صفحه 1 از 1

موتور موشک و قطعات آن

ارسال شده: پنج‌شنبه ۱۴۰۰/۴/۳ - ۱۶:۵۸
توسط rohamjpl
از کدام موتور در موشک استفاده می شود؟
متداول ترین موتور موشکی نوع شیمیایی است که در آن گازهای خروجی داغ با احتراق شیمیایی تولید می شود. مواد شیمیایی یا پیشرانه ها دو نوع هستند ، سوخت و اکسید کننده مربوط به بنزین و اکسیژن در موتور اتومبیل. برای احتراق هر دو مورد نیاز است. ممکن است مواد شیمیایی جامد یا مایع باشند.تصویر
راکت سوخت جامد: موشک با سوخت جامد موشکی است که نیروی محرکه آن از خروج گازهای داغ ناشی از سوختن یک ماده جامد تأمین می‌شود.
راکت سوخت جامد شامل چهار قسمت: بدنه، خرج، آتش زنه و نازل می‌باشد.
بدنه (Casing): به‌صورت ظرفی سوخت جامد را که خرج نامیده می‌شود، در داخل خود جای می‌دهد و ضمن محافظت، بعد از عملکردن آتشزنه به‌عنوان محفظه‌ی احتراق عمل می‌کند.تصویر
آتشزنه (Ignition Charge): باعث سوختن خرج در زمان پرتاب راکت می‌شود. (بهترین مکان برای قرارگرفتن آتش زنه نوک موشک می‌باشد؛ زیرا در این صورت سوخت از داخلی‌ترین قسمت می‌سوزد و بنابراین مقدار گازهای گداخته شده در محفظه افزایش‌یافته و تِراست، افزاینده خواهد بود)
نازل (Nozzle): باعث تجمع گازها در داخل محفظه‌ی احتراق شده و طوری شکل داده می‌شود که باعث تسریع در خروج گازها، هنگامی که محفظه‌ی احتراق را ترک می‌کنند، می‌شود.
خرج (Charge): سوخت یا خرج ترکیبی شیمیایی است که پس از احتراق، گازهای گداخته تولید می‌کند که این گازهای گداخته شده از شیپور یا همان نازل موشک با سرعت زیاد خارج می‌شوند. (سوخت به کار رفته در موشک را خرج پرتاب می‌نامند.)
پیشرانه جامد
مخلوط شیمیایی شامل سوخت و اکسیدکننده است که با سوختن، در موشک‌ها نیروی پیشران (یا تراست) ایجاد می‌نماید.
سوخت: سوخت مادهای است که وقتی میسوزد یا با اکسیژن ترکیب می‌شود و برای پیشران نیروی پیشرانش ایجاد می‌کند.
اکسید کننده: کسیدکننده عاملی است که برای در امیختن با سوخت، اکسیژن یا ماده اکسیدکننده - که همیشه اکسیژن نیست - آزاد می‌نماید.
پیشرانه‌های جامد: این ترکیبات دارای شتاب سوزش بالایی هستند و گازهای داغ ناشی از سوزش آنها، هنگام پرتاب از بخش استوانه ای و شیپوره (نازل)، نیروی پیشران (تراست) مورد نیاز را ایجاد می‌نمایند. هنگامیکه پیشران شروع به کار میکند، پیشرانه ی جامد از بخش میانی به سمت کناره شروع به سوزش می‌نماید. شکل کانال میانیِ تعبیه شده در میانِ پیشرانه ی جامد، تعیین کننده ی شتاب و الگوی سوزش می‌باشد. بنابراین نوع طراحی کانال، وسیله ای برای هدایت نیروی پیشران (تراست) به شمار میرود. بر خلاف پیشران‌های مایع، پیشرانهای جامد چندان هدایت پذیر نیستند و پس از روشن شدن آنها، امکان هدایت فرآیند کار پیشران و در صورت نیاز خاموش کردن، تقریباً ناممکن است.پیشرانه‌های مایعتصویر
در یک موشک سوخت مایع، سوخت و اکسیدکننده در باک‌های جداگانه نگهداری می‌شوند و از راه سازوکاری که برگرفته از لوله‌ها، شیرها و توربوپمپ می‌باشد، به اتاقک سوزش وارد می‌شوند و میسوزند. با احتراق پیشرانش (سوخت) گاز داغی ساخته می‌شود که در هنگام گذر از اتاقک بر شتاب آن افزوده می‌شود و از دمای آن کاسته می‌شود. به عبارت دیگر اتاقک سوزش، انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی جنبشی بدل می‌کند و این است که نیروی پیشران (تراست) ایجاد می‌گردد.سامانه‌های هدایتگر موشکبه طور کلی می‌توان گفت، هدف اصلی بیشتر موشک‌های نظامی، رساندن یک سرجنگی مشخص به یک هدف تعیین شده، می‌باشد.عموما این سطوح را در سه گروه اصلی قرار می‌دهند:کاناردها-بال‌ها-بالک‌ها
رفتار سطوح اساسا به صورت‌های مختلفی است که بسته به موقعیت آنها نسبت به مرکز جرم موشک، متفاوت است. عموما یک بال، سطح نسبتا بزرگی است که پشت مرکز جرم قرار می‌گیرد. این در حالی است که کانارد سطحی نزدیک به نوک موشک و بالک، در انتهای دم موشک می‌باشد.تصویر
قدرتمندترین موتور راکت چیست؟
موتور F-1
موتور F-1 قدرتمندترین موتور موشکی تک نازل با سوخت مایع است که تاکنون پرواز شده است. موتور راکت M-1 برای داشتن رانش بیشتر طراحی شده است ، اما فقط در سطح جز component آزمایش شده است. همچنین ، RD-170 رانش بیشتری تولید می کند ، اما دارای چهار نازل است.
موتور موشک چقدر کارآمد است؟
نازل موتور موشکی به عنوان یک نتیجه از دمای احتراق زیاد و نسبت فشرده سازی بالا ، به طور شگفت آور موتورهای گرمائی کارآمد برای تولید یک جت با سرعت بالا هستند. ... با توجه به درجه حرارت رسیده ، با موشک های شیمیایی می توان به بیش از 60٪ بازده دست یافت
موتورهای موشکی چگونه کار می کنند؟
در یک موتور موشک ، سوخت و یک منبع اکسیژن ، به نام اکسید کننده ، مخلوط شده و در یک محفظه احتراق منفجر می شود. این احتراق اگزوز داغی ایجاد می کند که از طریق یک نازل عبور می کند تا جریان را تسریع کرده و رانش ایجاد کند. ... موتورهای موشکی دو دسته اصلی وجود دارد؛ موشک های مایع و موشک های جامد.
در یک موتور موشک ، سوخت و یک منبع اکسیژن ، به نام اکسید کننده ، مخلوط شده و در یک محفظه احتراق منفجر می شود. این احتراق اگزوز داغی ایجاد می کند که از طریق یک نازل عبور می کند تا جریان را تسریع کرده و رانش ایجاد کند. . در یک موشک جامد ، پیشرانه ها با هم مخلوط می شوند و درون یک استوانه جامد قرار می گیرند.
چگونه یک موشک رانش تولید می کند؟
تمام موتورهای موشکی با شتاب دادن به یک سیال در حال کار ، رانش تولید می کنند. ... موتورهای موشکی شیمیایی از احتراق پیشرانه ها برای تولید گازهای خروجی به عنوان سیال در حال کار استفاده می کنند. فشارها و دمای بالای احتراق برای تسریع گازهای خروجی از طریق نازل موشک برای تولید رانش استفاده می شودنازل موتور موشکی به عنوان یک نتیجه از دمای احتراق زیاد و نسبت فشرده سازی بالا ، به طور شگفت آور موتورهای گرمائی کارآمد برای تولید یک جت با سرعت بالا هستند. ... با توجه به درجه حرارت رسیده ، با موشک های شیمیایی می توان به بیش از 60٪ بازده دست یافت.
چرا یک موتور موشک بیشتر از فضای موجود در خلا قدرت ایجاد می کند؟ببینید رانش موشک با معادله داده شده است
$F = \dot{m}v_{exit} + A_e(P_1 - P_2)$
که در آن $\dot{m}$سرعت جریان جرم است ، $v_{exit}$ متوسط سرعت جریان خروج از صفحه خروج است ، Ae سطح مقطع جت اگزوز در صفحه خروجی است ، P1 فشار استاتیک داخل موتور درست قبل از صفحه خروج است ، و P2 فشار استاتیک محیط است (یعنی فشار اتمسفر).
به شرطی که نازل بیش از حد گسترش نیابد و جداسازی جریان رخ ندهد ، Ae ثابت می ماند و اختلاف رانش در درجه اول از تغییر در P2 تحقق می یابد. اگر نازل بیش از حد گسترش یابد تا جایی که جداسازی جریان رخ دهد ، منطقه جت اگزوز نیز افت می کند و باعث تلفات بیشتر می شود.رانش در موشک برابر است با $T=\dot m V$ (با فرض اینکه نازل موشک در شرایط مطلوب خود کار کند)
Thrust تابعی قوی از سرعت اگزوز است
$V=\sqrt{\frac{2 \gamma R_{{}^{\circ}} T_{{}^{\circ}}}{(\gamma -1) \mu
}\left(1-\left(\frac{P_e}{P_c}\right){}^{\frac{\gamma -1}{\gamma
}}\right)}$
این معادله سرعت خروجی موشک را می دهد
سرعت اگزوز تابعی از $\left(\frac{P_e}{P_c}\right){}^{\frac{\gamma -1}{\gamma }}$ است و برای خلا Pe تقریباً برابر صفر است بنابراین اصطلاح فوق به صفر کاهش می یابد از این رو سرعت اگزوز حداکثر است
برای sealevel اصطلاح فوق به صفر نمی رسد بنابراین سرعت اگزوز در مقایسه با خلا that کمتر است
از این رو رانش در خلا بیشتر از سطح دریا است (در جو)دلایل بسیاری برای آن وجود دارد...
یکی مقاومت جوی است که بسیار واضح است
انبساط گازهای منتقل شده از خروجی نازل در تصمیم گیری رانش تولید شده بسیار مهم است. در جو عادی ، فشار گاز در خروجی اندازه گیری منفی است و از این رو نازل کمتر منبسط می شود که حداقل رانش تولید می کند. در خلا ، بیش از حد منبسط می شود که رانش بیشتری ایجاد می کند.
آیا رانش به شکل محفظه موشک بستگی دارد؟با قسمت سبز موشک که رانش به جلو و با رانش قرمز به عقب تولید می کند علامت گذاری کنید. ادغام فشار در اطراف دیواره های موشک باعث ایجاد رانش کلی می شود که همیشه در جهت جلو عمل می کنند.تصویر
آیا رانش به شکل محفظه موشک بستگی دارد و شکل بهینه برای گرفتن حداکثر رانش چیست؟نه واقعا
درایور اصلی در پشت طراحی محفظه مخلوط کردن است. احتراق کامل پیشرانه ها شرایط ایده آل برای هر موشکی است ، اما به ندرت حاصل می شود. این به محفظه ای احتیاج دارد که به مدت بسیار زیاد طولانی باشد تا به پیشرانه زمان کافی برای احتراق کامل را بدهد. حجم اتاق واقعاً کلیدی است و در موشک با طول مشخصه تعریف می شود (به بخش احتراق مراجعه کنید به بخش دوم). طول مشخصه برابر با حجم محفظه (انژکتور به گلو) تقسیم بر ناحیه گلو است. ترکیبات مختلف پیشرانه برای عملکرد مطلوب به زمان های مختلف اقامت و بنابراین طول مشخصه های مختلفی نیاز دارند. این مقادیر معمولاً در قلمرو 50-150 سانتی متر است ، اما در طراحی های واقعی موتور از مقادیر کمی پایین تر ، 40 سانتی متر استفاده می شود.
با توجه به خصوصیات جریان ، محفظه دارای گاز فشار صوت فشار قوی است ، که در مورد هندسه کانال کاملاً غیرقابل انتخاب است. به دلیل انقباض گلو ، عملاً هیچ گونه خسارتی وجود ندارد و هندسه نیازی به ظرافت یا خاصیت صاف ندارد (این همان هندسه بخش "رانش معکوس" در تصویر من هست). محفظه های احتراق از نظر طراحی هندسی اساساً مخازن فانتزی هستند و از تغییرات در این طرح افزایش عملکرد چندانی حاصل نمی شود. از طرف دیگر ، طراحی نازل بسیار حیاتی است. جریان مافوق صوت بسیار حساس است و اگر هندسه جریان را به نرمی گسترش ندهد ، تلفات فشار به راحتی جمع می شود.
در رابطه با نقاشی شما ، بخش "رانش عقب" به طور کامل توسط رانش جلو بر روی دیواره انژکتوری که مستقیماً در پشت آن قرار دارد لغو می شود. این تنها فشار جلو بر روی نازل و وصله اندازه گلو بر روی انژکتور (هر آنچه را که می توانید مشاهده کنید به سمت عقب موتور است) باقی می گذارد. این شواهد دیگری است که نشان می دهد طراحی محفظه به طور قابل توجهی بر روی رانش تأثیر نمی گذارد ، حداقل به روشی که شما پیشنهاد می دهید.
موتور راکت چگونه راه اندازی می شود؟که چه چیزی باعث شروع پمپ توربو برای شروع روند پمپاژ سوخت و اکسید کننده می شود؟آریان 5: موتور مرحله اول ولکاین با استفاده از یک موتور موشک جامد کوچک راه اندازی می شود.
شاتل SSME: پس از خنک شدن ، سوپاپ پیشرانه باز می شود و اجازه ورود LH به موتور را می دهد. این منبسط می شود و توربو پمپ را به اندازه کافی هدایت می کند تا مولد های گاز را پر کند. مخلوط موجود در ژنراتور گاز مشتعل می شود و این توربو پمپ را به سرعت عملیاتی می رساند.
وقتی دستور start دریافت می شود ، MFV بلافاصله در دو سوم ثانیه به موقعیت کاملاً باز خود رسیده می شود (شکل 9 را ببینید). این امر LH2 را قادر می سازد تا سیستم پایین دست را پر کرده و توربین های فشار قوی را تغذیه کند. گرمای نهفته سخت افزار انرژی کافی را به هیدروژن می دهد تا به عنوان یک موتور "چرخه انبساط" برای قسمت اولیه توالی شروع کار کند. با این کار دیگر نیازی به قدرت کمکی برای آغاز توالی شروع نیست ،
Saturn V F-1: دریچه LOX باز می شود و به LOX اجازه می دهد تا از طریق توربو پمپ جریان یابد ، این باعث چرخش آن می شود. مقداری از LOX به ژنراتور گاز منتقل می شود. سپس سوپاپ پیشرانه باز می شود ، RP-1 از طریق پمپ به ژنراتور گاز جریان می یابد ، مخلوط موجود در ژنراتور گاز مشتعل می شود و این توربو پمپ را به سرعت عملیاتی می رساند. بنابراین اساساً این ماده تا زمانی که ژنراتور گاز مشتعل شود ، از طریق نیروی جاذبه تغذیه می شود.غالباً یک فرایند شروع برای مولد گاز وجود دارد. این پسوند حاوی یک سوخت جامد است که مشتعل می شود. گاز گرم تولید شده به توربین جریان می یابد و شروع به چرخش می کند. توربین پمپ های توربو را برای سوخت و اکسید کننده هدایت می کند. قسمت کوچکی از سوخت و اکسید کننده به درون ژنراتور گاز پمپ می شود و توسط سوخت جامد هنوز در حال سوختن است. سوخت مایع پمپ شده به ژنراتور گاز با سوختن سوخت جامد به کار خود ادامه می دهد. قسمت بزرگتر سوخت پمپاژ شده و اکسید کننده به محفظه احتراق می ریزد. هنگامی که از اکسیژن مایع و هیدروژن یا نفت سفید استفاده می شود ، احتراق دقیق داخل محفظه احتراق ضروری است. احتراق دیر ممکن است باعث تخریب فاجعه بار اتاق احتراق شود..hope I help you I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260