Was ist ein Raketenmotor?
Ein Raketenmotor ist eine Art Strahlmotor, was bedeutet, dass es sich um einen Reaktionsmotor handelt, der den Schub erzeugt, indem ein Hochgeschwindigkeits-Gasstrom in das Gegenteil der gewünschten Reiserichtung entlädt und sich aufgrund der Impulserhaltung nach vorne treibt. Das Unterscheidungsmerkmal einer Rakete ist, dass sein treibender Strahl ausschließlich aus der treibenden Masse des Motors hergestellt wird, wobei keiner davon aus der äußeren Umgebung entnommen wird. Dies unterscheidet sich von anderen Formen von Jet -Motoren wie Turbojets, Turbofanen und Ramjets, die ihren Kraftstoff mit Druckluft aus der Atmosphäre mischen, um ihren Kraftstoff zu versengen und einen Jet zu produzieren. Die Raketenmotor -Technologie ist für das Weltraumflug von entscheidender Bedeutung, da Raketen außerhalb einer Atmosphäre arbeiten können. Raketen werden auch für Zwecke wie Feuerwerk, Waffen und Hochgeschwindigkeitsflugzeuge verwendet.
Es gibt verschiedene Formen des Raketenmotors. Der am häufigsten verwendete Typ wird als chemische Rakete bezeichnet. Eine chemische Rakete wird durch chemische Reaktionen in ihrem Vorbild nach vorne angetriebenLlant, der Wärme erzeugt und einen Strom von Hochgeschwindigkeitsabgasen erzeugt, der von der Rückseite der Rakete entladen wird. Jede chemische Rakete trägt eine brennbare Treibmittelsubstanz als Kraftstoffversorgung. Dies wird mit einer noch brennbareren Substanz kombiniert, die Initiatorin oder Zündung genannt wird. Der Initiator wird normalerweise durch einen elektrischen Funken oder eine pyrotechnische Ladung entzündet, und die Wärme wiederum entzündet das Treibmittel, der brennt, um einen treibenden Abgasstrahl zu erzeugen.
Die Treibmittelchemikalien können Feststoffe, Flüssigkeiten oder Feststoffe in Kombination mit Flüssigkeiten oder Gasen sein. In einer festen Brennstoffrakete wird das feste Treibmittel, das Getreide genannt, zusammen mit oxidierenden Chemikalien aufbewahrt, die als Initiator dienen, während Flüssigkeits-Brennstoff-Raketen das flüssige Treibmittel und den Initiator in getrennten Panzern speichern, bis es Zeit ist, sie in die Brennkammer zu befreien, um sich zu mischen. Hybrid -Kraftstoffraketen verwenden ein festes Treibmittel, das ist ThEN gemischt mit einem flüssigen oder gasförmigen Initiator, das in einem separaten Tank gespeichert ist, bis er verwendet werden kann.
Der häufigste feste Kraftstoff, der heute verwendet wird, wird als Ammoniumperchlorat -Verbundtreibungsmittel (APCP) bezeichnet, das sich auf eine Reihe verschiedener chemischer Gemische bezieht, die sowohl das Treibmittel als auch den Initiator enthalten. APCP umfasst üblicherweise das Oxidationsmittel -Ammoniumperchlorat (NH 4 clo 4 ), elastische Polymere, die als Elastomere bezeichnet werden, und Aluminiumpulver oder andere Metalle. Flüssige Raketenträger bestehen häufig aus flüssigem Sauerstoff, gemischt mit raffiniertem Kerosen oder flüssigem Wasserstoff oder aus Dinitrogen -Tetroxid (n 2 o 4 ), gemischt mit Hydrazin (n 2 h 4 ) oder eines seiner Derivate.
Feststoff-Raketen waren die erste Form des Raketenmotors, wurden jedoch größtenteils durch effizientere Flüssigkeits-Brenn- und Hybridkonstruktionen ersetzt. Sie werden jedoch immer noch üblichKleine Nutzlasten in die Umlaufbahn oder als Nahrungsergänzungsmittel zu einer Flüssigkeits-Brennstoff-Rakete, um die Nutzlastkapazität zu erhöhen. Zum Beispiel verwendet das Space Shuttle eine einzelne große Flüssigkeits-Brennstoff-Rakete, die von zwei kleineren Raketen mit festem Brennstoff flankiert wird, um den Umlauf zu erreichen.
Eine thermische Rakete verwendet ein Treibmittel, das von einer externen Wärmequelle und nicht durch chemische Reaktionen im Treibmittel selbst erhitzt wird. Heißwasserraketen, auch Dampfraketen genannt, verwenden Wasser als Treibmittel, indem sie es erhitzt, um Dampfstriche zu produzieren. Diese werden häufig in sehr Hochgeschwindigkeits-Landfahrzeugen wie Drag-Rennfahrern eingesetzt. Elektrothermische Raketen verwenden elektrische Felder, um ein erhitztes Plasma zu erzeugen, wodurch das Treibmittel dann erwärmt wird, um einen Strahl zu erzeugen. Elektroothermische Raketen sind nützlich, um kurze Schubstöße zu erzeugen und häufig für Zwecke wie Höhenkontrolle in Satelliten verwendet.
Es wurden mehrere andere Arten von thermischen Raketen vorgeschlagen und können schließlich verwendet werden. Eine Solarthermie -Rakete würde Solarenergie als Wärmequelle verwenden, eitSie, indem sie das Treibmittel direkt der Sonne Strahlung ausgesetzt oder mit Sonnenenergie eingesetzt wird, um einen Wärmetauscher mit Strom zu versorgen, der den Treibmittel erhitzen würde. Die Sonnenenergie würde durch Spiegel oder Linsen gesammelt und konzentriert, um genügend konzentrierte Wärme zu liefern. Ein thermischer Raketenmotor könnte auch durch Energie, die von einer externen Quelle über Laser- oder Mikrowellenstrahlen übertragen werden, angetrieben werden. Eine thermische Rakete mit nuklearem Anteil könnte sein Treibmittel mit der Energie eines Kernreaktors oder aus dem Zerfall radioaktiver Isotope erhitzen.