Ракетные двигатели — презентация онлайн
1. Ракетные двигатели. Классификация ракетных двигателей
Выполнил: Лашук Максим, студент группы КТиТ-42Проверила: Жұбаниязова К. Қ., преподаватель
2. Ракетный двигатель
Ракетный двигатель- это автономныйреактивный
двигатель,
работающий
на
бортовых ресурсах массы и энергии.
Определение
«ракетный»
содержит
дополнительные ограничивающие признаки независимость от внешних источников массы
и энергии. Ракетный двигатель полностью
автономный. Его работа не зависит от
окружающей среды. Он может работать в
любых средах и даже в космическом
пространстве.
3. Классификация ракетных двигателей
Ракетные двигатели могут быть классифицированы по различным признакам.4. Принцип движения реактивных двигателей
Для движения в среде, где отсутствует плотность окружающей среды, например вкосмическом пространстве, характерна независимость движения центра масс КА и
угловых поворотов КА вокруг центра масс.
Однако и здесь управление КА требуетсоздания необходимой величины управляющих импульсов силы и моментов, т.е.
осуществляется с помощью двигателей, которые в подавляющем большинстве своем
являются реактивными. Реактивным называют такой двигатель, который создает тягу,
использует принцип реактивного движения. Тяга — это сила, развиваемая двигателем.
Тяга реактивных двигателей представляет собой реактивную силу, создаваемую при
выбрасывании
некоторой
массы
с
определенной
скоростью
в
сторону,
противоположную действию тяги, т.е. при истечении из двигателя струи продуктов
сгорания.
Принцип действия реактивных двигателей основан на законе сохранения количества
движения.
5. Примеры реактивного движения
6. Химические ракетные двигатели.
Наиболее распространены химические ракетные двигатели, в которых, врезультате экзотермической химической реакции горючего и окислителя (вместе
именуемые топливом), продукты сгорания нагреваются в камере сгорания до
высоких температур, расширяясь, разгоняются в сверхзвуковом сопле и истекают
из двигателя.
Топливо химического ракетного двигателя является источником, кактепловой энергии, так и газообразного рабочего тела, при расширении которого его
внутренняя энергия преобразуется в кинетическую энергию реактивной струи.
В камере сгорания образуется горячий газ, который затем вытекает из сопла.
Максимальная скорость струи вытекающего газа около 4500 м/с, тяга — от долей
Н до десятков МН. Основные типы химических ракетных двигателей —
жидкостные ракетные двигатели (ЖРД), ракетные двигатели твердого топлива
(РДТТ) и гибридные ракетные двигатели.
7. Жидкостные ракетные двигатели
Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) — химический ракетный двигатель, использующий вкачестве ракетного топлива жидкости, в том числе сжиженные газы.
Топливо ЖРД может быть двухкомпонентным и однокомпонентным (монотопливо).
жидкого горючего (водород, углеводороды и т.
д.), хранящихся в отдельных баках.Монотопливо представляет собой жидкость (например, гидразин), способную к каталитическому
разложению.
Если компоненты топлива являются самовоспламеняющимися, то есть вступающими в
химическую реакцию горения при физическом контакте друг с другом (например,
гептил/азотная кислота), инициация процесса горения не вызывает проблем. Но в случае, когда
компоненты не являются таковыми, необходим внешний инициатор воспламенения, действие
которого должно быть точно согласовано с подачей компонентов топлива в камеру сгорания.
8. Устройство и принцип действия двухкомпонентного ЖРД.
9. Сфера использования, преимущества и недостатки.
К преимуществам ЖРД можно отнести следующие:Самый высокий удельный импульс в классе химических ракетных двигателей (свыше 4 500 м/с для
пары кислород-водород, для керосин-кислород — 3 500 м/с).
Управляемость по тяге: регулируя расход топлива, можно изменять величину тяги в большом
диапазоне и полностью прекращать работу двигателя с последующим повторным запуском.
Этонеобходимо при маневрировании аппарата в космическом пространстве.
При создании больших ракет, например, носителей, выводящих на околоземную орбиту
многотонные грузы, использование ЖРД позволяет добиться весового преимущества по сравнению с
твёрдотопливными двигателями (РДТТ). Во-первых, за счёт более высокого удельного импульса, а вовторых за счёт того, что чем больше объём топлива на ракете, тем больше размер контейнеров для его
хранения, и тем больше сказывается весовое преимущество ЖРД по сравнению с РДТТ Чем больше
объём топлива на ракете, тем больше размер контейнеров для его хранения, и тем больше сказывается
10. Сфера использования, преимущества и недостатки.
Недостатки ЖРД:ЖРД и ракета на его основе значительно более сложно устроены, и более дорогостоящи, чем
эквивалентные по возможностям твёрдотопливные (несмотря на то, что 1 кг жидкого топлива в
несколько раз дешевле твёрдого).
Поэтому для ракет военного назначения предпочтение в настоящеевремя оказывается твёрдотопливным двигателям, ввиду их более высокой надёжности, мобильности и
боеготовности.
Компоненты жидкого топлива в невесомости неуправляемо перемещаются в пространстве баков. Для
их осаждения необходимо применять специальные меры, например, включать вспомогательные
двигатели, работающие на твёрдом топливе или на газе.
В настоящее время для химических ракетных двигателей (в том числе и для ЖРД) достигнут предел
энергетических возможностей топлива, и поэтому теоретически не предвидится возможность
существенного увеличения их удельного импульса.
11. Твердотоопливный ракетный двигатель (РДТТ).
Твердотоопливный ракеотный двиогатель (РДТТ —ракетный двигатель твёрдого топлива) использует в
качестве топлива твёрдое горючее и окислитель.
В твердотопливном двигателе (РДТТ) горючее и
окислитель хранятся в форме смеси твёрдых веществ, а
топливная ёмкость одновременно выполняет функции
камеры сгорания.
Твердотопливный двигатель и ракета,оборудованная им, конструктивно устроены гораздо
проще всех других типов ракетных двигателей и
соответствующих ракет, а потому они надёжны, дёшевы в
производстве, не требуют больших трудозатрат при
хранении и транспортировке, время подготовки их к пуску
минимально. Поэтому в настоящее время они вытесняют
другие типы ракетных двигателей из области военного
менее эффективно, чем жидкое.
12. Ядерные ракетные двигатели.
Ядерный ракетный двиигатель (ЯРД) — разновидность ракетногодвигателя, которая использует энергию деления или синтеза ядер
для создания реактивной тяги. Бывают реактивными (нагрев
рабочего тела в ядерном реакторе и вывод газа через сопло) и
импульсными (ядерные взрывы малой мощности при равном
промежутке времени).
Традиционный ЯРД в целом представляет собой конструкцию
из ядерного реактора и двигателя.
Рабочее тело (чаще — аммиак иливодород) подаётся из бака в активную зону реактора, где, проходя
через нагретые реакцией ядерного распада каналы, разогревается до
высоких температур и затем выбрасывается через сопло, создавая
реактивную тягу. Существуют различные конструкции ЯРД —
твёрдофазный, жидкофазный и газофазный, соответственно
агрегатному состоянию ядерного топлива в активной зоне реактора
— твёрдое, расплав или высокотемпературный газ (либо плазма).
Принципиальная схема ядерного ракетного
двигателя: 1 — бак с жидким водородом; 2 — насос; 3 турбина; 4 — тепловыделяющие элементы; 5 — выпуск
газов из турбины; 6 — сопло; 7 — стержни управления;
8 — защитный экран
13. Электрические ракетные двигатели.
Электрический ракетный двигатель (ЭРД) —ракетный двигатель, принцип работы которого
основан на преобразовании электрической энергии
в
кинетическую
энергию
частиц.
Также
встречаются
названия,
включающие
слова
реактивный и движитель.
Комплекс, состоящий из набора ЭРД, системы
хранения и подачи рабочего тела (СХиП), системы
автоматического управления (САУ), системы
(СЭП),
называется
электроракетной
двигательной
установкой
(ЭРДУ).
Солнечный парус.
Солнечный парус — приспособление, использующее давление солнечного света или лазера на
зеркальную поверхность для приведения в движение космического аппарата.
Следует различать понятия «солнечный свет» (поток фотонов, именно он используется солнечным
парусом) и «солнечный ветер» (поток элементарных частиц и ионов).
Идея полетов в космосе с использованием солнечного паруса возникла в 1920-е годы в России и
принадлежит одному из пионеров ракетостроения Фридриху Цандеру, исходившему из того, что
частицы солнечного света — фотоны — имеют импульс и передают его любой освещаемой
поверхности, создавая давление. Величину давления солнечного света впервые измерил русский физик
Пётр Лебедев в 1900 году.
-10 Н/м2) иуменьшается пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Однако солнечный парус совсем не
требует ракетного топлива, и может действовать в течение почти неограниченного периода времени,
поэтому в некоторых случаях его использование может быть привлекательно. Эффект солнечного
паруса использовался несколько раз для проведения малых коррекций орбиты космических аппаратов, в
роли паруса использовались солнечные батареи или радиаторы системы терморегуляции.
Спасибо за внимание!!!!
Ракетные двигатели классификация — Энциклопедия по машиностроению XXL
Прежде чем рассматривать основные параметры и классификацию ракетных двигателей, разберем простейшие схемы и принцип действия наиболее характерных из них. Введем понятие о ракетной двигательной установке (ДУ), включающей в себя в наиболее общем случае источник первичной энергии, бак с рабочим телом, двигатель и систему подачи рабочего тела в двигатель.
| Рис. 15.76. Классификация ракетных двигателей |
Классификация ракетных двигателей по способу получения энергии для отбрасывания газов с целью получения реактивной силы тяги является основной, но не единственной. [c.509]
В гл. 1 авторы приводят один из возможных методов классификации ракетных двигателей и рассматривают общее уравнение тяги, систему к. п. д. и возможные источники энергии для ракетных аппаратов (химические, ионные, на основе свободных радикалов, синтеза и деления ядер). Следует отметить, что приводимый авторами вывод уравнения тяги на основе интегрирования сил давления полностью соответствует современным представлениям и позволяет более глубоко уяснить физический смысл возникновения тяги и изменения ее на нерасчетных режимах, чем обычный вывод, основанный на теореме импульсов.
Определен—ный интерес представляет также подробный анализ полетного к. п. д., в котором наряду с правильным определением этого коэффициента критически рассмотрены распространенные, к сожалению, неправильные представления об этой величине, приводящие к ряду недоразумений в учебной литературе.
[c.6]
Классификация ракетных двигателей. Области применения [c.23]
Классификация ГРД, как и других типов ракетных двигателей, может проводиться по различным признакам — они могут различаться, например, по назначению, величине создаваемой тяги, возможному количеству запусков и выключений и т. д. Однако для анализа статических характеристик эти признаки классификации несущественны. Более важными в этом смысле являются различия ГРД по особенностям устройств системы подачи жидкого компонента и камеры двигателя. [c.190]
КЛАССИФИКАЦИЯ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ [c.20]
Фиг, 15. Классификация жидкостных ракетных двигателей.
[c.21]
| Рис. 13.1. Классификация систем подачи топлива жидкостных ракетных двигателей. |
Классификация топливных баков. Топливные баки, используемые в жидкостных ракетных двигательных установках (ДУ), в общих случаях могут быть предназначены для а) хранения основного запаса жидкого ракетного топлива, т. е. топлива, предназначенного для получения всей или основной доли тяги двигателя.
Эти емкости называют основными топливными баками ДУ б) хранения вспомогательного жидкого ракетного топлива, предназначенного для работы вспомогатель-цых систем и агрегатов ДУ в) выполнения роли промежуточных (буферных) емкостей, предназначенных для периодического накопления и расходования топлива в процессе работы двигателя (см. рис. 13.25).
[c.245]Реактивные двигатели (РД) — это двигатели с газообразным рабочим телом, в которых химическая энергия топлива преобразуется в кинетическую энергию продуктов сгорания, расширяющихся в соплах и создающих силу тяги при истечении в сторону, противоположную движению аппарата. Существует классификация РД, в которой эти двигатели подразделяются на две основные группы воздушно-реактивные двигатели (ВРД) и ракетные двигатели (РД). Воздушно-реактивные двигатели подразделяют на компрессорные, или турбореактивные, и бескомп-рессорные — прямоточные и пульсирующие. В воздушно-реактивных двигателях окислителем топлива служит атмосферный воздух.
Ракетные двигатели подразделяют на жидкостные и двигатели, работающие на твердом топливе. В ракетных двигателях окислитель топлива (например, жидкий кислород) находится на борту летательного аппарата [21, 24].
[c.154]
Р. Д. классифицируют по роду рабочего процесса, виду топлива, характеру источника энергии, способу передачи энергии рабочему телу и др. признакам. Паиболее характерно деление Р. д. на три основные группы ракетные двигатели, воздушно-реактивные и электроракетные. В свою очередь, указанные группы классифицируются по дру им характерным признакам. ( дна и.ч во.чможных классификаций Р. д. приведена на рис. 3. [c.379]
На рис. 15.76 приведена классификация ракетных двигателей. Ракетные двигатели, которые создают реактивную силу тяги путем отбрасывания продуктов сгорания топлива (газов), образуюпщхся в результате химических превращений (реакций окисления), называют химическими ракетными двигателями (ХРД). Двигатели, создающие реактивную силу тяги также путем отбрасывания некоторой массы вещества, не используя при этом тепловую энергию, выделяющуюся в процессе сгорания (окисления) топлива, называют нехимическими ракетными двигателями (НХРД).
[c.508]
2. СВОЙСТВА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ. Ракетные двигатели
2. СВОЙСТВА РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Основные свойства ракетного двигателя мы уже знаем.
Первое свойство заключается в отсутствии специального движителя, назначение которого выполняет сам двигатель. Это оказывается возможным потому, что тяга представляет собой реакцию частиц газа, отбрасываемых самим двигателем. Такое использование принципа прямой реакции присуще всем реактивным двигателям.
Второе свойство заключается в использовании для создания реактивной струи массы самого летательного аппарата, точнее массы топлива, находящегося на его борту. Это свойство, делающее двигатель независимым от окружающей среды, отличает ракетный двигатель от других типов реактивных двигателей.
Другие свойства ракетного двигателя являются по существу следствием этих основных.
Так, второе основное свойство определяет характер рабочего тела — топлива, на котором работает ракетный двигатель.
Мы говорим «топливо», имея в виду, что ракетный, как и всякий другой реактивный двигатель, является в настоящее время двигателем тепловым, т. е. совершает механическую работу за счет тепловой энергии, заключенной в рабочем теле и выделяющейся в результате химической реакции (обычно при сгорании топлива). Это не означает, что исключены другие типы ракетных двигателей, например двигателей, использующих электрическую или атомную энергию, но в настоящее время таких двигателей еще нет.
Так как работа ракетного двигателя не зависит от атмосферного воздуха, то, следовательно, химические реакции, протекающие в двигателе и приводящие к выделению тепловой энергии (в том числе и горение, если оно имеет место), должны происходить без его участия. Поэтому топливо ракетного двигателя должно заключать в себе все компоненты, необходимые для протекания реакции. В случае реакции горения топливо, следовательно, должно содержать как горючее, так и окислитель, т. е. кислород или кислородсодержащее вещество.
При этом топливо ракетного двигателя может быть как твердым, так и жидким, в связи с чем все ракетные двигатели (РД) делятся на две большие группы — двигатели на твердом топливе (пороховые РД) и двигатели на жидком топливе (жидкостно-реактивные, или ЖРД).
Двигатели на газообразном топливе, очевидно, исключаются, так как для хранения этих топлив необходимы либо огромные емкости, либо тяжелые баллоны для хранения газов под большим давлением, что для летательных аппаратов неприемлемо (газы могут применяться лишь в сжиженном виде).
Рассматривая свойства ракетных двигателей, мы пока отвлечемся от того, какое именно топливо сгорает в двигателе; об этом будет рассказано при описании разных ракетных двигателей. Сейчас для нас имеет значение только то, что в результате сгорания этого топлива из двигателя вытекает в атмосферу струя продуктов горения — горячих газов, создающая реактивную тягу.
Ракетные топлива классификация — Справочник химика 21
Топлива по агрегатному состоянию делятся на жидкие и твердые (пороха).
Жидкие топлива по способу применения делятся на два класса двухкомпонентные и однокомпонентные. Под компонентами топлива подразумевают каждое из веществ», раздельно подводимое в камеру сгорания жидкостного ракетного двигателя. Схема классификации топлив приведена на рис. 68. [c.116]
Жидкие топлива по способу применения делятся на два класса двухкомпонентные и однокомпонентные. Под компонентами топлива подразумевают каждое из веществ, раздельно подводимое в камеру сгорания жидкостного ракетного двигателя. Схема классификации топлив приведена на рис. 61. [c.123]
Остается под вопросом, является ли такая классификация достаточной и исчерпывающей, особенно если учесть дальнейшее развитие. Мы будем рассматривать одно- и двухкомпонентные ракетные топлива с учетом следующих положений. Понятие однокомпонентное топливо не должно приниматься как синоним индивидуального жидкого соединения, наоборот, как будет показано ниже, вещества эти, особенно те, которые предназначены для создания сильной тяги (например, для удельных импульсов выше 140), состоят большей частью из смесей жидкостей.
Что же касается двухкомпонентных систем, особенно тех, которые содержат перекись водорода в качестве окислителя, то в них могут быть смеси, содержащие три жидкости. [c.16]
Ракетные двигатели делятся на две группы двигатели, работающие на жидком топливе (ЖРД), и двигатели, работающие на твердом топливе. Подробнее об их классификации будет сказано ниже. [c.8]
Разделение материала по двум областям реактивной, техник кй — ракетным и воздушно-реактивным двигателям—оправды -вается, по нашему мнению, и специфическими особенностями применения этих двух типов реактивных аппаратов и глубокими различиями в физико-химической природе идущих в них процессов. Отличная по порядку величины теплонапряженность ракетных двигателей, химические особенности саморегулирующихся ракетных топлив, важность одновременного учета и скорости истечения продуктов сгорания и энергетической плотности исходного топлива для оценки его работоспособности— все это определяет специфический подход к классификации и к оценке эффективности ракетных топлив и к методам исследования и расчета ракетных двигателей.
[c.5]
Всякая априорная классификация ироцессов, определяющих скорость горения двухкомионентных тоилив. является в лучшем случае рискованной. Попытка анализа гетерогенного Г()рения жидких углеводородов в газообразном кислороде при различных упрощающих предположениях была сделана Сполдшп ом [33, 34J. Условия, при которых происходит сгорание двухкомпонентных топлив в ракетных двигателях, не соответствуют, вообще говоря, этой упрощенной теории. Тем не менее в некоторых случаях схема, предложенная Сполдингом , может оказаться весьма полезной. Например, в двигателе, работающем на смеси аммиак — кислород, сгорание топлива вследствие относительпо быстрого испар( ния кислорода будет происходить в условиях, близких к гетерогенному горению жидкого аммиака в газообразном кислороде. Для такого рода процессов могут оказаться полезными понятия поверхность горения или элементарный объем горения . Суммарная скорость реакции определяется в этом случае следующими физико-химическими процессами [c.
422]
Федеральные государственные образовательные стандарты высшего образования
— Последние новости
26.11.2021
На сайте www.fgosvo.ru в разделе «Мероприятия» размещена информация о заседании Федерального учебно-методического объединения в системе высшего образования по УГСН «19.00.00 Промышленная экология и биотехнологии», проходившем 06 октября 2021 года
26.11.2021
На сайте www.fgosvo.ru в разделе «Мероприятия» размещена информация о заседании Федерального учебно-методического объединения в системе высшего образования по УГСН «44.00.00 Образование и педагогические науки» в рамках VII Международного форума по педагогическому образованию «Педагогическое образование: Новые вызовы и цели», проходившем 26 мая 2021 года
25.11.2021
На сайте www.fgosvo.ru в разделе «Мероприятия» размещена информация о заседании Федерального учебно-методического объединения в системе высшего образования по УГСН «19.
00.00 Промышленная экология и биотехнологии» в рамках международной научно-практической конференции «Биотехнология: наука и практика», проходившем 22 сентября 2021 года
25.11.2021
На сайте www.fgosvo.ru в разделе «Мероприятия» размещена информация о заседании Федерального учебно-методического объединения в системе высшего образования УГСН «44.00.00 Образование и педагогические науки», проходившем 27 октября 2021 года
25.11.2021
На сайте www.fgosvo.ru размещен Приказ Министерства науки и высшего образования Российской Федерации от 20.10.2021г. № 951 «Об утверждении федеральных государственных требований к структуре программ подготовки научных и научно-педагогических кадров в аспирантуре (адьюнктуре), условиям их реализации, срокам освоения этих программ с учетом различных форм обучения, образовательных технологий и особенностей отдельных категорий аспирантов (адъюнктов)»
О двигателях для межконтинентальных баллистических ракет
Россия располагает развитыми стратегическими ядерными силами, основным компонентом которых являются межконтинентальные баллистические ракеты разных типов, используемые в составе стационарных или подвижных грунтовых комплексов, а также на подводных лодках.
При определенном сходстве на уровне базовых идей и решений, изделия этого класса имеют заметные различия. В частности, используются ракетные двигатели разных типов и классов, соответствующие тем или иным требованиям заказчика.С точки зрения особенностей силовых установок все устаревшие, актуальные и перспективные МБР можно разделить на два основных класса. Такое оружие может оснащаться жидкостными ракетными двигателями (ЖРД) или двигателями на твердом топливе (РДТТ). Оба класса имеют свои преимущества, благодаря чему находят применение в различных проектах, и пока ни один из них не смог вытеснить из своей области «конкурента». Вопрос силовых установок представляет большой интерес и стоит отдельного рассмотрения.
История и теория
Известно, что первые ракеты, появившиеся много веков назад, оснащались твердотопливными двигателями на самом простом горючем. Такая силовая установка сохраняла свои позиции до прошлого века, когда были созданы первые системы на жидком топливе.
В дальнейшем развитие двух классов двигателей шло параллельно, хотя ЖРД или РДТТ время от времени сменяли друг друга в качестве лидеров отрасли.
Пуск ракеты УР-100Н УТТХ с жидкостным двигателем. Фото Rbase.new-factoria.ru
Первые дальнобойные ракеты, развитие которых привело к появлению межконтинентальных комплексов, оснащались жидкостными двигателями. В середине прошлого века именно ЖРД позволяли получить желаемые характеристики при использовании доступных материалов и технологий. Позже специалисты ведущих стран приступили к разработке новых сортов баллиститных порохов и смесового топлива, результатом чего стало появление РДТТ, пригодных для использования на МБР.
К настоящему времени в стратегических ядерных силах разных стран получили распространение как жидкостные, так и твердотопливные ракеты. Любопытно, что российские МБР комплектуются силовыми установками обоих классов, тогда как Соединенные Штаты еще несколько десятилетий назад отказались от жидкостных двигателей в пользу твердотопливных.
Несмотря на такую разницу подходов, обеим странам удалось построить ракетные группировки желаемого облика с требуемыми возможностями.
В области межконтинентальных ракет первыми стали жидкостные двигатели. Такие изделия имеют ряд преимуществ. Жидкое горючее позволяет получить более высокий удельный импульс, а конструкция двигателя допускает изменение тяги сравнительно простыми способами. Большую часть объемов ракеты с ЖРД занимают баки топлива и окислителя, что определенным образом снижает требования к прочности корпуса и упрощает его производство.
Одновременно с этим ЖРД и ракеты, оснащенные ими, не лишены недостатков. В первую очередь, такой двигатель отличается высочайшей сложностью производства и эксплуатации, негативно сказывающейся на стоимости изделия. МБР первых моделей имели недостаток в виде сложности подготовки к запуску. Заправка топлива и окислителя осуществлялась непосредственно перед стартом, а кроме того, в некоторых случаях была связана с некоторыми рисками.
Все это негативным образом сказывалось на боевых качествах ракетного комплекса.
Жидкостные ракеты Р-36М в транспортно-пусковых контейнерах. Фото Rbase.new-factoria.ru
Ракетный двигатель твердого топлива и построенная на его основе ракета имеет положительные стороны и преимущества перед жидкостной системой. Главный плюс – меньшая стоимость производства и упрощенная конструкция. Также у РДТТ отсутствуют риски утечек агрессивного топлива, а кроме того, они отличаются возможностью более длительного хранения. На активном участке полета МБР твердотопливный двигатель обеспечивает лучшую динамику разгона, сокращая вероятность успешного перехвата.
Твердотопливный двигатель проигрывает жидкостному по своему удельному импульсу. Поскольку горение заряда твердого топлива почти не поддается контролю, управление тягой двигателя, остановка или повторный запуск требуют особых технических средств, отличающихся сложностью. Корпус РДТТ выполняет функции камеры сгорания и потому должен иметь соответствующую прочность, что предъявляет особые требования к используемым агрегатам, а также негативно сказывается на сложности и стоимости производства.
ЖРД, РДТТ и СЯС
В настоящее время на вооружении стратегических ядерных сил России состоит около десятка МБР разных классов, предназначенных для решения актуальных боевых задач. Ракетные войска стратегического назначения (РВСН) эксплуатируют ракеты пяти типов и ожидают появления еще двух новых комплексов. Такое же количество ракетных комплексов используется на подводных подлодках ВМФ, однако в интересах морской компоненты «ядерной триады» пока не разрабатываются принципиально новые ракеты.
Несмотря на свой солидный возраст, в войсках все еще остаются ракеты УР-100Н УТТХ и Р-36М/М2. Подобные МБР тяжелого класса имеют в своем составе несколько ступеней с собственными жидкостными двигателями. При большой массе (более 100 т у УР-100Н УТТХ и около 200 т у Р-36М/М2) ракеты двух типов несут значительный запас горючего, обеспечивающий отправку тяжелой головной части на дальность не менее 10 тыс. км.
Общий вид ракеты РС-28 «Сармат». Рисунок «Государственный ракетный центр» / makeyev.
ruС конца пятидесятых годов в нашей стране изучалась проблематика применения РДТТ на перспективных МБР. Первые реальные результаты в этой области были получены к началу семидесятых. В последние десятилетия такое направление получило новый толчок, благодаря чему появилось целое семейство твердотопливных ракет, представляющих собой последовательное развитие общих идей и решений на основе современных технологий.
В настоящее время РВСН располагает ракетами РТ-2ПМ «Тополь», РТ-2ПМ2 «Тополь-М» и РС-24 «Ярс». При этом все подобные ракеты эксплуатируются как с шахтными, так и с подвижными грунтовыми пусковыми установками. Ракеты трех типов, созданные на основе общих идей, построены по трехступенчатой схеме и оснащаются твердотопливными двигателями. Выполнив требования заказчика, авторы проектов сумели минимизировать габариты и массу готовых ракет.
Ракеты комплексов РТ-2ПМ, РТ-2ПМ2 и РС-24 имеют длину не более 22,5-23 м при максимальном диаметре менее 2 м. Стартовая масса изделий – порядка 45-50 т.
Забрасываемый вес, в зависимости от типа изделия, достигает 1-1,5 т. Ракеты линейки «Тополь» комплектуются моноблочной головной частью, тогда как «Ярс», по известным данным, несет несколько отдельных боевых блоков. Дальность полета – не менее 12 тыс. км.
Нетрудно заметить, что при основных летных характеристиках на уровне более старых жидкостных ракет, твердотопливные «Тополи» и «Ярсы» отличаются меньшими габаритами и стартовым весом. Впрочем, при всем этом они несут меньшую полезную нагрузку.
Подвижный грунтовый комплекс «Тополь». Фото Минобороны РФ
В будущем на вооружение РВСН должны поступит несколько новых ракетных комплексов. Так, проект РС-26 «Рубеж», создававшийся в качестве варианта дальнейшего развития системы «Ярс», вновь предусматривает использование многоступенчатой схемы с РДТТ на всех ступенях. Ранее появлялась информация, согласно которой система «Рубеж» предназначается для замены устаревающих комплексов РТ-2ПМ «Тополь», что и сказалось на основных особенностях ее архитектуры.
По основным техническим характеристикам «Рубеж» не должен значительно отличаться от «Тополя», хотя возможно применение иной полезной нагрузки.
Еще одна перспективная разработка – тяжелая МБР типа РС-28 «Сармат». По официальным данным, этот проект предусматривает создание трехступенчатой ракеты с жидкостными двигателями. Сообщалось, что ракета «Сармат» будет иметь длину порядка 30 м при стартовой массе свыше 100 т. Она сможет нести «традиционные» специальные боевые блоки или гиперзвуковую ударную систему нового типа. За счет применения ЖРД с достаточными характеристиками предполагается получить максимальную дальность полета на уровне 15-16 тыс. км.
В распоряжении военно-морского флота имеется несколько типов МБР с разными характеристиками и возможностями. Основу морской компоненты СЯС в настоящее время составляют баллистические ракеты подводных лодок семейства Р-29РМ: собственно Р-29РМ, Р-29РМУ1, Р-29РМУ2 «Синева» и Р-29РМУ2.1 «Лайнер». Кроме того, несколько лет назад в арсеналы попала новейшая ракета Р-30 «Булава».
Насколько известно, сейчас российская промышленность разрабатывает несколько проектов модернизации ракет для подлодок, но о создании принципиально новых комплексов речи пока не идет.
В области отечественных МБР для подлодок наблюдаются тенденции, напоминающие о развитии «сухопутных» комплексов. Более старые изделия Р-29РМ и все варианты их модернизации имеют три ступени и оснащаются несколькими жидкостными двигателями. При помощи такой силовой установки ракета Р-29РМ способна доставить на дальность не менее 8300 км четыре или десять боевых блоков разной мощности общей массой 2,8 т. В проекте модернизации Р-29МР2 «Синева» предусматривалось использование новых систем навигации и управления. В зависимости от имеющейся боевой нагрузки, ракета длиной 14,8 м и массой 40,3 т способна лететь на дальность до 11,5 тыс. км.
Загрузка ракеты комплекса «Тополь-М» в шахтную пусковую установку. Фото Минобороны РФ
Более новый проект ракеты для подлодок Р-30 «Булава», наоборот, предусматривал использование твердотопливных двигателей на всех трех ступенях.
Среди прочего, это позволило уменьшить длину ракеты до 12,1 м и сократить стартовый вес до 36,8 т. При этом изделие несет боевую нагрузку массой 1,15 т и доставляет ее на дальность до 8-9 тыс. км. Не так давно было объявлено о разработке новой модификации «Булавы», отличающейся иными габаритами и увеличенной массой, за счет чего удастся повысить боевую нагрузку.
Тенденции развития
Хорошо известно, что в последние десятилетия российское командование сделало ставку на разработку перспективных твердотопливных ракет. Результатом этого стало последовательное появление комплексов «Тополь» и «Тополь-М», а затем «Ярс» и «Рубеж», ракеты которых комплектуются РДТТ. ЖРД, в свою очередь, остаются только на сравнительно старых «сухопутных» ракетах, эксплуатация которых уже подходит к концу.
Впрочем, полный отказ от жидкостных МБР пока не планируется. В качестве замены для имеющихся УР-100Н УТТХ и Р-36М/М2 создается новое изделие РС-28 «Сармат» с аналогичной силовой установкой.
Таким образом, жидкостные двигатели в обозримом будущем будут использоваться только на ракетах тяжелого класса, тогда как прочие комплексы будут оснащаться твердотопливными системами.
Ситуация с баллистическими ракетами подводных лодок выглядит похоже, но имеет некоторые отличия. В этой сфере так же сохраняется значительное число жидкостных ракет, но единственный новый проект предусматривает применение РДТТ. Дальнейшее развитие события можно предугадать, изучив имеющиеся планы военного ведомства: программа развития подводного флота явно указывает на то, какие ракеты имеют большое будущее, а какие со временем будут списаны.
Самоходная пусковая установка РС-24 «Ярс». Фото Vitalykuzmin.net
Более старые ракеты Р-29РМ и их последние модификации предназначаются для АПЛ проектов 667БДР и 667БДРМ, тогда как Р-30 разрабатывались для использования на новейших ракетоносцах проекта 955. Корабли семейства «667» постепенно вырабатывают свой ресурс и со временем будут списаны ввиду полного морального и физического устаревания.
Вместе с ними, соответственно, флоту придется отказаться и от ракет семейства Р-29РМ, которые попросту останутся без носителей.
Первые ракетные подводные крейсеры проекта 955 «Борей» уже приняты в боевой состав ВМФ, а кроме того, продолжается строительство новых подводных лодок. Это означает, что в обозримом будущем флот получит значительную группировку носителей ракет «Булава». Служба «Бореев» будет продолжаться в течение нескольких десятилетий, и поэтому ракеты Р-30 будут оставаться в строю. Возможно создание новых модификаций такого оружия, способных дополнить, а затем и заменить МБР базовой версии. Так или иначе, изделия семейства Р-30 со временем заменят устаревающие ракеты линейки Р-29РМ в роли основы морской составляющей стратегических ядерных сил.
Плюсы и минусы
Разные классы ракетных двигателей, используемые на современных стратегических ракетах, имеют свои плюсы и минусы того или иного рода. Жидкостные и твердотопливные системы превосходят друг друга по одним параметрам, но проигрывают в других.
Как следствие, заказчикам и конструкторам приходится выбирать тип силовой установки в соответствии с имеющимися требованиями.
Условный ЖРД отличается от РДТТ более высокими показателями удельного импульса и иными преимуществами, что позволяет нарастить полезную нагрузку. Одновременно с этим соответствующий запас жидкого горючего и окислителя приводит к росту габаритов и массы изделия. Таким образом, жидкостная ракета оказывается оптимальным решением в контексте развертывания большого числа шахтных пусковых установок. На практике это означает, что в настоящее время значительная часть пусковых шахт занята ракетами Р-36М/М2 и УР-100Н УТТХ, а в будущем их заменят перспективные РС-28 «Сармат».
Ракеты типа «Тополь», «Тополь-М» и «Ярс» используются как с шахтными установками, так и в составе подвижных грунтовых комплексов. Последняя возможность обеспечена, в первую очередь, малым стартовым весом ракет. Изделие массой не более 50 т можно разместить на специальном многоосном шасси, чего не сделаешь с существующими или гипотетическими жидкостными ракетами.
Новый комплекс РС-26 «Рубеж», рассматриваемый в качестве замены для «Тополя», так же основывается на похожих идеях.
Ракета подводных лодок Р-29РМ. Рисунок «Государственный ракетный центр» / makeyev.ru
Характерная черта ракет с РДТТ в виде сокращения габаритов и массы также имеет значение в контексте вооружений флота. Ракета для подлодки должна иметь минимальные размеры. Соотношение габаритов и летных характеристик ракет Р-29РМ и Р-30 показывает, как именно можно использовать подобные преимущества на практике. Так, в отличие от своих предшественников, новейшие АПЛ проекта 955 не нуждаются в крупной надстройке, прикрывающей верхнюю часть пусковых установок.
Впрочем, сокращение массы и габаритов имеет свою цену. Более легкие твердотопливные ракеты отличаются от других отечественных МБР меньшей боевой нагрузкой. Кроме того, специфика РДТТ приводит к менее высокому весовому совершенству в сравнении с жидкостными ракетами. Однако, по всей видимости, подобные проблемы решаются путем создания более эффективных боевых частей и систем управления.
***
Несмотря на длительные научные и конструкторские работы, а также массу споров, условное противостояние жидкостных и твердотопливных двигателей пока не закончилось безусловной победой одного из «конкурентов». Наоборот, российские военные и инженеры пришли к взвешенному выводу. Двигатели разных типов используются в тех сферах, где могут показать наилучшие результаты. Таким образом, легкие ракеты для сухопутных мобильных комплексов и подводных лодок получают РДТТ, тогда как тяжелые ракет с шахтным пуском и сейчас, и в будущем должны комплектоваться жидкостными установками.
В существующей ситуации, с учетом имеющихся возможностей и перспектив, подобный подход выглядит наиболее логичным и удачным. Он позволяет на практике получить максимальные результаты при заметном сокращении влияния негативных факторов. Вполне возможно, что такая идеология будет сохраняться и в будущем, в том числе и с применением перспективных технологий. Это означает, что в ближайшем и в отдаленном будущем российские стратегические ядерные силы смогут получать современные межконтинентальные баллистические ракеты с максимально возможными характеристиками и боевыми качествами, прямо влияющими на эффективность сдерживания и безопасность страны.
По материалам сайтов:
http://ria.ru/
http://tass.ru/
http://interfax.ru/
http://flot.com/
http://rbase.new-factoria.ru/
http://kapyar.ru/
http://missiles.ru/
http://makeyev.ru/
Типы авиационных двигателей | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.
Здравствуйте!
Поршневой двигатель.
Неоднократно в своих рассказах я упоминал авиадвигатели, но ведь при таком разнообразии летательных аппаратов неизбежно и разнообразие двигателей. Поэтому, я думаю, пришла пора этот вопрос рассмотреть поближе.
Типы авиационных двигателей. На самом деле их существует не так уж мало и всю информацию о них в одной статье уместить было бы неправильно. Получилось бы слишком длинно. Поэтому я подумал: пусть будет цикл статей о типах авиадвигателей. В нем каждому типу будет посвящена одна статья, со всеми необходимыми подробностями. А эта, первая, будет общая, так сказать ознакомительная :-)… Я тут попытался изобразить схемку, надеюсь она вам поможет :-).
Итак, начнем…
Авиадвигатели можно подразделять по разному, но мне больше нравится их деление по отношению к атмосферному воздуху. То есть они делятся на такие, которым атмосфера для работы необходима и такие, которым она в принципе не нужна, более того даже снижает их эффективность.
Вторые – это ракетные двигатели, а первые назовем атмосферными (воздушными). Любой из авиадвигателей использует химическую реакцию окисления топлива или, говоря человеческим языком, горения. Для окисления (горения) в воздушных двигателях используется атмосферный окислитель – кислород, а в ракетных он не нужен, потому что запас окислителя (как и топлива) имеется на борту. Более того для создания самого процесса движения воздушный двигатель так или иначе взаимодействует с атмосферой, либо посредством винта, либо воздух становится рабочим телом двигателя. В ракетном двигателе рабочее тело – это газы, получившиеся при сгорании топлива.
Жидкостный ракетный двигатель. Правда неавиационный 🙂
Ракетные двигатели делятся на твердотопливные (РДТТ) и жидкостные (ЖРД).
В первых и топливо, и окислитель в готовом виде спрессованы в корпусе в специальную шашку. А во втором они подаются определенным образом в жидком виде в камеру сгорания.
Воздушные двигатели делятся на реактивные (их еще называют в соответствии с темой воздушно-реактивными, ВРД) и винтовые. В первых тяга образуется за счет выхода из сопла реактивной струи, а во вторых за счет взаимодействия с воздушной средой вращающегося воздушного винта.
Еще один поршневой двигатель :-). Фирма Siemens.
Винтовые, в свою очередь, могут быть винто-моторными, то есть, попросту говоря, поршневыми (о них мы уже не раз упоминали и еще не раз вспомним :-)) или турбовинтовыми (ТВД). ТВД – это по сути своей ТРД, у которого львиная доля мощности срабатывается на турбине для вращения воздушного винта, который укреплен на валу перед компрессором (через редуктор).
Турбовинтовой двигатель ТВ3-117ВМА-СБМ1.
АН-140. На этом самолете установлены двигатели ТВ3-117ВМА-СБМ1.
Реактивные двигатели – это, в первую очередь турбореактивные (ТРД).
О них вы уже знаете из этой статьи. Далее, развитие ТРД – двухконтурный турбореактивный двигатель (ДТРД или ТРДД). Это двигатель в котором помимо основного тракта (контура) добавлен еще один контур, в котором воздух прогоняется передними ступенями компрессора (их еще назвают вентилятором) поверх основного контура прямо в сопло. Эти двигатели славятся большой экономичностью.
Двухконтурный ТРД.
Как простой ТРД, так и двухконтурный могут быть форсированными. Бывает, что необходимо дополнительное увеличение мощности (часто кратковременное). А так как в газах, прошедших турбину, обычно есть еще достаточное количество кислорода, то организуют дополнительный подвод топлива в затурбинное пространство, его поджог, и получается форсажная камера. С ее помощью мощность двигателя можно значительно увеличить (обычно более, чем на треть). Получаем ТРДФ или ТРДДФ. Такой прием чаще всего применяется на военных самолетах.
Еще два вида реактивных двигателей – это прямоточный и пульсирующий воздушно-реактивные двигатели (ПВРД и ПуВРД). Это те самые реактивные двигатели, у которых нет турбины, как, впрочем, и компрессора. То есть у них нет вращающегося вала. Это очень специфичные малоприменяемые, однако достаточно интересные двигатели. О них я расскажу в отдельных статьях.
Основные типы авиационных двигателей я перечислил. Однако обязательно надо сказать, что в науке о тепловых машинах существует понятие газотурбинного двигателя (ГТД). И вобщем-то, строго говоря, ТРД – это разновидность ГТД. И первоначально был разработан именно ГТД, как полезный механизм, но не для авиации. В ГТД практически нет выходящей реактивной струи. Вся его мощность превращается турбиной в мощность на валу двигателя, а этот вал вращает нужные человеку агрегаты. В нашем авиационном случае он вращает винт, и чаще всего это несущий винт вертолета. Такие двигатели так и называются: вертолетные ГТД. Или еще по-другому турбовальные двигатели (от слов турбина, вал). В этом же ключе к ГТД можно отнести и турбовинтовые двигатели(ТВД), так как реактивной тяги у них сохранилась только очень малая часть.
Вертолетный ГТД (турбовальный) Д-136. Устанавливается на вертолеты МИ-26
В заключение скажу, что есть еще, скажем так, экзотические виды двигателей. Это такие, как, например, ракетные двигатели на ядерном или электро-ядерном топливе, турборакетные или ракетно- прямоточные двигатели и т.д. Такие двигатели обычно либо в практической (или даже теоретической) разработке, либо в единичных опытных образцах, будущее которых туманно. Я даже не стал включать их в схему. В дальнейшем, если будет к ним интерес и достаточно информации, я о них напишу.
Вот, пожалуй, и все. С вводной темой «Типы авиационных двигателей» мы покончили. Теперь черед более детальных и обязательно более интересных статей 🙂 о каждом типе в отдельности.
Обозначение ракетного двигателя моделиЛетающие модели ракет — относительно безопасно и недорогой способ для студентов познать основы сил и реакция транспортных средств на внешние силы. Как самолет, модель ракеты подвергнутый силы веса, тяга и аэродинамика во время своего полет. Вес и аэродинамика определяются конструкцией корпуса. модельные компоненты ракеты. Тяга обеспечивается сменным твердотопливный ракетный двигатель которые можно купить в местных магазинах хобби или игрушках.
Модельные характеристики ракеты ( как далеко, как высоко, как быстро) зависит от великого сделка по ракете производительность двигателя. Есть несколько разных способов характеризуют характеристики ракетного двигателя. Модели ракетных двигателей бывают самых разных размеров и веса, с разным количеством топлива, с различные формы прожига, влияющие на профиль тяги, и разные значения времени задержки.
Вверху страницы мы показываем типичные кривые производительности для нескольких различных ракетные двигатели.Построим график тяги в зависимости от времени после зажигания для каждого двигателя сплошными линиями. Вы заметите, что при сравнении двигателей, существует большая разница между уровнями и формами сюжеты. Для любого отдельного двигателя тяга меняется со временем. Мы можем задать усредненной по времени тяги двигателя с помощью сложение продукта тяги за небольшое время приращения количество увеличения времени, а затем деление на общее время.Результат этого усреднения показан на графике пунктирными линиями.
Приобретая модели ракетных двигателей, вы заметите этикетку на каждом двигателе. в формате; буквенное число — число . На рисунке показан C6-4. Первое число обозначает среднюю тягу в Ньютонах. C6-4 имеет среднюю тягу 6 Ньютонов. Средняя тяга, умноженная на время работы двигателя называется общий импульс двигателя.Буква дает максимальный суммарный импульс этого класс двигателя. Двигатель типа «А» имеет максимальный импульс 2,5 Ньютон-секунды, «1 / 2A» — 1,25 Н-с, «В» — 5,0 Н-с, «С» имеет 10,0 Н-сек, а «D» — 20,0 Н-сек. Если сравнить кривые для B6 и C6, мы обнаруживаем, что оба двигателя имеют одинаковую среднюю тягу (6 Ньютонов), но двигатель «C» горит почти вдвое дольше, давая удвоенный общий импульс. секундное число указывает продолжительность задержки в секунд.У C6-4 есть время задержки 4 секунды между выключением двигателя и зажиганием. выброса заряда. Время задержки определяет продолжительность фаза полета накатом. Если время задержки слишком мало по сравнению с оптимальным накатом транспортного средства, парашют разворачивается по пути наверх и останавливает полет. Если время задержки слишком велико, автомобиль может упасть на землю до того, как парашют сработает.
Разработчик двигателя может повлиять на тягу и общую импульс двигателя за счет изменения диаметра пороха (и кожуха).Типичные двигатели «1 / 2A» имеют диаметр 13 мм, типовые двигатели «A», «B» и «C». имеют диаметр 18 мм, а типичные двигатели «D» имеют диаметр 24 мм. Это важно помнить, потому что модель ракеты, разработанная для двигателя «B», будет не принимайте «1 / 2A» или «D». Двигатели не поместятся в фиксированная опора двигателя ракеты.
Экскурсии
- Модель ракеты:
Деятельность:
Связанные сайты:
Rocket Index
Rocket Home
Beginner’s Guide Home
Классификация двигателей (ракетный двигатель)
При работе с ракетными двигателями вам нужен способ ранжирования их по характеристикам.В этой теме используется система, разработанная ракетной промышленностью в 1960-х годах. Первоначально он предназначался для двигателей вплоть до D., но теперь его используют и производители ракетных двигателей большой мощности. Он распределяет двигатели в соответствии с их общим импульсом, средней тягой и временной задержкой перед выбросом парашюта. В английской системе тяга ракеты измеряется в фунтах, но эта система метрическая, поэтому тяга измеряется в «ньютонах». Коэффициент преобразования метрической системы в английский составляет 4,45 ньютона на фунт, поэтому один ньютон равен 0.225 фунтов.
На рис. 2-18 показана серийно выпускаемая модель ракетного двигателя того типа, который продается в хобби-магазинах. Это сделано Estes Industries из Пенроуза. Колорадо, и он классифицируется в соответствии с системой, описанной выше. Обратите внимание на буквенно-цифровой код, проставленный непосредственно над логотипом компании. Там написано «D12-3».
Несколько страниц назад я определил «общий импульс». Письмо. D. относится к этому значению и указывает, что оно находится где-то между 10,01 и 20,00 Ньютон-секунды (сокращенно «Nt.-сек. »). Номер. 12. после письма. D. — средняя тяга двигателя в Ньютонах. 12 Нев \ т в метрической системе равняются примерно 2,7 фунта. в английской системе, поэтому средняя тяга двигателя составляет 2,7 фунта. В большинстве ракетных двигателей коммерческих моделей используется небольшой пиротехнический заряд для выталкивания парашюта ракеты. Последнее число в триаде (в данном случае 3) — это время задержки в секундах между окончанием работы двигателя и моментом выброса парашюта. 0 (то есть ноль) означает, что задержки нет, и что двигатель является усилителем.P означает, что задержки нет и что передняя часть двигателя полностью забита. Подключенный двигатель не работает как ускоритель и не выбрасывает парашют. Забитые двигатели используются в планерах с ракетным двигателем или ракетах с группой двигателей, где один из других двигателей содержит заряд, необходимый для запуска второй ступени или выброса парашюта.
Рисунок 2-18. Выпускаемый серийно ракетный двигатель модели Estes D12 (на фото больше реального размера). Буквенно-цифровой код, напечатанный сбоку, указывает общий импульс, среднюю тягу и временную задержку (в секундах J до выброса парашюта.
Я проиллюстрировал всю систему классификации на рис. 2-19 на стр. 36. и рассчитал общие диапазоны импульсов в английской и метрической системах. Как вы видете. каждый раз, когда вы поднимаетесь на одну букву в алфавите, общий импульсный диапазон двигателя удваивается. Для ракетных двигателей используется то же топливо. удваивается и общий вес пороха. Я принял это за классификацию J, но на момент написания этой статьи двигатели такого размера, как P, были успешно построены и эксплуатировались.
Конечно, буквенная классификация общего импульса дает только диапазон и не дает точных цифр.В примере с двигателем Estes возникает вопрос, составляет ли общий импульс 10,01 Нт.сек .. 20,00 Нт.сек .. или что-то среднее. В 1991 году Фред Бреннион из Rogers ’Aeroscience принял логическое решение проблемы, поместив число полного импульса двигателя (в Nt.-sec.) Перед буквенным обозначением.
Так как двигатель Estes имеет общий импульс 19,60 Нт.-сек .. Фред округлил это число до 19. и пометил двигатель как 19-D12-3. Rogers ’Aeroscience теперь использует этот метод маркировки в своих программах прогнозирования характеристик ракет, и эта практика постепенно перенимается другими людьми в отрасли.
Для моей работы, потому что тип пороха важен. Я даю каждому пороху буквенно-цифровую классификацию и помещаю «эту цифру перед всеми остальными». Если двигатель в этом примере работал на топливе KG3. это будет КГ3-19-Д12-6. Но потому что моторы в этой теме все самодельные, и вы можете сделать задержку любой длины, какой захотите. Я бы отказался от номера задержки и назвал двигатель КГ3-19-Д12.
Рисунок 2-19. Система классификации ракетных двигателей, используемая в промышленных ракетах и ракетах большой мощности.Каждая новая буква в алфавите удваивает размер предыдущего двигателя. На этом графике показаны общие импульсные диапазоны до J., но система может быть расширена до бесконечности.
Все о ракетных двигателях
Вернуться к содержанию Предыдущий раздел Следующий разделПо сути, существует два разных типа ракетных двигателей коммерческих моделей: черный порошок и композит. Один новый тип двигателя использует комбинацию жидкости нитро (материал для гоночных автомобилей) и целлюлоза в качестве ракетного топлива.Этот комбинированный двигатель разрабатывается для решения проблем с доставкой более крупных двигателей, содержащих горючее топливо.
Двигатели с черным порохом
Наиболее часто используемые малые ракетные двигатели — это черный порох. двигатели, подобные показанному ниже. Это «традиционная» модель ракетные двигатели, выпускаемые с 50-х гг.
Ракетные двигатели модели черного пороха изготовлены из бумаги. трубка с глиняной насадкой, твердая таблетка из черного пороха, заряд дыма / задержки и выброс зарядите, как показано на этом рисунке.
Визитка макета ракетного двигателя.
Бустерные двигатели похожи, но не имеют задымления / задержки. и катапультируемый заряд.
Модель ракетного двигателя запускается путем вставки воспламенитель в сопле для глины, приводя его в контакт с ракетным топливом. В запуск, электрический ток проходит через воспламенитель, вызывая он так взорвался, воспламеняя порох.
Двигатель с воспламенителем, вставленным в
форсунка двигателя.
При зажигании двигателя топливо горит, выброс газа под высоким давлением из сопла и создание тяги в обратном направлении.
Тяга возникает от сжигания пороха.
Когда топливо полностью израсходовано, дым / таймер заряд горит с образованием дымового следа. Таймер заряда выполняет две задачи. Во-первых, это след дыма, который поможет вам следовать полет.Во-вторых, он позволяет ракете выбегать на максимальную высоту. перед активацией выброса заряда.
Дымовой заряд / заряд замедления горит после пороха.
потребляется.
Когда заряд дыма / таймера исчерпан, выброс зажигается заряд, который нагнетает давление в корпус ракеты и разворачивает парашют или другое спасательное устройство.
Когда ожог доходит до выброса заряда,
небольшой взрыв приводит в действие систему восстановления.
Вернуться к содержанию.
Композитные двигатели одноразового использования
Одноразовые композитные модели ракетных двигателей изготовлены из жаропрочного пластика. а топливо представляет собой таблетку из резины, подобную материалу, используемому в ракеты-носители космического корабля «Шаттл». Топливо в композитном двигателе примерно в три раза больше такой же мощный, как черный порох, поэтому двигатели эквивалентной мощности может быть изготовлен в меньшем размере.
Типичный составной мотор.
Внутреннее устройство композитных двигателей почти такое же, как и у двигателей с черным порохом. за исключением того, что сопло и корпус двигателя отлиты из жаропрочного пластик. Корпус двигателя содержит топливо, дым / таймер заряда, и катапультирующий заряд.
Вернуться к содержанию.
Перезаряжаемые двигатели из композитных материалов
Перезаряжаемые композитные двигатели по существу аналогичны одноразовым композитным двигателям.Они используют одно и то же топливо, синхронизирующий заряд и выброс заряда, но собраны в алюминиевом корпусе. Кейс многоразовый. После того, как он был очищен, его можно собрать с новой форсункой, топливом, задержка заряда и выброса заряда и повторное использование.
Главное преимущество перезаряжаемых двигателей заключается в том, что они дешевле, чем одноразовые. композитные двигатели. И очень весело собрать свой собственный двигатель перед запуском.
Ракетные двигатели модели большой мощности доступны только как перезаряжаемые двигатели
Вернуться к содержанию.
Коды моделей ракетных двигателей
Модели ракетных двигателей помечены трехзначным знаком. код, указывающий примерные рабочие характеристики мотора. Код состоит из буквы и двух цифр, например как D12-5.
Ракетный двигатель модели Д12-5.
Буква — это общая импульс, первое число это средняя тяга в Ньютонах, а второе число — это задержка времени в секундах к запуску системы восстановления.Следовательно, мотор в на рисунке показан полностью импульсный двигатель класса D со средней тягой. 12 Ньютонов и задержка 5 секунд.
Вернуться к содержанию.
Общий импульс
Буква указывает на общий импульсный класс двигатель, который фактически является количеством топлива в двигателе. Общий импульс — это полное изменение импульса, которое двигатель может привить ракету. Общий импульс измеряется в Ньютон-секундах. (фунт-секунды).Стандартный класс импульса для каждой буквы: показано в следующей таблице.
| Класс | Общий импульс Ньютон-сек | |||||
| 1 / 4A | 0,000 — 0,625 | |||||
| 1 / 2A | 0,626 — 1,25 | |||||
| A | 1,260 — 2,50 | B 902 | 5.010 — 10,0 | |||
| D | 10,01 — 20,0 | |||||
| E | 20,01 — 40,0 | |||||
| F | 40,01 — 80,0 | |||||
| 8014 9014 9013 | 8014 9014 9013 | 160,01 — 320,0 |
Большинство коммерческих моделей ракетных двигателей построены для работы на лучший импульсный уровень в своем классе, но это не является обязательным требованием. Фактически двигатель может работать в любом месте своего импульсного класса.
| Примечание: каждого класса двигателя вдвое превышает импульс класса ниже это, так что, увеличивая класс двигателя, вы эффективно удваиваете количество топлива, которое каждый содержит, и удвоение количества движения это может передать ракете. |
Вернуться к содержанию.
Средняя тяга
Число после буквы обозначает средний тяга двигателя в Ньютонах (фунтах).Потому что количество топливо в двигателе обозначается буквой класса, двигатель с более высокая средняя тяга сжигает топливо быстрее, чем одна с меньшей средней тягой. Как показывает практика, продолжительность ожог примерно равен общему импульсу, деленному на среднее толкать. Вот типичный профиль тяги двигателя. со средней тягой около 6 Ньютонов.
Типичный профиль тяги двигателя.
Типичный двигатель запускается с начальной большой тягой. на долю секунды, что полезно для получения вещей движущийся.Затем он успокаивается и сжигает остаток топлива. с относительно постоянной скоростью.
Вернуться к содержанию.
Задержка по времени
Последняя цифра на двигателе — время задержки, в секунд до активации системы восстановления. Пропеллент в модельной ракете сгорает примерно за 1 секунду. При этом В точке, ракета все еще движется вверх с высокой скоростью. Если вы активируете парашют в этот момент, он, скорее всего, разорвется.Что вы хотите сделать, так это позволить ракете двигаться по инерции до самой высокой точки, а затем активировать парашют. Плата за временную задержку является механизмом для задержка активации системы восстановления до тех пор, пока ракета не достигнет своего наивысшая точка. Заряд с временной задержкой также излучает дым, заставляя ракету легче отслеживать. Когда дымовой заряд сгорает, он воспламеняет выбросный заряд. что активирует систему восстановления.
| Примечание: В некоторых более крупных моделях используются высотомеры, чтобы определять, когда ракета находится на максимальной высоте. навести и произвести электрический выстрел из выброса заряда.Выталкивающий заряд двигателя также срабатывает немного позже в качестве резервной копии высотомера. |
Временные задержки обычно составляют от 3 до 8 секунд, с короткими временные задержки, необходимые для более тяжелых ракет и более длительные задержки нужен для более легких. Не используйте слишком долгую задержку по времени, так как это может позволить вашей ракете удариться о землю перед активацией система восстановления. Такие удары представляют опасность для зрителей и действительно тяжело на твоих ракетах.
Ракетные двигатели с отметкой времени задержки 0 секунд бустерные двигатели.На нижних ступенях используется бустерный двигатель. многоступенчатой ракеты и не имеет временной задержки и выброса плата. Когда топливо перестанет гореть, вспыхнет пламя. задняя часть двигателя, которая используется для зажигания следующего двигателя в многоступенчатом ракета. Только верхняя ступень многоступенчатой ракеты нуждается в двигателе. с выдержкой времени и выбросом заряда.
Ракетные двигатели, помеченные буквой P вместо номера заряда задержки, «заглушены» двигатели.Забитый двигатель похож на бустер, но передний конец заглушен, поэтому огонь не выходит вперед, когда топливо перестает гореть. Они используются в некоторых планерах и в ситуациях, когда Вы же не хотите, чтобы впереди был взрыв.
Вернуться к содержанию.
Размеры двигателя
Модели ракетных двигателей бывают нескольких типоразмеров.
чтобы по возможности двигатели с разной полной импульсной
и от разных производителей могут использоваться в одной и той же ракете.Наиболее распространенные размеры двигателей отмечены синим цветом.
| Размер | Доступные классы импульсов | Диаметр мм (дюймы) | Длина мм (дюймы) |
| 10,5 x 38 | 1 / 4A, 1 / 2A | 10,5 (0,41) | 38 (1,50) |
| 10,5 x 47 | A | 10,5 (0,41) | 47 (1,85) |
| 10.5 x 89 | B | 10,5 (0,41) | 89 (3,50) |
| 13 x 45 (мини-двигатели T) | 1 / 2A, A | 13 (0,5) | 45 (1,75) |
| 13 x 50 | B | 13 (0,5) | 50 (1,97) |
| 18 x 50 | C | 18 (0,69) | 50 (1,97) |
| 18 x 70 Стандартный | A, B, C, D, E | 18 (0,69) | 70 (2.75) |
| 18 x 77 | D | 18 (0,69) | 77 (3,03) |
| 21 x 95 | D, E | 21 (0,83) | 95 (3,74) |
| 24 x 101 | F | 24 (0,94) | 101 (3,98) |
| 24 x 124 | F | 24 (0,94) | 124 (4,88) |
| 24 x 144 | G | 24 (0,94) | 144 (5.67) |
| 24 x 177 | G | 24 (0,94) | 177 (6,97) |
| 24 x 70 | D, E, F | 24 (0,94) | 70 (2,75) |
| 24 x 89 | E | 24 (0,94) | 89 (3,50) |
| 27 x 114 | E | 27 (1,06) | 114 (4,49) |
| 27 x 152 | F | 27 (1.06) | 152 (5,98) |
| 29 x 124 | E, F, G | 29 (1,14) | 124 (4,88) |
| 29 x 152 | F | 29 (1,14) | 152 (5,98) |
| 29 x 206 | G | 29 (1,14) | 206 (8,11) |
| 29 x 238 | H | 29 (1,14) | 238 (9,37) |
| 29 x 291 | H | 29 (1.14) | 291 (11,46) |
| 29 x 85 | F | 29 (1,14) | 85 (3,35) |
| 29 x 95 | F | 29 (1,14) | 95 (3,74) |
| 29 x 98 | F | 29 (1,14) | 98 (3,86) |
| 32 x 107 | F, G | 32 (1,26) | 107 (4,21) |
| 38 x 250 | I | 38 (1.50) | 250 (9,84) |
| 38 x 258 | I | 38 (1,50) | 258 (10,16) |
| 38 x 314 | I | 38 (1,50) | 314 (12,36) |
| 38 x 370 | I | 38 (1,50) | 370 (14,56) |
| 54 x 250 | I | 54 (2,13) | 250 (9,84) |
| 54 x 326 | J | 54 (2.13) | 326 (12,83) |
| 54 x 403 | K | 54 (2,13) | 403 (15,87) |
Вернуться к содержанию.
Двигатели, сертифицированные NAR
В Калифорнии только двигатели, сертифицированные Национальной ассоциацией ракетной техники (NAR). можно летать. Они также должны быть сертифицированы штатом Калифорния, но NAR сертификация необходима в первую очередь. Доступен актуальный список сертифицированных двигателей. на сайте НАР.Список двигателей, сертифицированных NAR
Вернуться к содержанию.
Установка двигателя
Как установить ракетный двигатель в ракету, зависит на конкретной ракете. Самая простая установка имеет накидку. ленты, обернутой вокруг сопла двигателя, а затем двигатель принудительно вставлен в опору двигателя. Лента обеспечивает плотное подходят так, чтобы двигатель не выскочил при срабатывании катапультирующего заряда.Проблема с этим типом подвески двигателя заключается в том, что двигатели могут будет трудно удалить после полета. Полезно иметь трехфутовый кусок дюбеля из твердой древесины, который можно сдвинуть Ракетная труба спереди, чтобы вытолкнуть двигатель сзади.
Другой простая установка, заключается в том, чтобы закрепить двигатель лентой. Эта установка работает только при достаточном количество опоры двигателя доступно, так что вы можете скотчем и к нему, и к двигателю.У этого метода есть преимущество что легче снять двигатель после полета.
Многие модели имеют металлический зажим, удерживающий двигатель в. Зажим сдвинут в сторону, двигатель вставлен в его крепление, и зажим возвращается, когда двигатель полностью вставлен. Этот тип крепления также позволяет легко снимать двигатель. после полета.
Для некоторых моделей вы не хотите, чтобы двигатель оставался модель, но вы хотите, чтобы она выбрасывалась при выбросе заряда пожары.К моделям этого типа относятся модели, в которых используется восстановление после кувырка. и те, которые меняют на планер.
Вернуться к содержанию.
Использование воспламенителей
Самый простой воспламенитель состоит из короткого провода с
секция с высоким сопротивлением в центре, покрытая некоторым
взрывной. Воспламенитель вставляется в заднюю часть двигателя и
удерживается на месте пластиковой заглушкой или маленьким шариком восстановления
вата, удерживаемая лентой.
Воспламенитель в стиле Estes.
Для запуска ракеты ее ставят на пусковой провод и контроллер запуска прикреплен к проводам воспламенителя с двумя зажимами из кожи аллигатора. Чтобы запустить ракету, проталкивается ток через провод, вызывая его нагрев и воспламенение взрывчатого вещества. Затем взрывчатка воспламеняет двигатель. Обратите внимание, как провода воспламенителя согнуты по дуге, чтобы зажимы из крокодиловой кожи стали лучше держись за это.
Крепление зажимов типа «крокодил» к воспламенителю.
Другой тип воспламенителя — медноголовый. Этот Воспламенитель представляет собой пластиковую полоску с медью с обеих сторон. На одном конце размещен небольшой шарик из проводящего взрывчатого вещества. Это также вставляется в двигатель, но используется специальный зажим, чтобы прикрепите его к контроллеру запуска. К зажиму прикреплены два провода к двум сторонам зажима. Когда клип ставится на конец воспламенителя два провода присоединяются к двум медным пленкам.Ракета запускается таким же образом, протекает ток через медные полоски, воспламеняющие взрывчатку. У нас было много пропусков зажигания с использованием воспламенителей с медной головкой. Проблема обычно в короткое замыкание на пластиковой полосе из-за изгиба или скручивания воспламенитель так, чтобы две медные полоски соприкоснулись.
Система зажигания Copperhead
Воспламенители типа Igniterman изготавливаются путем снятия изоляции с четверти дюйма двух проводов, а затем скручиваем все провода, кроме концов, так что оголенные концы близки (около толщиной толстого листа бумаги), но не касаясь.Этот конец затем окунается в легковоспламеняющийся проводник, образующий тонкую пленку между двумя проводами. Пропускание тока через провода и пленку вызывает воспламенение пленки. После высыхания пленки воспламенитель погружается в смесь пирогена. Эта смесь вызывает небольшой взрыв, который воспламеняет ракетное топливо.
Воспламенитель в стиле Игнитермана.
Вернуться к содержанию.
Двухступенчатые ракеты
У большинства двух государственных ракет ракета-носитель закреплена изолентой. к двигателю верхней ступени.Бустерный двигатель не имеет дыма / задержки заряд или выброс заряда, поэтому, когда топливо израсходовано, от ожога вылетает задняя часть двигателя, который зажигает второй двигатель и прожигает ленту, отделяющую бустер от верхняя ступень. Обратите внимание, что клейкая лента работает только для двигателей с черным порохом.
Бустерный двигатель, прикрепленный к верхней ступени
двигатель для двухступенчатой ракеты.
Более сложные ракеты и ракеты с композитным двигателем в качестве верхнего сцене используйте таймер и электрический воспламенитель, чтобы запустить разгонный блок.
Вернуться к содержанию Предыдущий раздел Следующий раздел
Введение, Классификация, Ракетные двигатели на солнечных батареях, Постановка и применение
В этой статье мы обсудим следующее: — 1. Введение в ракеты 2. Классификация ракет 3. Движение ракеты на солнечной энергии 4. Ступени 5. Приложения.
В комплекте:
- Введение в ракеты
- Классификация ракет
- Солнечная ракетная силовая установка
- Постановка ракет
- Применение ракетных двигателей
1.Введение в ракеты:
Ракеты приобретают все большее значение в качестве силовой установки самолетов. В первую очередь ракеты используются в военных целях, но они предлагают многообещающие возможности для создания высокоскоростных транспортных самолетов большой дальности, а также в качестве силовой установки для космических путешествий. Усилия ученых заставили Нила Армстронга высадиться на Луну в 1969 году.
Основное различие между силовой установкой ракетного двигателя и другими системами реактивного движения состоит в том, что она несет с собой все топливо (топливо и окислитель), в то время как другие системы реактивного движения зависят от атмосферного воздуха.То есть, реактивные двигательные установки с воздушным дыханием используют кислород из атмосферы (окружающей среды), тогда как ракетный двигатель использует окислитель, который находится в его баках. Это фундаментальное различие между двумя электростанциями приводит к разным эксплуатационным характеристикам, которые суммированы в Таблице 35.1.
2. Классификация ракет
:Классификация ракет основана на форме энергии и импульса, используемых для создания тяги.
Таким образом, ракеты подразделяются на три основных типа:
(i) Химические ракеты :
Самые старые типы ракет — это химические ракеты, в которых два или более химических вещества смешиваются вместе, вызывая химическую реакцию. В результате реакции образуются горячие газы, которые выталкиваются из сопла, толкая ракету в другом направлении.
В зависимости от используемого топлива существует два основных типа химических ракетных двигателей:
(а) Жидкое топливо »
(б) Твердое топливо ’
(а) Жидкостные ракетные двигатели:
Эти двигатели можно разделить на различные категории.К ним относятся криогенные, монотопливные, хранимые биотопливные системы и гибридные системы. Гибридная система представляет собой сочетание систем жидкого и твердого топлива. Система жидкого двухкомпонентного топлива имеет больший потенциал.
Он состоит из бака окислителя, топливного бака, трубопроводов управляющих клапанов и ракетного двигателя, который является сердцем ракетного двигателя. Базовый ракетный двигатель состоит из пластины впрыска I, камеры сгорания C и выпускного сопла N. Пластина впрыска принимает жидкий окислитель и топливо, которые после смешивания вызывают химическую реакцию в камере сгорания.
Газы очень высокого давления и температуры, образующиеся в камере сгорания, расширяются в сопле и создают высокую сверхзвуковую скорость на выходе (1500 — 3000 м / с). Создаваемая чистая тяга является произведением выходной скорости и массового расхода газов.
Система зажигания использует гиперголические комбинации для воспламенения смеси. Обычно используемые гиперголовые топлива — это гидразин и монометилгидразин. Они самопроизвольно воспламеняются при контакте. Система охлаждения также необходима для предотвращения плавления стенок двигателя, поскольку температура во время реакции превышает 2700 ° C.
Давление, при котором топливо должно подаваться из резервуара для хранения, должно быть выше, чем давление в камере сгорания. Есть два метода, которые используются для транспортировки жидкого топлива из резервуаров для хранения в ракетный двигатель.
Это:
(i) Система повышения давления газа и
(ii) Насосная система наддува.
(i) Система повышения давления газа:
В этой системе используется инертный газ (азот).Этот газ хранится под высоким давлением и подается через клапаны регулятора давления для подачи жидкого топлива через трубопроводы, регулирующие клапаны, пластину форсунки в камеру сгорания.
Соотношение смеси составляет от 3 до 5 (расход окислителя к топливу). Система сначала активируется путем открытия клапана подачи питания на систему, а затем ракетный двигатель включается путем открытия клапана двухкомпонентного топлива. Двигатель может быть остановлен и перезапущен по желанию путем закрытия или открытия двухтопливного клапана.
Эта система проста. Его недостатком является большой вес резервуаров для хранения из-за высокого давления, при котором они должны храниться. Это ограничение делает систему наддува газа применимой только для краткосрочных операций, поскольку меньшее количество топлива может храниться из-за соображений веса.
(ii) Система повышения давления насоса:
В этой системе жидкий окислитель и топливо хранятся при низком давлении, так что баки легкие по весу и нагнетаются в ракетный двигатель под высоким давлением насосами топлива и окислителя.Энергия, приводящая в действие насосы, обеспечивается газовой турбиной, в которую подается пар и кислород, получаемые при разложении перекиси водорода с помощью катализатора.
Из-за использования третьей жидкости (H 2 O 2 ), газовой турбины, насосов и дополнительных трубопроводов, которые необходимы, система повышения давления насоса является более сложной, чем система повышения давления газа. Самой большой проблемой является конструкция насосов, потому что любая утечка жидкости приведет к взрыву. Жидкими окислителями обычно являются кислоты, жидкий кислород, концентрированная перекись водорода (H 2 O 2 ), тетраоксид азота (N 2 O 4 ) и т. Д.и, следовательно, для насоса окислителя и рабочего колеса требуются специальные материалы для насоса.
Ракетное топливо:
Желательные свойства ракетного топлива:
1. Он должен обеспечивать высокую температуру камеры сгорания. Это означает, что теплотворная способность топлива должна быть высокой.
2. Молекулярная масса продуктов сгорания должна быть низкой, что вызовет высокую скорость струи и удельную тягу.
3.Легко хранить и использовать.
4. Он должен легко воспламеняться.
5. Он не должен вступать в реакцию с системой двигателя, баками, трубопроводами, клапанами и форсунками зажигания.
6. Он должен иметь высокую плотность, чтобы уменьшить общий размер и вес системы. Требования (1) и (2) противоречат друг другу, поэтому необходимо достичь баланса.
Идеального пороха пока нет. Например, если в качестве топлива используется жидкий водород, скорость струи очень высока, но размер топливного бака велик из-за низкого удельного веса водорода.Кроме того, для хранения жидкого водорода требуются очень низкие температуры. Используемые жидкие топлива приведены в таблице 35.2.
(b) Твердое топливо:
Твердотопливные двигатели — самые простые из всех ракетных конструкций. Они состоят из кожуха, обычно стального, заполненного смесью твердых компонентов (топлива и окислителя), которые сгорают с большой скоростью, выбрасывая горячие газы через сопло для создания тяги. При воспламенении твердое топливо горит от центра по направлению к сторонам кожуха.
Форма центрального канала определяет скорость и характер горения, таким образом обеспечивая средства для контроля тяги. В отличие от жидкостных двигателей, твердотопливные двигатели не могут быть остановлены. После воспламенения они будут гореть до тех пор, пока не будет израсходовано все топливо.
Твердое топливо бывает двух типов:
Однородный и составной. Оба они плотные, стабильные при обычных температурах и легко хранятся.
Работа с твердым топливом:
Изменяя форму и размер перфорации, мы можем контролировать скорость и продолжительность горения и, таким образом, контролировать тягу.
Если требуется большая тяга, перфорация должна быть больше, но топливо будет гореть в течение короткого времени и наоборот. Время горения и тяга зависят от типа перфорации в топливе.
Преимущества и недостатки твердого топлива следующие:
Преимущества:
1. Они стабильны и легко хранятся.
2. Не требуют турбонасосов и сложных устройств подачи топлива.
Недостатки:
1. Твердотопливный двигатель не отключается. После возгорания топливо догорает до конца.
2. Пропеллент чувствителен к температуре.
(ii) Ядерный ракетный двигатель :
Работа над ядерным ракетным двигателем началась в 1956 году, и НАСА (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, США) провело дальнейшую разработку приложений для космических полетов, пилотируемых и беспилотных исследований космоса.
Ядерная тепловая ракета — это очень простая концепция. Он состоит из топливного бака (H 2 ), насоса (P), клапана (V), ядерного реактора деления (R) и выпускного сопла (N).
Водород проходит через реактор (нагревается) и попадает в сопло. Водород дает лучшую скорость выхлопа. Но скорость истечения ограничена или фиксирована температурой плавления реактора. Элементы реактора должны быть прочными, поскольку эрозия приведет к загрязнению выхлопных газов делящимися материалами.Температура в реакторе может подниматься до 3000 ° C, и, следовательно, требуется охлаждение сопла для предотвращения его плавления.
(iii) Электродвигатели :
Основным требованием к космической силовой установке является создание высоких скоростей выхлопа, чтобы расход топлива был низким. Химические ракетные двигатели производят низкую скорость выхлопа, что означает, что требуется больше топлива. Следовательно, используются электрические силовые двигатели, которые производят от 4 до 100 раз большую скорость выхлопа.
Существуют три основных типа электрических ракетных маршевых двигателей:
(a) Дуговая плазменная ракета
(б) Ионная ракета
(c) Магнитоплазменная ракета.
Энергия, подводимая к ним от отдельного движителя:
(a) Дуговый плазменный ракетный двигатель:
Это один из простейших типов электрических двигательных установок.
Основными компонентами этой системы являются:
(i) Топливный бак
(ii) Упорная камера
(iii) Система электроснабжения
(iv) Система охлаждения и
(v) Насосы.
Упорная камера содержит два электрода. Электрод внутри камеры является анодом, а стенка сопла — катодом. Пропеллент нагревается до электрически нейтральной плазмы при прохождении дуги, образованной между двумя электродами. Тяга возникает в результате расширения нагретой плазмы через сопло. Скорость составляет 4000-15000 м / с. Пропеллент можно использовать для регенеративного охлаждения камеры перед прохождением в камеру.
Дуговая плазменная или электротермическая ракета похожа на химическую ракету, главное отличие состоит в том, что для нагрева топлива используется электрическая, а не химическая энергия.
(b) Ионный ракетный двигатель:
Основные компоненты ионного или электростатического ракетного двигателя:
(i) Топливный бак и механизм подачи
(ii) Упорная камера
(iii) Электроснабжение.
Напорная камера включает испарительную камеру, ионизационную камеру, ускоряющую сетку и эмиттер электронов. В испарительной камере пропеллент нагревается и испаряется, откуда он поступает в ионизационную камеру, где очищаются электроны для его ионизации.
Затем ионы электростатически ускоряются электродами для создания тяги. Например, аргон с затравкой калия ионизируется, а ионы ускоряются. Хотя он имеет удивительно высокую скорость выхлопа, существуют теоретические пределы, которые гарантируют, что все ионные двигатели имеют низкую тягу.
(c) Плазменный ракетный двигатель Magneto:
Это плазменная ракета. Он создает плазму в чрезвычайно горячих условиях, а затем выталкивает плазму для создания тяги.
В этом двигателе три основных ячейки:
(i) Сотовый:
Пропеллент, обычно водород, вводится в эту ячейку и ионизируется для создания плазмы.
(ii) Центральная ячейка:
Эта ячейка действует как усилитель для дополнительного нагрева плазмы с помощью электромагнитной энергии. Радиоволны используются для добавления энергии плазме, подобно тому, как работает микроволновая печь.
(iii) После камер:
Магнитное сопло преобразует энергию плазмы в скорость истечения струи. Магнитное поле, которое используется для вытеснения плазмы, также защищает космический корабль, поскольку оно не позволяет плазме касаться корпуса космического корабля.
Плазма, скорее всего, уничтожит любой материал, с которым соприкасается. Температура плазмы, выходящей из сопла, достигает 100 миллионов градусов Цельсия, что в 25000 раз горячее, чем газы, выбрасываемые космическим шаттлом.
3. Ракетный двигатель на солнечных батареях
:Это форма силовой установки космического корабля, которая использует солнечную энергию для непосредственного нагрева реакционной массы и, следовательно, не требует электрического генератора.Солнечная тепловая ракета должна иметь только средства улавливания солнечной энергии, такие как концентраторы и зеркала. Нагретое топливо подается через обычное сопло ракеты для создания тяги. Тяга двигателя напрямую зависит от площади поверхности солнечного коллектора и локальной интенсивности солнечного излучения. Но все еще находится в стадии разработки.
В большинстве предлагаемых конструкций солнечных тепловых ракет в качестве топлива используется водород из-за его низкой молекулярной массы, который дает отличный удельный импульс 900 секунд (9 кНс / кг).
В краткосрочной перспективе солнечные тепловые двигатели были предложены в качестве хороших кандидатов для использования в многоразовых межорбитальных буксирах, поскольку это высокоэффективная система с низкой тягой, которую можно относительно легко дозаправлять.
4. Подготовка ракет
:Ступенчатая установка ракет выполняется для повышения грузоподъемности транспортных средств, требующих большого изменения скорости (ΔV), таких как ракеты-носители или межпланетные космические корабли.В многоступенчатой ракете топливо хранится в отдельных резервуарах меньшего размера, а не в отдельном резервуаре большего размера, как в одноступенчатой ракете.
Поскольку каждый пустой резервуар выбрасывается, энергия расходуется на ускорение пустого резервуара, поэтому получается более высокое общее ΔV. Для удобства отдельные резервуары обычно объединяются с собственными двигателями, причем каждый сбрасываемый блок называется «ступенью».
Первая ступень находится внизу и обычно самая большая, вторая ступень находится над ней и обычно является следующей по величине и т. Д.В типичном случае линейной ступени, когда срабатывает двигатель первой ступени, вся ракета движется вверх.
Когда в двигателе первой ступени заканчивается топливо, первая ступень отделяется от остальной части ракеты (обычно с каким-то зарядом взрывчатого вещества) и отпадает. Остается ракета меньшего размера со второй ступенью внизу, которая затем запускается. Этот процесс повторяется до тех пор, пока двигатель последней ступени не сгорит.
Преимущества многоступенчатых ракет :
1.Пространство и конструкция каждой ступени бесполезны и только добавляют вес транспортному средству, что замедляет его дальнейшее ускорение. Отбрасывая ступени, которые больше не нужны, ракета зажигается.
2. Вес будущих ступеней способен обеспечить большее ускорение, чем если бы все еще были прикреплены более ранние ступени.
3. Для достижения заданной скорости или высоты требуется меньше топлива.
Недостатки многоступенчатых ракет :
1.Многоступенчатая установка требует, чтобы транспортное средство поднимало двигатели, которые потребовались только позже, следовательно, ракета более сложна и трудна в сборке.
2. Стоимость запуска очень высока.
5. Применение ракетных двигателей
:Ракетные двигатели используются для запуска космических аппаратов и спутников в космос. Ракеты, которые были использованы: Атлас-Кентавр (1962 г.), Титан-II (1964 г.), Сатурн-V (1967 г.), Космический челнок (1981 г.), Дельта-II (1989 г.) и т. Д.
Для запуска спутников скорость ракеты должна быть больше космической скорости (11 м / с), для которой следует использовать многоступенчатые ракеты.
Некоторые другие приложения:
1. Реактивный взлет.
2. Смертельное оружие.
3. Артиллерия дальнего действия.
4. Исследования.
Обновлено: 14 октября 2021 г.О чем этот веб-сайт?Этот веб-сайт посвящен захватывающей деятельности г. Любительская экспериментальная ракетная техника!M y Цель создания этого веб-сайта поделиться опытом, идеями и техническими деталями любительской экспериментальной ракетной техники с другие по всему миру, у которых есть аналогичные интересы.Я также мечтаю помочь вдохновить будущее поколение ракетных инженеров и ученых, которые когда-нибудь перенесут нас на Марс и дальше … Я запустил свой самый первый любительская ракета в 1972 году. С тех пор, очень давно, я построил, испытал и запустил много ракет, с двигателями, которые я разработал. Все это время я держал подробные записи всей моей работы, тщательно зарегистрированные все полеты и другие тесты и сделали бесчисленное количество фотографий.На этом веб-сайте я представляю хотя бы часть моей работы. В дополнение к моим собственным усилиям, я включаю некоторые замечательная работа, проделанная другими в погоне за этим увлекательным и сложным занятием. Любительская экспериментальная ракетная техника?A любительский экспериментальный Rocketry , по моему скромному мнению, одна из самых сложные, увлекательные и познавательные хобби.В отличие от модели Ракетная техника или Ракетная техника большой мощности, экспериментальная ракетная техника — это деятельность, при которой ракеты проектируются и конструируются полностью «с нуля». Большинство компонентов, включая двигатель и топливо, изготавливаются самостоятельно. Цель любительского эксперимента Ракетная техника (AER), часто обозначаемая просто как Amateur Ракетная установка или Экспериментальная Ракетная установка , должна спроектировать, строить, тестировать и запускать ракеты.В этом контексте ракета может относиться к к самому двигателю или к целому автомобилю, состоящему из двигатель, фюзеляж (и стабилизирующие устройства, такие как плавники), носовая часть, и полезная нагрузка. Одна из самых сложных задач — разработать и построить такой двигатель, безопасный в производстве и эксплуатации, надежный, и тот, который обеспечивает предсказуемую и стабильную производительность. А Вторая большая проблема — разработать систему восстановления, такую как раскрытие парашюта, работающее с высокой степенью надежность в сложных условиях запуска с последующим высокоскоростной или высотный полет.Стремление к достижению этих целей (и многие другие) и преодолеть неизбежные препятствия — вот что делает это таким сложным (а иногда и разочаровывающим) и образовательное времяпрепровождение, требующее разнообразных навыков в сочетании с хорошей долей изобретательности. Результат всего этого, чаще всего это то, что человек учится искренне понимать то, что в просторечии известно как Rocket Science . Таким образом, можно сказать, что модельная ракетная техника и ракетная техника большой мощности лучше всего подходят для тех, кто хочет изготавливать и запускать ракеты , и экспериментальная ракетная техника, пожалуй, лучше всего подходит тем, кто скорее желаю заставить летать ракеты . Содержание данного веб-сайта предназначено для ознакомления. только цели . Автор этого веб-сайта не может предполагать ответственность за использование читателями представленной информации здесь или устройства, полученные на его основе.Любительский экспериментальный Ракетная техника таит в себе множество опасностей, которые необходимо полностью понимать. прежде чем можно будет подумать об активном участии. Безопасность должна всегда считаться высшим приоритетом. Все, что меньше, — это медвежья услуга всем любителям экспериментальной ракетной техники. Если у вас нет первоклассного здравого смысла или если вы Если вы готовы пойти по пути сокращений, которые ставят под угрозу безопасность, то AER не для вас. Последние новости 9 ноября 2020 г. — В течение последнего года я экспериментировал с многообещающим новым вариантом классического пропеллента на основе нитрата калия / сорбита (KNSB).Этот новый пропеллент, который я обозначил как KNPSB , использует перхлорат калия (обычно сокращенно КП) в качестве дополнительного окислителя. Содержание KP служит для значительного повышения производительности и, как неожиданный бонус, обеспечивает более легкое литье благодаря более низкой температуре плавления и сыпучей суспензии, которая легко переливается в литейную форму. Полная информация представлена на моей новой веб-странице Нитрат калия / перхлорат калия / сорбитовый пропеллент . 24 июля 2020 г. — В коммерческих ракетных высотомерах используется модель со стандартной атмосферой для расчета высоты на основе показаний атмосферного давления, снятых в ходе полета.Если запуск происходит, когда температура окружающей среды значительно отличается от принятой в модели значения 15 9 1096 o 9 10 97 по Цельсию, то апогей, сообщаемый высотомером, может отклоняться от истинного апогея на несколько процентов. Моя последняя веб-страница обсуждает это и предоставляет средства для исправления. 30 апреля 2020 г. — Я решил обновить страницу на сайте Amateur Experimental Solid Propellants , как я понял, информация устарела.С тех пор, как я изначально создал эту веб-страницу, появилось несколько новых ракетных топлив, пригодных для использования экспериментаторами-любителями. Я также узнал о составах, с успехом используемых другими экспериментаторами. И я включил несколько интересных профессиональных формулировок, которые могут послужить вдохновением для ракетного инженера-любителя. |
Основы ракетной техники
Главная || Ракетная техника большой мощности || Экспериментальная ракетная техника
Типы ракетной техники
Сегодня существует три основных типа любительской ракетной техники: модельная ракетная техника, мощная или крупномасштабная ракетная техника и экспериментальная ракетная техника. Терминология до сих пор не полностью согласована и не всеми согласована. У каждого есть своя группа людей, участвующих в этом, и каждый привлекает людей из разный интерес. Хотя участники могут быть вовлечены в более чем один, чаще участие в одном приводит к другому как эволюция и как более сложный аспект.
Модель Rocketry
Модельная ракетная техника — самая известная и наиболее коммерциализированная из три.Большинство людей видели модельные ракетные комплекты и ракетные двигатели Estes. это их сила. Estes — самая известная компания-производитель ракетных моделей. но есть и другие, и в прошлом другие приходили и уходили. Человек может строить собственные ракеты из корпусных труб, носовых обтекателей, труб двигателя и т. д. что у Эстеса и других есть в наличии, но большинство людей строят комплекты. Большинство людей, вероятно, начинали с модельной ракетной техники, прежде чем перейти к две другие области и молодые люди, занимающиеся ракетной техникой, почти исключительно занимается модельной ракетной техникой из-за сложности других областей.
Технически модельная ракетная техника ограничена следующими пределами:
один двигатель с суммарным импульсом не более 160 Ньютон-секунд (буква «G» Мотор)
несколько двигателей не более 320 Ньютон-секунд (эквивалент двух «G» двигатели)
двигатели имеют среднюю тягу не более 80 Ньютонов
ракета с двигателем весит не более 1500 грамм
планер не содержит деталей из ковкого металла.
Кроме того, вы должны уведомить ближайший диспетчерский пункт FAA о вашей деятельности. при запуске модельных ракет массой от 454 до 1500 граммов или чьи Общая масса пороха находится в диапазоне от 113 до 125 граммов. Этот чтобы они могли направлять самолеты вокруг ваших ракет.
Обычно считается, что модельная ракетная техника находится в диапазоне от Двигатели от 1/4 A до D, а двигатели от E до G часто обозначаются как средней мощности. ракетная техника.
Еще одна отличительная черта модельной ракетной техники состоит в том, что она обычно использует картон, пластик, бальза и другие легкие материалы в ракетах для соображения безопасности (а также невысокая стоимость).
Мощная или крупномасштабная ракетная техника
«Масштаб» и «Высокая мощность» идут рука об руку. Большим ракетам нужны большие двигатели для полета, а более крупные двигатели подходят только для более крупных ракет. Ракетная техника большой мощности начинается там, где заканчивается модельная ракетная техника. Они летят Двигатели «H» и больше. Коммерческие двигатели доступны до «O» в размер. Поскольку каждая буква удваивает размер предыдущей буквы обозначение, двигатель «O» в 4096 раз больше, чем двигатель «C», который чаще всего используется в модельной ракетной технике. Цена двигателя «О» приближается 1000 долларов и мог поднять ракету на пять миль.
По мере того, как двигатели и ракеты становятся больше, на ракету оказывается больше нагрузки. и поэтому необходимо использовать более совершенные строительные технологии и материалы. Системы восстановления также становятся более сложными.
В модельных ракетных двигателях используются бумажные гильзы, глиняные сопла и черный порох. пропеллент. Для более крупных двигателей необходимо использовать более прочные материалы для корпуса. сопла, как правило, металлические, и в них используются композитные топлива с более высокой энергией.
Управляются большие двигатели, как и полет ракет большой мощности. Две организации, NAR (Национальная ассоциация ракетостроения) и Триполи , имеют отделения в Соединенных Штатах и за рубежом, проводят запуски и обеспечивают контроль спорта через сертификаты.Человек должен пройти квалификации, включая строительство, подготовку, запуск малых ракет и пройти письменный тест, чтобы получить сертификаты, которые затем дают им право покупать двигатели и запускать ракеты с этими двигателями. Три уровня Сертификация используется в обеих организациях: уровень 1 для двигателей H и I, уровень 2 для двигателей J, K и L, а уровень 3 — для двигателей M, N и O.
Экспериментальная ракетная техника
Экспериментальная ракетная техника — это обычно термин, используемый для ракет, двигатели которых самодельные и для ракет и моторов, не попадающих друг в друга категории, такие как те, которые используют металл в планерах, крупнее «O» двигатели и др. Любительская ракетная техника и Любительская экспериментальная Ракетная техника ( AER ) также иногда используется для этого. класс ракетной техники.
Основы ракетного двигателя
Двигатель против двигателя
Вы найдете множество источников, будет называть ракетные «двигатели» ракетными «двигателями» и даже почтенные Эстес называет свои моторы двигателями ( последний раз проверял).Чтобы быть технически правильным, почти все любители Ракеты от самых маленьких до самых больших используют моторы. Согласно Словарь американского наследия, мотор — это «что-то, например машина или двигатель, который производит или сообщает движение «, а двигатель -» A машина, преобразующая энергию в механическую силу или движение «. машина — это «устройство, состоящее из неподвижных и подвижных частей, которое изменяет механическая энергия и передает ее в более полезной форме.» Так что Двигатели космических шаттлов действительно являются двигателями, потому что они имеют все виды механические движущиеся части, такие как насосы и клапаны. Твердое топливо Ракетный двигатель не имеет механических движущихся частей. Единственное, что движется, это воспламенитель, когда он выбрасывается из сопла, а также газ и топливо частицы, образующиеся в результате сгорания топлива. Нет движущиеся части, как в двигателе вашего автомобиля. Так что если я не поскользнусь, я на этом веб-сайте все движители будут называться двигателями.
Ракетное топливо
Двигатель внутреннего сгорания, такой как газонокосилка, автомобиль, грузовик, небольшие самолеты, и т. д. используйте такое топливо, как бензин или дизельное топливо. Чтобы сжечь, нужно два больше ингредиентов, кислорода и тепла. Тепло подается от свечи зажигания. или в случае дизельного двигателя тепло исходит от сжатия топлива. Кислород берется из кислорода воздуха. В ракете пропеллент представляет собой смесь топлива и окислителя, поэтому кислород не берется с воздуха.Поэтому ракета может работать как под водой, так и в космический вакуум. Я не хочу вдаваться в технические подробности. я может добавить больше технических аспектов химического состава ракетного топлива позже или вы можно найти любое количество других веб-сайтов, на которых подробно описаны детали. В кислород может быть чистым кислородом, например, в космическом шаттле, который использует жидкий кислород в качестве окислителя и жидкий водород в качестве топлива (это наиболее известен эффективный пропеллент), или окислитель может иметь кислород в качестве компонент химического соединения.Есть большое количество химические вещества, являющиеся окислителями. Технически окислитель даже не должны содержать кислород. Это должно быть только химическое вещество, которое сдает электроны в окислительно-восстановительной реакции.
Как работает мотор
Самый простой ракетный двигатель состоит всего из трех частей: корпуса, сопла и пропеллент.
На самом деле в ракетном двигателе есть еще один компонент, и это камера сгорания, но в этом простейшем варианте камера сгорания пустота в центре пороха.Для производства годного к употреблению тяги, давление внутри мотора должно быть выше, чем снаружи атмосферное давление (значительно выше). Более высокое давление внутри вытесняет продукты горящего пороха через небольшое отверстие (сопло) с большой скоростью. Тяга двигателя зависит от сколько массы выбрасывается из сопла за заданное время и скорость. Скорость зависит от давления внутри корпуса и диаметра. горловины сопла.Выбрасываемая масса зависит от площадь горения и скорость горения пороха. Скорость горения зависит от специфики пропеллента, например, химикатов в смеси, соотношение химических веществ и размеров частиц, используемых для изготовления пропеллент плюс давление. Скорость горения ракетного топлива увеличивается с увеличением давления. Площадь горения контролируется форма пороха. Как видите, даже в самой простой ракете двигателя, существует ряд взаимодействующих особенностей, которые Конструктор ракетных двигателей должен учитывать и учитывать при проектировании.
Сопло де Лаваля
Усовершенствованием базового двигателя является сопло де Лаваля. Там — это три секции этого сопла: сходящаяся секция, горловина и расходящийся раздел. Газ под высоким давлением и с низкой скоростью входит в сходящаяся секция, и газ с высокой скоростью и низким давлением выходит из расходящейся раздел. Чтобы быть эффективными, газы должны двигаться со скоростью ниже звук перед входом в сопло, увеличьте скорость звука в горло, а затем сверхзвуковой газ увеличивал бы скорость больше, поскольку он расширен в расходящемся разделе.Если бы скорость газа была сверхзвуковой, не дойдя до горла, газ в горле замедлится. Если газ выходит из горла не сверхзвуковой, он замедлится в расходящийся раздел. В любительском моторе насадку можно приблизить с 45 сходящейся секцией и 15 расходящийся раздел. То есть сторона сопла находится в 45 от линии проходит через сопло в осевом направлении или на 90 между двумя сторонами для сходящегося участка и аналогично для расходящегося участка, 15 от осевая линия или 30 между двумя сторонами.Угол на сходящейся на самом деле раздел малоэффективен.
Конфигурация пороха
Один порох называется гран . Это осталось из ранней пиротехники, где размер зерна черного пороха был размером каждый кусочек пудры.Итак, если топливо представляет собой цельный кусок, то в моторе только одно зерно. Одноразовые малые коммерческие двигатели например, двигатели Estes — однозерновые. Самая высокая мощность Любительские ракетные двигатели имеют от двух до пяти гранул в ядре, горящем конфигурация (цилиндр с отверстием по центру). Эти сложены друг на друга. Эта конфигурация из двух или более зерна называется зерном «Бейтса». Есть много других конфигураций которые используются в коммерческих и военных ракетах и ракетах, а также в некоторых из с ними экспериментируют любители.Ниже вид с конца некоторых из самые обычные ракетные зерна. Большинство из них — один и тот же крест сечение по длине зерен.
Ингибированные поверхности
Зерна пороха часто отливаются как отдельно стоящие зерна, а затем вставляются в мотор.Эти зерна могут иметь одно или несколько ингибированных поверхности. У большинства двигателей заблокирована внешняя поверхность. Этот можно сделать двумя способами. Первый способ — зерно может иметь покрытие снаружи так, чтобы не было видно поверхности метательного взрывчатого вещества. Часто это просто бумага разной толщины, приклеенная снаружи. диаметр или может быть склеен с помощью какого-либо клея. Это также может быть напыляемое покрытие, такое как алюминиевая краска, или даже скотч.Это может быть более сложным, например, фенольной трубкой. Другой способ запретить внешнюю поверхность корпус сцепления зерна к двигателю стенка корпуса. Обычно это делается, когда зерно на самом деле отлито. прямо в корпус двигателя. Это еще один распространенный метод меньшие двигатели. Наверное, его можно было как-то приклеить к стене когда вставлялось отдельно литое зерно, но я не знаю никого, сделал это.
Помимо внешней поверхности, один или оба конца зерна (ов) могут также быть подавленным. Если никакая поверхность не заблокирована, зерно будет гореть снаружи внутрь, изнутри наружу и с обоих концов по направлению к середина зерна. Таким образом, зависимость тяги от времени может быть спроектированный для различных форм за счет варьирования количества зерен, заблокированных поверхностей, формы сердечника, а также диаметра и длины зерна.
Катапультируемый заряд
В коммерческой ракетной техники, обычно нет механизма восстановления, потому что если он управляемая ракета, объект взорвется, а в случае пуска транспортных средств, цель состоит в том, чтобы вывести полезную нагрузку на орбиту, а ракета-носитель обычно используется только один раз и падает в океан. Шаттл твердотопливные ускорители восстанавливаются с парашютом. Они выбрасываются газом производить заряды, которые запускаются электронным способом.Любительский высокий Энергетическая ракетная техника превратилась в аналогичную ситуацию, когда часто электроника (высотомеры и / или таймеры) запускает заряд черного пороха, который создает давление трубу тела и отделяет ее от другой части трубы тела или носа конус и парашют (ы). В малых моделях ракетных двигателей и нижнем конце В некоторых двигателях большой мощности в двигатель встроен эжекционный заряд.
Приведенная выше диаграмма — это то, что вы найдете в бумажной оболочке, такой как Estes. моторы или самодельные моторы из черного пороха.Это тоже то же самое конфигурация для двигателей из ПВХ. В этих двух случаях сопло и Заголовок обычно бывает глиняным или бетонным. Задержка заряда и метательного заряда в случае двигателей из черного пороха зерно было бы одним целым куском. В Электродвигатели из ПВХ, они обычно изготавливаются отдельно, но имеют одно и то же топливо. состав. Задержка заряда также может быть медленногорючим составом. а также может включать ингредиенты для производства большего количества дыма для отслеживания целей.Часть задерживающего заряда, равная глубине стены толщина порохового зерна будет израсходована в то же время зерно горит и сгорит во время горения. Остальные количество будет гореть при атмосферном давлении и намного медленнее. Когда Задержка заряда прожигает до заголовка, воспламеняет порцию заряд выброса, который находится внутри отверстия коллектора и сообщает о ожоге до основного выброса заряда за незначительное время.Катапультируемый заряд обычно представляет собой технический черный порох (4F) и хранится неплотно (не уплотняется) на место с помощью бумаги, картона или другого относительно хрупкого фиксирующего колпачка. Отверстие коллектора должно быть достаточно маленьким, чтобы большая часть выброса газы используются для повышения давления в корпусной трубе и выброса парашюта. чем быть выброшенным обратно из сопла и из ракеты.
Существуют и другие варианты того, что удерживает заряды выброса, такие как трубы меньшего размера, приклеенные либо внутри коллектора, либо снаружи, но операция все то же самое.Вариации наиболее распространены в более крупных двигателях, где желателен заряд задержки меньшего диаметра. Плата за задержку добавляет небольшая величина тяги мотора, особенно если она такая же формула в качестве пороха.
Главная || Ракетная техника большой мощности || Экспериментальная ракетная техника
Классификация ракетного двигателя модели
Двигатели для ракет модели и ракет большой мощности (вместе, потребительские ракеты) классифицируются по общему импульсу в набор обозначенных буквами диапазонов, от A до O .{\ prime} = F_ {ave} t.}
Где {\ displaystyle t} — время горения в секундах, Fthrust {\ displaystyle F_ {thust}} — мгновенное усилие в ньютонах, Fave {\ displaystyle F_ { ave}} — это средняя тяга в ньютонах, аPT {\ displaystyle P_ {T}} — общий импульс в ньютон-секундах. Класс A составляет от 1,26 ньютон-секунды (коэффициент преобразования 4,448 Н на фунт силы) до 2,5 Н · с, и тогда каждый класс в два раза превышает общий импульс предыдущего класса, а класс B составляет от 2,51 до 5,00 Н · с. Буква ( M ) будет представлять общий импульс между 5120.01 и 10 240,00 Н · с импульса. Двигатели E и ниже считаются ракетными двигателями малой мощности. Двигатели между F и G считаются двигателями средней мощности, а двигатели H и выше — ракетными двигателями большой мощности. Двигатели, которые были бы классифицированы за пределами O , относятся к области любительской ракетной техники (в этом контексте термин любитель относится к независимости ракетчика от установленной коммерческой или государственной организации). В профессиональных организациях используется номенклатура средней тяги и времени горения.
Содержание
Обозначение конкретного двигателя имеет вид C6-3 . В этом примере буква ( C ) представляет общий диапазон импульсов двигателя, число ( 6 ) перед чертой представляет собой среднюю тягу в ньютонах, а число ( 3 ) после тире представляет собой задержка в секундах от выгорания метательного заряда до срабатывания эжекционного заряда (состав газогенератора, обычно черный порох, предназначенный для развертывания системы восстановления).Двигатель C6-3 будет иметь импульс от 5,01 до 10 Н · с, вырабатывать среднюю тягу 6 Н и запускать эжектирующий заряд через 3 секунды после перегорания.
Производители двигателей в 1982 году предприняли попытку уточнить код двигателя, указав перед кодом полный импульс в Ньютон-секундах. Это позволило рассчитать продолжительность горения по предоставленным числам. Кроме того, за кодом двигателя следовало буквенное обозначение, обозначающее тип топлива. Обозначения пороха зависят от производителя.Этот стандарт все еще не принят полностью, некоторые производители применяют его части или всю дополнительную номенклатуру.
| Класс (Базовый 26) | Общий импульс (Н · с) | Общий импульс (фунт-сила · с) | Аэрокосмический аппарат или ракета (-ы) | Требования США | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Micro | 0–0,3125 | 0–0,07 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 / 4A | 0,3126–0.625 | 0,071–0,14 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 / 2A | 0,626–1,25 | 0,141–0,28 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| A | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| A | B | 2,51–5,00 | 0,561–1,12 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| C | 5,01–10,0 | 1,121–2,25 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| D | .01–20,02,251–4,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| E | 20,01–40,0 | 4,51–8,99 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| F | 40,0114–80,0 814–80,0 | 40,0114–80,0 8142 | 40,0114–80,0 | G | 80.01–160 | 18.01–36.0 | Самая большая модель ракетного двигателя согласно TRA и NAR. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| H | 160.01–320 | 36.01–71.9 | Сертификат уровня 1, необходимый для покупки, доступный в Триполи или НАР. Топливо с массой менее 125 г освобождено от уплаты Федерального управления гражданской авиации. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| I | 320.01–640 | 71.9–144 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Килоньютон (кН) класс Требуется сертификат уровня 2 для покупки, доступный в Триполи или НАР для полетов. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| J | 640,01–1,280 | 144,01–288 | . | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| K | 1,280,01–2,560 | 288.01–576 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| L | 2,560,01–5,120 | 576,01–1,151 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| M | 5,120.01–10,30240 | 9139 Доступен1,120.01–10,30240 | 1,151 | 1,120.01–10,240 | 1,151 из Триполи или НАР. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| N | 10,240,01–20,480 | 2,302,01–4,604 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| O | 20,480,01–40,960 | 4,604.01–9,208 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| P | 40,960–81,920 | 9,210–18 400 | Требуется отказ от требований FAA / AST Class 3. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Q | 81,920–163,840 | 18,400–36,800 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| R | 163,840–327,680 | 36,800–13700 9014 9014 9014 9014 9014 9014 | –655 36073 700–147 000 | WAC Corporal CSXT GoFast Stratos III от DARE | Самый большой двигатель, используемый любителями. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Meganewton (MN) Class Следующие двигатели классифицируют профессиональные силовые установки с использованием любительских кодов двигателей, которые не используются в промышленности. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| T | 655,360–1,310,000 | 147,000–295,000 | 200,000 фунт-сила-сила — это предел для определения FAA «любительской» ракеты | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| –13910,000 | –1,310,000 | –13910,000 | Твердотельные ускорители Atlas V Ракета аварийного выхода Apollo | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| V | 2,620,000–5,240,000 | 589,000–1,180,000 | Bloodhound SSC гибридная ракета | –2,360,000 | SS-520 | Наименьшая орбитальная ракета | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| X | 10,500,000–21,000,000 | 2,360,000–4,710,000 | Lambda 4S1 | Lambda 4S41 | 0 9 430000 | Vanguard GEM-40 SRB Электро n | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Z | 41,900,000–83,900,000 | 9,430,000–18,900,000 | Black Arrow Mercury-Redstone Pegasus-XL | 9013 000 | – | 91,000 | Сокол 1 Минотавр I VLS-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| AB | 168 000 000–336 000 000 | 37 700 000–75 400 000 | MV 914 Стрела 912 | MV 914 Стрела 912 Минотавр | 336 000 000–671 000 000 | 75 400 000–151 000 000 | Ariane 3 Titan II Днепр | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Гиганьютон (GN) 000 0002 | 000 000 0002 | 000 0002 | 000 0002 | Восток Дельта II Сокол 9 v1.0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| AE | 1,340,000,000–2,680,000,000 | 302,000,000–603,000,000 | Falcon 9 v1.1 Falcon 9 Full Thrust Delta IV Heavy | AF | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atlas V Heavy Falcon Heavy New Glenn | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| AG | 5,37 * 10 9 –10,7 * 10 9 | 1.21 * 10 9 –2,41 * 10 9 | Space Shuttle Saturn V Система космического запуска | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| AH | 10,7 * 10 9 –21,4 * 10 9 2,941 * | 10 9 –4,82 * 10 9 Ares V Long March 9 Starship | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| AI | 21,4 * 10 9 –42,8 * 10 9 | 4,82 * –9,64 * 10 9Межпланетная транспортная система | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| AJ | 42.8 * 10 9 –85,6 * 10 9 | 9,64 * 10 9 –19,3 * 10 9 | Sea Dragon UR-700M | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Во многих странах продажа, владение и использование модельных ракетных двигателей регулируется государственными нормами и правилами. Ракеты большой мощности в Соединенных Штатах регулируются только Федеральным управлением по вопросам полетов Федеральным управлением гражданской авиации (FAA). Эти правила кодифицированы в FAA FAR Part 101. Ракеты с топливом менее 125 г и взлетной массой 1500 г освобождены от большинства требований.Кроме того, от полевого офиса FAA требуется бесплатный «отказ».
Однако некоторые производители потребительских двигателей и две национальные ракетные организации США создали саморегулирующуюся отрасль и кодифицировали ее в «типовых» кодовых документах Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA), которые принимаются только в определенных обстоятельствах и юрисдикциях. в основном в сочетании с пожарными и строительными нормами. Это саморегулирование отрасли предлагает пользователю пройти сертификацию для использования до того, как производитель продаст ему двигатель.В Северной Америке две признанные организации, которые предоставляют сертификаты высокой мощности, — это Трипольская ассоциация ракетной техники и Национальная ассоциация ракетной техники. Обе эти организации имеют три уровня сертификации, которые включают создание все более сложных и более мощных ракет и прохождение теста на соответствие правилам и нормам безопасности. С национальными ассоциациями-членами, использующими опубликованные правила техники безопасности. В Канаде Канадская ассоциация ракетостроения имеет четырехступенчатый процесс сертификации, но все три организации принимают сертификаты друг друга, если летчик появляется при запуске с большой мощностью и желает летать под их санкцией.Сертификация уровня 1 от NAR или TRA дает право на покупку и использование двигателя H или I, двигателей J, K и L сертификации уровня 2 и двигателей M, N и O сертификации уровня 3. Канада добавляет еще одну промежуточную ступень и имеет уровень 4, который совпадает с уровнем США 3.
В конце 1990-х годов Управление США по алкоголю, табаку, огнестрельному оружию и взрывчатым веществам начало требовать , чтобы люди получали разрешение на использование слабых взрывчатых веществ. (LEUP) для владения и использования мощных двигателей. 11 февраля 2000 г. Триполиская ассоциация ракетостроителей и Национальная ассоциация ракетной техники подали иск в Окружной суд США округа Колумбия, утверждая, что BATF применяет «обременительные и запретительные гражданские правила» против любителей ракетной спорта из-за неправильного обозначения Бюро. композиционного ракетного топлива на основе перхлората аммония (APCP) в качестве взрывчатого вещества.APCP используется в большинстве ракетных двигателей большой мощности. Комментарий сотрудников BATFE в ответ на возражения против добавления новых правил защиты от ракетных двигателей для хобби весьма поучителен. В 2009 году суд вынес решение в пользу организаций по интересам и обязал BATF исключить APCP и другие медленно горящие материалы из своего списка регулируемых взрывчатых веществ. Этим решением установлена скорость горения 1 метр в секунду («собственный порог скорости горения ATFE для дефлаграции составляет 1000 миллиметров (или один метр) в секунду.»Tripoli Rocketry Ass’n, 437 F.3d at 81–82) в качестве порогового значения для материала из списка взрывчатых материалов BATFE.
Крупнейший в мире производитель ракетных двигателей — Estes Industries. Крупнейшие поставщики Среди мощных ракетных двигателей в мире — Cesaroni Technology Inc. и RCS Rocket Motor Components, Inc.
Самая первая сертифицированная модель ракетного двигателя была сертифицирована компанией Model Missiles Inc. (Орвилл Карслил). Приблизительно в 1958 году. силовой ракетный двигатель сертифицирован У.С. Рокетс (Джерри Ирвин). Около 1985 года. Самая первая модель ракетного двигателя APCP была сделана Rocket Development Corporation (Ирв Уэйт). Приблизительно 1970 г.
Самым крупным поставщиком профессиональных твердотопливных ракет в мире является Orbital ATK.
.