نوآوری درموتورهای سوخت مایع

این طور به نظر می رسد که با آمدن نسل جدید موتورها ی سوختی مانند موتورهایی که از یون استفاده می کنند و موتورهای ضد ماده (پادماده) و چیزهایی از این قبیل ، دیگر زمان استفاده از راکت های سوخت مایع هم به اتمام رسیده ؛ اما این طور نیست! راکت های سوخت مایع ، هنوز هم مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه محققین از نسل های جدید راکت های سوخت مایع صحبت می کنند که عملکردی دو برابر بهتر از موتورهای هم خانواده و قدیمی خود خواهند داشت.
راکت های سوخت مایع ، عمر زیادی دارند؛ شاید بدانید که اولین راکت سوخت مایع در سال ۱۹۲۶ و توسط شخصی به نام "Robert Goddard" پرتاب شداین راکت ساده در آن موقع تنها ۲۰ پوندنیرو تولید می کرد؛ نیرویی که تنها می توانست راکت را در حدود ۴۰ فوت به سمت بالا هدایت کند.
پس از او ، این طرح مانند هر طرح و اندیشه ی دیگری ، کامل تر و کار آمد ترشد و پیچیده تر و قدرتمند تر گشت ؛ تا جایی که امروزه ، سه راکت سوخت مایع در یک شاتل فضایی ، جمعا ۱.۵ میلیون پوند نیرو تولید می کنند.
هم اکنون ، یک گروه متشکل از تیمی از اعضای ناسا و وزارت دفاع آمریکا و همکاری چند شرکت صنعتی ، با رهبری نیروی هوایی ایلات متحده ، به ایجاد نوآوری و تحول در ساختار راکت های سوخت مایع مشغول اند.
یکی از موفق ترین طرح های ارائه شده که تصویر آن را نیز مشاهده می کنید ، طرحی نسبتا ساده است که از مقداری سوخت و اکسید کننده (هردو در حالت مایع) (از این پس ، این مجموعه را ماده ی سوختی می نامیم) استفاده می کند (بعنوان مثال ، شاتل ها از هیدروژن بعنوان سوخت و از اکسیژن بعنوان اکسید کننده استفاده می کنند) ماده ی سوختی به یک محفظه ی سوختی (اتاق احتراق) هدایت می شود و در آنجا می سوزد. در اثر این سوختن ، گاز بسیار داغی تولید می شود و با سرعت بسیار زیادی از یک دهانه ی مخروطی شکل خارج می گردد و باعث حرکت مجموعه می شود(ناگفته نماند که جزئیات، بسیار پیچیده تر از این ها است) . جالب است بدانید که موتور اصلی شاتل های فضایی ، تنها در مدت زمان ۲۵ ثانیه ، یک استخر پر از ماده ی سوختی را به مصرف می رسانند. با توجه به این مطلب ، ماده ی سوختی باید با سرعت بسیار زیادی جاری و هدایت شود ؛ برای تامین سرعت جریان مناسب باید از پمپ های توربو استفاده شود. برای تامین نیروی محرکه ی این پمپ ها نیز باید از قبل مقداری از ماده ی سوختی به مصرف برسد (مرحله ی پیش_سوختن) تا با استفاده از گازهای داغ تولید شده ، این پمپ ها به حرکت درآیند. هرکدام از این پمپ ها ، به نوبت ، ماده ی سوختی را به محفظه ی سوختی می رسانند.
راکت های سوخت مایع امروزی ، تنها مقدار کمی از سوخت و اکسید کننده را صرف حرکت پمپ های توربو می کنند . منبع سوختی ، به صورت مستقیم ، ماده ی سوختی را به محفظه ی سوختی انتقال می دهد و مسیر تا حدی کوتاه تر می شود.
یکی از چند طرحی که توسط ناسا و نیروی هوایی ایالات متحده آزمایش شده است ، موتوری است که مقدار بسیار کمی از ماده ی سوختی را صرف مرحله ی پیش_سوختن می کند و مقدار ماده ی سوختی بیشتری به محفظه ی سوختی می رسد.
این طرح که "Full_Flow Staged Cycle" نام دارد ، یک ویژگی مهم دارد و آن این است که با عبور دادن جرم بیشتری از ماده ی سوختی به سمت توربین درون پمپ توربو ، قدرت بیشتری بدست می آورد و فشار وارد بر مایع سوختی را افزایش می دهد. این فشار بیشتر نیز در بهبود عملکرد راکت تاثیر خوبی می گذارد. در پمپ های قدیمی که از طرح دیگری بهره می بردند ، دما به شدت بالا می رفت و حتی به ۱۸۰۰ درجه ی سانتیگراد هم می رسید و این گرمای بسیار زیاد ، فشار زیادی را به موتور می آورد. پمپ های توربو با فن آوری Full_Flow ، این مقدار گرما را تولید نمی کنند و به عبارت دیگر خنک ترند. چون با عبور جرم بیشتری از ماده ی سوختی ، از درون توربین پمپ ها ، دما تا چندصد درجه کاهش می یابد .
تقریبا ، پس از گذشت یکصد سال و هزاران پرتاب بعد از پرتاب Goddard ، بهترین نوع راکت های سوخت مایع در حال آمدن هستند...

منبع : سایت آسمانها