinnya tozh palivna sumish mozhe dosyagati spravzhnogo stehiometrichnogo spivvidnoshennya Ce u poyednanni z visokim tiskom oznachaye sho shvidkist teploprovidnosti kriz stinki duzhe visoka Shobi palne ta okisnyuvach nadhodili do kameri tisk skladnikiv palnogo sho potraplyayut u kameru zgoryannya povinen perevishuvati tisk useredini samoyi kameri zgoryannya Ce mozhe buti dosyagnuto za dopomogoyu riznih konstruktivnih pidhodiv zokrema turbonasosami abo v bilsh prostih dvigunah zavdyaki dostatnomu tisku u shovishi dlya zbilshennya potoku ridini Tisk u baku mozhe pidtrimuvatisya dekilkoma sposobami zdebilshogo sistemoyu nadduvu geliyu visokogo tisku zagalnoyu dlya bagatoh velikih raketnih dviguniv abo v deyakih novih raketnih sistemah shlyahom stravlyuvannya gazu visokogo tisku z ciklu dviguna dlya avtogennogo pidvishennya tisku v palivnomu baku Napriklad gazova sistema samo nagnitannya SpaceX Starship ye vazhlivoyu chastinoyu strategiyi SpaceX zi skorochennya kilkosti ridin dlya raket nosiyiv iz p yati v yihnomu zastarilomu simejstvi Falcon 9 do dvoh v Starship usuvayuchi ne lishe geliyevij rezervuar dlya tisku ale vsi gipergolichni paliva a takozh azot dlya dviguniv z reakciyeyu oholodzhennya gazu Soplo Osnovna stattya en Garyachij gaz sho utvoryuyetsya v kameri zgoryannya vihodit kriz otvir gorlo a potim kriz rozshiryuvalnu sekciyu sho rozhoditsya Koli na sopli stvoryuyetsya dostatnij tisk priblizno v 2 5 3 razi perevishuye atmosfernij soplo zakrivayetsya i utvoryuyetsya nadzvukovij strumin sho rizko prishvidshuye gaz i peretvoryuye bilshu chastinu teplovoyi energiyi na kinetichnu energiyu Shvidkist vihlopu riznitsya zalezhno vid stupenya rozshirennya na yaku rozrahovano soplo ale shvidkist vihlopu yaka vdesyatero perevishuye shvidkist zvuku v povitri na rivni morya ne ridkist Blizko polovini tyagi raketnogo dviguna pohodit vid nevrivnovazhenogo tisku vseredini kameri zgoryannya a reshta stvoryuyetsya zavdyaki tisku sho diye na vnutrishnyu chastinu sopla div shemu Koli gaz rozshiryuyetsya adiabatichno tisk na stinki sopla shtovhaye raketnij dvigun v Tyaga raketi sprichinena tiskom sho diye v kameri zgoryannya ta sopli Vidpovidno do tretogo zakonu Nyutona na vihlop diye rivnij i protilezhnij tisk sho rozganyaye jogo do visokih shvidkostej odnomu napryamku rozganyayuchi gaz v inshomu Najbilsh chasto vikoristovuvanim soplom ye soplo Lavalya zi staloyu geometriyeyu ta visokim koeficiyentom rozshirennya Velikij dzvonopodibnij abo konusopodibnij vihid sopla za gorlovinu nadaye raketnomu dvigunu pritamannij zvichnij jomu viglyad Vihidnij statichnij tisk vihlopnogo strumenya zalezhit vid tisku v kameri ta vidnoshennya vihodu do ploshi gorlovini sopla Oskilki tisk na vihodi vidriznyayetsya vid navkolishnogo atmosfernogo tisku pro zakrite soplo kazhut nedostatno rozshirene tisk na vihodi bilshe nizh navkolishnij vidminno rozshirene tisk na vihodi dorivnyuye atmosfernomu nadmirno rozshireno tisk na vihodi menshe atmosfernogo poza soplom utvoryuyutsya udarni rombi abo nadzvichajno rozshireno vseredini sopla utvoryuyetsya udarna hvilya Naspravdi zrazkovogo rozshirennya mozhna dosyagti lishe za dopomogoyu sopla zi zminnoyu plosheyu vihidnogo pererizu oskilki tisk dovkillya zmenshuyetsya zi zbilshennyam visoti i nemozhlivij na pevnij visoti cherez te sho tam navkolishnij tisk seredovisha nablizhayetsya do nulya Yaksho soplo v povnomu obsyazi rozshireno vidbuvayetsya vtrata efektivnosti Duzhe rozshirene soplo menshe vtrachaye efektivnist ale ce zdatno sprichiniti mehanichni problemi iz soplom Sopla zi staloyu plosheyu stayut dedali bilshe rozshirenimi v miru naboru visoti Majzhe vsi sopla de Lavalya budut na mit duzhe rozshireni pid chas zapusku v atmosferi Chotiri rezhimi rozshirennya sopla de Lavalya nedostatnye rozshirennya navkolishnij tisk nadto nizkij zrazkove rozshirennya tisk vzircevij nadmirne rozshirennya nadzvichajne rozshirennya Na efektivnist sopla vplivaye robota v atmosferi oskilki atmosfernij tisk zminyuyetsya z visotoyu ale cherez nadzvukovi shvidkosti gazu sho vihodit z raketnogo dviguna tisk strumenya mozhe buti yak nizhche tak i vishe atmosfernogo i rivnovaga mizh nimi ne dosyagayetsya na vsih visotah div Diagramu Protitisk i optimalne rozshirennya Dlya najkrashoyi produktivnosti tisk gazu na kinci sopla povinen dorivnyuvati navkolishnomu tisku yaksho tisk vihlopnih gaziv nizhche nizh tisk dovkillya to transportnij zasib upovilnyuvatimetsya cherez riznicyu tiskiv u verhnij chastini dviguna ta vihodu z inshogo boku yaksho tisk vihlopnih gaziv vishij to nadlishkovij tisk vihlopnih gaziv yakij mig bi buti peretvorenij na tyagu ne vikoristovuyetsya i energiya vitrachayetsya marno Shobi zberegti cej vzirec rivnosti mizh tiskom na vihodi vihlopnih gaziv ta navkolishnim tiskom diametr sopla povinen zbilshuvatisya z visotoyu sho nadaye tisku dovshe soplo dlya vplivu i znizhuye tisk na vihodi ta temperaturu Ce zbilshennya vazhko zdijsniti u legkij sposib hocha ce zazvichaj robitsya z deyakimi tipami reaktivnih dviguniv U raketnij tehnici perevazhno vikoristovuyetsya legke kompromisne soplo i u razi vikoristannya na visoti vidminnij vid proyektnoyi abo pid chas droselyuvannya vidbuvayetsya deyake znizhennya produktivnosti Shobi polipshiti ce buli zaproponovani rizni divovizhni konstrukciyi nasadok yak ot probkova nasadka stupenevi nasadki rozshiryuvalna nasadka ta aeroship kozhna z yakih zabezpechuye pevnij sposib pristosuvannya do zmini tisku navkolishnogo povitrya i kozhna dozvolyaye gazu rozshiryuvatisya dali vidnosno sopla nadayuchi dodatkovu tyagu na velikih visotah U razi potraplyannya v dosit nizkij navkolishnij tisk vinikaye kilka pitan Odnim iz nih ye vlasna vaga nasadki pislya pevnoyi mezhi dlya okremogo nosiya dodatkova vaga nasadki perevazhuye bud yaku otrimanu produktivnist Po druge oskilki vihlopni gazi adiabatichno rozshiryuyutsya vseredini sopla voni oholodzhuyutsya i zreshtoyu deyaki himichni rechovini mozhut zamerznuti utvoryuyuchi snig useredini strumenya Ce sprichinyuye nestabilnist strumenya i cogo slid unikati U sopli de Lavalya vidriv potoku vihlopnih gaziv vidbuvatimetsya u duzhe rozshirenomu sopli Oskilki tochka vidrivu ne bude rivnomirnoyu navkolo osi dviguna do dviguna mozhe buti dodana bichna sila Cya bichna sila zdatna zminyuvatisya z chasom i prizvoditi do pereshkod z keruvannyam raketoyu nosiyem Div takozhRushijna ustanovka kosmichnogo aparata Tverdopalivnij raketnij dvigun Ridinnij raketnij dvigun Kosmichnij prostir Pilotovanij kosmichnij polit Raketne palivoDzherela ta literaturaRaketni dviguni V P Glushka KPI im Igorya Sikorskogo kpi ua Procitovano 14 bereznya 2023 dvi gatel rake tnyj Rosijsko ukrayinskij slovnik z inzhenernih tehnologij Russko ukrainskij slovar po inzhenernym tehnologiyam blizko 42 tis terminiv Mariya Ganitkevich Bogdan Kinash Tehnichnij komitet standartizaciyi naukovo tehnichnoyi terminologiyi Minekonomrozvitku Ukrayini ta MONmolodsportu Ukrayini 2 e vid Lviv Vid vo Lvivskoyi politehniki 2013 1021 s Terminografichna seriya SlovoSvit 9 ISBN 978 617 607 385 7 What other countries in the world produce rocket engines other than Russia and the United States Quora angl Procitovano 13 veresnya 2022 U SShA pochali rozrobku yadernogo kosmichnogo aparata Bergin Chris Gebhardt Chris 27 veresnya 2016 SpaceX reveals ITS Mars game changer via colonization plan NASASpaceFlight com amer Procitovano 14 veresnya 2022 SpaceFlight Insider amer 27 veresnya 2016 Arhiv originalu za 7 grudnya 2019 Procitovano 14 veresnya 2022 Huang David H Huzel Dieter K 1 sichnya 1992 Modern Engineering for Design of Liquid Propellant Rocket Engines Washington DC American Institute of Aeronautics and Astronautics ISBN 978 1 56347 013 4 NASA Technical Reports Server NTRS 1 sichnya 1971 NASA Technical Reports Server NTRS 19710019929 Design of Liquid Propellant Rocket Engines Second Edition english PosilannyaDvigun raketnij Universalnij slovnik enciklopediya 4 te vid K Teka 2006 https tokar ua read 32511 Designing for rocket engine life expectancy Rocket Engine performance analysis with Plume Spectrometry Rocket Engine Thrust Chamber technical article Design Tool for Liquid Rocket Engine Thermodynamic Analysis Rocket amp Space Technology Rocket Propulsion The official website of test pilot Erich Warsitz world s first jet pilot inclusive videos of the Heinkel He 112 fitted with von Braun s and Hellmuth Walter s rocket engines as well as the He 111 with ATO Units Ce nezavershena stattya z tehnologiyi Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi