Твердопаливні та рідинні ракетні двигуни

Ракети як тип озброєння існують з дуже давніх пір. Піонерами в цій справі були китайці, про що згадується в гімні Піднебесної початку XIX століття. «Червоні відблиски ракет» - ось так у ньому співається. Заряджали їх порохом, винайденим, як відомо, в тому ж Китаї. Але, щоб «червоні відблиски» заблищали, а на голови ворогів обрушилися вогненні стріли, потрібні були ракетні двигуни, нехай і найпростіші. Всім відомо, що порох вибухає, а для польоту необхідно інтенсивне горіння з направленим газовиділенням. Так що склад пального довелося міняти. Якщо у звичайній вибухівці співвідношення інгредієнтів складає 75% нітратів, 15% вуглецю і 10% сірки, то ракетні двигуни містили 72% нітратів, 24% вуглецю і 4% сірки.

У сучасних твердопаливних ракетах і прискорювачах в якості палива використовуються більш складні суміші, але принцип залишився все той же, давньокитайський. Його достоїнства безсумнівні. Це простота, надійність, висока швидкість ініціації, відносна дешевизна і зручність експлуатації. Для того щоб снаряд стартував, досить запалити тверду горючу суміш, забезпечити приплив повітря - і все, він полетів.

Проте є у такої перевіреної і надійної технології свої недоліки. По-перше, ініціювавши горіння палива, його вже неможливо зупинити, як і поміняти режим горіння. По-друге, необхідний кисень, а в умовах розрідженого або безповітряного простору його немає. По-третє, горіння все одно виникає занадто швидко.

Вихід, який шукали протягом довгих років вчені в багатьох країнах, нарешті, знайшовся. Д-р Роберт Годдард в 1926 році випробував перший рідинний ракетний двигун. Як пальне він використовував бензин, змішуваний з рідким киснем. Для того щоб система працювала нормально протягом хоча б двох з половиною секунд, Годдард довелося вирішити ряд технічних проблем, пов`язаних з насосним нагнітанням реагентів, системою охолодження і керманичами механізмами.

Принцип, за яким побудовані всі рідинні ракетні двигуни, вкрай простий. Усередині корпусу розташовані два бака. З одного з них через змішувальну головку окислювач подається в камеру розкладання, де в присутності каталізатора паливо, яке надходить з другого бака, переходить в газоподібний стан. Відбувається реакція горіння, розпечений газ проходить спочатку звужується дозвукову зону сопла, а потім розширюється надзвукову, куди також подається пальне. У реальності все набагато складніше, дюза потребує охолодження, а режими подачі - високого ступеня стабільності. Сучасні ракетні двигуни в якості палива можуть харчуватися воднем, окислювачем є кисень. Ця суміш вкрай вибухонебезпечна, і найменше порушення режиму роботи будь-якої системи призводить до аварії або катастрофи. Компонентами пального також можуть бути й інші речовини, не менш небезпечні:

- гас і рідкий кисень - вони використовувалися на першому етапі програми носіїв "Сатурн V" у програмі "Аполлон" -

- спирт і рідкий кисень - були задіяні в німецьких ракетах V2 і радянських носіях «Схід» -

- азотний тетраоксид - монометал - гідразин - використовувалися в двигунах «Кассіні».

Незважаючи на складність конструкції, рідинні ракетні двигуни є основним засобом доставки космічних вантажів. Вони використовуються і в міжконтинентальних балістичних ракетах. Режими їх роботи піддаються точному регулюванню, сучасні технології дозволяють автоматизувати процеси, що протікають в їх агрегатах і вузлах.

Однак ракетні двигуни на твердому паливі також не втратили свого значення. Вони застосовуються в космічній техніці як допоміжні. Велике їх значення в модулях гальмування і порятунку.