Silnik rakietowy
Silnik rakietowy to urządzenie, które wytwarza siłę poprzez wypychanie gazów z dużą prędkością z dyszy. Silniki rakietowe spalają substancje chemiczne, takie jak ropa naftowa i ciekły tlen przy bardzo wysokim ciśnieniu i temperaturze, aby przekształcić energię chemiczną w ruch. W niektórych przypadkach (np. rakiety NASA) wytworzona siła może wynosić ponad 1.000.000 funtów siły (4.400.000 niutonów).
Wąż ogrodowy pokazuje, jak poruszający się płyn może wytworzyć siłę. Kiedy wąż jest podkręcony, będzie się wił dookoła, chyba że zostanie zatrzymany. Wydobywająca się woda tworzy siłę na wężu, tak jak gazy w silniku rakietowym naciskają na silnik rakietowy.
RS-68 w trakcie testowania.
Ciecze, ciała stałe i hybrydy
Niektóre silniki rakietowe spalają paliwa ciekłe, podczas gdy inne spalają paliwa stałe. Silniki rakietowe na paliwo stałe są czasami nazywane "silnikami rakietowymi".
Silniki rakietowe na paliwo ciekłe często wymagają skomplikowanych pomp i zaworów, aby prawidłowo przemieszczać (i zwiększać ciśnienie) cieczy ze zbiornika paliwa do właściwego silnika. Urządzenia te muszą pracować w ekstremalnych temperaturach i ciśnieniach. Ciekły tlen jest bardzo zimny (-223˚C), podczas gdy silnik jest bardzo gorący (3000˚C), a ciśnienie jest często setki razy wyższe niż normalne ciśnienie powietrza. Ze względu na te warunki, silniki rakietowe na paliwo ciekłe są często bardzo skomplikowane i wymagają bardzo specjalistycznych materiałów (metali, ceramiki, itp.).
Silniki rakietowe na paliwo stałe mają paliwo (zwane propelentem) jako stałą mieszaninę utleniacza i paliwa. Utleniacz wspomaga spalanie paliwa, podobnie jak tlen wspomaga spalanie. Wspólnym utleniaczem jest sproszkowany nadchloran amonu, natomiast wspólnym paliwem jest sproszkowany metal aluminium. Te dwa proszki są sklejone razem z trzecim składnikiem znanym jako spoiwo. Spoiwo jest gumowatym ciałem stałym, które również spala się jako paliwo. Ten prosty pomysł sprawia, że silniki rakietowe na paliwo stałe są tańsze, ale nie można ich wyłączyć lub kontrolować i są bardziej narażone na eksplozję niż silniki rakietowe na paliwo ciekłe. Rakiety na paliwo stałe mają również mniejszy impuls właściwy, dlatego muszą być cięższe, aby wynieść na orbitę ten sam ładunek.
Rakiety wojskowe powszechnie używają rakiet na paliwo stałe, ponieważ mogą one być utrzymywane w gotowości przez wiele lat. Wiele wyrzutni satelitarnych używa rakiet na paliwo stałe podczas startu, ale rakiety na paliwo ciekłe przez większą część lotu.
Hybrydowe silniki rakietowe łączą w sobie te dwie koncepcje. Oba materiały pędne są różnymi stanami skupienia materii, często są to ciekłe utleniacze i stałe paliwa. Nie są one zbyt często używane, ale mogą być bezpieczniejsze niż silniki rakietowe na paliwo stałe lub ciekłe.
| Specyfikacje silników rakietowych na paliwo ciekłe | ||||||||||||||
|
| RL-10 | HM7B | Vinci | KVD-1 | CE-7.5 | CE-20 | YF-75 | YF-75D | RD-0146 | ES-702 | ES-1001 | LE-5 | LE-5A | LE-5B |
| Kraj pochodzenia | ||||||||||||||
| Cykl | Ekspander | Generator gazu | Ekspander | Spalanie stopniowe | Spalanie stopniowe | Generator gazu | Generator gazu | Ekspander | Ekspander | Generator gazu | Generator gazu | Generator gazu | Cykl odpowietrzania ekspandera | Cykl odpowietrzania ekspandera |
| Siła nacisku (vac.) | 66,7 kN (15,000 lbf) | 62,7 kN | 180 kN | 69,6 kN | 73 kN | 200 kN | 78,45 kN | 88,26 kN | 98,1 kN (22 054 lbf) | 68,6kN (7,0 tf) | 98kN (10,0 tf) | 102,9kN (10,5 tf) | r121,5kN (12,4 tf) | 137,2kN (14 tf) |
| Proporcje mieszanki | 5.2 | 6.0 | 5.2 | 6.0 | 5.5 | 5 | 5 | |||||||
| Współczynnik dyszy | 40 | 100 | 80 | 80 | 40 | 40 | 140 | 130 | 110 | |||||
| Isp (vac.) | 433 | 444.2 | 465 | 462 | 454 | 443 | 438 | 442 | 463 | 425 | 425 | 450 | 452 | 447 |
| Ciśnienie w komorze :MPa | 2.35 | 3.5 | 6.1 | 5.6 | 5.8 | 6.0 | 3.68 | 7.74 | 2.45 | 3.51 | 3.65 | 3.98 | 3.58 | |
| LH2 TP obr. | 125,000 | 41,000 | 46,310 | 50,000 | 51,000 | 52,000 | ||||||||
| LOX TP obr. | 16,680 | 21,080 | 16,000 | 17,000 | 18,000 | |||||||||
| Długość m | 1.73 | 1.8 | 2.2~4.2 | 2.14 | 2.14 | 2.8 | 2.2 | 2.68 | 2.69 | 2.79 | ||||
| Ciężar w stanie suchym kg | 135 | 165 | 280 | 282 | 435 | 558 | 550 | 242 | 255.8 | 259.4 | 255 | 248 | 285 | |
