МРД относится к тепловым реактивным двигателям химического типа. Другими словами МРД преобразует тепловую энергию, выделяющуюся при химической реакции горения твердого ракетного топлива (ТРТ), в кинетическую энергию потока истекающих из сопла продуктов сгорания, который и создает реактивную силу тяги (тут можно вспомнить формулировку 3-го закона Ньютона).
Двигатели для моделей ракет обычно характеризуются значениями некоторых параметров, что дает возможность проводить их сравнительную оценку. Важнейшие из них: сила тяги (или просто тяга), измеряемая в килограммах или ньютонах; время работы (или продолжительность сгорания топлива), измеряемое в секундах; масса топлива и полная масса двигателя, измеряемый в килограммах (кг); удельный импульс (кГ с/кг или Н с/кг. Важная характеристика двигателя — отношение тяги к его массе. Двигатель малой тяги не сдвинет с места собственной конструкции, не говоря уже о корпусе и оборудовании всей ракеты. Чем больше должна быть скорость ракеты, тем больше топлива должно приходиться на килограмм его массы. Поделив массу всей ракеты (так называемую стартовую массу) на массу конструкции ракеты, получим так называемое соотношение масс. Чем больше тяга данного двигателя и легче конструкция ракеты, тем большей высоты она, очевидно, достигнет. Это общий вывод очень важен и для моделей ракет.
В твердотопливном модельном ракетном двигателе (МРД) — химическая энергия топлива преобразуется сначала в тепловую, а затем в механическую энергию газообразных продуктов сгорания, выбрасываемых из сопла, вследствие чего возникает сила тяги или просто тяга — один из важнейших параметров МРД. В камере сгорания двигателя создается тяга (P) — реактивная сила, которая является результирующей газодинамических сил, действующих на внутренние поверхности камеры во время работы, и сил окружающей среды, воздействующих на наружные поверхности камеры, за исключением сил внешнего аэродинамического сопротивления. Измеряется сила тяги в системе СИ в ньютонах (Н). Другими параметрами, характеризующими МРД, являются: масса топлива (кг); время работы или продолжительность сгорания топлива (с), секундный массовый расход (кг/с), удельный импульс тяги (Н • с/кг) и суммарный импульс (Н • с). Удельный импульс тяги — показатель эффективности топлива, на котором работает двигатель. По этому показателю судят о том, какой суммарный импульс можно получить сжигая 1 кг топлива. Суммарный импульс (I) — произведение тяги на время работы двигателя.
Разрез модельного ракетного двигателя:
1 – корпус (оболочка ), 2 – пыж 3 – вышибной заряд, 4 – замедлитель, 5 – топливо, 6 – сопло,
D – наружный диаметр, L – длина.
Двигатель работает следующим образом. Воспламенитель электрической системы зажигания устанавливается внутрь камеры сгорания (через сопло) так, чтобы топливо находилось с ним в контакте. После включения системы зажигания происходит запуск двигателя. После сгорания последнего слоя основного заряда воспламеняется замедлитель (горит он как папироса — с торца). Его цель — задержать воспламенение так называемого вышибного заряда. Прежде чем он выполнит свои функции — выбьет переднюю стенку двигателя, — ракета после старта должна достигнуть определенной высоты.
Вышибной заряд представляет собой запрограммированное пиротехническое устройство, позволяющее простейшим образом выбросить, например, парашют для возвращения корпуса ракеты на землю. В зависимости от объема и формы вышибного заряда можно получать различные полные импульсы тяги.
Международная Авиационная Федерация (ФАИ) рекомендует классификацию модельных ракетных двигателей. Классификация дает возможность проводить соревнования и сравнивать достижения моделей ракет с одинаковыми техническими данными.
Важно то, что двигатель с топливом промышленного производства дает значительно большую гарантию безопасности, чем наилучшим образом приготовленное топливо собственного изготовления.
Технические характеристики модельных ракетных двигателей ...