صاروخ ذووقود صلب
الصاروخ الصلب solid rocket أوصاروخ الوقود الصلب solid-fuel rocket هومحرك صاروخي يستخدم دوافع صلبة (وقود/مؤكسد). أول الصواريخ كانت صواريخ وقود صلب يدفعها بارود؛ يعود استخدام الصينيين لها في القتال إلى القرن 13، ولاحقاً استخدمها المنغول والعرب والهنود.
استخدمت جميع الصواريخ شكلاً من دافع propellant صلب أومسحوق حتى القرن 20، عندما أعطت صواريخ الوقود السائل والصواريخ الهجينة بدائل أكثر كفاءة وتحكم. ومازالت الصواريخ الصلبة تُستخدم اليوم في نماذج الصواريخ وفي التطبيقات الأكبر لبساطتها وإمكانية الاعتماد عليها.
ولما كانت بإمكان صواريخ الوقود الصلب البقاء في التخزين لفترات طويلة، ثم بعد ذلك يمكن إطلاقهم بثقة بعد فترة وجيزة جداً من أمر الإطلاق، لذا فإنهم يُستخدمون على نطاق واسع في التطبيقات العسكرية مثل المقذوفات missiles. الأداء المتدني للدافعات الصلبة (مقارنة بالسائلة) لا يرشحهم للاستخدام كدافع رئيسي في مركبات الاطلاق المتوسطة-إلى-الكبيرة المعاصرة التي تُستخدم في المعتاد لوضع سواتل تجارية في المدار وتطلق مجسات الفضائ الكبيرة. إلا حتى الصواريخ الصلبة كثيراً ما تُستخدم كرافعات محزومة على جانبي الدافع الرئيسي لزيادة قدرة حمولته أوكمراحل عليا مضافة لدعم استقرار المركبة حينقد يكون مطلوباً سرعات أعلى من المعتاد. وتُستخدم الصواريخ الجافة كمركبات اطلاق خفيفة لحمولات المدار الأرضي المنخفض (LEO) أقل من 2 طن أولحمولات الإفلات حتى 1000 رطل.
صاروخ ذووقود صلب Solid-fuel rocket، على خلاف بعض أنواع الوقود السائل، فإن الوقود والمؤكسد للمادة الصلبة لا يشتعلان إذا تلامسا مع بعضهما. ويجب إشعال الوقود بإحدى طريقتين: يمكن إشعاله بحرق شحنة صغيرة من المسحوق الأسود وهوخليط من نترات البوتاسيوم، والفحم النباتي والكبريت. كذلك يمكن إشعال الوقود الصلب بالتفاعل الكيميائي لمركب كلور سائل يرش على الحبوب.
المفاهيم الرئيسية
المحرك الصاروخي الصلب البسيط يتكون من غلاف، نفاث، الحبيبة (شحنة دافعة)، ومشعل.
تتصرف الحبيبة مثل كتلة صلبة، تشتعل بطريقة يمكن تسقطها وتنتج غازات عادم. أبعاد النفاث محسوبة للحفاظ على الضغط التصميمي للغرفة، بينما يُنتج الدفع thrust من غازات العادم.
بمجرد إشعاله، فإن المحرك الصاروخي الصلب البسيط لا يمكن إقفاله، لأنه يضم جميع المكونات المطلوبة للاحتراق ضمن غرفة يتم الاحتراق داخلها. المحركات الصاروخية الصلبة الأكثر تقدماً ليس فقط يمكن throttled ولكن أيضاً يمكن إطفاؤها ثم إعادة إشعالها بالتحكم في شكل النفاث أوعبر استخدام فتحات التهوية. أيضاً، الحركات الصاروخية النباضة التي تحترق في مقاطع ويمكن إشعالها بمجرد وصول أمر بذلك.
وقد تضم التصميمات العاصرة أيضاً نفاث قابل للقيادة للتحكم، avionics, أجهزة الاستعادة (مظلات)، آليات تدمير ذاتي، وحدات القدرة الاضافية APU، المحركات التكتيكية المـُتحكـَم فيها، محركات محكومة للالفاف والمناورة العرضية، ومواد ادارة حرارية.
تتراوح درجة الحرارة في غرفة الاحتراق للوقود الصلب للصاروخ بين 1,600° و3,300°م. يستعمل المهندسون في أغلب هذه الصواريخ الفولاذ القوي جدًا أوالتيتانيوم لبناء حوائط الغرفة حتى تقاوم الضغط الذي ينشأ عن درجات الحرارة العليا. كذلك يستعملون الألياف الزجاجية أومواد بلاستيكية خاصة.
|
كفاءة الدفع للصاروخ كدالة في سرعة المركبة مقسومة على سرعة العادم الفعالة
|
معادلة تسيولكوڤسكي للصواريخ تعطي علاقة بين نسبة الكتلة والسرعة النهائية كمعامل لسرعة العادم
|
يحترق الوقود الصلب أسرع من الوقود السائل، لكنه ينتج قوة دفع أقل من التي تنتج من احتراق نفس الكمية من وقود سائل في نفس الوقت. يظل الوقود الصلب فعالاً لفترات طويلة من التخزين ولا يمثل خطورة تذكر حتى عند الإشعال. ولا يحتاج الوقود الصلب إلى أجهزة للضخ والمزج اللازمة للوقود السائل، لكنه من ناحية أخرى، قاسي إيقافه وإعادة إشعاله. والمفترض حتى تتوفر لرواد الفضاء القدرة على إيقاف وبدء عملية احتراق الوقود حتى يمكنهم التحكم في طيران سفنهم الفضائية. وهناك طريقة واحدة تستعمل لوقف الاحتراق وهي نسف مبتر الفوهة من الصاروخ. لكن هذه الكيفية تمنع إعادة الإشعال.
تُستعمل صواريخ الوقود الصلب أساسًا في استخدامات الجيوش. ويجب حتى تكون الصواريخ الحربية مستعدة للانطلاق في أي لحظة، ويمكن تخزين الوقود الصلب أفضل من أي وقود دافع آخر. وتوفر صواريخ الوقود الصلب الطاقة للصواريخ العابرة للقارات، بما في ذلك صاروخ منتمان-2، وإم إكس، وكذلك للقذائف الصغيرة مثل هوك، وتالوس، وتِرير. وتُسْتَعْمَل صواريخ الوقود الصلب أداة إضافية لحمل الصواريخ مثل: صواريخ جاتو، وتستعمل كذلك بمثابة صواريخ صوتية. كما تستعمل صواريخ الوقود الصلب في عروض الألعاب النارية.
انظر أيضاً
- ألعاب نارية
- Pyrotechnic composition
- Ammonium Perchlorate Composite Propellant
- Intercontinental ballistic missile
- Jetex engine
- Space Shuttle Solid Rocket Booster
- Skyrocket
- مقارنة لأنظمة الاطلاق المدارية ذات الوقود الصلب
الهامش
- ^ chapters 1–2, Blazing the trail: the early history of spacecraft and rocketry, Mike Gruntman, AIAA, 2004, ISBN 1-56347-705-X.
- ^ www.nasa.gov/mission_pages/LADEE/main
- ^ www.space-travel.com/reports/LockMart_And_ATK_Athena_Launch_Vehicles_Selected_As_A_NASA_Launch_Services_Provider_999.html
وصلات خارجية
- Robert A. Braeunig rocket propulsion page
- Astronautix Composite Solid Propellants
- Arianeخمسة SRB
- Amateur High Power Rocketry Association
- Nakka-Rocketry (Design Calculations and Propellant Formulations)
- 5 cent sugar rocket
- Practical Rocketry
- NASA Practical Rocketry
