Raketentriebwerk: Um welche Art von Verbrennungsmotor handelt es sich?
Ein Raketentriebwerk ist eine Art von reaktivem Triebwerk, das von der äußeren Umgebung nicht beeinflusst wird, da es in seinem Reservoir Treibstoff und ein Oxidationsmittel enthält.
In diesem Artikel wird kurz untersucht, wie ein Raketentriebwerk funktioniert, seine Geschichte und mögliche Typen.
Inhaltsverzeichnis
Konzept eines Raketentriebwerks
Das Konzept eines Raketentriebwerks ist recht einfach. Bei der Verbrennung des Arbeitsstoffes (Brennstoff und Oxidationsmittel) entstehen Rauchgase, die mit sehr hoher Geschwindigkeit den Brennraum durch die Austrittsdüse des Motors verlassen.
Wenn die Abgase den Motor verlassen, erzeugen sie eine Kraft, die auf dem Aktions- und Reaktionsgesetz und damit auf dem Impulserhaltungssatz des 3. Newtonschen Gesetzes basiert – der Körper bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung zur Ausströmrichtung von Abgasen.
Reaktionsmotor: Wussten Sie, um welche Art von Motor es sich handelt?
Vereinfacht ausgedrückt wird die Maschine, an der dieser Motor befestigt ist, in die entgegengesetzte Richtung angetrieben, in der die Abgase die Auslassdüse des Motors verlassen. Die Wirkung der aus der Triebwerksaustrittsdüse austretenden Abgase wird als Schub des Raketentriebwerks bezeichnet. Sie ist direkt proportional zum Produkt aus der Masse der Abgase und ihrer Austrittsgeschwindigkeit.
Wie funktioniert ein Raketentriebwerk?
Die Explosion des Arbeitsstoffes erfolgt unter großem Druck. Der Brennstoff und das Oxidationsmittel werden in der Brennkammer komprimiert. Aus der Brennkammer führt eine verengte Austrittsdüse, wodurch die Austrittsgeschwindigkeit der Rauchgase erhöht wird. Allerdings darf die Düse nicht zu eng sein, damit das Material, aus dem sie besteht, nicht thermisch überlastet (aufgeschmolzen) wird.
Der grundlegende Unterschied zwischen einem Raketentriebwerk und anderen Verbrennungsmotoren besteht darin, dass ein Raketentriebwerk während seiner Arbeit kein Oxidationsmittel aus der Atmosphäre entzieht, sondern zusätzlich zum Treibstoff über einen Vorrat an Oxidationsmittel verfügt, den es mit sich führt. Da dieser Motor seine Energiequelle trägt, kann er auch im Weltraum (Vakuum) arbeiten.
Benzin- und Dieselmotor: Wie unterscheiden sie sich?
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die von einem Raketentriebwerk angetriebene Maschine nicht durch mechanische Arbeit angetrieben wird, wie bei Zünd- oder Dieselmotoren, die Autos antreiben, sondern durch die Reaktionswirkung von Abgasen.
Darüber hinaus enthält das Raketentriebwerk außer einigen Hilfssystemen wie Pumpe, Düsenrotation usw. keine beweglichen Teile, die für gewöhnliche Verbrennungsmotoren erforderlich sind (Kolben, Kurbelwelle, Nockenwelle und andere Komponenten). Damit nimmt der Raketentriebwerk unter den anderen Verbrennungsmotoren eine Sonderstellung ein.
Der Betrieb eines Raketentriebwerks auf den Punkt gebracht
- Er entzieht der Atmosphäre den Arbeitsstoff nicht.
- Die Nutzleistung des Motors ist keine mechanische Arbeit, sondern die Reaktionswirkung der Abgase.
- Abgesehen von einigen Hilfssystemen enthält er keine beweglichen Teile.
Je nach Zustand des Treibstoffs lassen sich Raketentriebwerke in zwei Kategorien einteilen: Triebwerke mit flüssigem und festem Treibstoff.
Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerk:
Ein Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerk wird durch eine Mischung aus Treibstoff und Oxidationsmittel in der Brennkammer angetrieben. Der Arbeitsstoff wird so in der Brennkammer vermischt und entzündet sich dort unter hohem Druck.
Kombinationen von Treibstoffen und Oxidationsmitteln für Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerke:
Das Oxidationsmittel muss nicht immer Sauerstoff sein; Es können aber auch andere Moleküle mit Sauerstoffüberschuss sein, etwa flüssiger Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffgemische. Die häufigsten Kombinationen des Wirkstoffs sind:
- Flüssiger Wasserstoff und flüssiger Sauerstoff
- Flüssiger Sauerstoff und Kerosin
Zusätzlich zu diesen Kombinationen werden andere Brennstoffe und Oxidationsmittel verwendet, und jede Kombination hat Vor- und Nachteile.
Feststoffraketenmotor
Ein mit Festbrennstoff betriebener Raketentriebwerk wird von einem Treibstoffgemisch in Form von Körnern angetrieben, die neben Treibstoff auch ein Oxidationsmittel enthalten. Der Arbeitsstoff dieses Motors wird im Brennraum gespeichert. Der Vorteil von Feststoffmotoren ist die hervorragende Lagerfähigkeit und Einsatzbereitschaft. Andererseits besteht ein großer Nachteil darin, dass dieser Motortyp nicht abgestellt werden kann.
Mit der ersten Zündung des Arbeitsstoffes beginnt die gesamte Reaktion, die erst endet, wenn der Arbeitsstoff nicht vollständig erschöpft ist. Aus diesem Grund wird dieser Motor am häufigsten als Hilfsstartmotor für Shuttles oder Flugzeuge eingesetzt.
Hybrid-Raketentriebwerk:
Es handelt sich um einen Raketentriebwerk, bei dem eine der Komponenten, entweder Treibstoff oder Oxidationsmittel, in flüssigem Zustand und die andere Komponente in festem Zustand vorliegt.
Ein Raketentriebwerk dient hauptsächlich zum Antrieb von:
- Militärraketen
- Weltraumraketen
- Raumfähren
- Satelliten und Raumsonden
- Flugzeuge
- als Hilfs- und Startmotor von Flugzeugen
Auch wenn der Raketenmotor nicht zum Antrieb von Autos verwendet wird, gab es ein paar Verrückte, die ihre Fahrzeuge mit diesem Motortyp ausstatteten, worüber Sie in unserem Artikel lesen können: Der Reaktionsmotor: Wussten Sie, um welchen Motor es sich handelt? ”