Raketmotor: Vilken typ av förbränningsmotor är det?
En raketmotor är en typ av reaktiv motor som inte påverkas av den yttre miljön, tack vare att den bär bränsle och ett oxidationsmedel i sin reservoar.
Den här artikeln kommer kortfattat att undersöka hur en raketmotor fungerar, dess historia och möjliga typer.
Innehållsförteckning
Begreppet en raketmotor
Konceptet med en raketmotor är ganska okomplicerat. När arbetsämnet (bränsle och oxidationsmedel) förbränns bildas rökgaser som lämnar förbränningskammaren genom motorns utloppsmunstycke med mycket hög hastighet.
När avgaserna lämnar motorn skapar de en kraft baserad på lagen om verkan och reaktion och därför, baserat på lagen om bevarande av momentum i Newtons 3:e lag - rör sig kroppen i motsatt riktning mot riktningen för utflödet av avgaser.
Reaktionsmotor: Visste du vilken typ av motor det är?
Enkelt uttryckt, maskinen som denna motor är ansluten till drivs i motsatt riktning mot att avgaserna lämnar motorns utloppsmunstycke. Effekten av avgaserna som lämnar motorns utloppsmunstycke kallas raketmotorns dragkraft. Den är direkt proportionell mot produkten av massan av avgaserna och deras utloppshastighet.
Hur fungerar en raketmotor?
Explosionen av arbetsämnet sker under stort tryck. Bränslet och oxidationsmedlet komprimeras i förbränningskammaren. Ett avsmalnande utloppsmunstycke leder från förbränningskammaren, tack vare vilket hastigheten på utsläppet av rökgaser ökar. Munstycket kan dock inte vara för smalt så att materialet som det är tillverkat av inte blir termiskt överbelastat (smälta).
Den grundläggande skillnaden mellan en raketmotor och andra förbränningsmotorer är att en raketmotor inte drar oxidationsmedel från atmosfären under sitt arbete, utan har, förutom bränsle, tillgång till oxidationsmedel som den bär med sig. Eftersom denna motor bär sin energikälla kan den även arbeta i yttre rymden (vakuum).
Bensin och dieselmotor: Hur skiljer de sig åt?
En annan skillnad är att maskinen, som drivs av en raketmotor, inte drivs av mekaniskt arbete, som med gnista eller dieselmotorer som driver bilar, utan av reaktionseffekten av avgaser.
Dessutom, förutom vissa hjälpsystem som pumpen, munstycksrotation, etc., innehåller raketmotorn inte rörliga delar som är nödvändiga för vanliga förbränningsmotorer (kolvar, vevaxel, kamaxel och andra komponenter). Därmed har raketmotorn en särställning bland andra förbränningsmotorer.
Raketmotordrift i ett nötskal
- Den hämtar inte arbetsämnet från atmosfären
- Motorns användbara effekt är inte mekaniskt arbete, utan reaktionseffekten från avgaserna
- Förutom vissa hjälpsystem innehåller den inte rörliga delar
Baserat på bränslets tillstånd kan raketmotorer delas in i två kategorier: motorer med flytande och fast bränsle.
Raketmotor för flytande drivmedel:
En raketmotor för flytande drivmedel drivs av en blandning av bränsle och oxidationsmedel i förbränningskammaren. Arbetsämnet blandas alltså i förbränningskammaren, där det antänds under högt tryck.
Kombinationer av bränslen och oxidationsmedel för raketmotorer för flytande drivmedel:
Oxidationsmedlet behöver inte alltid vara syre; det kan också vara andra molekyler med överskott av syre, såsom flytande väte eller kolväteblandningar. De vanligaste kombinationerna av arbetsämnet är:
- Flytande väte och flytande syre
- Flytande syre och fotogen
Utöver dessa kombinationer används andra bränslen och oxidationsmedel, och varje kombination har fördelar och nackdelar.
Raketmotor med fast drivmedel
En raketmotor som drivs av fast bränsle drivs av en bränsleblandning i form av spannmål, som förutom bränsle innehåller ett oxidationsmedel. Arbetsämnet för denna motor lagras i förbränningskammaren. Fördelen med fastbränslemotorer är utmärkt lagringsbarhet och beredskap för användning. Å andra sidan är en stor nackdel att denna typ av motor inte går att stänga av.
Den första antändningen av arbetsämnet startar hela reaktionen, som slutar först när arbetsämnet inte är helt uttömt. Det är därför denna motor oftast används som en hjälpstartmotor för skyttlar eller flygplan.
Hybrid raketmotor:
Det är en raketmotor där en av komponenterna, antingen bränsle eller oxidationsmedel, är i flytande tillstånd och den andra komponenten är i fast tillstånd.
En raketmotor används huvudsakligen för att driva fram:
- militärraketer
- rymdraketer
- rymdfärjor
- satelliter och rymdsonder
- flygplan
- som hjälpmotor för flygplan
Även om raketmotorn inte används för att köra bilar, var det några galna människor som utrustade sina fordon med den här typen av motor, som du kan läsa om i vår artikel: Reaktionsmotorn: Visste du vilken motor det är?