چرخه موتور موشک

انواع چرخه قدرت از انواع چرخه بسیار ساده مانند رانشگرهای گاز سرد تا انواع پیچیده تر مانند احتراق مرحله ای معروف با جریان کامل را شامل می شود. این مقاله تمام انواع برجسته چرخه موتور را به نمایش می گذارد و آنها را با جزئیات توصیف و تصویر می کند.
ما می توانیم انواع چرخه موتور موشک را با انواع موتورهای احتراق داخلی از یک جهت مقایسه کنیم. انواع موتور خودرو شامل 2 زمانه، 2 سیلندر، یا 4 زمانه، 4 سیلندر، سوپرشارژر، توربوشارژ و غیره است. همه آنها تحت اصول اولیه یکسانی کار می کنند اما از تکنیک های متفاوتی برای رسیدن به هدف قدرت و/یا کارایی خود استفاده می کنند.
قانون 3 حرکت نیوتن نحوه عملکرد موتور موشک را بیان می کند. برای هر عملی عکس العملی برابر و متضاد وجود دارد. بنابراین، یک موتور مقداری جرم را از یک سر خارج می کند. نتیجه این است که کل وسیله نقلیه خود را در جهت مخالف به حرکت در می آورد. هر چه موتور سریعتر و بیشتر ماده را دفع کند، راندمان بیشتر و رانش بیشتر است. هر چه موتور نیروی رانش بیشتری تولید کند، موشک می تواند بار بیشتری را تحویل دهد.تصویر
مهندسان به سرعت خروجی اگزوز نازل به عنوان سرعت گاز خروجی اشاره می کنند. این سرعت نه تنها با نیروی رانشی که وسیله نقلیه ایجاد می کند، بلکه با راندمان موتور نیز ارتباط دارد. هر چه موتور سریعتر گاز خروجی را از نازل خارج کند، این موتور کارآمدتر است.محفظه احتراق و نازل موشک
فشار و گرمای داخل محفظه احتراق موتور موشک را به انرژی جنبشی تبدیل می کنیم. این کار با استفاده از یک نازل به اصطلاح de Laval یا یک نازل همگرا-واگرا انجام می شود. نازلی که گاز پرفشار زیر صوت داغ را به گاز کم فشار مافوق صوت خنک‌تر تبدیل می‌کند.
چالش اینجا این است که فشار و دمای داخل موتور را تا حد امکان بالا ببرید. همه اینها در هنگام مدیریت گرما. گرما و فشار عملکرد بالایی دارند، اما مهار و مدیریت آن دشوار است. به طور کلی، هر چه دمای داخل محفظه احتراق بالاتر باشد، بهتر است، زیرا گرما با انرژی متناسب استتصویر
در این مرحله باید اصطلاح آنتالپی را معرفی کنیم. آنتالپی مجموع تمام انرژی موجود در یک سیستم است. به طور خاص، آنتالپی حجم ضربدر فشار به اضافه انرژی داخلی آن است. انرژی درونی در این حالت متشکل از گرما و انرژی جنبشی است. هر چه آنتالپی در سیستم بالاتر باشد، پتانسیل بیشتری برای انجام کار دارد.
تعریف آنتالپی
قانون مهم دیگری که باید بدانید این است که فشار بالا همیشه به سمت فشار پایین جریان دارد. در مورد موتورهای موشک به این معنی است که هدف فشار بالا در محفظه احتراق است. این کار برای دفع هرچه سریعتر گازهای خروجی است.
رانشگرهای گاز سرد
ساده ترین شکل موتور موشک فقط نوعی پیشرانه را در یک مخزن با فشار بالا ذخیره می کند. سپس، یک سوپاپ را باز کنید و اجازه دهید آن فشار بالا از موتور خارج شود. این اساس رانشگرهای گاز سرد است.
همانطور که از نام آن پیداست، این موتورها سرد کار می کنند، به این معنی که هیچ واکنش شیمیایی یا احتراق وجود ندارد. انبساط ساده گاز ذخیره شده از طریق نازل چیزی است که نیروی رانش را در این نوع موتورها فراهم می کند. اصطلاح "سرد" در این موتورها از این واقعیت ناشی می شود که وقتی گازها منبسط می شوند، در نتیجه دما کاهش می یابد. مهندسان این اثر را اثر ژول تامسون می نامند.
چرخه موتور موشک، رانشگر گاز سرد