Привет, читатель! Сегодня я попробую простыми словами (на сколько это возможно) объяснить, на каком принципе летают ракеты.
Прежде чем мы углубимся в механику отдельных типов ракетных двигателей, нам необходимо ознакомиться с основами рассматриваемой физики. На самом деле сам принцип можно описать достаточно просто.
В двигателе внутреннего сгорания, используемом в автомобилях, газ сжигается и расширяется в камере, двигая поршень. Это поворачивает коленчатый вал, ведущий к колесам. Энергия сгорания топлива, таким образом, преобразуется в механическую энергию.
В ракетном двигателе принцип аналогичен, но за исключением одного ключевого различия: вместо движения газами поршня они выталкиваются непосредственно из сопла. Чтобы запустить процесс сгорания, нужны два ключевых элемента: источник топлива и окислитель. Топливо хранит химическую энергию, которая выделится при горении. Но чтобы оно воспламенилось, необходим окислитель (например, кислород). Окислитель "крадёт" один или несколько электронов из атомов топлива, что вызывает процесс горения. В ракете топливо и окислитель смешиваются в камере сгорания. В результате образуется высокотемпературный газ, находящийся под огромным давлением. Этот газ затем выходит из сопла, создавая тягу. В результате имеем прекрасный пример третьего закона Ньютона: на каждое действие (газ вниз) существует равная и противоположная реакция (ракета вверх). Чем уже сопло и чем больше давление внутри камеры, тем больше тяга.
Сейчас используются два основных топлива - твердое и жидкое. Если вы когда-нибудь запускали фейерверки, то вы на практике знаете, что такое твёрдое топливо. В космических аппаратах часто используется в качестве твёрдого топлива, например, алюминиевый порошок, а окислителем здесь используют кислород. В качестве жидкого топлива используется жидкий водород с жидким кислородом в качестве окислителя, для которого требуются специальные криогенные резервуары для поддержания жидкого газа при сверхнизких температурах. Жидкотопливные двигатели имеют явные преимущества перед твердыми аналогами. Мало того, что их тягу можно контролировать, но они также могут быть отключены и перезапущены при необходимости. Но эта гибкость имеет свою цену - двигатели на жидком топливе значительно сложнее и дороже в производстве, чем их твердотопливные аналоги.
Ставьте лайк и подписывайтесь на канал, если было интересно :)
Читайте также:
В чём разница между массой и весом?
Увидеть "невидимое": как работает сканирующий зондовый микроскоп?
Как работает электронный микроскоп?
Как работает оптический микроскоп?