Motori a razzo solidi e liquidi

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

I missili come tipo di arma esistono da molto tempo. I pionieri in questa materia furono i cinesi, come menzionato nell'inno del Celeste Impero all'inizio del XIX secolo. "Bagliore rosso dei razzi" - ecco come viene cantato. Sono stati accusati di polvere da sparo, inventata, come sapete, nella stessa Cina. Ma affinché i "punti salienti rossi" brillassero e le frecce infuocate cadessero sulle teste dei nemici, erano necessari motori a razzo, anche se i più semplici. Tutti sanno che la polvere da sparo esplode e il volo richiede un'intensa combustione con rilascio diretto di gas. Quindi la composizione del carburante doveva essere cambiata. Mentre gli esplosivi convenzionali sono 75% nitrati, 15% carbonio e 10% zolfo, i motori a razzo sono 72% nitrati, 24% carbonio e 4% zolfo.

I moderni razzi e booster a propellente solido utilizzano miscele più complesse come carburante, ma il principio rimane lo stesso, l'antico cinese. I suoi meriti sono innegabili. Si tratta di semplicità, affidabilità, elevata velocità di avvio, relativa economicità e facilità d'uso. Affinché il proiettile si avvii, è sufficiente accendere la miscela combustibile solida, fornire flusso d'aria - e il gioco è fatto, ha volato.

Tuttavia, c'èuna tecnologia così collaudata e affidabile ha i suoi svantaggi. Innanzitutto, avendo avviato la combustione del carburante, non è più possibile interromperla, così come cambiare la modalità di combustione. In secondo luogo, l'ossigeno è necessario e in condizioni di spazio rarefatto o senz'aria non lo è. In terzo luogo, la masterizzazione continua comunque troppo velocemente.

La soluzione che gli scienziati di molti paesi stavano cercando da molti anni è stata finalmente trovata. Il dottor Robert Goddard ha testato il primo motore a razzo a propellente liquido nel 1926. Ha usato benzina miscelata con ossigeno liquido come carburante. Affinché il sistema funzionasse in modo affidabile per almeno due secondi e mezzo, Goddard ha dovuto risolvere una serie di problemi tecnici relativi al pompaggio dei reagenti, al sistema di raffreddamento e ai meccanismi di guida.

Il principio con cui sono costruiti tutti i motori a razzo liquido è estremamente semplice. Ci sono due serbatoi all'interno della custodia. Da uno di essi, attraverso la testa di miscelazione, l'ossidante viene immesso nella camera di decomposizione, dove, in presenza di un catalizzatore, il combustibile proveniente dal secondo serbatoio passa allo stato gassoso. Si verifica una reazione di combustione, il gas caldo passa prima attraverso la zona subsonica che si restringe dell'ugello, quindi la zona supersonica in espansione, dove viene fornito anche il carburante. In re altà è tutto molto più complicato, l'ugello necessita di raffreddamento e le modalità di alimentazione richiedono un alto grado di stabilità. I moderni motori a razzo possono essere alimentati dall'idrogeno, l'ossidante è l'ossigeno. Questa miscela è estremamente esplosiva e la minima violazione del funzionamento di qualsiasi sistemaprovoca un incidente o un disastro. I componenti del carburante possono essere anche altre sostanze non meno pericolose:

- cherosene e ossigeno liquido - questi sono stati utilizzati nella prima fase del programma del veicolo di lancio Saturn V nel programma Apollo;

- alcol e ossigeno liquido - sono stati utilizzati nei razzi V2 tedeschi e nei vettori sovietici "Vostok";

- tetrossido di azoto - monometil - idrazina - utilizzato nei motori Cassini.

Nonostante la complessità del design, i motori a razzo liquido sono il mezzo principale per trasportare carichi spaziali. Sono utilizzati anche nei missili balistici intercontinentali. Le loro modalità di funzionamento sono soggette a una regolazione precisa, le moderne tecnologie consentono di automatizzare i processi che si verificano nelle loro unità e assiemi.

Tuttavia, anche i motori a razzo a propellente solido non hanno perso la loro importanza. Sono usati nella tecnologia spaziale come ausiliari. La loro importanza è grande nei moduli di frenata e soccorso.