Πώς λειτουργούν οι μηχανές πυραύλων

Οι πυραυλικοί κινητήρες είναι θαύματα μηχανικής που έχουν καταστήσει δυνατή την εξερεύνηση του χώρου. Με την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των μηχανών πυραύλων, μπορούμε να εκτιμήσουμε τα απίστευτα επιτεύγματα που επιτυγχάνονται στις διαστημικές αποστολές και τη συνεχιζόμενη επιδίωξη της ώθησης των ορίων του διαστημικού ταξιδιού.

1. Βασική αρχή:

Οι πυραυλικοί κινητήρες λειτουργούν με τη θεμελιώδη αρχή του τρίτου νόμου κίνησης του Νεύτωνα:για κάθε δράση, υπάρχει ίση και αντίθετη αντίδραση. Οι πυραύλοι παράγουν ώθηση με την εκτόξευση των καυτών αερίων σε υψηλή ταχύτητα μέσω των ακροφυσίων, προωθώντας το διαστημικό σκάφος προς τα εμπρός.

2. Προωθητικά και καύση:

Τα προωθητικά πυραύλους είναι συνήθως ένας συνδυασμός καυσίμου και οξειδωτή, οι οποίοι αποθηκεύονται σε ξεχωριστές δεξαμενές. Ο οξειδωτής παρέχει το οξυγόνο που είναι απαραίτητο για την καύση, επιτρέποντας στο καύσιμο να καεί αποτελεσματικά. Όταν οι προωθητικοί ανακαλύπτονται, υποβάλλονται σε ελεγχόμενη καύση στο θάλαμο καύσης.

3. Δημιουργία καυτών αερίων:

Η διαδικασία καύσης μετατρέπει τη χημική ενέργεια των προωθητών σε θερμική ενέργεια, δημιουργώντας αέρια υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής πίεσης. Αυτά τα καυτά αέρια επεκτείνονται ταχέως και γίνονται η προωθητική εξάτμιση.

4. Σχεδιασμός ακροφυσίων:

Το ακροφύσιο πυραύλων είναι ένα κρίσιμο συστατικό που διαμορφώνει και επιταχύνει τα καυτά αέρια. Το σχήμα του ακροφυσίου μετατρέπει αποτελεσματικά τη θερμική ενέργεια των αερίων σε κινητική ενέργεια, κατευθύνοντας την εξάτμιση σε απίστευτα υψηλές ταχύτητες.

5. Διατήρηση της ορμής:

Καθώς τα καυσαέρια υψηλής ταχύτητας εκδιώκονται μέσω του ακροφυσίου, παράγουν μια σημαντική ποσότητα ώθησης λόγω της διατήρησης της ορμής. Σύμφωνα με αυτή την αρχή, η συνολική ορμή του συστήματος παραμένει σταθερή. Καθώς τα καυσαέρια επιταχύνονται προς τα πίσω, το διαστημικό σκάφος λαμβάνει μια ίση αλλά αντίθετη ώθηση προς τα εμπρός.

6. Συστήματα ελέγχου:

Οι πυραύλοι συχνά ενσωματώνουν συστήματα ελέγχου για τη ρύθμιση της κατεύθυνσης της ώθησης. Τα ρυθμιζόμενα ακροφύσια, οι κινητές τοποθεσίες κινητήρα ή τα συστήματα ελέγχου στάσης εξασφαλίζουν ότι το διαστημικό σκάφος μπορεί να διατηρήσει την επιθυμητή τροχιά και στάση κατά τη διάρκεια της πτήσης.

7. Τύποι κινητήρων πυραύλων:

Υπάρχουν διάφοροι τύποι πυραύλων που έχουν σχεδιαστεί για διαφορετικούς σκοπούς. Μερικοί κοινοί τύποι περιλαμβάνουν:

- Ροκέτες υγρού-προωθητικού:Τα προωθητικά είναι σε υγρή μορφή, παρέχοντας υψηλή ειδική ώθηση (απόδοση).

- Πυροβόλοι συμπαραγωγούς:Τα προωθητικά είναι σε σταθερή μορφή, προσφέροντας απλούστερα σχέδια και αξιοπιστία.

- υβριδικά πυραύλους:Συνδυάστε στερεά καύσιμα με υγρό οξειδωτικό, παρέχοντας συμβιβασμό μεταξύ στερεών και υγρών προώθησης.

Σύναψη:

Οι πυραυλικοί κινητήρες είναι ισχυρές συσκευές που μετατρέπουν τη χημική ενέργεια σε ώθηση για την προώθηση διαστημικών σκάφους. Η ικανότητά τους να παράγουν σημαντική ώθηση με την εκτόξευση των καυτών αερίων σε υψηλές ταχύτητες επέτρεψε στους ανθρώπους να εξερευνήσουν το σύμπαν, να εκτοξεύσουν τους δορυφόρους σε τροχιά και ακόμη και να προχωρήσουν σε άλλα ουράνια σώματα. Οι πυραυλικοί κινητήρες εξακολουθούν να αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της εξερεύνησης του διαστήματος και να ωθήσουν τα όρια αυτού που μπορούμε να επιτύχουμε στην προσπάθειά μας να κατανοήσουμε και να εξερευνήσουμε την τεράστια έκταση του Κόσμου.