شیمی پیشرانه

[azarafrooz 14221]

پیشرانش (Propulsion): رانشی که در اثر خروج گاز تولید شده درمحفظه احتراق از نازل و انبساط آن در سطح بیرونی نازل پدید می‌آید.

پیشرانه (Propellant): اسم فاعل Propulsion، مواد پرانرژی (شامل سوخت و اکسید کننده) هستند که برای سوختن یکنواخت و بدون خطر، جهت تامین انرژی پیشرانش طراحی می‌شوند.

نیروی تراست (Thrust): طبق قانون سوم نیوتن نیرویی که یک پشیرانه در موشک ایجاد می کند بصورت نیروی عکس العمل می باشد و در اصطلاح نظامی به آن، نیروی تراست می گویند.

 

 

طبقه بندی پیشرانه‌ها:

الف- پیشرانه‌های مایع

ب- پیشرانه‌های جامد

ج- پیشرانه‌های ژل

د- پیشرانه‌های هیبرید

الف) طبقه بندی پیشرانه‌های مایع:

پیشرانه‌های مایع دو نوعند:

1- Mono propellant: سوخت و اکسیدانت یک مایع می‌باشد. مثل هیدرازین، H2O2، نیترو متان و ایزوپروپیل نیترات.

2- Bi propellant : سوخت و اکسیدانت دو مایع مجزا مثل[O2(Liq.),H2(Liq.)]، [O2(Liq.),Kerosene] و [HNO3,UDMH] که خود اینها دو نوعند:

- Hypergolic: سوخت و اکسیدانت به محض تماس با یکدیگر شعله‌ور می‌شوند. آمین‌ها با اسید نیتریک

- Non Hypergolic: سوخت و اکسیدانت واکنش خودبخودی با یکدیگر ندارند.

طبقه‌بندی پیشرانه‌های مایع بر مبنای دیگر:

1- Storable: تحت دما و فشار معمولی به صورت مایع هستند و قابل ذخیره کردن می‌باشند.

2- Cryogenic: تحت شرایط دما و فشار معمولی به صورت گاز هستند و تحت دماهای بسیار پایین و فشارهای بسیار بالا به صورت مایع در می‌آیند و شرایط نگهداری خاصی دارند. مثل [O2(Liq.),H2(Liq.)].

ب) طبقه‌بندی پیشرانه‌های جامد:

پیشرانه‌های جامد نیز بر مبانی مختلفی طبقه‌بندی می‌شوند. از جمله:

- پیشرانه‌های تفنگی (پیشرانه‌های انفجاری)

- پیشرانه‌های موشکی (پیشرانه‌های غیرانفجاری)

یا

- پیشرانه‌های بدون دود

- پیشرانه‌های کم دود

- پیشرانه‌های دود دار

به طور متعارف پیشرانه‌های تفنگی به صورت زیر طبقه بندی می‌شوند:

1- پیشرانه‌های تک پایه (بر پایه نیتروسلولز)

2- پیشرانه‌های دو پایه (بر پایه نیتروسلولز و نیتروگلیسیرین)

3- پیشرانه‌های سه پایه (بر پایه نیتروسلولز و نیتروگلیسیرین و نیتروگوانیدین)

4- پیشرانه های با آسیب پذیری کم یا LOVA

(Low Voulnerability Ammunition)

به طور متعارف پیشرانه‌های موشکی به صورت زیر طبقه بندی می‌شوند:

1- پیشرانه‌های دو پایه (همگن)

2- پیشرانه‌های کامپوزیت یا مرکب (ناهمگن)

پیشرانه‌های دو پایه خود به چند دسته تقسیم می‌شوند:

1- دوپایه معمولی (اکسترودی یا ریخته‌گری)

2- CMDB (دوپایه اصلاح شده مرکب)

3- EMCDB (دوپایه اصلاح شده الاستومری ریخته‌گری)

4- EMEDB (دوپایه اصلاح شده الاستومری اکسترودی)

5- XLDB (دوپایه شبکه‌ای شده)

مقایسه پیشرانه‌های مایع و جامد:

[TABLE]

[TR]

[TD]پیشرانه‌های مایع

[/TD]

[TD]پیشرانه‌های جامد

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]تکنولوژی موتور پیچیده و گران

[/TD]

[TD]تکنولوژی موتور ساده و ارزان

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]تراست کم تا متوسط در زمان بالا

[/TD]

[TD]تراست بالا در زمان کوتاه

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]کنترل تراست امکان‌پذیر

[/TD]

[TD]کنترل تراست تقریباً امکان ناپذیر

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]امکان توقف/شروع مجدد

[/TD]

[TD]عدم امکان توقف/شروع مجدد

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]آماده سازی زمان‌بر و پرهزینه

[/TD]

[TD]آماده سازی سریع و کم هزینه

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]انبارداری با شرایط خاص

[/TD]

[TD]انبارداری نسبتا آسان

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

ج) پیشرانه‌های ژل:

از افزودن یک عامل ژل‌کننده به اجزای پیشرانه‌های مایع به دست می‌آیند (به منظور افزایش دانسیته) و می توان گفت که نسل پیشرفته‌ی پیشرانه های مایع می باشد.

عامل ژل‌کننده برای اکسیدانت مثل سیلیکون دساید (نظیر ژل اسید نیتریک).

عامل ژل‌کننده برای سوخت مثل اتیل‌سلولز (نظیر ژل UDMH).

د) پیشرانه‌های هیبرید:

برای ایجاد قابلیت شروع/توقف برای موتورهای سوخت جامد طراحی شده‌اند و خود به دو دسته تقسیم می‌شوند:

1- هیبرید مستقیم: سوخت جامد و اکسیدکننده مایع نظیر: HTPB وO2(Liq.).

2- هیبرید معکوس: سوخت مایع و اکسیدکننده جامد نظیر: ترکیب سوخت‌های هیدروکربنی و آمونیوم پرکلرات.

پیشرانه‌های هیبریدی نسل پیشرفته‌ی پیشرانه های جامد می باشند که در نسل پیشرفته‌تر آنها، ژل جایگزین مایع شده است.