İçeriğe atla

Genişletme döngüsü

Genişletici roket döngüsü. Genişletici roket motoru (kapalı çevrim). Ağızdan (Nozzle) ve yanma odasından (Combustion chamber) gelen yakıt ve oksitleyici pompalara güç sağlar.

Genişletme döngüsü, sıvı yakıtlı roket motoru’nun güç döngüsüdür. Bu döngüde yakıt, motorun yanma odasını soğutmak, ısıyı emmek ve fazı değiştirmek için kullanılır. Isıtılan, gaz halinde olan yakıt, yanma odasına enjekte edilmeden ve yakılmadan hemen önce motorun yakıt ve oksitleyici pompalarını çalıştıran türbine güç sağlar.

Gerekli faz değişikliği sebebiyle, genişletme döngüsü kare-küp kuralıyla sınırlandırılır. Çan şeklindeki bir nozülün boyutu yükselen itme ile arttıkça, nozül yüzey alanı (yakıtı genişletmek için ısının çıkarılabildiği) yarıçapın karesi olarak artar. Ancak, yarıçapın küpü olarak ısıtılması gereken yakıt hacmi gittikçe artar. Böylece maksimum motor boyutu yaklaşık 300 kN (70,000 lbf) itme kuvvetine sahip olur. Bunun ötesinde artık türbinleri, dolayısıyla yakıt pompalarını çalıştırmak ve yakıtı ısıtmak için yeterli nozul alanı yoktur.

Bazı genleşme çevrimli motorlar, türbini çalıştırdıktan sonra ateşleme odasından ve nozül ağzından ısı girdisini arttırarak motoru çalıştırmak için bir jeneratör kullanılır.

Kullanım

Genişletici çevrim motorları aşağıdakileri içerir:

  • Aerojet Rocketdyne RL10
  • Vinci
  • RD-0146
  • YF-75D
  • LE-5A / 5B
  • LE-9
  • MB-60
  • BE-3U

Üst kademe genişletme çevrimli motorların karşılaştırılması

Özellikler
RL10 B-2 BE-3U Vinci YF-75D RD-0146 D LE-5A LE-5B
Menşei ülke bağlantı=|sınır  ABDbağlantı=|sınır  ABDbağlantı=|sınır  Fransabağlantı=|sınır bağlantı=|sınır  Rusyabağlantı=|sınır  Japonyabağlantı=|sınır  Japonya
Döngü Genişletici Genişletici kanama çevrimi Genişletici Genişletici Genişletici Genişletici kanama çevrimi,



</br> meme genişletici
Genişletici kanama çevrimi,



</br> oda genişletici
İtme, vakumlama 11 kN (25,000 lbf) 710 kN

(160,000 lbf)

180 kN

(40,000 lbf)

68.6   kN (15,400   lbf) 121.5   kN (27,310 lbf) 137.2   kN (30,840 lbf)
Karışım oranı 5.88 5.8 6 5 5
Ağız oranı 280 240 80 130 110
Ben sp, vac. (s) 462 465 442 470 452 447
Basınç odası (MPa) 4,412 6.1 4.1 5.9 3.98 3.58
LH 2 TP (rpm) 65,000 98,180 51,000 52,000
LOX TP (rpm) 17,000 18,000
Uzunluk (m) 4.14 4.2 3,358 2.69 2.79
Saf kütle (kg) 277 280 248 285

Ayrıca bakınız

Kaynakça

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Dizel motor</span> motor çeşiti

Dizel motor, içten yanmalı bir motor tipidir. Daha özel bir tanımla, dizel motor oksijen içeren bir gazın sıkıştırılarak yüksek basınç ve sıcaklığa ulaşması ve silindir içine püskürtülen yakıtın bu sayede alev alması ve patlaması prensibi ile çalışan bir motordur. Bu yüzden benzinli motorlardan farklı olarak ateşleme için bujiye ve yakıt oksijen karışımını oluşturmak için karbüratöre ihtiyaç yoktur.

<span class="mw-page-title-main">İçten yanmalı motor</span> yakıtın yanma odasında oksitleyici ile yandığı motor

İçten yanmalı motorlar, yakıt'ın motor içinde yanma odası adı verilen sınırlı bir alan içinde yakılması ile oluşan basıncın, piston denen parçayı hareket ettirmesi ile oluşan makinelerdir.

<span class="mw-page-title-main">Roket</span> itiş için kullanılan pirokinetik motor; yanıcı silah için bkz. Q2037215

Roket bir uzay aracı, hava aracı, araç, atkı veya bombadır. Roket, roket motorundan itme gücü elde eder. Roket motoru egzozu tamamen roket içinde taşınan roket itici yakıtından oluşur. Roket motorları etki ve tepki ile çalışır ve sadece egzozlarını yüksek hızda ters yönde dışarı atarak roketleri ileri doğru iter ve bu nedenle uzay boşluğunda çalışabilir. Etimolojik kökeni İtalyancada "bobin" anlamına gelen rocchetto olup, silindirik şekil benzerliğinden ötürü modern anlamında sahiplenilen kelimenin kullanımı 20. yüzyıl başlarında savaş gemilerinin öz itmeli ateşleme mermilerine dayanmaktadır. Türk Dil Kurumuna göre Türkçeye Fransızca roquette kelimesinden geçmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Turbofan</span> jet motor türü

Turbofan, itişi egzoz gazıyla beraber, ön kısımdaki geniş fanla da sağlanan güvenilir ve bakımı kolay jet motoru tipidir. Ön kısmı büyük, arka kısmı koni şeklinde ve daha küçüktür. Genelde yolcu uçaklarında kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Model roket</span>

Aynı zamanda, düşük güç roketi olarak da bilinen model roket alçak irtifalara ulaşmaya göre tasarlanan ve çeşitli yöntemlerle kurtarılan küçük bir roketdir.

<span class="mw-page-title-main">Scramjet</span> jet motor türü

Scramjet bir ramjet çeşidi olup farklı olarak supersonik yanma odasına sahiptir. Havanın sıkıştırılarak alındığı, yakıtın yakıldığı yanma odası ve egzozun giriş hızından daha hızlı ayrıldığı lüleye (nozzle) sahiptir. Ticari jet motorları havanın motor içine alınıp sıkıştırılması için kompresör kullanır, daha sonra sprey halindeki yakıt sıkıştırılmış havayla birlikte ateşlenerek geriye doğru gider ve thrust oluşturur. Scramjet havayı sıkıştırmak için uçağın hızını kullanır, yani çok az hareketli parçaya ihtiyaç duymaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Jet motoru</span> fosil yakıtlı motor türü

Jet motoru veya diğer adıyla tepkili motor, atmosferden aldığı havayı sıkıştırıp jet yakıtıyla yakarak ısıtan havacılık motoru. Bu ısıtma sonucunda ortaya çıkan gazları, hızla dışarı püskürterek, ters yönde bir itiş gücü oluşturur ve bu güçle, motorun bağlı olduğu aracın hareket etmesi sağlanır. Bu motorlar, Newton'ın hareket yasalarına bağlı olarak geliştirilmiştir. Bu yasaya göre; her etki eşit büyüklükte ve ters yönde bir tepki doğurur.

Özgül itici kuvvet roket ve jet motorlarının verim oranını tanımlamak için kullanılan bir yöntemdir. Kullanılan itici yakıt miktarı ile ilgili olarak itici kuvvetin türevini belirtir. Başka bir deyişle, itme kuvveti birim zamanda kullanılan itici yakıt miktarına bölünür. İtici yakıt "miktarı" kütlece verilirse, bu durumda özgül itici kuvvet hız birimine sahip olur. İtici yakıt miktarı ağırlıkça verilirse, o zaman da özgül itici kuvvet zaman birimi ile ifade edilir. Özgül itici kuvvetin iki sürümü arasındaki dönüşüm sabiti g dir. Özgül itici kuvvet ne kadar yüksekse, belirli bir itme kuvveti için gerekli itici yakıt akış hızı o kadar az olur ve bu durumda Tsiolkovsky roket denkleminde bahsi geçen delta-v için roketin daha az itici yakıta ihtiyacı olur.

<span class="mw-page-title-main">Su roketi</span>

Su roketi tepki kütlesi olarak su kullanılan bir model roket türüdür. Basınçlı kap—roketin motoru— olarak genellikle plastik bir meşrubat şişesi kullanılır. Su basınçlı bir gazla genellikle basınçlı hava kullanılarak dışarıya doğru atılır. Su roketi Newton'un üçüncü hareket yasasına iyi bir örnektir.

<span class="mw-page-title-main">Roket motoru</span>

Roket motoru, genellikle yüksek sıcaklıktaki gaz olan yüksek hızlı itici bir sıvı jeti oluşturmak için tepkime kütlesi olarak depolanmış roket itici gazlarını kullanır. Roket motorları, Newton'un üçüncü yasasına göre kütleyi geriye doğru fırlatarak itme üreten tepki motorlarıdır. Çoğu roket motoru, gerekli enerjiyi sağlamak için reaktif kimyasalların yanmasını kullanır, ancak soğuk gaz iticileri ve nükleer termal roketler gibi yanmayan biçimleri de mevcuttur. Roket motorları tarafından tahrik edilen araçlara genellikle roket denir. Roket araçları, çoğu yanmalı motorun aksine kendi yükseltgen taşır, bu nedenle roket motorları, uzay aracını ve balistik füzeleri itmek için bir boşlukta kullanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Merlin (roket motoru ailesi)</span>

Merlin, SpaceX tarafından Falcon 1 ve Falcon 9 fırlatma araçlarında kullanılmak üzere geliştirilmiş olan bir roket motorları ailesidir. SpaceX, Merlin motorlarını ayrıca Falcon Heavy fırlatma aracında da kullanmayı planlamaktadır. Merlin motorları gaz-üreteci güç döngüsü içinde roket yakıtı olarak RP-1 ve Sıvı oksijen kullanır. Merlin motoru en başta denizden kurtar(ıl)ma ve tekrar kullanım için tasarlanmıştı.

Raptor (Türkçe: Yırtıcı Kuş),SpaceX tarafından geliştirilen, Kriyojenik metan-yakıtlı roket motorları ailesinin ilk üyesidir. Özel olarak, SpaceX süper-ağır fırlatma araçlarının yüksek verimli aşağı ve yukarı aşamalarında kullanılması hedeflenmektedir. Merlin 1C & D motorlarına sahip daha önceki tüm Falcon 9 roketlerinde kullanılmış olan RP-1 kerosen ve LOX karışımı yerine; Raptor motoru yakıt olarak sıvı metan ve sıvı oksijen (LOX), kullanacaktır. Başlangıç tasarımlarında Raptor motorunun metan'dan ziyade sıvı hidrojen (LH2) kullanması öngörülüyordu.

<span class="mw-page-title-main">Uzay mekiği ana motoru</span> NASAnın uzay aracına monte edilmiş kriyojenik sıvı yakıt roket motoru

Aerojet Rocketdyne RS-25 diğer adıyla Uzay Mekiği Ana Motoru, dondurucu sıvı yakıtlı bir roket motorudur. NASA’nın uzay istasyonunda kullanılmıştır ve fırlatma rampasında kullanılması düşünülmüştür ve Rocketdyne şirketi tarafından Birleşik devletlerde yapılmıştır. RS-25 dondurucu sıvı hidrojeni ve sıvı oksijeni yakar ve her bir motor kalkış esnasında 1,859 kN(418,000 lb) güç üretir. RS-25 60’lı yılların izinden gitmesine rağmen motorun gelişime açık olması nedeniyle çeşitli geliştirmelere uğramıştır. 1 Nisan 1981 tarihinde ilk denenmesinin yapılmasıyla beraber RS-25 güvenlik, bakım ve motor güvenilirliği açısından birçok geliştirmeye uğramıştır.

<span class="mw-page-title-main">Elektrikle çalışan uzay aracı itki sistemi</span>

Elektrikle çalışan uzay aracı itki sistemi, uzay aracının hızını elektrik enerjisi kullanarak değiştirir. Bu Uzay aracı itki sistemi türündeki pek çok sistem, yakıtı elektrik kullanarak yüksek hızlarda araçtan atmak suretiyle çalışır, ancak örneğin elektrodinamik kablolar ise doğrudan gezegenin Manyetik alanıyla etkileşerek çalışırlar.

<span class="mw-page-title-main">Basınç beslemeli motor</span> roket motorlarının bir alt sınıfı

Basınç beslemeli motorlar roket motorlarının bir alt sınıfıdır. İtici yakıt tanklarının genellikle helyum yardımıyla basıncının yükseltilmesi sonucu, yakıt ve okside edici maddenin yanma odasına itilmesi prensibine dayanır. Yeterli akışı sağlamak için tank içi basıncın yanma odasındaki basıncı geçmesi gerekmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Hibrit yakıtlı roket</span>

Hibrit-yakıtlı roket, roket motorunda birbirinden farklı fazdaki farklı roket yakıtları kullanan bir rokettir. Bu yakıtlardan biri katı halde ve diğeri ise gaz ya da sıvı haldedir. Hibrit roketinin ortaya çıkışı 75 yıl öncesine kadar takip edilebilir.

<span class="mw-page-title-main">Turboşaft</span> jet motor türü

Turboşaft, jet itme yerine şaft gücü üretmek üzere tasarlanmış bir tür gaz türbini motorudur.

<span class="mw-page-title-main">RL10</span>

RL10, itici gazlar olan kriyojenik sıvı hidrojen ve sıvı oksijen yakan, Aerojet Rocketdyne tarafından Amerika Birleşik Devletleri'nde inşa edilen sıvı yakıtlı kriyojenik bir roket motorudur. Modern versiyonlar vakumda motor başına 110 kilonewton (25.000 lbf) kadar itme gücü sağlar. Atlas V'in Centaur üst fazı ve Delta IV'ün DCSS'si için üç RL10 versiyonu üretildi. Uzay Fırlatma Sisteminin Keşif Üst Fazı, OmegA roketinin üst fazı ve Vulcan roketinin Centaur V'i için üç versiyon daha geliştirilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Pratt & Whitney F135</span>

Pratt & Whitney F135, Lockheed Martin F-35 Lightning II için tek motorlu bir saldırı savaşçısı için geliştirilmiş bir art yakıcı turbofandır. F-35A ve F-35C'de kullanılan Geleneksel Kalkış ve İniş (CTOL) varyantı ve ileri kaldırma fanı içeren F-35B'de kullanılan iki döngülü Kısa Kalkış Dikey İniş (STOVL) varyantı olmak üzere iki çeşidi vardır. İlk üretim motorları 2009 yılında teslim edildi.

<span class="mw-page-title-main">RP-1</span>

RP-1, roket yakıtı olarak kullanılan, görünüm olarak jet yakıtına benzeyen ve çok yüksek düzeyde rafine edilmiş bir kerosen türüdür. RP-1, sıvı hidrojenden daha düşük bir özgül dürtü sağlar, ancak daha ucuzdur, oda sıcaklığında saklanabilir ve patlama tehlikesi çok daha düşüktür. RP-1, özgül enerjisi LH 2'den daha düşük olsa da, özkütlesi ondan fazla olduğundan daha yüksek bir enerji yoğunluğu sağlar. RP-1'in ayrıca oda sıcaklığında alternatif bir sıvı yakıt olan hidrazin kadar çok toksik ve kanserojen tehlikesi de yoktur.