Պինդ և հեղուկ հրթիռային շարժիչներ

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Հրթիռները որպես սպառազինության տեսակ գոյություն ունեն շատ երկար ժամանակ: Այս հարցում առաջամարտիկները չինացիներն էին, ինչպես նշված է 19-րդ դարի սկզբի Երկնային կայսրության օրհներգում։ «Հրթիռների կարմիր փայլատակում»- այսպես է երգվում դրանում։ Նրանց մեղադրել են վառոդով, հորինված, ինչպես գիտեք, նույն Չինաստանում։ Բայց որպեսզի «կարմիր լուսարձակները» փայլեն, և կրակոտ նետերն ընկան թշնամիների գլխին, անհրաժեշտ էին հրթիռային շարժիչներ, թեկուզ ամենապարզները։ Բոլորը գիտեն, որ վառոդը պայթում է, և թռիչքը պահանջում է ինտենսիվ այրում` ուղղորդված գազի արտանետմամբ: Այսպիսով, վառելիքի բաղադրությունը պետք է փոխվեր։ Մինչ սովորական պայթուցիկները 75% նիտրատ են, 15% ածխածին և 10% ծծումբ, հրթիռային շարժիչները 72% նիտրատ են, 24% ածխածին և 4% ծծումբ։

Ժամանակակից պինդ շարժիչով հրթիռներն ու ուժեղացուցիչները որպես վառելիք օգտագործում են ավելի բարդ խառնուրդներ, սակայն սկզբունքը մնում է նույնը՝ հին չինական: Նրա արժանիքներն անհերքելի են։ Դրանք են պարզությունը, հուսալիությունը, գործարկման բարձր արագությունը, համեմատաբար էժանությունը և օգտագործման հեշտությունը: Որպեսզի արկը մեկնարկի, բավական է վառել պինդ այրվող խառնուրդը, ապահովել օդի հոսք - և վերջ, այն թռավ։

Սակայն կանման ապացուցված և հուսալի տեխնոլոգիան ունի իր թերությունները. Նախ, սկսելով վառելիքի այրումը, այլևս հնարավոր չէ դադարեցնել այն, ինչպես նաև փոխել այրման ռեժիմը: Երկրորդ՝ թթվածին է պետք, իսկ հազվագյուտ կամ անօդ տարածության պայմաններում՝ ոչ։ Երրորդ, այրումը դեռ շատ արագ է ընթանում։

Լուծումը, որը երկար տարիներ փնտրում էին բազմաթիվ երկրների գիտնականները, վերջապես գտնվեց։ Դոկտոր Ռոբերտ Գոդարդը 1926 թվականին փորձարկեց առաջին հեղուկ շարժիչով հրթիռային շարժիչը: Որպես վառելիք նա օգտագործել է հեղուկ թթվածնի հետ խառնված բենզին։ Որպեսզի համակարգը հուսալիորեն աշխատեր առնվազն երկուսուկես վայրկյան, Գոդարդը պետք է լուծեր մի շարք տեխնիկական խնդիրներ՝ կապված ռեակտիվների մղման, հովացման համակարգի և ղեկային մեխանիզմների հետ։

Սկզբունքը, որով կառուցված են բոլոր հեղուկ հրթիռային շարժիչները, չափազանց պարզ է: Գործի ներսում երկու տանկ կա։ Դրանցից մեկից, խառնիչ գլխի միջոցով, օքսիդիչը սնվում է տարրալուծման պալատ, որտեղ կատալիզատորի առկայության դեպքում երկրորդ տանկից եկող վառելիքը անցնում է գազային վիճակի։ Այրման ռեակցիա է տեղի ունենում, տաք գազը սկզբում անցնում է վարդակի նեղացող ենթաձայնային, իսկ հետո ընդլայնվող գերձայնային գոտու միջով, որտեղ նույնպես վառելիք է մատակարարվում։ Իրականում ամեն ինչ շատ ավելի բարդ է, վարդակը պահանջում է սառեցում, իսկ սնուցման ռեժիմները պահանջում են կայունության բարձր աստիճան: Ժամանակակից հրթիռային շարժիչները կարող են աշխատել ջրածնով, օքսիդացնողը թթվածինն է։ Այս խառնուրդը չափազանց պայթյունավտանգ է, և ցանկացած համակարգի աշխատանքի չնչին խախտումհանգեցնում է վթարի կամ աղետի. Վառելիքի բաղադրիչները կարող են լինել նաև այլ նյութեր, որոնք ոչ պակաս վտանգավոր են՝

- կերոսին և հեղուկ թթվածին - դրանք օգտագործվել են Ապոլոն ծրագրում Saturn V արձակման մեքենայի ծրագրի առաջին փուլում;

- ալկոհոլ և հեղուկ թթվածին - օգտագործվել են գերմանական V2 հրթիռներում և խորհրդային «Վոստոկ» կրիչներում;

- ազոտի տետրոօքսիդ - մոնոմեթիլ - հիդրազին - օգտագործվում է Cassini-ի շարժիչներում:

Չնայած դիզայնի բարդությանը, հեղուկ հրթիռային շարժիչները տիեզերական բեռների առաքման հիմնական միջոցն են: Դրանք օգտագործվում են նաև միջմայրցամաքային բալիստիկ հրթիռներում։ Նրանց աշխատանքի եղանակները ենթակա են ճշգրիտ կարգավորման, ժամանակակից տեխնոլոգիաները հնարավորություն են տալիս ավտոմատացնել գործընթացները, որոնք տեղի են ունենում դրանց միավորներում և հավաքներում:

Սակայն պինդ շարժիչով հրթիռային շարժիչները նույնպես չեն կորցրել իրենց կարևորությունը։ Դրանք տիեզերական տեխնոլոգիաներում օգտագործվում են որպես օժանդակ։ Նրանց նշանակությունը մեծ է արգելակման և փրկարարական մոդուլների մեջ։