Raket引擎簡單地解釋了:從土星5到Soyuz到Starship

Ein geradezu ikonisches Bild: Eine Rakete strebt dem Weltall entgegen - ohne die hier erklärten Prinzipien wäre das undenkbar. (Quelle: stock.adobe.com - alexyz3d)幾乎是標誌性的圖片:一枚火箭努力朝太空邁進 - 這裡沒有解釋的原理,這是不可想像的。 (來源:Stock.adobe.com -Alexyz3d)

不管我們要到達遠離地上家園的月球,火星還是其他目的地 - 一件事都妨礙了:為了離開人類的搖籃,我們都必須征服重力。

為了使這一成功,通常會有數千噸火箭必須每秒至少11.2公里 - 這對應於每小時約40,000公里。即使對於軌道,它也只有數千個。幾十年來,我們如何成功?

沒有夢,火箭科學!

答案已經有50多年了。因為即使在不久的將來,我們的前往太空的方法也很有趣,我們的空間之路也是如此:火箭發動機。

它們曾經是土星曾經在月球上走了5個步驟的東西,土星用機器人探索,並建造了國際空間站(ISS)。

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火箭發動機 - 壓力

Rakets使用自然的基本原則:壓力均衡。所有織物從高壓的區域流向較低壓力的區域。他也遠離它。

對於火箭,我們在很小的空間中最大化壓力差。首先,我們讓壓力補償能夠完成工作,然後點燃織物將其提升到極端。

留給大自然:純粹的壓力公司

大多數過程是一個過壓的水箱。它被閥門密封。如果打開了這一點,則內容會根據第三牛頓法律流動,並朝相反的方向產生推力。

3。牛頓法

力總是成對出現的。如果一個身體A對另一個身體B(Actio)施加力,則體內B上的身體B上同樣較大但相反的力量A(反應)。

但是結果相當瘦,所以我們補充了另一個坦克。其中沒有燃料,但是一種氧化劑 - 一種允許其他物質氧化的物質。兩者的混合物都可以在燃燒室中點燃。

我們為什麼要那個?每個人都知道這是從熱爐板上用水的鍋中知道的:蓋子下的熱量會產生壓力,因為加熱物質會延伸。因此,每個火箭發動機的核心原理都盡可能高效。這增加了燃燒室中的壓力,從而增加了發動機內部與大氣之間的差異。因此,我們得到了更多的推力。

如果您想在這篇基本文章之後介紹此事,那麼YouTuber和參與者的視頻親愛的mos-mission每天的宇航員。但是,它完全是英語。在下面,您還將找到有關幾乎傳奇的蘇聯火箭發動機的視頻。

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燃料和氧化劑

每種火箭都使用類似於飛機的燃料。一個流行的選擇是RP-1,它與飛機使用的煤油非常相似。另外,也使用氫 - 或與SpaceX Starship一樣,氫的數年越來越多。

氧化劑通常以液態形式使用。如上所述,這確保了燃料完全燃燒。它通常也被冰冷且平穩地將其捕到,因為將必要數量的量放入儲罐中的唯一方法。例外,例如RP-1。室溫液體。兩者都聚集在剛剛引入的燃燒室中,並且是化學或通過單獨產生的火花。

但是,所有純印刷程序(無論有或沒有燃燒)都不適合到達軌道。我們只是沒有足夠的壓力來克服地球的重力。取而代之的是,它們用於演習,例如在船上衛星。

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彌撒成功?如果您現在建議您只是使用更多的引擎,那麼您就是原則上的。因此,火箭將收到更多的推力。

但它的大小也會增加,因此體重。這需要更多的燃料,從而增加重量並使其更加必要 - 惡性循環。因此,我們需要一台發誓從現有坦克發誓的引擎。

渦輪泵:強調軌道

為了增加壓力,我們使用泵。它們被稱為火箭的渦輪燈。它們大大增加了發動機內部的燃料和氧化劑的流動。兩者都沒有能夠自願流動,而是通過力被迫進入燃燒室。

泵由渦輪機驅動,也稱為燃料。那裡燃燒的東西來自兩個已經存在的坦克。

我們必須區分開放燃燒週期,分層燃燒週期和總流量焚化週期。不用擔心,這聽起來比現在復雜。 RFA的螺旋發動機的發動機測試總是很激烈,令人印象深刻:

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開放燃燒週期(開放循環燃氣輪機)

隨著開放燃燒週期,高級產生的廢氣被吹入環境中。因此,有很多潛在的可用能量,因此也丟失了。但是設計相對簡單且經過證實:兩個儲罐與燃燒室的泵連接在一起,以及帶有排氣的單獨連接的渦輪機。

實際示例:開放週期是迄今為止最常見的。今天仍然使用許多著名的火箭:獵鷹9,土星5或阿里安娜和索蘇茲。德國內部開發項目是ISAR航空航天的Aquila,用於您的頻譜火箭。

分層燃燒週期(封閉的燃燒週期)

當燃燒週期關閉或分層時,燃燒器室燃燒器的廢氣再次被餵食並燃燒。這不僅更有效,而且更環保。桿可以發射氧化劑或燃料。不燃燒的東西被導致燃燒室,並與靜態液體對應物混合併發炎。

實際示例:航天飛機的主要引擎和NASA的太空發射系統屬於該組(RS-25)。此外,當他們兩個人掌握了與Vulcan的第一次飛行時,藍色的原點是4發動機最近達到了一個里程碑和軌道。否則,來自德國的有抱負的人將很快開始撰寫歷史。

螺旋引擎,歐盟的首映式

火箭工廠奧格斯堡(RFA)近年來成立於2018年,設計了自己的軌道火箭RFA-ONE。螺旋作為驅動器是歐盟的首映式,也是當今的特殊功能。到目前為止,舊世界的所有代表的起源是前蘇聯地區。德國在RFA技術先驅的螺旋螺旋中在大陸上。

Helix使用氧氣作為氧化劑,RP-1用作燃料,Pilinger由氧氣驅動。根據新的太空公司的說法,RFA-ONE的第一次飛行應在2024年末進行 - 如果一切順利。自2022年夏天以來,得益於所有必要測試的結論,它已經準備好運營了。

螺旋發動機,這裡是旋轉的肖像格式,因此可以在橫視視圖中看到更多細節 - 由兩個側面顯示。來源:RFA

同時,即使俄羅斯也很少使用分層的內燃週期板質子貨運信號(RD-253)。直到俄羅斯對烏克蘭的襲擊戰爭,美國為Atlas V和Antares發動了俄羅斯封閉式循環發動機,以RD-170系列進口。

星際飛船和猛禽:總河流控制週期(全流量Stagg燃燒週期)

但是,聖杯化學發動機是燃燒週期的總流量。在每種情況下,也通過氧氣或燃料操作的骨盆燃料也驅動渦輪機。這兩個廢氣完全被帶入燃燒室。

這種方法的決定性優勢是氧氣和燃料到達氣態。這最大化了潛在的推力。

到目前為止,SpaceX與您的猛禽一起出現在飛船上,而超級助推器的第一階段(這是第一階段)一直是全球唯一成功飛行過這樣的引擎的人。 2024年3月14日,第一個星艦終於在猛禽引擎的幫助下到達了軌道。

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