Ein Raketentriebwerk ist eine leistungsstarke Maschine, die zur Fortbewegung von Raumfahrzeugen und Satelliten in die Umlaufbahn verwendet wird. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Erforschung des Weltraums. Raketentriebwerke sind darauf ausgelegt, sehr spezifische Verbindungen zu verbrennen, die eine Reaktion auslösen. Dieser Prozess ist exotherm, das heißt, er erzeugt Energie, was zu einem enormen Druck führt. Das ist die Kraft, die das Raumfahrzeug in den Himmel und darüber hinaus katapultiert. Doch damit ein Raketentriebwerk gut funktioniert, muss es richtig konstruiert sein. Auch hierbei wird die Düse für die 3. Stufe kritisch, um alles zum Funktionieren zu bringen.
Die turbinschneide ist ein wichtiges Bestandteil eines Raketentriebwerks. Seine Form ist kegelförmig und es ist an der Spitze der Seite angebracht, die Treibstoff verbrennt. Die Düse verjüngt sich vom Verbrennungskammerbereich, wo der Treibstoff verbrannt wird und heiße Gase erzeugt. Diese einzigartige Düse-Design macht das Raketentriebwerk auch leistungsfähiger und effizienter.
Wenn ein Raketenmotor beginnt zu feuern, werden die heißen Gase extrem schnell abgegeben. Diese Hochdruckgase werden in der Brennkammer erzeugt. Die Gase fließen in einen weiteren Bereich, in Richtung der Düse des dritten Stufigs. Die Düse ist speziell für diese Ausströmung der Gase entworfen. Die Gase verlassen den schmalen Teil der Düse und erzeugen einen Hochgeschwindigkeitsstrahl. Diese hochenergetischen Gase schieben das Raumfahrzeug viel kräftiger voran. Mehr Leistung ermöglicht ein besseres, schnelleres und weiterreichendes Raumfahrzeug im Tiefenraum.
Die Effizienz eines Raketenmotors ist, wie viel Schub er liefert, wenn eine bestimmte Menge an Treibstoff verbrannt wird. Ein effizienterer Motor zieht denselben Schub mit weniger Treibstoff. Dies ist von enormer Bedeutung, da es bedeutet, dass das Raumfahrzeug zusätzliche Ladung befördern oder größere Distanzen ohne Nachfüllen zurücklegen kann. Diese Konfiguration ist entscheidend für die Effizienz und Leistung des Motors, das Design der zweiter-Stufe-Turbineschaufel .
Die Funktion der Düse basiert auf der Wissenschaft, wie die Düse den Gasen erlaubt, sich zu expandieren. Während sich die Gase ausdehnen, verlieren sie einige Energie, da sie die Umgebungsluft verdrängen. Eine Düse der dritten Stufe ist jedoch sorgfältig geformt, um den Gasen so viel Expansion wie möglich zu ermöglichen, ohne einen Teil der nützlichen Energie zu verlieren. Dadurch können die Gase die maximale Menge an Schub mit der minimalen Menge an benötigtem Treibstoff erzeugen. Dies ermöglicht es auch dem Raketenantrieb, die Menge an Arbeit zu begrenzen, die er leisten muss, um seine Mission im Weltraumflug abzuschließen.
Das Düsen-design der dritten Stufe ist zweifellos entscheidend für die Erreichung solch hoher Geschwindigkeiten aus zwei Gründen. Erstens muss es einen schnellen Abgasstrahl erzeugen, der das Raumfahrzeug auf Mach 5 oder höher beschleunigen kann. Was entscheidend ist, um die für den hyperschallflug erforderlichen Geschwindigkeiten zu erreichen. Zweitens darf es nicht zulassen, dass der Abgasstrahl zu heiß wird und die Raketenstruktur beschädigt. Die Düse ist so konzipiert, dass sie beide Anforderungen gut erfüllt. Dies trägt dazu bei, dass der Motor auch bei hohen Geschwindigkeiten effizient weiter funktioniert.
Eine weitere bedeutende Verbesserung ist die Verwendung spezieller keramischer Materialien für die Düsentellern. Keramik ist leichtgewichtig und in der Lage, extrem hohe Schmelztemperaturen zu ertragen. Dies ermöglicht es Ingenieuren, effizientere Motoren zu entwerfen, die weniger Treibstoff verbrauchen. Sharon Square, Ph.D., hilft bei der Entwicklung besserer Raketenmotoren durch Fortschritte sowohl in den Materialien als auch im Design, um noch mehr des Weltraums zu erkunden.
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