Thảo luận cơ sở Động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng
 

Không muốn để cái đề tài này đi vào quên lãng, post lên đây, anh em cùng thảo luận!

Trong diễn đàn đã có một vài bài viết về tên lửa nhiên liệu lỏng nhưng mới chỉ dừng ở mức giới thiệu, phân loại, ứng dụng, nguyên lý hoạt động, chúng ta cần tìm hiểu sâu hơn.
Theo suy nghĩ của mình thì 1 phi vụ phóng tàu vũ trụ mang vệ tinh, phi thuyền không hoặc có người lái, tên lửa đẩy phải có sự gắn kết của 2 yếu tố sau:
- Động cơ (Cơ khí & nhiên liệu)
- Hệ thống điều khiển
-----------------

Topic này sẽ thảo luận phần Động cơ tên lửa. Tên lửa đẩy dùng cả 2 loại nhiên liệu nhưng ở đây đề cập vấn đề "lỏng" thôi.
Thành phần của động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng (ĐCTL) bao gồm các bộ phận chính:

- Bể nhiên liệu, có thể có bể chứa khí nén cao áp
- Buồng cháy
- Thrust Chamber và Nozzle
- Các bơm turbin, van và hệ thống đường ống nạp liệu, làm lạnh,...

ĐCTL gồm các bộ phận "phần cứng" (như đã nêu trên) và nhiên liệu, với mục đích duy nhất: sinh lực đẩy.
Thiết kế hệ thống động cơ nào cũng phụ thuộc vào yêu cầu nhiệm vụ, tên lửa đẩy mang tải trọng lên quỹ đạo hay tên lửa phụ trợ, hành trình bay, địa điểm, bề mặt phóng, quỹ đạo chuyển động, thời gian tồn tại ngắn nhất khi lưu trữ hay trên quỹ đạo, số lượng thiết bị lắp đặt vào động cơ, ngoài ra còn tính đến giá thành, điều kiện hoạt động - lưu trữ, nguyên tắc an toàn.

Vì những lý do đó, ĐCTL có thể gồm 1 hay nhiều buồng đốt, 1 hay nhiều bể nhiên liệu và có các cơ chế khác nhau để đưa nhiên liệu từ bể chứa xuống buồng đốt, cấu trúc truyền lực đẩy và các thiết bị điều khiển hoạt động (đây là điểm khác biệt và là ưu việt của ĐCTL nhiên liệu lỏng so với nhiên liệu rắn). Áp suất buồng đốt, cách thức làm lạnh Nozzle, sự thay đổi lực đẩy (thrust modulation), sự thay đổi vector tổng đẩy (thrust vector control - TVC), chu trình động cơ,... vì thế cũng khác nhau.



------------------

Đều sử dụng ĐCTL nhiên liệu lỏng nhưng V2 (A4) - tên lửa đạn đạo đầu tiên trên thế giới "vỏn vẹn" trước 5 động cơ F1 của Saturn V - tên lửa "đất đối trăng". Cả 2 đều là "con đẻ" của W. Von Braun !

Đặc trưng của 2 loại ĐCTL nhiên liệu lỏng





Tàu con thoi Atlantis với 5 động cơ chính: 2 động cơ nhiêu liệu rắn trên tên lửa đẩy và 3 động cơ nhiên liệu lỏng đưa tàu lên quỹ đạo. 2 động cơ phụ trợ (chưa hoạt động) giúp tàu hiệu chỉnh hành trình bay kết nối ISS và quay lại bầu khí quyển.

Một vài liệt kê dưới đây giúp chúng ta phần nào hình dung được các loại Động cơ dùng cho các loại tên lửa tiêu biểu:

RP-1: Rocket Propellant-1 or Refined Petroleum-1 (Kerosene)


Từ trái qua phải: Sputnik, Vostok, Molniya, Voskhod, Soyuz (R7), N1, Buran