2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42
ขีปนาวุธเป็นอาวุธประเภทหนึ่งมีมานานแล้ว ผู้บุกเบิกในเรื่องนี้คือชาวจีน ตามที่กล่าวไว้ในเพลงสวดของอาณาจักรซีเลสเชียลเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 "แสงจ้าสีแดงของจรวด" - นั่นคือวิธีการร้องในนั้น พวกเขาถูกตั้งข้อหาดินปืนที่คิดค้นขึ้นในประเทศจีนเดียวกัน แต่เพื่อให้ "ไฮไลท์สีแดง" เปล่งประกายและลูกศรที่ลุกเป็นไฟตกลงบนหัวของศัตรูจำเป็นต้องใช้เครื่องยนต์จรวดแม้ว่าจะเป็นเครื่องยนต์ที่ง่ายที่สุด ทุกคนรู้ดีว่าดินปืนระเบิด และการบินต้องใช้การเผาไหม้อย่างเข้มข้นด้วยการปล่อยก๊าซโดยตรง จึงต้องเปลี่ยนองค์ประกอบของเชื้อเพลิง ในขณะที่วัตถุระเบิดทั่วไปคือไนเตรต 75% คาร์บอน 15% และกำมะถัน 10% เครื่องยนต์จรวดคือไนเตรต 72% คาร์บอน 24% และกำมะถัน 4%
จรวดและบูสเตอร์เชื้อเพลิงแข็งสมัยใหม่ใช้ส่วนผสมที่ซับซ้อนกว่าเป็นเชื้อเพลิง แต่หลักการยังคงเหมือนเดิมในจีนโบราณ ข้อดีของเขาปฏิเสธไม่ได้ สิ่งเหล่านี้คือความเรียบง่าย ความน่าเชื่อถือ ความเร็วสูงของการเริ่มต้น ความถูกและความสะดวกในการใช้งาน เพื่อให้โพรเจกไทล์เริ่มทำงาน ก็เพียงพอที่จะจุดชนวนให้ส่วนผสมของแข็งที่ติดไฟได้ ให้อากาศไหลเวียน เท่านี้ก็บินแล้ว
อย่างไรก็ตามมีเทคโนโลยีที่พิสูจน์แล้วและเชื่อถือได้ดังกล่าวมีข้อเสีย ประการแรก เมื่อเริ่มต้นการเผาไหม้เชื้อเพลิงแล้ว จะไม่สามารถหยุดการทำงานได้อีกต่อไป เช่นเดียวกับการเปลี่ยนโหมดการเผาไหม้ ประการที่สอง จำเป็นต้องใช้ออกซิเจน และในสภาวะที่มีพื้นที่หายากหรือไม่มีอากาศไม่มี ประการที่สาม การเผาไหม้ยังคงดำเนินไปเร็วเกินไป
ในที่สุดเราก็ค้นพบวิธีแก้ปัญหาที่นักวิทยาศาสตร์ในหลายประเทศตามหามานานหลายปีแล้ว ดร.โรเบิร์ต ก็อดดาร์ด ทดสอบเครื่องยนต์จรวดขับเคลื่อนด้วยของเหลวเครื่องแรกในปี 1926 เขาใช้น้ำมันเบนซินผสมกับออกซิเจนเหลวเป็นเชื้อเพลิง เพื่อให้ระบบทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือเป็นเวลาอย่างน้อยสองวินาทีครึ่ง Goddard จึงต้องแก้ปัญหาทางเทคนิคจำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการสูบน้ำรีเอเจนต์ ระบบหล่อเย็น และกลไกการบังคับเลี้ยว
หลักการในการสร้างเครื่องยนต์จรวดของเหลวทั้งหมดนั้นง่ายมาก มีสองถังภายในกรณี จากหนึ่งในนั้นผ่านหัวผสมตัวออกซิไดเซอร์จะถูกป้อนเข้าไปในห้องสลายตัวซึ่งในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาเชื้อเพลิงที่มาจากถังที่สองจะผ่านเข้าสู่สถานะก๊าซ ปฏิกิริยาการเผาไหม้เกิดขึ้น ก๊าซร้อนจะไหลผ่านโซนเปรี้ยงปร้างที่แคบลงของหัวฉีดก่อน จากนั้นจึงเข้าสู่โซนความเร็วเหนือเสียงที่กำลังขยายตัวซึ่งมีการจ่ายเชื้อเพลิงด้วย ในความเป็นจริง ทุกอย่างซับซ้อนกว่ามาก หัวฉีดต้องการการระบายความร้อน และโหมดการป้อนต้องการความเสถียรในระดับสูง เครื่องยนต์จรวดสมัยใหม่สามารถขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจน ตัวออกซิไดเซอร์คือออกซิเจน ส่วนผสมนี้มีการระเบิดอย่างรุนแรงและเป็นการละเมิดการทำงานของระบบใด ๆ เล็กน้อยนำไปสู่อุบัติเหตุหรือภัยพิบัติ ส่วนประกอบเชื้อเพลิงสามารถเป็นสารอื่นๆ ที่ไม่เป็นอันตรายได้เช่นกัน:
- น้ำมันก๊าดและออกซิเจนเหลว - สิ่งเหล่านี้ถูกใช้ในช่วงแรกของโครงการยานยิงดาวเสาร์ V ในโปรแกรม Apollo
- แอลกอฮอล์และออกซิเจนเหลว - ถูกใช้ในจรวด V2 ของเยอรมันและเรือบรรทุกเครื่องบินโซเวียต "Vostok";
- ไนโตรเจนเตตรอกไซด์ - โมโนเมทิล - ไฮดราซีน - ใช้ในเครื่องยนต์ Cassini
แม้การออกแบบจะซับซ้อน แต่เครื่องยนต์จรวดเหลวเป็นวิธีหลักในการขนส่งสินค้าในอวกาศ พวกเขายังใช้ในขีปนาวุธข้ามทวีป โหมดการทำงานของพวกเขาสอดคล้องกับระเบียบข้อบังคับที่แม่นยำ เทคโนโลยีสมัยใหม่ทำให้กระบวนการที่เกิดขึ้นในหน่วยและการประกอบเป็นไปโดยอัตโนมัติ
อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงแข็งก็ไม่ได้สูญเสียความสำคัญไปเช่นกัน ใช้ในเทคโนโลยีอวกาศเป็นตัวช่วย มีความสำคัญมากในโมดูลเบรกและกู้ภัย
