سوخت مایع در صنعت هوا فضا(2)

انواع موتور هاى سوخت مایع

موتور هاى سوخت مایع را مانند هر سامانة مهندسی دیگر، می توان بر اساس معیارهای مختلفی دسته بندی كرد. معیارهایی از قبیل:

نوع پیشران، نسل، مرحلة مورد استفاده در پرتابگر، مقدار نیروی رانش و غیره.

اما  دقیق ترین دسته بندی به لحاظ طراحی مهندسی، تقسیم این راكت ها به دو دسته سیكل باز و سیكل بسته است. همان گونه كه پیشتر ذكر شد، مجموعه مولد گاز، انرژی لازم توربو پمپ ها را تامین می كند. اساس این نوع تقسیم بندی، نحوه استقرار این مولد گاز و توربین در سامانه است:

1- موتور هاى سوخت مایع سیكل باز مولد گاز بخش كوچكی از سوخت و اكسیدكننده را دریافت كرده، توربین را گردانده و در نهایت محصولات احتراق خود را از نازلی كوچك و فرعی خارج می كند.

2 - موتور هاى سوخت مایع سیكل بسته بخش بزرگی از سوخت یا اكسیدكننده وارد مولد گاز شده و توربین را به حركت در می آ ورد. سپس گازهای خروجی از توربین كه هنوز دارای مقدار زیادی سوخت یا اكسیدكنندها اند، از مسیری خاص وارد محفظه احتراق اصلی راكت می شوند.

اصولاً سامانه های سیكل بسته بازده بیشتری دارند و موتور هاى پیشران مایع پیشرفته تر این گونه ساخته می شوند.

مزایا و معایب سوخت مایع در مقایسه با سوخت جامداصلی ترین تفاوت به لحاظ طراحی- مهندسی بین راكت های سوخت مایع و جامد در تولید نیروی رانش كمتر موتور های پیشران مایع در مدت زمان طولانی تر است. سوخت جامد، نیروی پیشران بیشتری در مدت زمان كمتری تولید می كنند. به همین دلیل در بسیاری از پرتابگرهای معروف (به ویژه در غرب)، معمولاً این سوخت جامدند كه به صورت بوسترهایی در مرحله اول پرتاب به كمك پرتابگر می آ یند.

در این پرتابگرها موتور اصلی در واقع سوخت مایعی است كه بعد از بوسترها به صورت كامل و با تمام توان روشن می شود و پرتابگر را در طول مسیر خود می راند. سامانة پرتاب شاتل فضایی نمونه ا ی از این مورد است.

یكی از مزایای اصلی موتور سوخت مایع نسبت به پیشران جامد، قابلیت كنترل به نسبت راحت نیروی رانش در آنهاست. به بیان دیگر، در موتور هاى پیشران مایع، نیروی رانش را می توان با تغییر نسبت اختلاط اجزای پیشران كنترل كرد، مانند كنترل سرعت ماشین با پدال گاز؛ امری كه در راكت های اولیه پیشران جامد امكان پذیر نبود. البته در سال های اخیر با پیشرفت فناوری كنترل نیروی رانش در سوخت جامد، این ویژگی موتور هاى پیشران مایع قدری كما همیت تر شده است.

یكی دیگر از مزایای موتور هاى سوخت مایع، فناوری به نسبت مطمئن آنهاست. این به معنای حساسیت و پیچیدگی كمتر آنها نسبت به موتور های پیشران جامد نیست. این مزیت را فقط به دلیل قدیمی تر بودن واستفادۀ پیشتر و بیشتر انواع شناخته شدۀ آنها میتوان به موتور هاى سوخت مایع نسبت داد. همان گونه كه اشاره شد، موتور هاى پیشران مایع با آغاز عصر فضا به كار گرفته شدند و تا سال های متمادی، بیشتر پرتابگرها از این نوع پیشران استفاده می كردند. امروزه، این ویژگی موتور هاى پیشران مایع نیز به كلی در حال از بین رفتن است.

عیب بزرگ موتور سوخت مایع، بازرسی، نگهداری و آماده سازی بسیار مشكل آنها ست كه به همراه پیچیدگی بیشتر زیرسامانه های این نوع راكت، باعث افزایش هزینه و قیمت آن می شود. از این رو، دنیای صنعت فضایی در طی چند دهة اخیر بیشتر به سمت موتور هاى پیشران جامد روی آورده است، كه عموماً كم هزینه تر و دارای عملیاتی بسیار ساده ترند.

تهیه کننده: محسن مرادی