Raketmotor: Hvilken type forbrændingsmotor er det?
En raketmotor er en type reaktiv motor, der ikke påvirkes af det ydre miljø, takket være det faktum, at den bærer brændstof og et oxidationsmiddel i sit reservoir.
Denne artikel vil kort undersøge, hvordan en raketmotor fungerer, dens historie og mulige typer.
Table of Contents
Koncept af en raketmotor
Konceptet med en raketmotor er ret ligetil. Når arbejdsstoffet (brændstof og oxidationsmiddel) forbrændes, dannes der røggasser, som forlader forbrændingskammeret gennem motorens afgangsmundstykke med meget høj hastighed.
Når udstødningsgasserne forlader motoren, skaber de en kraft baseret på loven om handling og reaktion, og derfor, baseret på loven om bevarelse af momentum i Newtons 3. lov - bevæger kroppen sig i den modsatte retning af udstrømningsretningen af udstødningsgasser.
Reaktionsmotor: Vidste du, hvilken type motor det er?
Kort sagt, maskinen, som denne motor er monteret på, drives i den modsatte retning af, at udstødningsgasserne forlader motorens udløbsdyse. Virkningen af udstødningsgasserne, der forlader motorens udløbsdyse, kaldes raketmotorens fremdrift. Den er direkte proportional med produktet af massen af udstødningsgasserne og deres udgangshastighed.
Hvordan fungerer en raketmotor?
Eksplosionen af arbejdsstoffet sker under stort pres. Brændstoffet og oxidationsmidlet komprimeres i forbrændingskammeret. En indsnævret udledningsdyse fører fra forbrændingskammeret, takket være hvilken hastigheden af udledning af røggasser øges. Dysen må dog ikke være for smal, så materialet, som den er lavet af, ikke bliver termisk overbelastet (smelter).
Den grundlæggende forskel på en raketmotor og andre forbrændingsmotorer er, at en raketmotor ikke trækker oxidationsmiddel fra atmosfæren under sit arbejde, men har, udover brændstof, en forsyning af oxidationsmiddel, som den bærer med sig. Fordi denne motor bærer sin energikilde, kan den også arbejde i det ydre rum (vakuum).
Benzin og dieselmotor: Hvordan adskiller de sig?
En anden forskel er, at maskinen, drevet af en raketmotor, ikke drives af mekanisk arbejde, som med gnist eller dieselmotorer, der driver biler, men af reaktionseffekten af udstødningsgasser.
Derudover indeholder raketmotoren, bortset fra nogle hjælpesystemer såsom pumpen, dyserotation osv., ikke bevægelige dele, der er nødvendige for almindelige forbrændingsmotorer (stempler, krumtapaksel, knastaksel og andre komponenter). Dermed har raketmotoren en særstilling blandt andre forbrændingsmotorer.
Raketmotordrift i en nøddeskal
- Det trækker ikke arbejdsstoffet fra atmosfæren
- Motorens nyttige effekt er ikke mekanisk arbejde, men reaktionseffekten af udstødningsgasserne
- Bortset fra nogle hjælpesystemer indeholder den ikke bevægelige dele
Baseret på brændstoffets tilstand kan raketmotorer opdeles i to kategorier: motorer med flydende og fast brændstof.
Raketmotor med flydende drivmiddel:
En raketmotor med flydende drivmiddel drives af en blanding af brændstof og oxidationsmiddel i forbrændingskammeret. Arbejdsstoffet blandes således i forbrændingskammeret, hvor det antændes under højt tryk.
Kombinationer af brændstoffer og oxidationsmidler til raketmotorer med flydende drivstof:
Oxidationsmidlet behøver ikke altid at være oxygen; det kan også være andre molekyler med overskydende oxygen, såsom flydende brint eller kulbrinteblandinger. De mest almindelige kombinationer af arbejdsstoffet er:
- Flydende brint og flydende oxygen
- Flydende oxygen og petroleum
Ud over disse kombinationer anvendes andre brændstoffer og oxidationsmidler, og hver kombination har fordele og ulemper.
Raketmotor med fast drivmiddel
En raketmotor drevet af fast brændsel drives af en brændstofblanding i form af korn, som foruden brændstof indeholder et oxidationsmiddel. Arbejdsstoffet i denne motor opbevares i forbrændingskammeret. Fordelen ved fastbrændstofmotorer er fremragende opbevaringsevne og klarhed til brug. Til gengæld er en stor ulempe, at denne type motor ikke kan slukkes.
Den første antændelse af arbejdsstoffet starter hele reaktionen, som først slutter, når arbejdsstoffet ikke er fuldstændig opbrugt. Derfor bruges denne motor oftest som en hjælpestartmotor til shuttles eller flyvemaskiner.
Hybrid raketmotor:
Det er en raketmotor, hvor en af komponenterne, enten brændstof eller oxidationsmiddel, er i flydende tilstand, og den anden komponent er i fast tilstand.
En raketmotor bruges hovedsageligt til at drive:
- militærraketter
- rumraketter
- rumfærger
- satellitter og rumsonder
- flyvemaskiner
- som hjælpemotor til start af fly
Selvom raketmotoren ikke bruges til at køre biler, var der et par skøre mennesker, der udstyrede deres køretøjer med denne type motor, som du kan læse om i vores artikel: Reaktionsmotoren: Vidste du, hvilken motor det er?