Деякі означення та принципи дії двигунів для ракетних та космічних систем

Космонавтика Літальні апарати
  • Хімічні двигуни
  • Рідинні ракетні двигуни (РРД)
  • Ракетні двигуни твердого палива (РДТП)
  • Ракетні двигуни на вільних радикалах (рекомбінаційні двигуни)
  • Повітряно-реактивні двигуни (ПвРД)
  • Ядерні ракетні двигуни
  • З твердофазним реактором
  • З рідкофазним реактором
  • З газофазним реактором
  • Пульсуючі ЯРД
  • ЯРД на термоядерному синтезі
  • ЯРД на радіоактивному розпаді
  • Геліотермічний двигун
  • Лазерний двигун
  • Електротермічні двигуни
  • Іонні двигуни
  • Магнітогідродинамічні двигуни
  • Електростатичний двигун з забором робочого тіла з верхньої атмосфери
  • Сонячний парус
  • Ізотопний парус
  • Фотонний двигун

  • Принцип дії термохімічних (або просто хімічних) ракетних двигунів заключається в тому, що результаті хімічної реакціїї (звичайно горіння) виділяється значна кількість тепла, і, нагріті до високої температури продукти горіння, розширюючись, з великою швидкістю відкидаються від ракети.
  • До рідинних ракетних двигунів(РРД) відносяться двигуни, в яких окислювач та пальне розміщуються в різних баках. Сукупність пального та окислювача називають ракетним паливом . За допомогою спеціальних пристроїв (наприклад, насосів), пальне та окислювач подаються до камери згорання , де і відбувається реакція окислення(горіння). Продукти горіння викидаються через спеціальної форми розтруб, що називається дюзою .
  • В ракетних двигунах твердого палива (РДТП) тверде паливо горить в результаті сполучення з окислювачем( як правило, киснем), що міститься в самому паливі.
  • До рідинних ракетних двигунів на вільних радикалах (рекомбінаційних двигунів)відносять теоретично можливий тип двигунів, в яких використовується теплова енергія, що виділяється при реакції рекомбінації (возз`єднання) атомів або груп атомів в молекули.
  • В повітряно-реактивних двигунах (ПвРД) в якості окислювача використовується кисень атмосфери.
  • В ядерних теплових ендотермічних ракетних двигунах( або простоядерних ракетних двигунах – ЯРД) робоче тіло(тобто речовина, що відкидається від ракети, в результаті чого ракеті і наддається прискорення) нагрівається за рахунок тепла, що виділяється при ядерній реакції.
  • Підвидами ЯРД є двигуни з твердофазним ядерним реактором , рідкофазним ядерним реактором та газофазним ядерним реактором.
    • У твердофазному ядерному реакторі використовується тверде ядерне пальне, і відповідно двигун такого типу здатен нагріти робоче тіло тільки до температури, меншої температури плавлення матеріалів ядерного реактора (ЯР). Відповідно, за умови, що ЯР зроблені з найбільш тугоплавких матералів (карбід гафнію і тантал), то швидкість витікання в двигунах такого типу обмежена величинами 8-12 км/с.
    • При пропусканні ж робочого тіла через розплавлені сполуки урану в рідкофазному ЯР можливе досягнення швидкостей відкидання 20 км/с.
    • Допускається, що в газофазному ЯР вдасться досягти швидкостей відкидання 15-70 км/с.
  • Принцип дії пульсуючих ЯРД засновано на використанні енергії ядерного вибуху, в результаті чого нагрівається робоче тіло.
  • Теоретично можливі ЯРД на реакції термоядерного синтезу використовують енергію керованого термоядерного синтезу для нагрівання робочого тіла. Очевидно, спочатку має бути вирішена технічна проблема керованого термоядерного синтезу.
  • Дія ЯРД на радіоактивного розпаді ізотопів базується на використанні для нагрівання робочогот тіла теплової енергії, що виділяється при розпаді радіоактивних ізотопів.
  • В геліотермічному двигуні робоче тіло нагрівається за допомогою системи дзеркал, що концентрують на ньому потоки соняної енергії.
  • Відповідно в лазерному двигуніробоче тіло нагрівається потужним [наземним] лазером.
  • В електротермічних ракетних двигунах робоче тіло нагрівається до високих температур наприклад, електричним розрядом, а електричній дузі, тощо.
  • В електростатичних(іонних) ракетних двигунах робоче тіло (пари металів, що легко іонізуються, наприклад рубідію чи цезію) розганяється до високих швидкостей в електричному полі.
  • Дія магнітогідродинамічних двигунів заснована на розгоні плазми (робочого тіла) за допомогою змінного магнітного чи магнітного та електричного полів.
  • Електростатичний двигун з забором робочого тіла з верхньої атмосфериє деяким аналогом ПвРД – в якості робочого тіла тут використовується газ верхніх шарів атмосфери.
  • Сонячний парус достатньо великої площі у відкритому космосі на відносно недалеких від Сонця відстанях може послугувати прийнятним рушієм малої тяги для космічних апаратів відносно невеликої маси. Принцип дії такого рушія засновано на тому, що сонячні промені чинять деякий тиск на освітлені частини тіл.
  • В ізотопному парусі одна сторона плівки, яка застосовується в такій рушійній системі, покривається деяким радіоактивним ізотопом(наприклад, ізотопом полонію). Альфа-частинки, що будуть випрмінюватися таким ізотопом, будуть надавати плівці деяке прискорення – на цьому і засновано принцип дії цього рушія.
  • В фотонному або квантовому двигуні джерело фотонів має знаходитись безпосередньо на борту космічного апарату. Теоретично таким джерелом може бути будь-що, однак найбільш ефективною з позицій сьогоднішніх знань мала б бути реакція анігіляції речовини/антиречовини.

Залишити відповідь