پیشران ها

[mostafa2426 23]

بخشی از موشک است که نیروی رانش را فراهم می کند و از مهمترین قسمت های موشک محسوب می شود.پیشران برگردان واژه ی Propellant است که از فعل Propel به معنای به جلو بردن گرفته شده است. گونه های مختلف پیشران های موشکی (از دیدگاه کاربردی): 1-پیشران های اصلی یا Primary Engine که برای ایجاد نیروی پیشرانش کاربرد دارند. 2-پیشران های کنترلی یا Control Engine که برای ایجاد نیرو ها و گشتاور های کنترلی مورد استفاده قرار می گیرند. 3-پیشران های ترمز کننده یا Braking Engine که برای کاهش سرعت موشک یا فضا پیما به منظور فرود یا تغییر مدار و مواردی از این قبیل مورد استفاده قرار می گیرد.این پیشران ها در خلاف جهت پیشران اصلی بوده و نیروی پسرانش تولید می کنند. 4-پیشرانش های تنظیم جهت Altitude Or Orientation Engine که برای تنظیم جهت ماهواره ها و سایر فضا پیماها استفاده شده که این نوع پیشرانش ها صرفاً برای تنظیم جهت و نه برای حرکت و تولید پیشرانش به کار گرفته می شوند. انواع پیشران های اصلی: 1-پیشران مایع (بیشتر در موشک های بالستیک و فضاپیماها) 2-پیشران جامد 3-پیشران های هسته ای 4-پیشران های هوا دم (هوازی) 5-پیشران های پاد ماده انواع موتورهاي به كاررفته در موشك ها به وسيله ي پيشران جامد: جت توربو فن پالس جت رم جت اسكرم جت انواع پيشرانه هاي جت (با سوخت جامد): پيشرانه هاي جت به دو گروه اصلي هوا زي و غير هوازي تقيسم مي شوند كه راكت ها از نوع غير هوازي بوده و پيشران هاي توربو جت ،توربو فن، توربو پراپ، توربو شفت، پالس جت و رم جت از انواع هوازي هايي هستند كه براي ايجاد نيروي پيشرانش در هواگردها (Aircraft) مورد استفاده قرار مي گيرند. نيروي پيشرانش در موتورهاي توربو جت عكس العملي است كه منحصراً از عمل جت سيال كه از خروجي موتور بيرون مي زند بدست مي آيد و نام موتور جت نيز از اينجا گرفته شده است. موتور هاي توربو فن،توربو پراپ و توربو شفت گونه هاي اقتباس يافته اي از موتور های جت هستند كه تقريباً بيشتر نيروي پيشران را از طريق فن، ملخ و روتور (به واسطه ي شفت) ايجاد مي كنند. موتورهاي توربو جت: اصول پايه ي كاركرد اين نوع موتورها تقريباً ساده است ، هوا از طريق يك مجراي ورودي به بخش كمپرسور وارد شده و متراكم مي شود ، سپس هواي متراكم وارد محفظه ي احتراق شده و با اضافه شدن سوخت مشتعل مي شود . گرماي ناشي از احتراق مخلوط هوا و سوخت باعث منبسط شدن و جريان يافتن آن به سمت انتهاي موتور مي گردد،اين جريان منبسط شونده از ميان يك سري پره هاي توربين عبور مي كند كه از طريق يك شفت به كمپرسور متصل شده اند . هواي منبسط شده توربين را به گردش در مي آورد كه در نتيجه باعث به حركت در آمدن كمپرسور نيز مي شوند. زماني كه هواي منبسط شونده بخش توربين را نيز پشت سر گذاشت با سرعتی بسيار بيشتر از زماني كه وارد موتور شده از آن خارج مي شود كه اين تفاوت سرعت بين هواي ورودي و خروجي رانش مورد نياز را ايجاد مي كند.در واقع موتورهاي توربو جت شتاب بسيار زيادي به حجم كمي از هوا مي دهند. موتورهاي توربوفن: توربو فن يك كمپرسورفن بسيار بزرگ در جلوي موتور دارد كه نسبت زيادي از هوا پس از عبور از فن از فاصله ي بين فن و پوسته عبور كرده، در انتهاي موتور با گازهاي داغ خروجي موتور يكي مي شوند و نيروي پيشرانه را افزايش مي دهد.توربو فن ها كارايي بهتري نسبت به توربوجت هاي ساده دارند زيرا به حجم زيادي از هوا كه ازفن عبور مي كند شتاب داده مي شود و با توجه به هواي كمي كه از هسته موتور عبور مي كند نيروي پيشرانه ي زيادي توليد مي كند . موتورهاي توربو فن و توربو جت در اعداد ماخ كم ، ضربه ويژه بالايي دارند اين موتورها مي توانند با توليد حرارت كم در مدت زمان طولاني با سوختي كم و نزديك به سطح زمين به پرواز ادامه دهند. همين باعث مي شود كه امكان رديابي آنها توسط حسگرهاي حرارتي و يا رادارهاي زمين بسيار كم با شد . به همين دليل بيشتر موشك هاي مورد استفاده توسط ارتش هاي جهان از اين نوع موتورها استفاده مي كنند. لازم به ذكر است بهينه ي سرعت اين نوع موتورها تا سرعت 2 ماخ است. موتورهاي پالس جت: موتور پالس جت يك موتور جت است كه براي متراكم سازي سوخت خود از هوا استفاده مي كند . اجزاي اصلي اين موتور را يك ورودي هوا به همراه مسدود كننده و محفظه ي احتراق ايجاد شده بين آنها تشكيل مي دهد . توليد پيشرانه در اين موتور با حركت مكانيكي يك مسدود كننده كه باعث افزايش فشار محفظه احتراق مي شود صورت مي گيرد. موتور هاي رم جت: رم جت ساده ترين شكل يك موتورجت است و از لحاظ كاركرد ترموديناميكي مشابه موتور جت معمولي است . در رم جت به جاي استفاده از يك كمپرسور ، در اثر حركت سريع موتور به سمت جلو هوا متراكم شده و سپس مي سوزد كه به اين پديده رم گفته مي شود. از اين رو براي شروع به كار رم جت بايد از موتور ديگري استفاده كنيم و به همين دليل موشك هاي رم جت از هواپيماي متحرك رها مي شوند و يا با استفاده از راكت هاي بوستر به آنها شتاب داده مي شود تا سرعت بگيرند.بهينه ي سرعت آنها بين 2 تا 5 ماخ است. موتورهاي اسكرم جت: اسكرم جت از لحاظ كاركرد شباهت بسيار زيادي با موتور رم جت دارد.تنها تفاوت بين اين دو موتور درسرعت هواي ورودي به محفظه ي احتراق است.دراين موتور هوا با سرعت مافوق صوت به محفظۀ احتراق وارد مي شود و سرعت هوا درتمام مسير عبور از موتور ما فوق صوت باقي مي ماند.حد اكثر ضربه ي ويژه ي قابل دست يابي توسط موتور اسكرم جت توسط پديده ي خفگي حرارتي محدود مي شود.با افزايش سرعت ورود هوا به محفظه ي احتراق موتور ، دماي هوا نيز افزايش مي يابد و اين افزايش دما باعث افزايش سرعت صوت مي شود. مواردي كه در طراحي موتور اسكرم جت بايد در نظر گرفته شود اختلاط مناسب هوا و سوخت، احتراق بهينه ي مخلوط سوخت و هوا و همچنين يكپارچگي موتور با بدنه ي هوايي است. بهينه ي پرواز اين موشك در ماخ 6 و ارتفاع 100 هزار پايي است. پيشرانه مخلوط شيميايي شامل سوخت و اكسيد كننده مي باشد كه با سوختن در موشك ها نيروي پيشران ايجاد مي نمايد.پيشرانه ها با توجه به حالتشان به مايع، جامد و يا هيبريد دسته بندي مي شوند.معيار دسته بندي كارايي پيشرانه ها ضربه ي ويژه يا امپلانس ويژه است. ضربه ي ويژه مشخص مي كند كه به ازاي مصرف يك كيلوگرم پيشرانه در يك ثانيه چند كيلو گرم نيروي پيشران فراهم مي شود. پيشرانه هاي مايع: در يك موشك سوخت مايع، سوخت و اكسيد كننده در مخازن مجزا نگه داري مي شوند و از طريق سازو كاري كه مركب از لوله ها، شيدها و توربو پمپ ها مي باشند ، به محفظه ي احتراق وارد شده و مي سوزند.با احتراق پيشرانه گاز داغي توليد مي شود كه در هنگام عبور از محفظه به سرعت آن افزوده مي شود و از دماي آن كاسته مي گردد. به عبارت ديگر محفظه ي احتراق، انرژي شيميايي سوخت را به انرژي جنبشي تبديل مي كند ، اين است كه نيروي پيشران توليد مي شود. موتورهاي سوخت مايع از نظر پيچيدگي نقطه ي مقابل موتورهاي سوخت جامد هستند، اما به هر حال به ازاي پيچيدگي موتور هاي سوخت مايع مزايايي هم دارند كه از آن جمله مي توان به اين موارد اشاره نمود كه در موتورهاي سوخت مايع با كنترل جريان پيشرانه به محفظه ي احتراق مي توان كاهش يا افزايش نيروي پيشران و توقف يا استارت مجدد موتور را سبب گرديد . در حالي كه در موتورهاي سوخت جامد در عين سادگي چنين امكاني تقريباً غير ممكن است. سوخت هاي مايعي كه در موشك هاي حامل استفاده شده اند را مي توان به 4 دسته تقسيم كرد: مواد نفتي 2) مواد سرمازا 3) مواد خود مشتعل 4) پيشران هاي مايع قديم مواد نفتي: كه از نفت خام تصفيه شده تهيه مي شوند و شامل مخلوطي از هيدروكربن هاي پيچيده مي باشند. يكي از مواد نفتي استفاده شده براي سوخت موشك كروسين سنگين است، كروسين نسبت به سوخت هاي سرمازا ضربه ي ويژه ي كمتري دارد اما بهتر از سوخت هاي خود مشتعل شونده مي باشد.ازاين سوخت به عنوان پيشرانه (به همراه اكسيژن مايع)دراولين بوسترهاي يك مرحله اي موشك هاي اطلس و دلتا 2 استفاده شده است. سرمازا: پيشرانه هاي سرمازا گازهايي هستندكه در دماهاي بسيار پايين به صورت مايع نگه داري مي شوند كه معروف ترين آنها هيدروژن مايع به عنوان سوخت (LH2) و اكسيژن مايع (lox) به عنوان اكسيد كننده مي باشند. اكسيژن مايع و هيدروژن مايع به عنوان پيشرانه هایي با كارايي بالاتر در موتورهاي شاتل هاي فضايي استفاده مي شوند. در ديگر سوخت هاي سرمازا با خواص مناسب براي سامانه هاي پيشران فضايي مي توان به متان و اكسيژن مايع و فلورين مايع اشاره نمود. قابل ذكر است كه پيشرانه هاي سرمازا به دليل مشكلاتي كه در نگهداري طولاني مدت آنها موجب مي شود براي استفاده در موشك هاي نظامي كه بايستي مدت ها به صورت آماده ي پرتاب نگهداري شوند، چندان خوشايند و مطلوب نيست. پيشرانه هاي خود مشتعل(هايپرگوليك): پيشرانه هايي هستندكه سوخت واكسيدكننده به طورمجزا درون محفظه ي احتراق تزريق مي شوند و بدون نياز به آتشزنه و فقط با برخورد با يكديگر شعله ور مي شوند. كه اين قابليت آن را براي سامانه هاي مانوري فضاپيماها كه نياز است بارها خاموش و روشن شوند ايده آل می نماید. معمول ترين سوخت هاي خود مشتعل شامل هيدرازين، مونو متيل هيدرازين (MMH) و دي متيل هيدرازين نا متقارن (UDMH) مي باشند. و از اكسيد كننده هاي خود مشتعل معروف مي توان به تتروكسيد نيتروژن (NTO) و اسيد نيتريك اشاره نمود. در خانواده ي موشك هاي تيتان، موشك هاي ماهواره بر دلتا 2 از آيروزين50 و NTO استفاده شده است. پيشرانه هاي مايع قديمي (الكل ها) به طور معمول به عنوان سوخت موشك طي سال هاي اوليه توسعه ي فناوري موشكي مورد استفاده قرار مي گرفتند. موشك آلماني v2 و همچنين موشك زمين به زمين ردستون آمريكا (با اكسيژن مايع و اتانول)كار مي كردند. به هر حال در روند پيشرفت فناوري هاي موشكي با افزايش كارايي سوخت ها از الكل استقبال چنداني نشد. و آنها خيلي زود كنار گذاشته شدند. پروكسيد هيدروژن: يكي از اكسيد كننده هاي قابل توجه مي باشد كه در موشك انگليسي Black Arrow استفاده شده بود. غلظت هاي بالاي پروكسيد هيدروژن را راههاي تست پراكسيد يا HTP مي نامند كه در حضور كاتاليزور به اكسيژن و بخار فوق گرم تبديل مي شود و ضربه ويژه اي در حدود 150 ثانيه ايجاد مي كند. پيشران جامد: پيشران جامد از دو بخش اكسيد كننده و سوخت (كاهنده) تشكيل شده است. در اين پيشران دو بخش تشكيل دهنده يعني سوخت و اكسيد كننده به طور مجزا آماده مي شوند و پس از آن با يكديگر مخلوط مي شوند. اين كار بدان دليل انجام مي شود كه اكسيد كننده به صورت پودر و سوخت يك مايع با غلظت متغير است. اين دو بخش با هم تركيب شده و سپس تحت شرايط كاملاً كنترل شده درون پوسته ي راكت ريخته مي شوند، افزون به سوخت و اكسيد كننده، بخش هاي ديگري نيز افزوده مي شوند تا كارايي پيشران افزايش يابد. معمولاً در ميان پيشران جامد يك فضاي خالي موسوم به حفره قرار مي گيرد. با تغيير شكل و اندازه ي حفره مي توان سرعت و مدت سوختن، در نتجه نيروي رانش را كنترل كرد. دسته بندي پيشران هاي جامد: پيشران هاي چامد به دو گروه همگن و مركب دسته بندي مي شوند.پيشران هاي همگن نيز خود به دو گروه تك پايه و دو پايه تقسيم مي شوند.پيشران هاي تك پايه آنهايي هستند كه تنها از يك تركيب برخوردار هستند و اين تركيب خواص و ويژگي هاي اكسيد كنندگي و كاهندگي را يكجا دارد. پيشران هاي دو پايه متشكل از دو تركيب معمولاً نيتروسلولز و نيترو گليسيرين همراه با يك نرم كننده (كه براي انعطاف افزوده مي شود) هستند.برتري اين پيشران آن است كه دود نمي كند از اين رو ميزان انرژي و سرعت سوزش افزايش ميابد. پيشران هاي مركب به صورت مخلوط نا همگن هستند و از نمك معدني كريستالي يا ساييده شده نرم به عنوان اكسيد كننده استفاده مي كنند كه بيشتر بخش پيشران را تشكيل مي دهد.سوخت مورد استفاده معمولاً آلومينيم است. براي يكپارچه نگه داشتن پيشران از نگهداري پليمري استفاده مي شود. برتري پيشران هاي جامد نسبت به ديگر انواع پيشران هاي شيميايي در آن است كه اين پيشران ها پايدار بوده و انبار آنها ساده است.پيشران هاي جامد نيازي به پمپ هاي توربو يا ادوات پيچيده تغذيه كننده ندارند. كاستي پيشران جامد در آن است كه پس از روشن شدن، واكنش پيشران جامد را نمي توان متوقف كرد، بدين مفهوم كه اگر پيشران مشتعل شود تا پايان م پيشرانه ي پلاسما: در واقع پيشرانه هاي الكتريكي هستند كه مي توانند سرعت هاي به مراتب بيشتري براي گازهاي خارج شونده از نازل فراهم كنند . بنابر اين براي انجام يك مأموريت نياز به مقدار سوخت كمتري خواهند داشت. اما اين روش هم محدوديت هاي خودش را دارد. نخستين نمونه ها با استفاده از المنت هاي مقاومت دار،انرژي الكتريكي را به حرارت تبديل كرده و مي توانستند مدار را تا 3000 درجه ي كلوين داغ كنند كه سرعت خروج از نازل را تا 8 کیلومتر بر ثانیه افزايش مي داد.در دهه ي 80 با استفاده از اين روش نيروي رانش مورد نياز براي حفظ مدار ماهواره تأمين مي شد و اوايل دهه ي 90دانشمندان توانستند با استفاده از قوس الكتريكي به دماهاي بيشتر و در نتيجه به سرعت هاي بيشتر دست يابند. نمونه هاي بعدي پيشران هاي يوني بودند كه توانشتند به سرعت 100 کیلومتر بر ثانیه برسند و بر خلاف دو مورد قبلي طول عمر بسيار زيادي در حدود 22000 ساعت داشته باشند.شكل مشترك موارد ذكر شده نيروي رانش اندك آنها است كه براي گريز از گرانش زمين ناچيز است. در حال حاضر پيشرانه هاي الكترومغناطيسي MPD از جديد ترين فنّاوري سود مي برند ولی نمي توانند نيروي رانش بسيار بيشتري را ايجاد كنند. در اين مولّدها نيرو يك قوس الكتريكي دائمي به صورت شعاع بين ميله هاي كاتد و آند برقرار مي شود. تعامل بين جريان شعاعي و ميدان مغناطيسي حلقوي سوركاتد نيرويي ايجاد مي كندكه مي تواند پلاسماي تزريق شده به مجموعه را شتاب دهد و در انتهاي آند متمركز كند ، در اين حالت سرعت خروج پلاسما از نازل به بيش از 40 کیلومتر بر ثانیه مي رسد. تعريف پلاسما : پلاسما حالت چهارم ماده است و به موادي گفته مي شود كه در مقياس ماكروسكوپيك خنثي مي باشند، اما از تعداد زيادي الكترون هاي آزاد و اتم ها با مولكول هاي يونيزه شده و در حال بر هم كنش تشكيل شده اند. البته به هر محيطي كه حاوي ذرّات باردار باشد پلاسما گفته نمي شود و بايد شرايطي برقرار باشد كه يكي از اين شرايط داشتن اثرات حجمي است.جالب است بدانيد 99% مواد موجود در جهان در حالت پلاسما است، اما در شرايط طبيعي موجود در زمين كه درصد بسيار كوچكي از عالم هستي را تشكيل مي دهد پلاسما يافت نمي شود. پيشران هاي آينده! پيشران هاي گداخت هسته اي پيشران هاي ماده پادماده: هنگامي كه پادماده و ماده با هم تماس پيدا مي كنند،همديگر را خنثي مي كنند ولي تصادف ذرّات مخالف ، احتراق وانتشار پرتوهايي خالص رابه همراه دارد،اين پرتوها باسرعت نور از نقطه ي انفجارخارج مي شوند و ماده و پادماده ناپديد مي شوند. انفجاري كه هنگام واكنش ماده و پادماده رخ مي دهد تمامي جرم ماده و پادماده را به انرژي تبديل مي كند. دانشمندان اعتقاد دارند كه اين انرژي بسيار قوي تر از انرژي هاي توليد شده به روش هايي است كه تا به حال رايج بوده اند و مي توانند نيروي پيشران بسیار زیادی فراهم سازد. (يك فضاپيماي پاد ماده مي تواند زمان مسافرت به مريخ را از 11ماه به يك ماه كاهش دهد!) پيشران هاي نوري يكي از كاربردهاي ليزرهاي پرتوان ، در صنعت فضا است. ليزر اين امكان را به مهندسان مي دهد تا فضاپيماهاي سبكتري كه نياز به منبع انرژي ندارند ساخته و گسترش دهند. اين فضاپيماها بسيار سبك هستند و نامشان لايت كرفت است. خود رسانگر لايت كرفت به عنوان پيشران كار خواهد كرد و نور به عنوان يكي از منابع وافر انرژي در جهان به عنوان سوخت به كار گرفته خوهد شد. فرضيه ي اساسي در پيشران نوري به كارگيري ليزرهاي زمين پايه است تا هوا را به سوي نوك رسانگر گرم كرده تا محترق شود و فضاپيما را به جلو براند. ي سوزد پيشران هاي جامد در برابر گرما نيز حساس هستند.

[Electro_officer 13,794]

دستت درد نکنه اگه میشه منبع رو هم بنویس.

[SAEID 2,829]

منبع مطلب؟

[mostafa2426 23]

منبع مطلب؟

درباره نويسنده
جابر زارع
دانشجوی رشته هوافضا