Un motor de rachetă este o mașină puternică folosită pentru a propulsa navele spațiale și sateliții în orbită. Acesta joacă un rol crucial în explorarea spațiului. Motoarele de rachetă sunt proiectate să arde compuși foarte specifici care declanșează o reacție. Acest proces este exotermic, ceea ce înseamnă că produce energie, generând o cantitate imensă de presiune. Aceasta este forța care propulsează naveta spațială sus în cer și mai departe. Dar ca un motor de rachetă să funcționeze bine, trebuie să fie proiectat corect. Aici devine esențială și conceperea difuzorului pentru a treia etapă, care este crucială pentru ca totul să funcționeze.
The cu o putere de încărcare de peste 100 kW este un component cheie al unui motor de rachetă. Forma sa este conică și este montată la vârful părții care arde combustibilul. Difuzorul se îngustează de la camera de combure, zona unde combustibilul se arde și generează gaze fierbinți. Design-ul unic al acestui difuzor face și motorul de rachetă mai puternic și eficient.
Când un motor de rachetă începe să se aprindă, gazele calde sunt expulzate extrem de repede. Aceste gaze la înaltă presiune sunt produse în cameră de combustie. Gazele curg într-o zonă mai largă, spre difuzorul etapei a treia. Difuzorul este proiectat special pentru această efuziune a gazelor. Gazele iesc din partea îngustă a difuzorului, producând un jet de mare viteză. Această gază energetică propulsează vehiculul spațial mult mai puternic. Mai multă putere face ca vehiculul spațial să fie mai bun, mai rapid și să meargă mai departe în spațiul profund.
Eficiența motorului de rachetă este cât de mult impuls livrează atunci când arde o cantitate dată de combustibil. Un motor mai eficient este cel care generează același impuls folosind mai puțin combustibil. Acest lucru este de o importanță enormă, deoarece înseamnă că vehiculul spațial poate transporta mărfuri suplimentare sau să creeze distanțe mai mari fără a trebui să se reabastească. Această configurație este crucială pentru eficiența și performanța motorului, precum și pentru proiectarea lama a doua etapă a turbinei .
Funcționalitatea bechetului se bazează pe știința privind modul în care bechetul permite gazelor să se extindă. Pe măsură ce gazele se extind, ele pierd o parte din energie în urma forței necesare pentru a deplasa aerul înconjurător. Dar un bechet de al treilea etapă este modelat cu grijă pentru a oferi gazelor cât mai multă extindere posibilă fără a pierde o proporție a energiei utile. Acest lucru permite gazelor să producă cantitatea maximă de propulsie cu cantitatea minimă de combustibil necesar. Acest lucru permite, de asemenea, rachetelor să limiteze cantitatea de muncă pe care trebuie să o execute pentru a îndeplini misiunea lor în zborul spațial.
Proiectarea bechetului pentru a treia etapă este cu siguranță cheie pentru obținerea unor viteze atât de mari din două motive. În primul rând, trebuie să creeze un jet de exausă rapid care să poată propulsa navele spațiale la Mach 5 sau mai mult. Ceea ce este crucial pentru a atinge vitezele necesare zborurilor hipersonice. În al doilea rând, trebuie să evite să lase jetul de exausă să devină prea fierbinte și să dăune structurii rachetei. Bechetul este proiectat să gestioneze bine ambele cerințe. Acest lucru contribuie la garantarea faptului că motorul va continua să funcționeze eficient, chiar și când zboară la viteză mare.
O altă îmbunătățire semnificativă este utilizarea de materiale ceramice specializate pentru porțiuni de bechet. Ușoare și capabile să reziste temperaturilor extrem de ridicate de respingere sau topire, ceramica. Aceasta permite inginerilor să proiecteze motoare mai eficiente care consumă mai puțin combustibil. Sharon Square, Ph.D., contribuie la dezvoltarea de motoare de rachetă mai bune prin progrese în ambele domenii, materiale și proiectare, explorând astfel mai mult spațiu.