Jak działa najbardziej zaawansowany silnik rakietowy

Wniosek rakiety w kosmos — nie jest to łatwe zadanie. Ale naukowcy znaleźli sposób, aby jej łatwiej.

Przemysł Kosmiczny najbardziej konserwatywna. Dotyczy to nie tylko agencji kosmicznej, ale i programów kosmicznych innych krajów. Tylko ze swoją SpaceX próbowałem pokazać, że wszystko może być пижонски i udało mu się, ale kostiumy i projektowania okrętów w stylu filmu Międzygwiezdne to raczej wyjątek. W każdym razie to więcej zewnętrzna powłoka. Wewnątrz samej rakiety leżą te same zasady, co i w innych podobnych urządzeniach. Najważniejsze, że nie ma w tym nic nowego i wszystko już zostało wymyślone przez radzieckich i amerykańskich naukowców, dziesiątki lat temu. Dawno została wymyślona i technologia typu silników, które teraz są uważane za nowe i obiecujące.

Jak działa silnik rakiety

Praca każdego nowoczesnego silnika rakietowego opiera się na biernej cięgna, który jest tworzony za pomocą spalania dużej ilości paliwa. Jeśli nie ogranicza się tylko do kosmicznych rakiet, a jeszcze porozmawiać i o broni, to silniki są podzielone na kilka typów w zależności od używanego paliwa. Szczegółowo o tym i teraz zagłębiać się w to nie warto.

Jeśli opisać pracę silnika rakietowego prostym językiem, to można powiedzieć, że gdy paliwo nie spala, tworzy stałą przyczepność kosztem biernej strumienia. Można to porównać z сдувающимся piłkę, która leci, gdy go puścić. Tylko w rakietach ciśnienie jest tworzony w inny sposób i moc "ciut" wyżej.

Wady silników rakietowych

Консервативность ludzi, którzy pracują w branży rakietowej, zrozumiałe. Tworzą one bardzo wyczerpujące środki techniczne, które oswaja energię bardzo niestabilne paliwa. W takim trybie pracy najmniejsze zmiany mogą doprowadzić do katastrofy. Dlatego łatwiej jest nic nie zmieniać. Istnieją nawet powiedzenia w duchu "daj samochodem spokojnie pracować".

Jeśli ta moc działa, może naprawdę nie warto jej przeszkadzać?

Takie podejście prowadzi do tego, że żadnych rewolucji w ciągu ostatnich dziesięcioleci nie było. Trochę się zmieniało paliwo, trochę się zmieniały silniki, ale zasadniczych zmian nie było. Jednak wydajność silnika rakietowego w dziesiątki i setki razy niższa, niż mogłaby być. To nie znaczy, że rakieta może polecieć szybciej lub podnieść sto razy więcej ładunku. Materiały po prostu nie wytrzymają taką trakcję.

Zamiast tego można po prostu w czasie zmniejszyć zapas paliwa i wziąć dodatkowy ładunek użyteczny. Tak starty będą znacznie tańsze i oszczędności na спускаемых modułach SpaceX wydaje się "oszczędnościami na спичках".

Główną wadą nowoczesnej technologii jest to, że paliwo spala się stopniowo. W normalnych warunkach szybkość spalania paliwa wynosi około 10-15 metrów na sekundę. To się nazywa powolnym spalaniem, tak jak ja дозвуковое. Jest nawet termin — дефлаграция. Tak nazywa się właśnie zwykły zapłon paliwa, gdy jest ono po prostu wybucha.

Kiedy świeci tak — to дефлаграция.

Jest jeszcze jeden sposób spalania paliwa, który nazywa się detonacja. W tym momencie zapłonu następuje wybuch, a nie stopniowe spalanie. W tym przypadku paliwo spala się szybciej, ale skuteczność takiego spalania o kilka rzędów wielkości wyższa, a szybkość zapłonu przekracza prędkość dźwięku.

Silnik ze stałymi obracającymi się wybuchami

Technologia takiego silnika został opisany jeszcze w latach 60-tych ubiegłego wieku. Powinien on prowadzić urządzenie w ruch dzięki serii stałych małych eksplozji mieszanki. Te wybuchy nie mogą pochodzić z tego samego źródła. Do tego, aby było ich dużo, źródła wyposażone w kółko, a częstotliwość kolejnych wybuchów jest bardzo wysoka i idą w kółko. W końcu, dzięki temu uzyskuje się bardzo wysoka równomierność poprzecznego.

Tak działa silnik z obracającymi się eksplozji.

Nawet na sekundę dzieje się bardzo dużo takich wybuchów, ale wszystkie razem są one zużywają znacznie mniej paliwa, niż proces podtrzymania spalania w zwykłym silniku. Stąd i oszczędności.

Każdy silnik przed zastosowaniem musi przejść przez wiele prób.

Jeśli jest tak dobrze i technologia jest tak skuteczna, to dlaczego jej nie korzystali z lat 60-tych, kiedy to została po raz pierwszy zaproponowana? Jak zwykle, jest kilka powodów.

Jednym z tych powodów jest . Nie zawsze od razu wiadomo, na ile warto dążyć do realizacji czegoś, i co to da na wyjściu. Kolejną przyczyną są trudności w podawaniu paliwa.

Konstrukcja opisywanego silnika wygląda mniej więcej tak.

Aby popierany właśnie tryb detonacji, trzeba podawać paliwo ściśle określonym momencie. Alebiorąc pod uwagę, że takie wybuchy zdarzają się raz na ułamek sekundy, aby to zrobić jest bardzo trudne.

Jeśli nie uda się zapewnić dopływ paliwa ściśle w odpowiednich momentach czasu, czyli kilka tysięcy razy na sekundę, to proces detonacji zamieni się w дефлорацию i efektywność spalania będzie nawet niższa niż u klasycznego silnika.

Teraz ten problem częściowo rozwiązany i naukowcy już zaczął odczuwać podobne silniki. Kiedy one mogą doprowadzić swoje badania do końca, mamy silnik, który zapewni , i wtedy latać w kosmos staną się o wiele tańsze. Nawet nie z powodu oszczędności na tym, że spali mniej paliwa, a z powodu tego, że przy tej samej cięgna można zabrać na orbitę mnóstwo dodatkowego ładunku. Dzięki temu, wniosek każdego kilograma będzie znacznie tańsze.