Ракета – Уикипедия

Ракета е летателен апарат, движещ се посредством реактивна сила, създавана чрез изхвърляне на част от собствената му маса. За да лети ракетата, не е задължително наличието на въздушна или газова среда – тя може да лети както в атмосферата, така и във вакуум.

Ракетите се задвижват с твърдо или течно ракетно гориво. При изгарянето си горивото образува газова струя, която предизвиква движение на реактивен принцип – виж Трети закон на Нютон. В дадения случай това ще гласи: Теглителната сила на ракетния двигател е равна на скоростта на изгорелите газове умножена по тяхната маса.

В общия случай думата „ракета“ означава различни летящи устройства – от празничния фойерверк през ракетно оръжие до космическа ракета носител.

От конструктивна гледна ракетите притежават някои характерни елементи, които спомагат полета ѝ в и извън атмосферата на Земята.

За да се минимализира въздушното съпротивление, от една страна площта на раке­тата, обти­чана от въз­духа, трябва да бъде възможно най-малка (т.е. раке­тата трябва да бъде въз­можно най-тясна), за да бъде и триенето минимално, а от друга – формата на раке­тата трябва да е такава, че да се обтича плавно (лами­нарно) от въз­духа. Ако при обти­ча­нето се обра­зу­ват тур­бу­лен­тни завих­ря­ния, това води до допъл­ни­телно въз­душно съп­ро­тив­ле­ние, което може мно­гок­ратно да над­х­върли съп­ро­тив­ле­ни­ето от три­ене, а освен това и зна­чи­телно вло­шава устой­чи­востта на полета. Обтичането на ракетата се определя до голяма степен именно от формата на предната част, където се поставя и обтекателят.

Оптималната форма на обтекателя се определя от скоростта на движение на ракетата. Ако раке­тата е пред­наз­на­чена за доз­ву­ков полет, то тео­ри­ята и прак­ти­ката показ­ват, че най-добрата форма на обте­ка­теля е пара­бо­лич­ната (объл нос). В свръхз­ву­ко­вия диа­па­зон обаче пред­по­чи­тана започва да става ост­рата кону­со­об­разна форма. Кол­кото по-бързо се движи раке­тата, тол­кова по-остър трябва да е обте­ка­телят ѝ. Но тъй като при много високи свръх­з­ву­кови ско­рости раке­тата се наг­рява зна­чи­телно, ост­рите ръбове не са желани и затова в този слу­чай отново започ­ват да се изпол­з­ват заоб­лени форми, чрез които топ­ли­ната се раз­п­ре­деля по-плавно.

Кор­пу­сът на раке­тите е кух цилин­дър, чиято цел е да поме­щава пропеланта на раке­тата и ней­ния дви­га­тел. Към него се пос­та­вят следните изис­к­ва­ния – да е кол­кото се може по-лек и кол­кото се може по-здрав. Кон­с­т­рук­ци­ята на кор­пуса силно зависи от раз­ме­рите на раке­тата – ако раке­тата е малка и лека, е дос­та­тъчно да се изпол­зва тръба в пре­кия сми­съл на думата, която се изра­ботва от поли­мер, ком­по­зи­тен мате­риал или лек метал. Масив­ните ракети имат по-усложнена кон­с­т­рук­ция на кор­пуса, напо­до­бя­ваща тази на фюзе­лажа на само­ле­тите. Фор­мата на кор­пуса се задава от мно­жес­тво здрави рамки с пръс­те­но­видна форма, съе­ди­нени помежду си с метални еле­менти, прос­ти­ращи се над­лъж по раке­тата и нари­чани стрин­гери. От вън­ш­ната страна на този „скелет“ се пос­тавя обшив­ката, която пос­реща въз­душ­ното нато­вар­ване и го пре­дава рав­но­мерно на сило­вите еле­менти – рамките.

Типът на раке­тата също оказва вли­я­ние върху кон­с­т­рук­ци­ята на кор­пуса ѝ. Нап­ри­мер раке­тите, изпол­з­ващи твърдо гориво, извър­ш­ват изга­ря­нето му нап­раво в кор­пуса на раке­тата. Това озна­чава, че кор­пу­сът трябва да понася допъл­ни­телно нато­вар­ване от висо­кото наля­гане вътре и сле­до­ва­телно обшив­ката ще бъде по-дебела.

В мно­зин­с­твото от раке­тите реак­тив­ната сила се съз­дава пос­ред­с­т­вом химическа реакция – изга­ряне на гориво. Затова такива ракети се нари­чат хими­чески. Характерна особеност за този вид раке­ти е, че се зареж­дат както с гориво, така и с окис­ли­тел. Всички оста­нали кон­вен­ци­о­нални горивни дви­га­тели изпол­з­ват за изга­ря­нето на гори­вото кис­ло­род от атмос­фе­рата. Раке­тите обаче летят на висо­чина, където кис­ло­ро­дът е крайно недос­та­тъчно, ако изобщо го има, и затова те се зареж­дат освен с гориво и с кис­ло­родсъдър­жащи съединения.

Соп­лото всъщ­ност е неде­лима част от дви­га­тел­ната уста­новка, но поради важ­ността му, то често се раз­г­лежда отделно. От него­вата кон­с­т­рук­ция зависи с каква ско­рост газо­вете, полу­чени при изга­ря­нето на гори­вото, ще напус­нат раке­тата. Тази ско­рост трябва да бъде кол­кото се може по-висока, за да бъде раке­тата мак­си­мално бърза.

Прин­ци­път при конструиране на соплото е след­ният – в горив­ната камера в резултат на химическата реакция са получени газове с високо наля­гане, което по зако­ните на меха­ни­ката на флу­и­дите, трябва да се пре­об­ра­зу­ва в кине­тична енер­гия – т.е. ско­рост на газа. За целта се изпол­зва ефек­тът на Бер­нули: ако имаме една тръба със стес­ня­ващо се сече­ние и в нея про­тича няка­къв флуид – теч­ност или газ – той неп­ре­къс­нато уве­ли­чава ско­ростта си, докато тръ­бата се стес­нява, а същев­ре­менно наля­га­нето му нама­лява.

Ракет­ните сопла при­ли­чат именно на стес­ня­ваща тръба, в която газът се уско­рява. Но при свръхзвуковите ракети това не е достатъчно. Изго­ре­лите газове се уско­ря­ват до зву­кова ско­рост в стес­ня­ва­щото се сопло и тогава сечението на соп­лото трябва да започне да се раз­ши­рява, което води до допълнително ускоряване на вече свръх­з­ву­ко­вите газове. Това се получава, защото свръх­з­ву­ко­вият поток се държи про­ти­во­по­ложно на доз­ву­ко­вия – ско­ростта му се уве­ли­чава в раз­ши­ря­ваща се тръба и се нама­лява в стес­ня­ваща се. В крайна сметка, за да се уско­рят ракет­ните газове до свръх­з­ву­кова ско­рост, фор­мата на соп­лото (нари­чано в този слу­чай сопло на Лавал) трябва да е пър­во­на­чално стес­ня­ваща се, а след това раз­ши­ря­ваща се.

• Балистична ракета
• Крилата ракета
• Космически полети през 2008

• Раке­тите: II част – кон­с­т­рук­тивни особености