Отваря главното меню
Тест на водород\кислородния ракетен двигател RS-68 в NASA's Stennis Space Center.Поради използваното екологично гориво реактивната струя е почти прозрачна.

Ракетния двигател е реактивен двигател, източник на енергия, предназначен за извеждане на апаратура в безвъздушното космическо пространство.

Практически днес ракетните двигатели са единствените създадени на нашата планета машини, които могат да изведат товар в космическото пространство около Земята.

Силата на тягата в ракетния двигател възниква в резултат на преобразуването на изходната енергия в кинетична енергия от реактивната струя, породена от ракетното гориво. Експлоатационните характеристики на ракетните двигатели се определят от техния специфичен импулс.

ИсторияРедактиране

Описания на устройства, които използват принципа на ракетните двигатели са известни още от древността.[1]

Видове ракетни двигателиРедактиране

В зависимост от вида на преобразуващата се кинетична енергия в реактивна струя се различават следните ракетни двигатели:

Химически ракетни двигателиРедактиране

 
Двигателната установка на Спейс шатъл съчетава двата основни типа химични ракетни двигатели – с твърдо и течно ракетно гориво

.

Това са най-разпространените ракетни двигатели, при които, в резултат на екзотермична химична реакция горивото изгаря в горивна камера с висока температура, като образувалите се газове с високо налягане се ускоряват през соплото.Двигателите използват твърдо или течно ракетно гориво.В наши дни тези ракетни двигатели практически са достигнали предела на своите възможности, и не се предвиждат начини за съществено увеличаване на техния специфичен импулс[2].Това ограничава възможностите на ракетната техника, базирана на химически двигатели, до двете усвоени направления:

  1. Космически полети в околоземното пространство (пилотируеми, и безпилотни).
  2. Изследвания в космоса (само в рамките на Слънчевата система) с помоща на автоматични апарати (например космическите апарати „Венера“ и „Марс“, Вояджер, Галилео, Кассини-Хюйгенс, Улис).

За придвижване към по отдалечени обекти размерите необходими за ракета базирана на химически двигатели, както и данните за продължителноста на полета са нереалистични[3].

Електрически ракетни двигателиРедактиране

 
Прототип на йонен ЕРД.

В електрореактивните ракетни двигатели (ЕРД) източник на енергия за създаване на тяга е електричеството. Специфичния импулс на тези двигатели може да достига до 210 км/с. Високия импулс на ЕРД му позволява (в сравнение с химическите двигатели) да използва малко количество работно тяло за единица тяга, но при това възниква проблем с голямото количество електроенергия, необходимо за създаване на тягата. По тази причина засега ЕРД се ползват предимно за задвижване и ориентация на автоматични космически апарати (спътници). В много страни се изследват възможностите за създаване на пилотируеми междупланетни кораби задвижвани с ЕРД. Съществуващите ЕРД не са оптимални за използване като маршеви двигатели поради малките си размери и мощност, и затова се разработват мощни ЕРД, способни на продължителна работа при ток до 5 – 10 кА[4][5].

В зависимост от начина, по който електрическата енергия се преобразува в кинетическа енергия на реактивната струя, се различават електротермически ракетни двигатели, електростатически (йонни) ракетни двигатели и електромагнитни ракетни двигатели.

Ядрени ракетни двигателиРедактиране

 
Схема на ЯРД „NERVA“ работещ по твърдофазна схема.

Ядрения ракетен двигател е реактивен двигател, при който работното тяло (например, водород, амоняк и др.) се нагрява за сметка на енергията, отделяща се при ядрена реакция (разпад или термоядрен синтез).Първите иследвания в тази област започват още през 1950-х г.в СССР и САЩ, но ядрените двигатели и до сега нямат практическа употреба, въпреки че основните технически проблеми при създаването им са били решени успешно (има работещи прототипи). Основното препятствие са опасенията от авария на апарат с ЯРД, при която може да настъпи значително радиационно замърсяване на атмосферата и участък на Земята. В същото време е очевидно, че за бъдещото развитие на космонавтиката, употребата на схеми с ЯРД е неизбежна, тъй като химическите ракетни двигатели вече са достигнали предела на своята ефективност, а и за създаване на бърз и продължително работещ междупланетен транспорт химическите двигатели по ред причини са непригодни[6].

Плазмени ракетни двигателиРедактиране

 
Плазмен двигател VASIMR на изпитателен стенд

Плазмения реактивен двигател използва радиовълни за йонизация на газ до получаване на Плазма, посредством която се образува тяга.Концепцията на двигателя е предложена от учения Франклин Чанг-Диаз от Коста-Рика още през 1979 г. и продължава да се развива и до днес (проекта VASIMR).Основното преимущество на този двигател е възможността за продължителна работа, тъй като в този тип двигатели няма електроди които да ерозират по време на експлоатацията[7].

Други типове ракетни двигателиРедактиране

Други типове двигатели (като соларни платна и космически лифт) все още са в процес на разработка и до тяхното практическо приложение има още време. Сега тези експериментални ракетни двигатели са в етап на теоретическа или експериментална разработка.


ИзточнициРедактиране

  1. Leofranc Holford-Strevens. Aulus Gellius: An Antonine Author and his Achievement . Revised paperback. Oxford University Press, 2005. ISBN 0-19-928980-8.
  2. Вадим Пономарев. Выйти из тупика. // „Expert Online“, 31 января 2013. Архивиран от оригинала на 26 февруари 2013. Посетен на 17 февруари 2013.
  3. НУЖНО ЛИ ЧЕЛОВЕКУ ЛЕТЕТЬ НА МАРС? В. СУРДИН // „Наука и жизнь“, 2006, № 4
  4. „В света на науката“ № 5 2009 стр. 34 – 42. Едгар Чури. Нов ден за електрическите ракети (Английски)
  5. Росатом – новата ядрена двигателна установка ще съкрати полета до Марс до 1,5 месеца
  6. Encyclopedia Astronautica
  7. The Revolutionary Rocket That Could Shuttle Humans to Mars. //

ЛитератураРедактиране

Теория ракетных двигателей: Учебник для студентов высших учебных заведений / Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П.; Под ред. Глушко В.П. – М.: Машиностроение, 1989. – 464 с.