Raketové motory na vodíkové palivo

Nyní se nejčastěji využívá vodíkových raketových motorů.

Nejmohutnějším motorem na tuhé pohonné látky je SRB (Solid Rocket Booster), který při startu vyvine tah 13,68 MN. Dvojice těchto motorů je součástí startovací sestavy amerického raketoplánu a každý za 122 s činnosti spotřebuje 502,6 t tuhé pohonné látky. Stejně jako většina velkých motorů na tuhé pohonné látky je i SRB složen z několika segmentů (v tomto případě z pěti), které jsou spolu slepeny speciálním "lepidlem".

Zajímavější jsou asi motory na kapalné pohonné látky, které zaujímají dominantní postavení. První raketu poháněnou kapalnými pohonnými látkami sestrojil a 16. března 1926 vypustil Robert H. Goddard. Let jeho rakety trval 2,5 s a bylo dosaženo výšky 17 m. Oproti motorům na tuhé pohonné látky mají motory na kapalné pohonné látky mnoho výhod, ale i nevýhod. Přednosti lze spatřovat ve vysokém specifickém impulsu (až 4 000 Ns/kg), možnosti řízení vektoru i velikosti tahu ve větším rozsahu a restartovatelnosti. Mezi zápory lze zařadit složitou konstrukci, vysokou cenu a nižší spolehlivost.

Malé motory na kapalné pohonné látky se konstruují jako motory s přetlakovou dodávkou pohonných látek (většinou se jedná o monergoly, méně často o diergoly). Pohonná látka je umístěna v nádrži, ze které je vytlačována do spalovací komory přetlakem inertního plynu (dusík nebo helium). Aby bylo dosaženo správné funkce raketového motoru i v beztížném stavu, je v nádrži mezi pohonnou látku a inertním plynem pružná membrána. Takovéto motory se používají jako korekční motory u sond, družic nebo kosmických lodí.

Dalším způsobem, jak dopravit palivo z nádrží do spalovací komory je použití turbočerpadel. Tento systém dodávky se ještě dále dělí v závislosti na tlaku ve spalovací komoře na nízkotlaké (0,5 - 3 MPa), středotlaké (3 - 9 MPa) a vysokotlaké (pokusně do 60 MPa) raketové motory a podle způsobu využití plynu z plynového generátoru na motory s otevřeným a uzavřeným pracovním cyklem. Po konstrukční stránce jsou jednodušší motory s otevřeným pracovním cyklem, ve kterých tlak ve spalovací komoře nepřesáhne hodnotu 12 MPa. K pohonu turbočerpadlových agregátů slouží plyn vzniklý v plynovém generátoru. Ten vzniká buď v jednokomponentním generátoru, ve kterém dochází k rozkladu pomocné látky (např. peroxid vodíku), jedné složky pohonné látky (např. asymetrický dimetylhydrazin) nebo k nedokonalému spalování obou složek pohonné látky s přebytkem paliva (méně často okysličovadla) - v tomto případě se jedná o dvoukomponentní generátor. Plyn odchází z turbíny buď do trysek řízení vektoru tahu, volně do okolního prostředí nebo se využívá k chlazení trysky v oblasti nízkého tlaku (ve spodní části). Ve všech těchto případech plyny odcházejí z motoru, nepřispívají k tahu a dochází tak ke ztrátám. Čím větší je tedy tlak ve spalovací komoře, tím větší je spotřeba plynového generátoru a z toho vyplývající ztráty. Pokud chceme tyto ztráty eliminovat a zvyšovat tlak ve spalovací komoře, musíme použít raketový motor s uzavřeným pracovním cyklem.

I u těchto motorů existuje bezpočet provedení. Za klasické můžeme považovat toto: okysličovadlo a část paliva je přiváděna do oxidačního plynového generátoru. Spalné plyny pohánějí turbočerpadlový agregát a odcházejí do spalovací komory. Zbývající část paliva slouží k chlazení spalovací komory a je po průchodu chladícím traktem přivedena do spalovací komory. Nedochází tedy ke ztrátám v turbočerpadlovém agregátu jako u motorů s otevřeným pracovním cyklem, ale veškeré složky pohonné látky se podílejí na vývinu tahu. U kyslíko-vodíkových raketových motorů je část paliva a část okysličovadla spalována v redukčním plynovém generátoru. Zbylá část kyslíku chladí spalovací komoru a zbylý vodík chladí trysku. Další možností je použití dvou redukčních plynových generátorů, které pohánějí dva turbočerpadlové agregáty - jeden pro kapalný vodík a druhý pro kapalný kyslík. Pokud chceme dosáhnout maximálního výkonu a tlaku dodávky pohonných látek, použijeme dva plynové generátory. Plyn z oxidačního generátoru je veden do turbočerpadlového agregátu okysličovadla a plyn z redukčního generátoru do agregátu paliva. Existují však i kyslíko-vodíkové motory, u kterých není potřeba plynových generátorů. Veškerý vodík je přiváděn do chladícího traktu trysky a poté do spalovací komory. Naproti tomu všechen kyslík slouží k chlazení spalovací komory a po svém zplynění slouží k pohonu turbočerpadlového agregátu, odkud odchází do spalovací komory.

Dále na:http://vodik.czweb.org/view.php?cisloclanku=2006060101

ZDROJ: vodik.czweborg