Деякі означення та принципи дії двигунів для ракетних та космічних систем

Хімічні двигуни

Принцип дії термохімічних (або просто хімічних) ракетних двигунів заключається в тому, що в результаті хімічної реакціїї (звичайно горіння) виділяється значна кількість тепла, і, нагріті до високої температури продукти горіння, розширюючись, з великою швидкістю відкидаються від ракети.

Рідинні ракетні двигуни (РРД)

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 .

Ракетні двигуни твердого палива (РДТП)

В ракетних двигунах твердого палива (РДТП) тверде паливо горить в результаті сполучення з окислювачем (як правило, киснем), що міститься в самому паливі.

Ракетні двигуни на вільних радикалах (рекомбінаційні двигуни)

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.

Повітряно-реактивні двигуни (ПвРД)

В повітряно-реактивних двигунах (ПвРД) в якості окислювача використовується кисень атмосфери.

Ядерні ракетні двигуни

В ядерних теплових ендотермічних ракетних двигунах(або просто ядерних ракетних двигунах – ЯРД) робоче тіло (тобто речовина, що відкидається від ракети, в результаті чого ракеті і надається прискорення) нагрівається за рахунок тепла, що виділяється при ядерній реакції.

Підвидами ЯРД є двигуни з твердофазним ядерним реакторомрідкофазним ядерним реактором та газофазним ядерним реактором.

Ядерний ракетний двигун з твердофазним реактором

У твердофазному ядерному реакторівикористовується тверде ядерне пальне, і, відповідно, двигун такого типу здатен нагріти робоче тіло тільки до температури, меншої за температуру плавлення матеріалів ядерного реактора (ЯР). Відповідно, за умови, що ЯР зроблені з найбільш тугоплавких матералів (карбід гафнію і тантал), швидкість витікання в двигунах такого типу обмежена величинами 8-12 км/с.

Ядерний ракетний двигун з рідкофазним реактором

При пропусканні ж робочого тіла через розплавлені сполуки урану в рідкофазному ЯР можливе досягнення швидкостей відкидання 20 км/с.

Ядерний ракетний двигун з газофазним реактором

Допускається, що в газофазному ЯР вдасться досягти швидкостей відкидання 15-70 км/с.

Пульсуючі ЯРД

Принцип дії пульсуючих ЯРД засновано на використанні енергії ядерного вибуху, в результаті чого нагрівається робоче тіло.

ЯРД на термоядерному синтезі

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.

ЯРД на радіоактивному розпаді

Дія ЯРД на радіоактивному розпаді ізотопів базується на використанні для нагрівання робочого тіла теплової енергії, що виділяється при розпаді радіоактивних ізотопів.

Геліотермічний двигун

В геліотермічному двигуні робоче тіло нагрівається за допомогою системи дзеркал, що концентрують на ньому потоки соняної енергії.

Лазерний двигун

В лазерному двигуні робоче тіло нагрівається потужним [наземним] лазером.

Електротермічні двигуни

В електротермічних ракетних двигунах робоче тіло нагрівається до високих температур, наприклад, електричним розрядом, на електричній дузі, тощо.

Іонні двигуни

В електростатичних (іонних) ракетних двигунах робоче тіло (пари металів, що легко іонізуються, наприклад рубідію чи цезію) розганяється до високих швидкостей в електричному полі.

Магнітогідродинамічні двигуни

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 атмосфери

Електростатичний двигун з забором робочого тіла з верхньої атмосфери є деяким аналогом ПвРД – в якості робочого тіла тут використовується газ верхніх шарів атмосфери.

Сонячне вітрило

Сонячне вітрило 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.

Ізотопне вітрило

В ізотопному вітрилі 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.

Фотонний двигун

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.ing or type

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *