مقاله در مورد موتور راکت

موتور راکت
موتورهای از نوع راکت ها با موتورهای جت گرمایی دیگر از نظر اینکه سوخت و اکسید کننده خود را حمل می کنند متفاوت می باشند. در نتیجه در حالیکه موتورهای جت گرمایی دیگر برای احتراق خود به اکسیژن اتمسفر نیاز دارند موتورهای راکت از آن مستقل می باشند. از این رو موتورهای راکتی جذاب ترین نوع هستند.

گرچه حقیقتهای عملی دیگر نیز وجود دارد که از مفید بودن این موتور می کاهد. بنابراین هدف از این متن بحث در مورد پایه و اساس ساختار و عمل و کاربرد آن با در نظر گرفتن سایر انواع موتورهای گرمایی به خصوص آنهایی که در این متن آمده اند می باشد.

همچنین موتورهای از نوع راکت از نظر نوع سوخت به کار رفته در آنها طبقه بندی شده اند.

بنابراین با روشن کردن این موضوع تمام این نوع موتورها به دو گروه اصلی تقسیم می شوند. یکی از آنها گروهی است که از سوخت مایع و دیگری از سوخت جامد استفاده می کنند.

تئوری ساختاری که حاکی بر دستور العمل موتور راکتی می باشد ممکن است به صورت مساوی توسط هر دو نوع سوخت جامد و مایع موتور راکت تامین شود.

تئوری دستورالعمل این موتور در ابتدا به منظور فهم روشنتر از بعضی از پارامترهای عملی که بعداً از آنها در اجزایی که انواع گوناگون موتورهای راکتی را توضیح می دهند، توسعه پیدا خواهد کرد.

مختصری از تاریخچه
عمل رانش جت راکت برای قرنهاست که تشخیص داده شده است. تاریخچه ثبت شده حاکی از این است که راکتها ابتدا توسط چینی ها و عربها در قرن 13 و14 مورد استفاده قرار گرفتند. از اوایل شروع استفاده از راکتها بین استفاده در زمان جنگ به عنوان اسلحه و در زمان صلح برای علامت دادن و آتش بازی نوسان پیدا کرده است.

جالب به ذکر است که راکتهایی که مواد منفجره آتش زا را به مسافت 2 مایل حمل می کردند در جنگ سال 1812 استفاده شدند.

گرچه به کارگیری آنها به عنوان اسلحه عملاً حذف شده است در اواخر قرن 19 توسط پیشرفتهایی که در ساخت توپخانه ها به عمل آمد از راکت با دقت بیشتری استفاده شد. همچنین راکت به مقدار جزئی در جنگ جهانی اول توسط پیشرفتهای چشمگیر که توسط تحقیقاتی که درآن زمان به کار می رفت به کار گرفته شد.

در جنگ جهانی دوم راکت به عنوان اسلحه تهاجمی عمده توسط همه قدرتهای جنگ به کار گرفته شد.

موشکها و اسلحه های نشات گرفته از راکت در نقطه ای که ممکن است به طور موثری در عملیات نظامی به کار روند پیشرفت کرده اند.

کاربردهای موتور راکت:
رانش راکت، در این زمان نباید به عنوان رقیب هواپیماهای ملخ دار در نظر گرفته شود. ولی به عنوان منبع قدرت برای دستیابی به مقاصد دست نیافتنی با روشهای دیگر رقابت می کند.

آلمانیها از رانش راکت برای دستیابی با سرعت بالای مادون صوت، کوتاه برد(ME.163)حائل و (V-2) موشک انداز استفاده کردند.

در این کشور هم اکنون از موتور راکت استفاده می شود و تحت آزمایشهایی برای افزایش میزان کاربرد آنها می باشد.

برخی از این کاربردها عبارتند از:

1ـ راکتهای توپخانه

2ـ راکتهای ضد تانک( بازوکا)

3ـ همه نوع سلاحهای هدایت شونده

4ـ راکتهای پرتاب شونده از هواپیما
5ـ موتور جت برای برخاستن لحظه ای هواپیما

6ـ موتورهایی برای سلاحهای هدایت شونده دوربرد در سرعت بالا و هواپیماهای بی خلبان

7ـ عمده ترین کاربرد برای موتورهای رانش هواپیماهای transonic مانند D-558 می باشد.

مجدداً لازم به ذکر است که موتور راکت با دیگر موتورهای رانش جت به دلیل اینکه جرم کلی گاز توسط سوختهایی که در موتور حمل می شوند تولید می شود متفاوت می باشد.

بنابراین راکت ارتباطی با هوای اتمسفر برای تهیه اکسیژن برای احتراق ندارد. از آنجایی که راکت اکسیدایزر خود را حمل می کند مصرف سوخت خیلی بالایی دارد.

تئوری مقدماتی عملیات:
شکل (1ـ18) یک دیاگرام شماتیک از اجزای مقدماتی یک موتور راکت که دارای سوخت مایع bi-propellant می باشد را به نمایش می گذارد . آن شامل یک سیستم تزریقی محفظه احتراق، خروجی نازل می باشد.

اکسید کننده و سوخت در محفظه احتراق می سوزند و فشار بالا تولید می کنند. فشار تولید شده تحت تسلط نرخ وزن، جریان سوخت، خواص شیمیایی سوختها و . . . . می باشد.

گازها با سرعت مادون صوت از شیپوره به اتمسفر پخش می شوند. نازل انرژی فشار گازها را به انرژی جنبشی تبدیل می کند.

عکس العمل پخش شدن گازهای با سرعت بالا نیروی جلوبرندگی (Thrust) را در موتور راکت به وجود می آورد. تراست توسعه پیدا کرده نتیجه نیروهای فشاری می باشد که بر مبنای سطوحهای درونی و خارجی موتور راکت کار می کند. نتیجه نیروهای داخلی که بر موتور عمل می کنند، مطابق زیر می باشد.