موضوع مقاله: موتور راکت | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # موتور راکت | مقدمه: دلیل نیمه شفاف بودن خروجی این موتور این است که اکثر خروجی آن فقط بخار فوق گرم (Superheat) به اضافه مقداری هیدروژن نسوخته است. | ## بخش 1: موتور راکت | موتور راکت از پیشران راکت به عنوان جرم واکنش برای ایجاد جت پرسرعت سیال پیشران استفاده می‌کند که معمولاً این سیال خروجی گازهای داغ است. موتورهای راکت، موتورهای واکنشی هستند که مطابق با قانون سوم نیوتن، نیروی پیشرانه تولید می‌کنند. در مقایسه با سایر موتورهای جت، موتورهای راکت سبک‌ترین و دارای بیشترین نیروی پیشرانه هستند ولی راندمان مصرف پیشران آنها کمترین می‌باشد. تاریخچه استفاده از راکتها فقط به ارتش و جنگ ختم نمی‌شود، بلکه از آن برای ارسال ماهواره یا سفینه‌های فضایی و مکتشف نیز استفاده می‌گردد. در این هنگام چینی‌ها از سلاح‌هائی به نام «تیرهای آتش» برای محاصره و سقوط «قلعه کیفینگ» استفاده کردند. سیر تحولی رشد در سال ۱۲۸۵ راکت‌ها در «کولوگن» اروپا مورد استفاده قرار گرفتند و از آن تاریخ تا به حال به عنوان یک اسلحه مورد توجه می‌باشند. از میان جنگ‌های معروفی که در آن‌ها از راکت به عنوان اسلحه استفاده شد، می‌توان جنگ‌های «سرنیگاپاتا» در هند و در سالهای ۱۷۲۲ و ۱۷۹۹ جنگ‌های «بولوگن»، در سال ۱۸۰۶ جنگ «دانزیگ» و جنگ «کپنهاگ» در ۱۸۰۷ و همچنین حمله انگلیس در «فورت مک هنری» را نام برد. در طی جنگ جهانی دوم، چند کشور از جمله ایالات متحده آمریکا با موفقیت از مقرهای پرتاب چند راکته استفاده کردند. راکت‌هائی که در جنگ «استالینگراد» توسط شوروی بکار گرفته شدند، در طی جنگ دوم جهانی توسط آمریکا در اختیار شوروی قرار گرفته بودند. گادارد چندین سال سعی کرد تا ایده‌های خود را به دولت آمریکا بقبولاند و وسایل مورد نیاز خود را تهیه کرد. گدارد و «چارلز لیندبرگ» بالاخره توانستند تعدادی راکت سوخت مایع که با بنزین و اکسیژن مایع تغذیه می‌شدند را ساخته و با موفقیت به پرواز درآورند. تقریباً در همین زمان چند دانشمند آلمانی به رهبری «هرمان اوبرت» بر روی موتورهای سوخت مایع کار می‌کردند. «ورنر فون براون» که بعدها اسیر شده و به آمریکا منتقل شد، با این گروه همکاری می‌کرد. ون براون بعدها در آمریکا رهبری دانشمندان آمریکایی را که بر روی پروژه راکت سوخت مایع کار می‌کردند، بر عهده گرفت. | ## بخش 2: موتور راکت | در پایان جنگ جهانی دوم راکت‌های وی-۲ که توسط براون در آلمان طراحی شده بود، به سمت انگلستان پرتاپ شده و قدرت و کفایت خود را به اثبات رساندند. گازهای داغ در قسمت گلویی مختنق (Choke) می‌شوند که در کنار عوامل دیگر تعیین‌کننده رانش تولید شده می‌باشد. یک موتور راکت که با سوخت مایع کار می‌کند، شامل تزریق‌کننده، اتاقک احتراق، گلوگاه و شیپور می‌باشد. بخش پشتی اتاقک انفجار یا احتراق که محل تزریق سوخت است را اینجکتور یا تزریق‌کننده می‌نامند. لایه داخلی اتاقک احتراق دارای جداری تو خالی است که گاز خنک‌کننده‌ای در آن جریان دارد. شیپور در قسمت عقب دارای شکلی همگرا بوده و ایجاد گلو می‌کند و در قسمت جلو شکلی واگرا داشته و تولید دهانه بزرگ خروجی را می‌نماید. یک ترکیب جامد از سوخت-اکساینده در داخل راکت قرار می‌گیرد که در مرکز آن یک سوراخ استوانه ای وجود دارد. گازهای داغ در قسمت گلویی مختنق (Choke) می‌شوند که در کنار عوامل دیگر تعیین‌کننده رانش تولید شده می‌باشد. این نوع از راکت که در مقایسه با راکت‌های سوخت مایع از ساختار ساده‌تری برخوردار است از قسمت‌های گرین سوخت، محفظه احتراق، کلاهک، باله‌ها، و نازل که همان موتور راکت است تشکیل شده سوخت جامد بر اثر سوختن تبدیل به گاز شده و در نازل دِلاوال ابتدا سرعت آن در گلوگاه نازل به سرعت صوت رسیده سپس در قسمت واگرای بعدی سرعت آن از سرعت صوت بیشتر شده و بر اساس قانون پایستگی تکانه گاز خروجی باعث پیشرانی راکت می‌شود. از راکت‌های سوخت جامد بیشتر در راکت‌های کوتاه برد یا در راکت‌های کمکی ماهواره‌ها که از راکت اصلی جدا می‌شود استفاده می‌شود. پمپ مواد سوختی معمولاً پمپ مواد سوختی در هر موتور راکت شامل یک توربین گازی است که دو پمپ سانتریفیوژی (گریز از مرکز) که بر روی شافت (محور) همان توربین سوار است را می‌گرداند. جنس توربین گازی و لوله سفید آن از آلیاژ نیکل است که در مقابل حرارت زیاد مقاوم می‌باشد. بدنه پمپ مواد سوختی و پروانه‌های آن‌ها از آلیاژ آلومینیوم ساخته می‌شود تا از وزن آن‌ها کاسته شود. سیستم اشتعال در موتورهای سوخت مایع راکت سیستم اشتعال در راکت‌های سوخت مایع می‌تواند یک سیستم جرقه زنی الکتریکی یا یک سیستم هیپرگولیک باشد. | ## بخش 3: موتور راکت | در سیستم الکتریکی، سوخت و اکسیدکننده به صورت پودر به اتاقک احتراق تزریق شده و پس از مخلوط شدن توسط جرقه‌های الکتریکی مشتعل می‌شوند. در همه اینجکتورها سوخت و اکسیدکننده به هنگام خروج به خوبی و به‌طور کامل با هم مخلوط می‌شوند. در بعضی از اینجکتورها سوخت و اکسیدکننده پس از ورود به اتاقک با هم مخلوط می‌شوند. در روش دیگر، سوخت و مایع اکسیدکننده بر روی صفحاتی که در مقابل اینجکتور تعبیه شده‌اند، پاشیده می‌شوند. برای موتورهای راکت سوخت مایع انواع بسیاری سوخت و اکسیدکننده وجود دارد، اما باید توجه داشت که خصوصیات این مواد با هم متفاوتند. از مواد اکسیدکننده می‌توان اکسیژن مایع، فلورین، پراکسید هیدروژن، اسید نیتریک سفید دودکننده و کلرین را نام برد. برای مثال اکسیدکننده فلورین در ترکیب با آمونیاک ترکیب بسیار قابل احتراقی را تولید می‌کند. کار با مواد سوختی مایع تکنسین یا تعمیرکار راکت که مسئول مواد سوختی راکت است، باید به‌طور کامل با تکنیک‌های این موضوع آشنا باشد. برای مثال اکسیژن مایع همیشه در دمای کم نگهداری می‌شود و در صورت تماس با ترکیبات آلی و بافت‌های زنده بلافاصله آن‌ها را منجمد می‌کند و به همین دلیل هرگز نباید اکسیژن مایع با پوست تماس پیدا کند، زیرا در اثر تبخیر شدید و گرفتن مقدار زیادی از دمای پوست باعث صدمه زدن به آن می‌شود. طبق قانون سوم نیوتن نیرویی مساوی و در جهت عکس گازهای خروجی به راکت وارد می‌شود که باعث شتاب گرفتن و ایجاد سرعت‌های بالا می‌شود. موتورهای راکت در راکت‌های نظامی مانند راکت‌های هوا به هوا (ای‌ای‌ام)، زمین به هوا (اس‌ای‌ام)، هوا به زمین (ای‌اس‌ام)، زمین به زمین (اس‌اس‌ام) و غیره استفاده می‌شود. موتورهای راکت که در راکت‌های رزمی بکار می‌رود هم از نوع سوخت مایع و هم از نوع سوخت جامد می‌باشد. | ## جمع‌بندی | موتور راکت (نازل) در همهٔ راکت‌ها اعم از سوخت مایع و جامد از نازل دِلاوال (نازل همگرا-واگرا) استفاده می‌شود این نازل از سه قسمت همگرا، دهانه، واگرا ساخته شده گازهای حاصل از سوختن سوخت با فشار بالا و دمای بالا وارد قسمت همگرا می‌شود سرعت گاز زیاد می‌شود تا جایی که در دهانه راکت سرعت آن به سرعت صوت می‌رسد در قسمت و وارد قسمت واگرا می‌شود در این قسمت به دلیل خاصیت خاص گازها در سرعت‌های بالاتر از سرعت صوت حالت تغییر سرعت بر اثر تغییر سطح مقطع برعکس شده و سرعت به جای کم شدن زیاد می‌شود بدین ترتیب سرعت گازهای خروجی به بالاتر از سرعت صوت می‌رسد.