Ракетный двигатель для моделей: Модельные ракетные двигатели

Двигатели для моделей ракет — Паркфлаер

Устройство модельного ракетного двигателя.
МРД относится к тепловым реактивным двигателям химического типа. Другими словами МРД преобразует тепловую энергию, выделяющуюся при химической реакции горения твердого ракетного топлива (ТРТ), в кинетическую энергию потока истекающих из сопла продуктов сгорания, который и создает реактивную силу тяги (тут можно вспомнить формулировку 3-го закона Ньютона).

Тягу ракетного двигателя можно описать следующей формулой (1): Р = mV_a + F_a(p_а— p_h)

где Р — тяга двигателя, Н;

m — массовый секундный расход продуктов сгорания, истекающих через сопло, кг/с;

V_a, F_a, p_a — скорость, площадь поперечного сечения и давление на выходе из сопла;

p_h — давление окружающий среды на высоте полёта, Па.

Таким образом тяга ракетного двигателя зависит от того, какую массу в единицу времени мы отбрасываем, с какой скоростью и на какой высоте у нас происходит полёт.

Так, при полёте в безвоздушном пространстве (p_h->0) тяга двигателя максимальна и совпадает с реактивной силой mV_a+F_ap_a.

В любом случае, МРД — двигатель не регулируемый, его характеристики заданы при проектировании и изменить их в полёте невозможно. Двигатель после старта в любом случае отработает свою программу, мы не имеем возможности ни регулировать его характеристики, ни, тем более, выключить его.

Устройство модельного ракетного двигателя.

Рассмотрим составляющие МРД в том порядке, в котором они отмечены на рисунке:

1 — Реактивное сопло. Назначение его — максимально разогнать продукты сгорания топлива. Как видно из формулы (1), тяга двигателя напрямую зависит от скорости потока на выходе из сопла, поэтому в большинстве случаев сопла МРД имеют на выходе расширяющийся участок для ускорения потока продуктов сгорания до сверхзвуковой скорости. Минимальное проходное сечение сопла называется

критическим, в нем скорость потока достигает скорости звука.

Из всех элементов ракетного двигателя именно соплу приходится сложнее всего: по нему протекает поток раскаленных продуктов сгорания, состоящий не только из газов, но и из твёрдых частиц (особенность твердотопливных двигателей). Изготавливается сопло чаще всего из керамики.

2 — Заряд твердого ракетного топлива. Это и запас рабочего тела двигателя, и в то же время запас энергии, выделяющейся при химической реакции горения топлива. Для воспламенения топливному заряду необходим определенный начальный тепловой импульс, который обеспечивает штатный электровоспламенитель МРД. Обратите внимание! Прекратить работу запущенного МРД невозможно!!!

3 — Замедлитель. Отдельный заряд, формирующий задержку по времени от момента сгорания топлива до срабатывания вышибного заряда. Тяги он практически не создает, но часто образует густой дымовой шлейф, чтобы удобней было наблюдать полёт модели.

4 — Вышибной заряд, простейший элемент автоматики, предназначенный для выбрасывания из модели парашюта или включения двигателей верхней ступени для многоступенчатой модели ракеты. Даже легкая модель ракеты из ватмана обладает высокой скоростью полёта, и при посадке в огород страдают все участники встречи: и «морковка», и огород. А в огороде, бывает, и кролики пасутся, так что вывод один — на модели должна быть в обязательном порядке система спасения (или мягкой посадки, кому как нравится) и проверяем перед стартом, какой двигатель вы на модель ставите, чуть забегая вперед отмечу, что

на некоторых МРД-шках вышибного заряда нет! В маркировке это конечно же отражается, а потому внимательно смотрим, что куда вставляем.

5 — Передний пыж из бумаги, прикрывающий вышибной заряд. Для эстетики и сохранности.

6 — Корпус двигателя. По совместительству это и ёмкость для хранения топлива, и камера сгорания. И соединяет все части двигателя в единое целое. При работе двигателя внутри корпуса находятся продукты сгорания с высокой температурой и давлением, поэтому требования к прочности корпуса достаточно серьёзные, так что любые повреждения корпуса могут сказаться, чаще всего, его разрушением. Грубо говоря — бабахнет.

Внешне же МРД имеет форму цилиндра, диаметром D и длиной L.
Чаще всего выпускаются МРД одноразовые, один двигатель — один полёт, хотя есть в природе и перезаряжаемые двигатели многоразового использования, к примеру двигатели фирмы AeroTech из рекламного ролика выше.

Следующий рисунок даёт представление о последовательности работы МРД.
Фаза 1 — зажигание, тепловой импульс от воспламенителя поджигает топливный заряд.
Фаза 2 — топливный заряд сгорает с выделением тепла и образованием высокотемпературных продуктов сгорания, которые, истекая из реактивного сопла с высокой скоростью, создают реактивную тягу.
Фаза 3 — топливный заряд передает эстафету замедлителю, он отсчитывает время пассивного участка траектории.
Фаза 4 — замедлитель воспламеняет вышибной заряд, выталкивающий систему спасения из корпуса модели, после чего вся система мягко возвращается на поверхность планеты.

Характеристики модельного ракетного двигателя.
Как правило, модель ракеты строится под какой-то определенный двигатель, характеристики которого известны. Или под серию двигателей, имеющих, допустим, одинаковые геометрические размеры и отличающихся энергетическими возможностями, временем работы замедлителя и т.п. Создавая спортивную модель для участия в соревнованиях вы ограничены по суммарному импульсу двигателей, разрешенных на моделях выбранного класса.

Прежде всего нас интересуют следующие характеристики МРД:

— Геометрические характеристики двигателя: внешний диаметр D (калибр) и длина корпуса L. Вам же нужно двигатель куда-то на модели устанавливать, как-то крепить, а для этого нужно знать его габариты.

— Полный импульс тяги двигателя, измеряется в Н*с и определяет энергетические возможности МРД. На основании закона о сохранении количества движения изменение импульса движущегося тела вызывается импульсом приложенной силы. Таким образом можно рассчитать скорость модели, которой она достигнет в конце активного участка траектории полёта.

По величине полного импульса двигатели разделяются на классы. По суммарному полному импульсу установленных на модели двигателей делятся на классы и спортивные модели ракет.

— Тяга двигателя, единица измерения — Ньютон. Тяга МРД не является постоянной во время его работы, каким образом она меняется можно узнать из тяговой диаграммы, для каждой марки двигателя тяговая диаграмма своя и вообще это одна из важнейших и интереснейших характеристик, ниже затрону её подробней. Для примера приведу тяговую диаграмму двигателя «Эстес» А10, имеющую типичную для модельных двигателей форму — пик в начале работы и участок, где тяга сохраняется постоянной.

Почему такая форма тяговой диаграммы наиболее распространена?
Быстрое нарастание тяги в начале работы двигателя приводит к энергичному разгону модели по направляющей пусковой установки с тем, чтобы стартующая ракета в момент схода с пусковой имела скорость достаточную для эффективной работы аэродинамических поверхностей-стабилизаторов (если они есть, конечно), которые обеспечивают устойчивость её полёта.

Затем уже происходит набор скорости при постоянной величине тяги двигателя.

— Средняя тяга, двигателя за время его работы определяется как частное от деления полного импульса на время работы, измеряется также в Ньютонах. Можно выбирать двигатель в первом приближении исходя из его средней тяги и планируемой стартовой массы ракеты. Грубо говоря, при равенстве этих величин ракета отработает программу полёта не покидая пусковую установку в лучшем случае, либо сойдет с неё и плюхнется неподалеку, что не есть хорошо. Для гарантированного полёта отношение средней тяги к стартовой массе (тяговооружённость) должно быть больше единицы. Желательно, с запасом.

— Время работы двигателя, складывается из времени выгорания основного заряда топлива и времени работы замедлителя. Первое задаёт нам продолжительность активного участка полёта (двигатель создает реактивную тягу), второе — пассивного участка (тяга двигателя отсутствует, модель летит по инерции до ввода в действие системы спасения модели).

— Масса снаряженного двигателя. Входит в расчет стартовой массы ракеты, да и при балансировке модели без этого параметра не обойтись.

— Масса топлива. Зная это, мы сможем вычислить массу и положение ЦТ модели в конце активного участка полёта. Кроме того, спортивные правила могут ограничивать массу топлива на борту модели.

Тяговая диаграмма.
Очень интересный график зависимости тяги двигателя по времени работы.

Получается этот график при стендовых испытаниях двигателей, производитель такие испытания проводит и для каждой марки двигателей прилагает соответствующую тяговую диаграмму. Что же по ней можно узнать?

Конечно, первое, что бросается в глаза — максимальная тяга двигателя. Но. Интерес представляет и то, в какой момент по времени максимум тяги достигается, и насколько быстро она нарастает. К примеру, существуют двигатели, тяговая диаграмма которых выглядит таким образом:

Различная скорость нарастания тяги двигателя приводит к различному ускорению модели в начале активного участка траектории.

Особенно этот момент интересно прорабатывать для моделей-копий ракет, ведь зенитная ракета и ракета-носитель космических аппаратов стартуют с разным ускорением, а характер старта для копии должен бы повторять свой прототип.
Время работы двигателя, то есть время сгорания топлива и создания двигателем тяги отображается на тяговой диаграмме очень наглядно.
Если подсчитать площадь под кривой на тяговой диаграмме, можно определить полный импульс тяги МРД.
А поделив полный импульс на время работы получим значение средней тяги.

Разрабатывать модели ракет можно на бумаге, а можно использовать специальные программы, к примеру SpaceCAD или Open Rocket. Первая мощнее, с большими возможностями, но за деньги. Вторая попроще и бесплатная. Обе позволяют «собрать» модель ракеты из настраиваемых типовых элементов конструкции (оболочки, шпангоуты, бобышки и т.д.), подсчитывать вес получившейся конструкции, определять положение ЦТ и ЦД, т.е. сразу видно, устойчивым ли будет полёт модели и каков запас устойчивости, а также смоделировать траекторию полёта, выбрав требуемый двигатель из базы данных или есть возможность ввести тяговую диаграмму двигателя, в базе отсутствующего.

Обзор существующих МРД.
Ещё с советских времен наши ракетомоделисты используют модельные ракетные двигатели промышленного производства шосткинского ПО «Импульс».

Маркировка двигателей читается так, к примеру: МРД 20-10-4
МРД — модельный ракетный двигатель;
20 — полный импульс 20 Н*с;
10 — средняя тяга 10 Н;
4 — время работы замедлителя: 4 с.

От себя замечу, что из всей линейки шосткинских движков прочные отношения сложились лишь с МРД 2,5-3 и МРД 20-10. «Десятки» взрывались через одного, «пятерки» взорвались все. Возможно мне с ними просто не повезло или партия неудачная досталась, но «рабочей лошадкой» для моделей выбрал «двадцатку» и весьма доволен.

В настоящее время у нас появились в продаже МРД американской фирмы «Эстес».
Двигатели любопытные и при случае планирую опробовать их в деле. Конструкция их идентична отечественным, правда несколько отличаются по калибру. Если серии «Мини» (13 мм) и «Стандарт» (18 мм) практически совпадают с нашими, то более мощные двигатели классов С, D и Е, аналогичные нашим МРД 10-8 и МРД 20-10, выполнены в корпусе калибром 24 мм (наши имеют 20,25 мм), их в готовые ракеты под наши движки уже не установишь.

Маркировка двигателей почти аналогична нашим, только полный импульс обозначают буквой. Например, С11-6 читается таким образом:
С — полный импульс 10 Н*с;
11 — средняя тяга 1,1 Н;
6 — время работы замедлителя: 6 с.

Характеристики двигателей фирмы «Эстес»:

Подробную информацию о продукции фирмы «Эстес» можно найти на сайте http://www.estesrockets.com

Меры безопасного обращения с МРД.
1. Беречь двигатели от механический повреждений, порезов, ударов, падений с высоты на твёрдое основание. Повреждения корпуса приводят к снижению его прочностных характеристик, при запуске такого двигателя корпус может громко разрушиться. Повреждение (растрескивание) топливного заряда приводит к резкому увеличению поверхности горения, а значит и давления внутри, на которое прочность корпуса не рассчитана, что опять же приводит к его разрушению.

2. Беречь двигатели от воздействия воды и повышенной температуры. Многие топлива с водой не дружат, при увлажнении заряда и последующем высыхании возможно растрескивание заряда. Последствия — см. п.1.
При повышении начальной температуры возможно ускоренное химическое разложение топлива, изменяющее его характеристики, а также повышается вероятность самопроизвольного запуска. Так что не стоит оставлять двигатели летом на солнце под лобовым стеклом автомобиля. И уж тем более сушить подмокший двигатель на батарее.

3. Не перекрывать сопла двигателя при установке воспламенителя, МРД не рассчитаны на работу с жёсткой сопловой заглушкой. Самое надежное — пользоваться штатными воспламенителями и штатными их фиксаторами, при отсутствии последних пользуемся мягкими материалами, классический вариант — вата, бинт, кусочек туалетной бумаги (есть недостаток — эти материалы могут тлеть после запуска, так что в этом случае внимательно относимся к выбору места старта).

4. Запрещается вносить изменения в конструкцию двигателя. В инструкции так и пишут — запрещается. Рассверливать или удлинять канал в заряде топлива, высверливать замедлитель и т.д. Двигателей сейчас достаточно и разных, всегда можно найти подходящий по характеристикам. А ковырять готовый — бессмысленно и небезопасно.

5. При отказе на старте подходить к двигателю не ранее, чем через 1 минуту.

6. Модель ракеты должна отвечать требованиям прочности конструкции и устойчивости в полёте. Двигатель должен быть надёжно закреплён на модели, отделение его в полёте от модели в большинстве случаев не допускается. Полёт неустойчивой модели непредсказуем, а значит небезопасен для вас и ваших зрителей, вольных или невольных.

7. Пусковая установка должна быть прочной, устойчивой и обеспечивать надёжный старт модели с углами возвышения 60-90 градусов. Запускать модели ракет по настильной траектории спортивными правилами запрещается. Кроме перечисленного в задачи ПУ входит отвод газовой струи из сопла МРД для защиты модели, места старта и самой ПУ от её воздействия.

Литература по теме.
1. Эльштейн П. Конструктору моделей ракет.
2. Кротов И.В. Модели ракет.
3. Канаев В.И. Ключ — на старт!
4. Рожков В.С. Авиамодельный кружок.
5. Букш Е.Л. Основы ракетного моделизма.
5. Минаков В.И. Спортивные модели-копии ракет.

Полезную для себя информацию можно почерпнуть и на сайте Федерации ракетомодельного спорта России.

Благодарю за внимание!
Успехов в творчестве!

Сам себе ракетостроитель

Мало кто из моих ровесников не увлекался постройкой моделей ракет. Может, сказывалось всемирное увлечение человечества пилотируемыми полетами, а может, кажущаяся простота постройки модели. Картонная трубка с тремя стабилизаторами и головным обтекателем из пенопласта или бальсы, согласитесь, намного проще даже элементарной модели самолета или автомобиля. Правда, энтузиазм большинства молодых Королевых, как правило, улетучивался на этапе поиска ракетного двигателя. Оставшимся ничего не оставалось, как осваивать азы пиротехники.

Между Главным конструктором наших ракет Сергеем Королевым и Главным конструктором наших ракетных двигателей Валентином Глушко шла негласная борьба за звание Самого Главного: кто же действительно важнее, конструктор ракет или двигателей для них? Глушко приписывают крылатую фразу, якобы брошенную им в разгар такого спора: «Да я к своему двигателю забор привяжу — он на орбиту выйдет!» Впрочем, эти слова — отнюдь не пустое бахвальство. Отказ от «глушковских» двигателей привел к краху королевской лунной ракеты H-1 и лишил СССР каких-либо шансов на победу в лунной гонке. Глушко же, став генеральным конструктором, создал сверхмощную ракету-носитель «Энергия», превзойти которую до сих пор никому не удается.

Двигатели из патронов

Та же закономерность работала и в любительском ракетостроении — выше летала ракета, у которой был более мощный двигатель. Несмотря на то что первые ракетомодельные двигатели появились в СССР еще до войны, в 1938 году, Евгений Букш, автор вышедшей в 1972 году книги «Основы ракетного моделизма», взял за основу такого двигателя картонную гильзу охотничьего патрона. Мощность определялась калибром исходной гильзы, а производились двигатели двумя пиротехническими мастерскими ДОСААФ вплоть до 1974 года, когда было принято решение об организации в стране ракетомодельного спорта. Для участия в международных соревнованиях потребовались двигатели, подходящие по своим параметрам под требования международной федерации.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Их разработка была поручена Пермскому НИИ полимерных материалов. Вскоре была выпущена опытная партия, на основе которой и начал развиваться советский ракетомодельный спорт. С 1982 года с перебоями заработало серийное производство двигателей на государственном казенном заводе «Импульс» в украинской Шостке — в год выпускали 200−250 тысяч экземпляров. Несмотря на жесткий дефицит таких двигателей, это был период расцвета советского любительского модельного ракетостроения, который закончился в 1990 году одновременно с закрытием производства в Шостке.

Двигательный тюнинг

Качество серийных двигателей, как нетрудно догадаться, для серьезных соревнований не годилось. Поэтому рядом с заводом в 1984 году появилось мелкосерийное опытное производство, обеспечивавшее своей продукцией сборную страны. Особенно выделялись двигатели, частным образом изготовленные мастером Юрием Гапоном.

А в чем, собственно, сложность производства? По своей сути ракетомодельный двигатель — простейшее устройство: картонная трубка с запрессованным внутри дымным порохом марки ДРП-3П (дымный ружейный порох 3-й состав для прессованных изделий) с керамической заглушкой с соплом-дыркой с одной стороны и пыжом с вышибным зарядом — с другой. Первая проблема, с которой не справлялось серийное производство, — точность дозировки, от которой зависел и конечный суммарный импульс двигателя. Вторая — качество корпусов, которые часто давали трещины при прессовании под давлением в три тонны. Ну и третья — собственно, качество запрессовки. Впрочем, проблемы с качеством возникали не только в нашей стране. Не блещут им и серийные ракетомодельные двигатели другой великой космической державы — США. А лучшие модельные двигатели делают микроскопические предприятия в Чехии и Словакии, откуда их контрабандой провозят для особо важных мероприятий.

Тем не менее при социализме двигатели, пусть неважные и с дефицитом, но были. Сейчас же их нет вообще. Отдельные детские ракетомодельные студии летают на старых, еще советских запасах, закрывая глаза на то, что срок годности давно вышел. Спортсмены пользуются услугами пары мастеров-одиночек, а если повезет, то и контрабандными чешскими двигателями. Любителям же остается единственный путь — перед тем как стать Королевым, сначала стать Глушко. То есть делать двигатели самим. Чем, собственно, и занимались я и мои друзья в детстве. Слава богу, пальцы и глаза у всех остались на месте.

Из всех искусств

Из всех искусств для нас важнейшим является кино, любил поговаривать Ильич. Для ракетомоделистов-любителей середины прошлого века — тоже. Ибо кино- и фотопленка того времени делалась из целлулоида. Туго свернутая в небольшой рулончик и засунутая в бумажную трубку со стабилизаторами, она позволяла взлететь простейшей ракете на высоту пятиэтажного дома. У таких двигателей было два главных недостатка: первый — небольшая мощность и, как следствие, высота полета; второй — невозобновимость запасов целлулоидной пленки. Например, фотоархива моего отца хватило всего на пару десятков запусков. Сейчас, кстати, жалко.

Второй вариант двигателей собирался, так сказать, из отходов деятельности Советской армии. Дело в том, что при стрельбах на артиллерийских полигонах (а один из них как раз находился неподалеку от нас) метательный заряд при выстреле выгорает не до конца. И если хорошенько поискать в траве перед позициями, можно было найти довольно много трубчатого пороха. Самая несложная ракета получалась в результате простого заворачивания такой трубки в обычную фольгу от шоколадки и поджигания с одного конца. Летала такая ракета, правда, невысоко и непредсказуемо, зато весело. Мощный двигатель получался при собирании длинных трубок в пакет и заталкивании их в картонный корпус. Из обожженной глины изготавливалось и примитивное сопло. Работал такой двигатель очень эффектно, поднимал ракету довольно высоко, но часто взрывался. К тому же на артиллерийский полигон не особо походишь.

Третий вариант представлял собой попытку почти промышленного изготовления ракетомодельного двигателя на самодельном дымном порохе. Делали его из калиевой селитры, серы и активированного угля (он постоянно заклинивал родительскую кофемолку, на которой я его измельчал в пыль). Признаюсь честно, мои пороховые двигатели работали с перебоями, поднимая ракеты всего на пару десятков метров. Причину я узнал лишь пару дней назад — запрессовывать двигатели нужно было не молотком в квартире, а школьным прессом в лаборатории. Но кто бы, спрашивается, меня в седьмом классе пустил запрессовывать ракетные двигатели?!

Работа с ядами

Вершиной же моей двигателестроительной деятельности стал довольно ядовитый двигатель, работавший на смеси цинковой пыли и серы. Оба ингредиента я выменял у одноклассника, сына директора городской аптеки, на пару резиновых индейцев, самую конвертируемую валюту моего детства. Рецепт я почерпнул в жутко редкой переводной польской ракетомодельной книжке. И двигатели набивал в папином противогазе, который хранился у нас в кладовке, — в книжке особый упор делался на токсичность цинковой пыли. Первый пробный запуск был проведен в отсутствие родителей на кухне. Столб пламени из зажатого в тисках двигателя с ревом устремился к потолку, прокоптив на нем пятно диаметром в метр и наполнив квартиру таким вонючим дымом, с каким не сравнится и коробка выкуренных сигар. Вот эти-то двигатели и обеспечили мне рекордные запуски — метров, наверное, на пятьдесят. Каково же было мое разочарование, когда через двадцать лет я узнал, что детские ракеты нашего научного редактора Дмитрия Мамонтова летали в разы выше!

На удобрениях

Двигатель Дмитрия был проще и технологичнее. Основной компонент его ракетного топлива — это натриевая селитра, которая продавалась в хозяйственных магазинах как удобрение в мешках по 3 и 5 кг. Селитра служила окислителем. А в качестве горючего выступала обычная газета, которая и пропитывалась перенасыщенным (горячим) раствором селитры, а затем высушивалась. Правда, селитра в процессе сушки начинала кристаллизоваться на поверхности бумаги, что приводило к замедлению горения (и даже гашению). Но тут вступало в действие ноу-хау — Дмитрий проглаживал газету горячим утюгом, буквально вплавляя селитру в бумагу. Это стоило ему испорченного утюга, но зато такая бумага горела очень быстро и стабильно, выделяя большое количество горячих газов. Набитые свернутой в тугой рулон селитрованной бумагой картонные трубки с импровизированными соплами из бутылочных пробок взлетали на сотню-другую метров.

Карамель

Параноидальный запрет российских властей на продажу населению разных химреактивов, из которых можно изготовить взрывчатку (а ее можно изготовить практически из всего, хоть из древесных опилок), компенсируется доступностью через интернет рецептов практически всех видов ракетного топлива, включая, например, состав горючего для ускорителей «Шаттла» (69,9% перхлората аммония, 12,04% полиуретана, 16% алюминиевой пудры, 0,07% оксида железа и 1,96% отвердителя).

Безусловным хитом любительского ракетного двигателестроения сейчас являются так называемые карамельные двигатели. Рецепт топлива прост до неприличия: 65% калиевой селитры KNO3 и 35% сахара. Селитра подсушивается на сковородке, после чего измельчается в обычной кофемолке, медленно добавляется в расплавленный сахар и застывает. Итогом творчества становятся топливные шашки, из которых можно набирать любые двигатели. В качестве корпусов двигателей и форм прекрасно подходят стреляные гильзы от охотничьих патронов — привет тридцатым! Гильзы в неограниченном количестве есть на любом стрелковом стенде. Хотя признанные мастера рекомендуют использовать не сахарную, а сорбитовую карамель в тех же пропорциях: сахарная развивает большее давление и, как следствие, раздувает и прожигает гильзы.

Назад в будущее

Ситуация, можно сказать, вернулась в 1930-е годы. В отличие от других видов модельного спорта, где недостаток отечественных двигателей и прочих комплектующих можно компенсировать импортом, в ракетомодельном спорте это не проходит. У нас ракетомодельные двигатели приравниваются к взрывчатым веществам, со всеми вытекающими условиями по хранению, транспортировке и провозе через границу. Не родился еще на земле русской человек, способный наладить импорт таких изделий.

Выход один — производство на родине, благо технология тут вовсе не космическая. Но заводы, имеющие лицензии на производство таких изделий, за них не берутся — им этот бизнес был бы интересен лишь при миллионных тиражах. Вот и вынуждены начинающие ракетомоделисты из крупнейшей космической державы летать на карамельных ракетах. Тогда как в Соединенных Штатах сейчас стали появляться уже многоразовые модельные ракетные двигатели, работающие на гибридном топливе: закись азота плюс твердое горючее. Как вы думаете, какая страна лет через тридцать полетит к Марсу?

Rocket Motors — Двигатели по диаметру — 29 мм Двигатели — Страница 1

Выберите параметры
Быстрый просмотр
E23-5T Модель Rocket RMS Перезаряжаемый двигатель
Aerotech
MSRP: $16,99
Сейчас: 16,14 $
1 упаковка перезаряжаемого двигателя Aerotech E23-5T Model Rocket RMS
AT-52305
Нет в наличии
Быстрый просмотр
E23-8T Модель Rocket RMS Перезаряжаемый двигатель
Aerotech
MSRP: $16,99
Сейчас: $16,14
1 упаковка перезаряжаемого двигателя Aerotech E23-8T Model Rocket RMS
AT-52308
Нет в наличии
Быстрый просмотр
Одноразовый двигатель Econojet F20-4W
Aerotech
MSRP: $37,99
Сейчас: 36,09 долл. США
2 упаковки одноразовых моторов Aerotech F20-4W Econojet
AT-62004
Нет в наличии
Быстрый просмотр
F22-7J Model Rocket RMS перезаряжаемый двигатель
Aerotech
MSRP: $19,99
Сейчас: $18,99
1 упаковка перезаряжаемого двигателя Aerotech F22-7J Model Rocket RMS
AT-62207
В корзину
Быстрый просмотр
Одноразовый двигатель Econojet F23-4FJ
Aerotech
MSRP: $37,99
Сейчас: 36,09 долл. США
2 упаковки Aerotech F23-4FJ Econojet Single Use Motor
AT-62304
Нет в наличии
Быстрый просмотр
F50-9T Стандартный двигатель одноразового использования
Aerotech
MSRP: $30,99
Сейчас: 29,44 долл. США
1 упаковка мотора Aerotech F50-9T Standard Single Use Motor
AT-65009
В корзину
Быстрый просмотр
F50-6T Стандартный двигатель одноразового использования
Aerotech
MSRP: $30,99
Сейчас: 29,44 $
1 упаковка мотора Aerotech F50-6FJ Standard Single Use. Этот мотор доступен только для местного пикапа.
АТ-65006
В корзину
Быстрый просмотр
F50-4T Стандартный двигатель одноразового использования
Aerotech
MSRP: $30,99
Сейчас: 29,44 $
1 упаковка стандартного мотора одноразового использования Aerotech F50-4T. Этот мотор доступен только для местного пикапа.
АТ-65004
В корзину
Быстрый просмотр
Одноразовый двигатель Enerjet F52-12C
Aerotech
MSRP: $36,99
Сейчас: 35,14 долл. США
2 шт. однократного двигателя Aerotech F52-12C Enerjet. Новый одноразовый двигатель Aerotech F52-12C имитирует оригинальное топливо Enerjet, с его характерным полупрозрачным выхлопом, склонным показывать алмазы Маха с небольшим дымом или без него.
АТ-65216
Нет в наличии
Быстрый просмотр
Одноразовый двигатель Enerjet F52-8C
Aerotech
MSRP: $36,99
Сейчас: 35,14 долл. США
2 шт. однократного двигателя Aerotech F52-8C Enerjet. Новый одноразовый двигатель Aerotech F52-8C имитирует оригинальное топливо Enerjet, с его характерным полупрозрачным выхлопом, склонным показывать алмазы Маха с небольшим дымом или без него.
АТ-65214
Нет в наличии
Быстрый просмотр
Одноразовый двигатель Enerjet F52-5C
Aerotech
MSRP: $36,99
Сейчас: 35,14 $
2 шт. однократного двигателя Aerotech F52-5C Enerjet. Новый одноразовый двигатель Aerotech F52-5C имитирует оригинальное топливо Enerjet с его характерным полупрозрачным выхлопом, склонным к показу алмазов Маха с небольшим дымом или без него.
АТ-65212
Выберите параметры
Быстрый просмотр
G38-4FJ Стандартный двигатель одноразового использования
Aerotech
MSRP: $32,99
Сейчас: 31,34 долл. США
1 упаковка мотора Aerotech G38-4FJ Standard Single Use Motor
AT-73804

Как работают модели ракетных двигателей? — Модель Ракета

Модели ракет увлекают многих людей, потому что, по крайней мере, в небольшом масштабе, вы можете испытать ту же самую базовую физику, которая доставила космический корабль на Луну и дальше. И все начинается с двигателя.

Как работают модели ракетных двигателей?

Модельные ракетные двигатели содержат смесь топлива и окислителя (топливо), заключенную в цилиндрический корпус. При воспламенении двигатель выбрасывает выхлопные газы через сопло двигателя и толкает ракету вперед. В зависимости от конструкции двигатель обычно имеет выбрасывающий заряд для раскрытия парашюта сверху ракеты.

Это основной ответ на вопрос: «Как моделируют ракетные двигатели? работает?», но то, как работает ракетный двигатель вашей модели, будет зависеть от того, какой тип модель ракетного двигателя, которую вы используете.

Чтобы узнать больше о типах двигателей, топливах, марках и уровнях мощности, читайте ниже. Я также включил несколько изображений и ссылок на видео, чтобы помочь вам лучше понять, как работает модель ракетного двигателя.

Вы все еще используете стандартные контроллеры Estes для своих запусков?
Мы только что создали наши собственные красивые контроллеры запуска, которые делают запуски НАМНОГО более увлекательными, и мы задокументировали КАЖДЫЙ шаг и приобретенный предмет и включили их в пошаговый курс, который научит вас делать то же самое. .
Щелкните здесь, чтобы узнать больше о том, как создавать собственные контроллеры запуска!

Получите ТОЧНЫЙ список материалов вместе с простыми пошаговыми инструкциями о том, как создать свой собственный контроллер запуска и сделать запуски в 10 раз ЛУЧШЕ в нашем курсе: Лицензия на запуск
Как работает модель ракетного двигателя, шаг за шагом
Нужно немного больше подробностей о том, как работает модель ракетного двигателя работает? Вот что вам нужно знать.
Зажгите ракетный двигатель вашей модели, вставив электрозапальник в глиняную насадку.
Электрический ток воспламеняет топливо и оно горит.
При сгорании топливо выбрасывается под высоким давлением газ.
Газ выходит из глиняного сопла и создает тягу, толкая ракету вперед.
После того, как топливо израсходовано, дым или Заряд замедления, находящийся за метательным топливом, начинает гореть.
Заряд замедления оставляет дымовой след, чтобы помочь Вы следите за своей ракетой.
Заряд замедления помогает ракете достичь цели. максимальной высоты в течение нескольких секунд.
Когда заряд замедления израсходован, выброс заряжать пожары.
Выбросной заряд создает давление в ракете и выбрасывает парашют или подобное спасательное устройство.
Ваш ракета падает на землю. Пора искать!
Существуют ли разные типы двигателей для моделей ракет?
Ракетные двигатели большинства моделей состоят из твердого топлива, рассчитан на одноразовое использование. Однако существует несколько типов моделей ракет. двигатели.
Чтобы узнать больше о моделях ракетных двигателей, изучите одноразовые и перезаряжаемые двигатели, жидкотопливные и твердотопливные, дымный порох и др. композитные двигатели и различные модели ракетных двигателей.
Одноразовые и перезаряжаемые
Существует три типа двигателей ракетных двигателей моделей: одноразовые, загружаемые и перезаряжаемые. Вот плюсы и минусы каждого из них.
Одноразовый модельный ракетный двигатель
Более дорогостоящий в целом
Проще собирать и использовать
Обычно то, что вы находите в хобби-магазинах
.
Близка по цене к одноразовым ракетным двигателям
Сборка требуется и сложнее, чем одноразовые двигатели
Только композитное топливо (подробнее об этом позже)
Только для лиц старше 18 лет
Ракетный двигатель с перезаряжаемой моделью
Меньшая стоимость за полет2 при сборке 900 more шагов, чем другие двигатели
Обычно требуется специальный заказ (не продается в магазинах товаров для хобби)
Только для лиц старше 18 лет
Твердое топливо или жидкое топливо
В ракетном двигателе вашей модели используется твердое или жидкое топливо? топливо?
В «твердотопливной» ракете горючее и окислитель объединяются, образуя твердое топливо, хранящееся в цилиндре внутри корпуса ракеты. Твердое тело порох горит при воздействии внешнего источника тепла, например воспламенителя.
При сгорании твердого топлива выхлопные газы выходят наружу и приводят в движение ракета. «Фронт пламени» перемещается в топливо до тех пор, пока оно полностью не сгорит. вверх.
Жидкостные ракетные топлива состоят из топлива и кислорода в жидкой форме, которые смешиваются в камере сгорания и затем воспламеняются. Ракетчик может фактически контролировать количество производимой тяги. Они также могут управлять потоком топлива и самим двигателем.
Твердый пропеллент
Проще обрабатывать
Рэйкетер не может остановить двигатель, как только воспламеняется
, может сидеть в течение многих лет без стрельбы
Топливо, а кислород предварительно смешан
дешевле
Менее эффективные и уменьшенные контроль
дешевле
менее эффективно и уменьшаются
9
.
Жидкостное топливо
Тяжелее и сложнее
Ракетчик может остановить тягу, отключив подачу топлива
Должен быть загружен непосредственно перед запуском
Должен смешиваться в камере сгорания
Более дорогой
Ракетчик может управлять тягой, двигателем и подачей топлива
Источник: НАСА черный порох топливо. Композитные двигатели состоят из топлива и окислителя, смешанного с резиновое связующее. Основным компонентом является перхлорат аммония.
Черный порох
Двигатели на черном порохе чаще всего используются в моделях ракет. По данным lunar.org, они состоят из бумажной трубки с глиняным соплом и твердой гранулы черного пороха.
Черный порох, также называемый порохом, состоит из древесного угля, нитрата калия и серы. По данным Apogee Rockets, он дешевле других видов топлива, но не создает столько энергии на килограмм топлива.
Двигатели на дымном порохе:
Недорогие
Легко найти
Готовы к использованию
удельная мощность по сравнению с другими двигателями. Они ограничены в размерах и могут должны быть отправлены только через доставку HAZMAT.
Композит
Композитные двигатели состоят из комбинации топлива и окислителя, которые вызывают химическую реакцию при смешивании. Вы можете найти их в одноразовых или перезагружаемые стили.
Композитные двигатели:
Высокоэнергетические
Доступны практически всех размеров и мощностей уровни
Цвет пламени настраивается по индивидуальному заказу
В то время как композитные двигатели имеют до трех раз большую мощность черный порох на развес, имейте в виду, что он дороже черного порошок, его трудно найти, и он более совершенен в использовании.
Различные марки ракетных двигателей
Вы можете найти свою модель ракеты в магазине для хобби, таком как Hobby Lobby или Michaels. Есть также множество возможностей онлайн-покупок на таких сайтах, как Amazon и Apogee Rockets. Доступные для вас бренды будут зависеть от того, где вы ищете.
Вы ищете двигатель на дымном порохе или композитный двигатель? Что размер и уровень мощности вы хотите? Вот некоторая полезная информация, которая поможет вам определить, какая модель ракетного двигателя подходит именно вам.
Aerotech: Aerotech популярен и универсален. Ты можешь найдите их в одноразовых, загружаемых или перезагружаемых стилях. Они бывают 18 мм D размера и выше, согласно Apogee Rockets. Это двигатель большой мощности, т. более доступным, чем другие бренды.
Estes: Вы можете найти двигатели Estes везде, специальный онлайн-заказ не требуется. Это один из лучших вариантов для начинающих. В большинстве двигателей Estes используется черное моторное топливо, но есть несколько моделей с составным топливом.
Квест: Квестовые двигатели сравнимы с Эстес, за исключением они известны более длинными хвостами и еще проще в использовании. Тем не менее, Эстес обычно легче найти. Все двигатели Quest используют дымный порох.
Cesaroni: модели Cesaroni используют композитно-перегружаемые двигатели. Они поставляются с предварительно собранными комплектами, чтобы сделать ваш составной двигатель переживает гораздо легче.
Это одни из самых популярных моделей ракетных марок. доступный. Вы должны выбрать свой бренд на основе того, что доступно рядом с вами и функции, которые вы хотите в вашем двигателе.
Я рекомендую Estes или Quest для новеньких ракетчиков. Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с нашей статьей «Лучшие модели ракет для начинающих».
Из каких частей состоит модельный ракетный двигатель?
Чтобы лучше узнать двигатель вашей модели ракеты, вам необходимо знать детали внутри двигателя. Части немного различаются в зависимости от по мощности, размеру и марке, но типовые детали любой модели ракетного двигателя включает:
Сопло на одном конце
Топливо за соплом (черный порох или композит)
Задержка топлива
Выброс заряда на другом конце
Двигатель горит и имеет эффект домино, чтобы сделать ваш модель ракеты парит.
Когда вы поджигаете свою модель ракеты, топливо сгорает и производит газ. Газ выходит через сопло, а тяга от двигатель подстегивает ракету.
Когда топливо полностью израсходовано, начинается заряд замедления сжечь. Заряд замедления не создает тяги, но позволяет ракете побережье на мгновение до самой высокой точки. Плата за задержку также создает поток дыма, чтобы вы могли лучше наблюдать за своей ракетой.
Когда задержка завершена, поджигает метательный заряд, который выталкивает носовой обтекатель и парашют или косу.
Вот отличное видео, показывающее различные части двигателя:

Каковы размеры моделей ракетных двигателей?
Модели ракетных двигателей размером от 6 до 98 мм в диаметр.
«Мини» Двигатели A имеют диаметр около 13 мм и диаметр 45 мм. длинный.
Двигатели A, B и C считаются «стандартными» в размер. Они имеют диаметр около 18 мм и длину 70 мм.
Двигатели D и E имеют диаметр около 24 мм и длину 70 мм, но могут быть и длиннее.
Двигатели средней и большой мощности могут быть 29 мм, 38 мм, 54 мм, или большего диаметра. Длина варьируется в зависимости от выбранного вами бренда.
Классификационная модель ракетные двигатели с буквами и цифрами
Вы, наверное, видели буквы и цифры, описывающие модель ракетных двигателей, и вам может быть интересно, как расшифровать эти инопланетные категории. Я провел небольшое исследование, чтобы тоже узнать таинственную язык ракетостроения.
Буквы: Модели ракетных двигателей относятся к категории с буква A-G в зависимости от тяги или импульса, создаваемого двигателем. Этот значение измеряется в ньютонах.
Двигатель типа А может иметь импульс от 1,26 до 2,5 ньютоны. Ньютон – это сила, необходимая для ускорения одного килограмма со скоростью один метр на секунду в квадрате. Двигатели
B могут иметь мощность от 2,6 до 5 ньютонов. Двигатели
C имеют импульс примерно от 5,1 до 10 ньютонов. Двигатели
D имеют диапазон мощности от 10,1 до 20 ньютонов и так далее.
По сути, двигатель B в два раза мощнее двигателя A, и вы продолжаете удваивать свою силу оттуда.
Какое значение имеет мощность вашей ракеты? Очевидно, мощность вашей ракеты определяет, как быстро и как высоко будет летать ваша ракета.
Подумайте о своей цели в опыте с моделью ракеты и место, где вы будете использовать свою ракету. Более мощным может стать проблема, когда вы теряете свою ракету на крыше незнакомца. (Убедитесь, что вы запуск в безопасном и открытом месте!)
Числа: Буква — не единственный способ классифицировать модель ракетного двигателя. Вы часто будете видеть число, следующее за буквой, или даже две цифры после буквы. Например, вы, возможно, слышали о C4 или Б6-2.
Nar.org опубликовал веб-страницу «Стандартные коды двигателей», которая поможет нам разобраться в этой системе. Модель ракетного двигателя классифицируется по:
A буква, обозначающая суммарный импульс
A число, указывающее среднюю тягу
А число, указывающее время задержки между выгоранием и возвратным выбросом
Число, следующее за буквой, означает среднее значение двигателя тяга в ньютонах. Тяга определяется скоростью сгорания топлива. Для например, двигатель B4 работает медленнее, и ему требуется больше времени, чтобы израсходовать топливо. чем B6, который использует все свое топливо менее чем за одну секунду.
Помните: чем меньше второе число, тем медленнее будет лететь ракета, потому что медленнее сгорает топливо.
Второе число или число после тире — это время что заряд замедления сгорает. Если вы прочтете статью «Из каких частей состоит модель ракетный двигатель? раздел, вы можете помнить, что заряд замедления сгорает после топливо сгорает и позволяет ракете подняться на максимальную высоту.
Второе число достаточно легко расшифровать. А Б6-2 указывает на двухсекундную задержку, тогда как B6-6 указывает на шестисекундную задержку и т. д.
Вот таблица, которая поможет вам определить, какой тип Модель ракетного двигателя соответствует вашему уровню навыков:
Класс двигателя Мощность Уровень квалификации
1/2А 0,63–1,25 ньютон-секунды 1
А 1,26–2,50 ньютон-секунды 1
Б 2,51-5 ньютон-секунд 1 и 2
С 5,01-10 Ньютон-секунд 1, 2, 3
Д 10.01-20 Ньютон-секунд 2 и 3
Е 20.01-40 Ньютон-секунд 3 и 4
Ф 40.01-80 Ньютон-секунд 4
г 80,01-160 Ньютон-секунд 4
Обратите внимание:
В модели используются ракетные двигатели класса A-G. ракетная техника
Классы HO используются в ракетной технике большой мощности и требуется сертификация
Классы OS требуют дальнейшей сертификации и включают самые большие двигатели, доступные любителям
классы S-AH применимы только к профессиональным ракетам, которые не используют эту номенклатуру
Каков мой уровень квалификации?
Давайте коснемся уровня квалификации, на тот случай, если вы не уверены, какой тип двигателя купить, основываясь на своем предыдущем опыте. Чтобы найти действительно отличный ресурс с более полной информацией об уровне навыков, посетите страницу Apogee Rockets «Измерение вашего уровня навыков».
Имейте в виду, что ваши навыки должны основываться на навыках предыдущих уровней, поэтому, если у вас есть навыки третьего уровня, у вас также должны быть все навыки, упомянутые на втором и первом уровнях.
Использовать ракету малой или большой мощности?
Ракеты «малой мощности» могут включать в себя все до Е двигатель.
Ракеты средней мощности могут включать двигатели D и E, но конечно двигатели F и G.
Ракеты большой мощности включают двигатели H.
Если вы новичок в моделировании ракет, купите комплект в ваш местный магазин хобби. Прочитайте комплект, чтобы узнать, какой тип или типы двигателей подходят для выбранной вами ракеты. Вероятно, вам следует начать с маломощная ракета.
После того, как вы впервые полетаете на маломощном двигателе, вы можете получить лучше почувствуй, как высоко и далеко полетит твоя ракета, и какой двигатель вы хотите в будущем.
Информация об ограничениях и сертификатах
Да, есть некоторые ограничения и сертификаты при касается моделей ракет и моделей ракетных двигателей. Вы можете быть удивлены тем, как мощные некоторые из этих любительских двигателей!
Вот что вам нужно знать об ограничениях для моделей ракетных двигателей:
Любой может приобрести ракетные двигатели, засекреченные A-G
Чтобы приобрести и эксплуатировать двигатели H или I, вы должны иметь сертификат уровня 1
. Чтобы приобрести и эксплуатировать двигатели J, K или L, должен быть сертифицирован уровень 2
. Чтобы приобрести и эксплуатировать двигатели M, N и O, вы должен быть сертифицирован уровень 3
Как получить сертификат уровня 1, уровня 2, уровня 3 или уровень 4, чтобы купить и запустить некоторые из этих более совершенных ракет?
Чтобы стать ракетчиком уровня 1:
Шаг 1: Станьте членом NAR (Национальная ассоциация ракетной техники) или TRA (Ассоциация ракетной техники Триполи)
Вы должны стать членом, прежде чем получить сертификат летающие двигатели H-класса или выше.
Используйте приведенные выше ссылки на веб-сайты, чтобы посетить их сайты и узнать подробнее о получении сертификата с ними. Первым шагом является завершение приложение онлайн.
TRA взимает 40 долларов США за взрослого за годовое членство, или $50/семья. Вы платите снова каждый год, чтобы продлить свое членство. НАР предлагает единовременный взнос в размере 1000 долларов США, чтобы стать участником на всю жизнь.
Зачем регистрироваться в NAR? NAR предлагает:
Страхование ответственности за полеты на ракетах на сумму 5 миллионов долларов
Такие ресурсы, как Справочник участника NAR (a руководство по ракетостроению) и доступ к веб-сайту «Ресурсы для участников»
Возможность пройти сертификацию для ракетная техника
Доступ к клубам, отчеты и шесть выпусков Спорт Журнал Rocketry
Зачем регистрироваться в TRA? TRA предоставляет:
3 миллиона долларов США с первичным страхованием полета на ракете
Частные и активные форумы, где участники могут задавать вопросы, связанные с ракетами
Доступ к сертификационным курсам, чтобы вы могли продвинуться в ракетостроении
Шаг 2: Создайте свою ракету уровня 1
Если вы хотите стать уровнем 1, уровнем 2 , уровень 3 или уровень 4, вы должны начать с сертификации уровня 1 (и продолжать оттуда!)
Имейте в виду, что правила различаются в зависимости от того, являетесь ли вы членом TRA или NAR. Вот ссылки на правила и процедуры TRA и правила и процедуры NAR.
Вот несколько вещей, которые вы должны знать о создании своего Сертификационная ракета 1-го уровня:
друга, и вы не можете работать в группе.
Вы можете собрать свою ракету из набора или из царапать.
Ваша ракета должна лететь с двигателем H или I. Тем не менее, вы можете сначала испытать свою ракету с двигателем G, прежде чем запуск под наблюдением.
Провести контролируемый запуск.
Вам следует приобрести один двигатель H или I и настроить встреча с официальным наблюдателем. Вы можете найти как свой двигатель, так и свой наблюдатель через вашу организацию (NAR или TRA). Свяжитесь со своим наблюдателем до назначенного дня, чтобы убедиться, что вы оба четко указали время и место.
Наблюдатель будет смотреть, как вы собираете и запускаете ракету. Затем вы должны забрать свою модель ракеты и вернуть ее вашему наблюдателю.
Если вы потеряете свою ракету или она вернется со значительным повреждения, вы не пройдете сертификационный тест. Если вы успешно запустите и забрать свою ракету, и она все еще летает, вы пройдете сертификация. Ваш наблюдатель отправит вам форму сертификации уровня 1.
После получения сертификата вы можете покупать и летать H и Двигатели I категории.
Чтобы получить сертификат уровня 2:
Шаг 1: Соберите ракету уровня 3
Если вы хотите получить сертификат для покупки и запуска двигателя J или K, пришло время построить ракету уровня 2 и пройти еще один сертификационный тест. . Джеймс Йон предполагает, что если вы выберете правильный ракетный комплект и двигатель, вы сможете пройти сертификацию уровня 1 и уровня 2 с одной и той же ракетой!
Шаг 2: подготовка к письменному экзамену
Перед запуском ракеты 2-го уровня вам необходимо сдать письменный экзамен. Ваша организация предлагает руководства с ответами, которые вам необходимо знать. Если вы внимательно изучите данное руководство, вы сможете пройти тест без труда.
Шаг 3. Проведите контролируемый запуск
Убедитесь, что ваша ракета и двигатель готовы, а ваш наблюдатель знает нужное время и место. На старте собери свою ракету и запустите его с панели запуска. Возьмите свою ракету и покажите своему наблюдателю, что он все еще в хорошем состоянии.
Чтобы получить сертификат уровня 3:
Шаг 1: Спроектируйте и постройте ракету уровня 3
Спроектируйте свою ракету и затем получите одобрение от вашего TRA или технический консультант NAR. Вам нужно будет провести исследование, чтобы спроектировать ракету. который может успешно летать на двигателе М.
Шаг 2: Планирование запуска
Заполните документы, такие как заявление на сертификацию и аффидевит о строительстве. Назначьте встречу с вашим наблюдателем TRA или NAR и подтвердите дату и время.
Шаг 3: Запустите ракету 3-го уровня
Правила такие же, как и при предыдущих запусках, но Имейте в виду, что ваш двигатель намного мощнее и риски выше. Быть уверены в месте, которое вы выбрали для запуска. Вам понадобится много места так что вы можете успешно вернуть свою ракету, которая летела высоко и быстро в небо.