Motore a razzo: che tipo di motore a combustione è?
Un motore a razzo è un tipo di motore reattivo che non è influenzato dall'ambiente esterno, grazie al fatto che trasporta carburante e un ossidante nel suo serbatoio.
Questo articolo esaminerà brevemente come funziona un motore a razzo, la sua storia e i possibili tipi.
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Concetto di un motore a razzo
Il concetto di motore a razzo è abbastanza semplice. Quando la sostanza di lavoro (combustibile e ossidante) viene bruciata, si creano fumi che lasciano la camera di combustione attraverso l'ugello di scarico del motore ad altissima velocità.
Quando i gas di scarico lasciano il motore, creano una forza basata sulla legge di azione e reazione e, quindi, sulla base della legge di conservazione della quantità di moto della 3a legge di Newton - il corpo si muove nella direzione opposta alla direzione del deflusso dei gas di scarico.
Motore di reazione: sapevi che tipo di motore è?
In poche parole, la macchina a cui è collegato questo motore viene azionata nella direzione opposta a quella in cui i gas di scarico lasciano l'ugello di scarico del motore. L'effetto dei gas di scarico che lasciano l'ugello di scarico del motore è chiamato spinta del motore a razzo. È direttamente proporzionale al prodotto della massa dei gas di scarico per la loro velocità di uscita.
Come funziona un motore a razzo?
L'esplosione della sostanza di lavoro avviene sotto grande pressione. Il carburante e l'ossidante vengono compressi nella camera di combustione. Un ugello di scarico ristretto conduce dalla camera di combustione, grazie alla quale aumenta la velocità di scarico dei gas di combustione. Tuttavia, l'ugello non può essere troppo stretto in modo che il materiale di cui è composto non si sovraccarichi termicamente (fusione).
La differenza fondamentale tra un motore a razzo e altri motori a combustione interna è che un motore a razzo non estrae ossidante dall'atmosfera durante il suo lavoro, ma ha, oltre al carburante, una scorta di ossidante che porta con sé. Poiché questo motore trasporta la sua fonte di energia, può funzionare anche nello spazio (vuoto).
Motore a benzina e diesel: in cosa differiscono?
Un'altra differenza è che la macchina, alimentata da un motore a razzo, non è alimentata dal lavoro meccanico, come con scintilla o motori diesel che alimentano le automobili, ma dall'effetto di reazione dei gas di scarico.
Inoltre, ad eccezione di alcuni sistemi ausiliari come la pompa, la rotazione dell'ugello, ecc., il motore a razzo non contiene parti mobili necessarie per i normali motori a combustione (pistoni, albero motore, albero a camme e altri componenti). Pertanto, il motore a razzo ha una posizione speciale tra gli altri motori a combustione.
Funzionamento del motore a razzo in poche parole
- Non preleva la sostanza di lavoro dall'atmosfera
- Il rendimento utile del motore non è il lavoro meccanico, ma l'effetto di reazione dei gas di scarico
- A parte alcuni sistemi ausiliari, non contiene parti in movimento
In base allo stato del carburante, i motori a razzo possono essere suddivisi in due categorie: motori a combustibile liquido e solido.
Motore a razzo a propellente liquido:
Un motore a razzo a propellente liquido è alimentato da una miscela di carburante e ossidante nella camera di combustione. La sostanza di lavoro viene quindi miscelata nella camera di combustione, dove si accende ad alta pressione.
Combinazioni di combustibili e ossidanti per motori a razzo a propellente liquido:
L'agente ossidante non deve essere sempre ossigeno; può anche essere altre molecole con eccesso di ossigeno, come idrogeno liquido o miscele di idrocarburi. Le combinazioni più comuni della sostanza di lavoro sono:
- Idrogeno liquido e ossigeno liquido
- Ossigeno liquido e cherosene
Oltre a queste combinazioni, vengono utilizzati altri combustibili e ossidanti e ogni combinazione presenta vantaggi e svantaggi.
Motore a razzo a propellente solido
Un motore a razzo alimentato a combustibile solido è alimentato da una miscela di carburante sotto forma di grani, che contengono un ossidante oltre al carburante. La sostanza di lavoro di questo motore è immagazzinata nella camera di combustione. Il vantaggio dei motori a combustibile solido è l'eccellente conservabilità e prontezza per l'uso. D'altra parte, un grosso svantaggio è che questo tipo di motore non può essere spento.
La prima accensione della sostanza di lavoro avvia l'intera reazione, che termina solo quando la sostanza di lavoro non è completamente esaurita. Ecco perché questo motore viene spesso utilizzato come motore di decollo ausiliario per navette o aeroplani.
Motore a razzo ibrido:
È un motore a razzo in cui uno dei componenti, carburante o ossidante, è allo stato liquido e l'altro componente è allo stato solido.
Un motore a razzo viene utilizzato principalmente per spingere:
- razzi militari
- razzi spaziali
- navette spaziali
- satelliti e sonde spaziali
- aeroplani
- come motore ausiliario di avviamento di aeroplani
Anche se il motore a razzo non viene utilizzato per guidare le auto, ci sono stati alcuni pazzi che hanno equipaggiato i loro veicoli con questo tipo di motore, di cui puoi leggere nel nostro articolo: Il motore a reazione: sapevi che motore è?