Raketové palivo

Chemické pohonné látky

V raketách se používá množství druhů chemických pohonných látek, které jsou rozdělené do více kategorií a podle kombinace těchto pohonných látek potom rozeznáváme několik druhů raketových pohonů. Chemické pohonné látky se většinou skládají z okysličovadla a paliva. +more Při chemické reakci zvané hoření, se uvolňuje značné množství energie, které se v trysce raketového motoru mění na pohybovou energii vytékajících zplodin. Hypergolické palivo je látka, která samovolně reaguje s oxidačním činidlem. Příkladem je anilin nebo hydrazin v reakci s oxidem dusičitým nebo dýmavou kyselinou dusičnou.

Základní rozdělení chemických pohonných látek je podle jejich skupenství: * tuhé pohonné látky * hybridní pohonné látky * tekuté pohonné látky

Tuhé pohonné látky

Tuhé pohonné látky bývají z větší části jednosložkové (okysličovadlo je obsažené už v pohonné látce). Podle tvaru a velikosti zrn je možno "nastavit" hoření podle požadavků. +more Jejich výhodou je snadná skladovatelnost, i když se musí udržet vždy určité podmínky.

Lze je rozdělit na dvě skupiny: * homogenní pohonné látky - obsahují pouze palivo a okysličovadlo * heterogenní pohonné látky (kompozity) - obsahují navíc další látky, např. katalyzátor

Tuhé pohonné hmoty se používají například ve startovacích motorech raketoplánů Solid Rocket Booster.

Hybridní pohonné látky

SpaceShipOne používá raketový motor na hybridní pohonné látky. +more U hybridních pohonných látek je jedna složka v tekutém stavu a druhá v pevném. Takové pohonné látky mají jisté výhody proti klasickým tuhým palivům a to hlavně možnost přerušení činnosti motoru, která u čistě tuhých látek chybí.

Kapalné pohonné látky

Jejich nevýhodou je skladování, kdy musíme zajistit, aby nezmrzly anebo naopak se neodpařovaly. Podle skladovatelnosti je dělíme na: * dlouhodobě skladovatelné * kryogenické - neskladovatelné

Dlouhodobě skladovatelné pohonné látky mají několik nevýhod. Z větší části jde o toxické látky, které hoří samovolně už při samotném styku paliva a okysličovadla (hypergolická paliva). +more Také mají menší specifický impuls než kryogenní pohonné látky. Pro případ poruchy se u raket s tímto palivem používá ještě nultý startovací stupeň, který nejprve dopraví celý nosič do bezpečné výšky a až tam dochází k zážehu motorů prvního stupně (raketa Titan) . Na rozdíl od kryogenických motorů jsou motory na hypergolická paliva jednodušší, protože doprava pohonných hmot do spalovací komory se děje přetlakem inertního plynu v nádržích. Kromě toho mají i vyšší spolehlivost. Některé z těchto látek jsou používané jako jednosložkové pohonné látky (hydrazin).

Jako kryogenní pohonné látky se nejčastěji používá vodík a kyslík. Jde o běžně dostupné látky, které ale pro potřeby raketové techniky nejsou v normálním stavu použitelné. +more Jejich hoření totiž probíhá za značně vysokých teplot a tlaků, a pro jejich dopravu do spalovací komory nestačí jen přetlak v nádržích. Proto se zkapalňují, což ale přináší snížení jejich teploty hluboko pod bod mrazu (při normálním atmosférickém tlaku) . Odtud pochází i jejich název kryogenické. Pro jejich dopravu do spalovací komory se pak používají velmi výkonná turbočerpadla.

Vznikly i hybridní kryogenní pohony, které používají tekutý kyslík a ropné produkty.

Seznam chemických paliv

Petrolej (RP-1) * Etanol * Hydrazin (čistý nebo ve směsi s dimethylhydrazinem - Aerozine 50) * Vodík * Asymetrický dimethylhydrazin (UDMH) * Metan

Seznam chemických okysličovadel

Kyslík (LOX) * Oxid dusný (hybridní motory) * Oxid dusičitý * Kyselina dusičná

Seznam chemických raketových motorů

F 1 - USA - LOX/RP 1 * SSME - USA - LOX/LH2 * J 2X - USA - LOX/LH2 * RL 10A - USA - LOX/LH2 * RS 68 - USA - LOX/LH2 * RD 191 - Rusko - LOX/RP 1 * RD 180 - Rusko - LOX/RP 1 * RD 17x - Rusko - LOX/RP 1 * RS 27 - USA - LOX/RP1 * AJ 10 - USA - N2O4/Areozine 50 * LR 87 - USA - N2O4/Areozine 50 * LR 91 - USA - N2O4/Areozine 50 * Vulcain - ESA - LOX/LH2 * Vinci - ESA - LOX/LH2 * RL 60 - USA - LOX/LH2 * Viking - ESA - N2O4/UDMH * Kestrel - SpaceX - LOX/RP 1 * Merlin - SpaceX - LOX/RP 1 * RD 58 - Rusko - LOX/RP 1 * NK 33 - Rusko - LOX/RP 1 * HM7B - ESA - LOX/LH2 * H 1 - USA - LOX/RP 1 * RD 253 - Rusko - N2O4/UDMH * RD 0210 - Rusko - N2O4/UDMH * RD 0212 - Rusko - N2O4/UDMH * S5.98M - Rusko - N2O4/UDMH * RD 1X7 - Rusko - LOX/RP 1 * RD 1X8 - Rusko - LOX/RP 1

Adiabatické pohonné látky

Tato kategorie pohonných látek je nejprimitivnější. Jsou to v podstatě stlačené plyny a nebo generované plyny (například vodní pára generovaná varem vody), které po otevření přívodního ventilu expandují do volného prostoru. +more V tomto případě probíhá adiabatický děj, při kterém se snižuje tlak plynu v zásobníku až na tlak vnějšího prostoru a plyn zabírá pokaždé větší objem, ale mimo zásobník plynu.

Připomíná to klasické chemické raketové pohony, ale mezi oběma skupinami pohonných látek jsou rozdíly. Při chemickém pohonu dochází k zisku energie prostřednictvím chemické reakce. +more U adiabatických pohonných látek dochází jen k přeměně vnitřní energie plynu uzavřeného pod tlakem v zásobníku na pohybovou.

Tyto pohonné látky nemají praktický význam, pouze pro ukázkové účely ve školách ("raketový balon"), kde by hydrazinový motor udělal velké škody.

Plazmové pohonné látky

I když by se zdálo, že mezi iontovými a jadernými pohonnými látkami je velký rozdíl, není tomu tak. Přestože způsob generování energie k uvedení pracovní látky do plazmatického stavu je jiný, v obou případech by mělo jít o lehké a nejlépe inertní plyny. +more Čím je plyn lehčí tím vyšší efektivity motor může dosáhnout.

Pohonné látky pro iontové raketové motory

V současnosti se používá výlučně xenon a to bez ohledu na konstrukci motoru. Kromě xenonu je možné použít i neon, ale jeho využití, kvůli technickým problémům motorů využívajících tento plyn, je zatím sporné.

Plazma se získává ionizací plynu, který je následně směrován a urychlován soustavou elektrod a magnetů, podobně jako elektrony v trubicích klasické obrazovky. Na rozdíl od obrazovek je pracovní plazmatický plyn vyvrhovaný do prostoru a tím je získávána pohybová energie.

Pohonné látky pro jaderné raketové motory

Test jaderného raketového motoru během projektu NERVA. +more Vzhledem k tomu, že vývoj těchto motorů byl (po)zastaven (např. projekt NERVA), je těžké polemizovat jaké pohonné látky by se měly používat. Jsou navrženy motory používající vodu a nebo čistý vodík. Jaderné motory pracují na principu odvodu tepla z jádra u klasického jaderného reaktoru) a jeho přenosem na pohonnou látku (ta přejde do plazmatického stavu) a nebo na principu generování plazmatické pohonné látky ve speciálním reaktoru.

Raketové palivo budoucnosti

Termonukleární fúze

Jednou z možností pohonu raket je termonukleární fúze. Experimentuje se s laserovým impulsem, kdy je ve spalovací komoře laserovým pulsem zahřáto malé množství 3He na teplotu potřebnou ke spuštění termonukleární fúze. +more Vysokoenergetické částice produkované při této reakci by procházely tryskou tvořenou magnetickým polem a dodaly by raketě potřebnou pohybovou energii. Pokud by k z zapálení fúze docházelo rychle za sebou, vedlo by to takřka ke spojitému proudu částic z trysky a spojitému pohonu.

Anihilace

Pohon by byl založen na reakci hmoty a antihmoty, při které se uvolňuje obrovské množství energie ve formě záření gama. To by opouštělo spalovací komoru tryskou.

Největším problémem tohoto pohonu je v současné době výroba a skladování antihmoty. Pro let k Marsu tam a zpět by ale stačilo pouze asi 0,1 gramů antihmoty.

Externí odkazy

Kategorie:Raketová paliva Kategorie:Paliva Kategorie:Raketové motory