Rakettimoottori
Wikipedia
Rakettimoottori on raketeissa käytettävä purkautuvan materiavuon avulla työntövoimaa tuottava moottori, joka ei käytä ulkopuolista hapetinta, esimerkiksi ilmakehän happea.
Useimmat nykyiset rakettimoottorit ovat polttomoottoreita. Tällöin niitä kutsutaan kemiallisiksi rakettimoottoreiksi. Niiden lisäksi on olemassa mm. ydinpropulsiomoottoreita, joita on vain testattu esimerkiksi Yhdysvaltain ilmavoimien 1950-luvun NERVA-projektissa ja NASAn 2000-luvun Prometheus-projektissa. Satelliiteissa käytetään asennon säätöön nk. ionimoottoreita, joiden työntövoiman tuotantokyky on rajallinen, mutta sähköisinä propulsiomenetelminä niiden toiminta-aika on pitkä, vuosia tai jopa vuosikymmeniä.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Kemiallinen rakettimoottori
Kemialliset rakettimoottorit tuottavat työntövoiman kiihdyttämällä suuttimessa raketista poistuvia kuumia ja korkeapaineisia palamiskaasuja, jotka on yleensä aikaansaatu polttamalla ajoaineen polttoainetta hapettimella. Sekä polttoaine että hapetin kuljetetaan raketin mukana. Tämä mahdollistaa raketin toiminnan avaruuden tyhjiössä.
Raketin tehokkuutta kuvaa sen paloaikanaan aikaansaama nopeuslisä Δv eli delta-V, jota kuvaa Tsiolkovskin laki. Nopeuslisä riippuu raketin alku- ja loppumassan suhteesta, joka on 2000-luvun alussa monivaiheraketeilla 10:1 - 25:1. Mitä suurempi suhde sitä suurempi nopeus voidaan saavuttaa.
Yleisimmin käytetyissä kemiallisissa rakettimoottoreissa ajoaine voi olla eri faaseissa ja tämä vaikuttaa moottorin luokitteluun.
[muokkaa] Kiinteä ajoaine
Useimmissa ohjuksissa ja monissa kantoraketeissa käytetty moottorityyppi on kiinteän ajoaineen moottori (solid rocket motor), jossa sekä polttoaine, että hapetin ovat kiinteässä olomuodossa sekoitettuna keskenään. Tämä moottori on rakenteeltaan yksinkertaisin ja yleisin sisältäen ainoastaan palokammion, jossa ajoaine palaa ja suuttimen, josta palokaasut purkautuvat ulos. Etuina on hyvä varastoitavuus ja suuri nostovoima, jonka takia se on suosituin sotilaallisten ohjusten rakettimoottori, haittana ettei moottoria voi sammuttaa ennen polttoaine-hapettimen loppumista.
[muokkaa] Nestemäinen ajoaine
Toinen hyvin yleinen moottorityyppi on nesterakettimoottori (liquid rocket engine), joka perustuu nestemäisen hapettimen ja polttoaineen palamiseen. Tämä moottorityyppi on monimutkaisin, koska nesteen pumppaamiseen tarvitaan yleensä monimutkaiset turbopumput.
Tätä tyyppiä käytetään lähinnä suurissa kantoraketeissa, joissa tarvitaan paljon työntövoimaa. Tällaisia moottoreita käytetään myös avaruusaluksissa, joissa vaaditaan, että moottori voidaan sammuttaa ja käynnistää useita kertoja, mikä ei ole mahdollista, jos käytetään kiinteää ajoainetta. Esimerkiksi NASAn Avaruussukkulan ohjaukseen käytetään noin 30 tällaista pientä rakettimoottoria.
[muokkaa] Hybridiraketti
Kolmas ja harvinaisin moottorityyppi on hybridirakettimoottori (hybrid rocket motor), jonka toiminta perustuu yleensä kiinteään polttoaineeseen ja nestemäiseen hapettimeen (ns. suora hybridi).
On olemassa myös hybridimoottoreita, joissa polttoaine on nestemäinen ja hapetin kiinteässä muodossa. Näitä kutsutaan käänteisiksi hybrideiksi ja ne ovat selvästi harvinaisempia kuin suorat hybridit.
