מנוע רקטי היברידי
פעולות נוספות
מנוע רקטי היברידי הוא מנוע רקטי העושה שימוש בהודפים המצויים בשני מצבי צבירה שונים: לרוב, מחמצן נוזלי ודלק מוצק. שילוב זה מנסה לאחד את היתרונות של מנוע דלק נוזלי (יכולת שליטה בדחף ובטיחות) עם אלו של מנוע דלק מוצק (פשטות מכנית ואמינות).
היסטוריה עריכה
הרעיון למנוע היברידי הועלה לראשונה בסוף שנות ה-30 של המאה ה-20 באופן עצמאי בגרמניה ובארצות הברית. בגרמניה, הכימאי ליאוניד אנדרוסוב (Leonid Andrussow), שעבד בתאגיד אי גה פארבן, תכנן מנוע המבוסס על פחם מוצק וחמצן דו-חנקני (N2O) גזי.
במקביל, בקליפורניה שבארצות הברית, ערכה "חברת הטילים של קליפורניה" (California Rocket Society) ניסויים בשימוש בחמצן נוזלי (LOX) עם מגוון דלקים מוצקים כגון עץ, שעווה וגומי. הניסויים המוצלחים ביותר נעזרו בדלק גומי, ובמאי 1951 שוגרה בהצלחה רקטה המבוססת על שילוב זה לגובה של כ-9 קילומטרים.
עקרון פעולה עריכה
מנוע רקטי היברידי מורכב משני רכיבים עיקריים:
מכל לחץ: המכיל את המחמצן במצב נוזלי (או גזי).
תא בעירה: המכיל את הדלק המוצק (מכונה לרוב "גרעין הדלק" - Fuel Grain), המעוצב לרוב כגליל עם חלל מרכזי אחד או יותר.
עם פתיחת השסתום, המחמצן מוזרם אל תוך תא הבעירה. הצתה ראשונית יוצרת להבה המאדה את פני השטח של הדלק המוצק. נוצרת שכבת גבול שבה מתרחש ערבוב ופעפוע (דיפוזיה) בין המחמצן הגזי לדלק המאודה, מה שמאפשר בעירה רציפה ויצירת דחף.
חומרים והודפים עריכה
השילוב הנפוץ ביותר במנועים היברידיים מודרניים כולל מחמצן נוזלי (כמו חמצן נוזלי או תחמוצת חנקן) ודלק פולימרי מוצק, לרוב HTPB (Polybutadiene hydroxyl-terminated). חומר זה פופולרי בשל תכונותיו המכניות, האנרגיה הגבוהה שהוא מפיק ובטיחותו הגבוהה בטיפול.
תוספים: לעיתים קרובות מוסיפים לדלק המוצק אבקות מתכת כגון אלומיניום, מגנזיום או ליתיום. תוספים אלו מעלים את צפיפות הדלק ואת הטמפרטורה בתא הבעירה, ובכך משפרים את המתקף הסגולי של המנוע.
מנוע היברידי הפוך: סוג פחות נפוץ של מנוע, שבו המחמצן הוא מוצק והדלק הוא נוזלי (כגון נפט או מימן נוזלי).
יתרונות וחסרונות עריכה
יתרונות עריכה
בטיחות: בניגוד למנוע דלק מוצק, המנוע ההיברידי אינו נפיץ מטבעו. הפרדת המחמצן מהדלק מונעת הצתה מקרית, וניתן להפסיק את הבעירה באופן מיידי על ידי סגירת שסתום המחמצן.
פשטות מכנית: המערכת פשוטה משמעותית ממנוע דלק נוזלי, שכן היא דורשת רק מערכת הזנה אחת (עבור המחמצן) במקום שתיים, מה שמפחית את מספר השסתומים, הצנרת והמשאבות.
שליטה בדחף: ניתן לווסת את עוצמת הדחף (Throttling) ואף לכבות ולהדליק את המנוע מחדש במהלך הטיסה.
חסרונות עריכה
יעילות בעירה (נסיגת הדלק): קצב האידוי של הדלק המוצק (Regression rate) נוטה להיות איטי, מה שמקשה על יצירת דחף גבוה מאוד במנועים גדולים.
שינוי ביחס התערובת: במהלך הבעירה, הגאומטריה של חלל הדלק המוצק משתנה, מה שעלול להוביל לשינוי ביחס שבין הדלק למחמצן ולפגיעה ביעילות לאורך זמן.
שאריות דלק: לרוב נותרת כמות מסוימת של דלק מוצק שלא נשרף בתום הפעולה, מה שמוסיף "משקל מת" למערכת.
ראו גם עריכה
- מנוע רקטי
- ספייס שיפ 1 (דוגמה לכלי טיס המשתמש במנוע היברידי)
קישורים חיצוניים
