Как устроен ракетный двигатель?

Горят, потрескивают в печи дрова. Дым по трубе вытягивается наружу. А чтобы огонь не погас, в топку через особое отверстие — поддувало — поступает воздух.

Современный ракетный двигатель — это тоже печь. Только печь особенная. Изготовлена она из металла и устроена иначе.

Но прежде чем рассказать о ракетном двигателе, хотелось бы спросить: «А знаете ли вы, каким был самый первый двигатель?» Название ему — водяное колесо. Да, да, самое обычное колесо. На его ободе крепились лопатки. Одним концом колесо опускалось в реку, и течение воды вращало его. Прикрепив к колесу ковши, древние люди использовали свой первый двигатель для орошения полей.

Потом был придуман ветряной двигатель. Это тоже колесо, только очень маленькое. К нему прикреплены длинные и широкие, словно перья веера, деревянные лопатки. Новый двигатель приводился в движение ветром. На холмах, высотках, на открытых местах люди стали строить ветряные мельницы, на которых мололи зерно. Они и по сей день сохранились.

Оба эти двигателя, водяной и ветряной, очень экономичные. У них нет печи, и они не нуждаются в топливе. Но работа каждого из них зависит от погоды. В засуху реки пересыхают, в холод покрываются льдом, и водяное колесо останавливается. Работа же ветряного двигателя зависит от ветра, а он тоже не всегда бывает.

Прошло много лет, и люди придумали новый двигатель — паровую машину. В паровой машине есть уже печь и котёл. Печь загружают дровами или углем и растапливают. Огонь нагревает воду в котле, она закипает и превращается в пар, который поступает по трубам в двигатель. А от двигателя отходит железная рука. Она крепко сжимает колесо и крутит его.

Паровая машина привела в движение станки. По рекам поплыли пароходы, а по рельсам побежали паровозы с вагонами. И на самом первом самолёте, построенном А. Ф. Можайским, тоже был установлен паровой двигатель.

Чем больше кочегар бросает в печь угля, тем сильнее огонь, тем больше образуется пара и тем быстрее катится поезд и плывёт пароход. Но паровая машина слишком велика и громоздка и, как всякий великан, ужасно прожорлива.

Несовершенство паровой машины натолкнуло на мысль сконструировать новый двигатель. Его назвали двигателем внутреннего сгорания. Это потому, что топливо у него воспламеняется и сгорает не в печи, а внутри самого двигателя. Он меньше и легче паровой машины, потому что не имеет котла, и сильнее её, потому что использует более качественное топливо — бензин и керосин.

Двигатели внутреннего сгорания стоят сейчас на автомобилях, тепловозах, теплоходах и других машинах. Такой же двигатель был установлен и на самолёте. Но как ни усовершенствовали его учёные и конструкторы, какое топливо ни пытались использовать, преодолеть скорость звука с таким двигателем самолёт не мог. Для этого нужен был другой, более мощный. И он в конце концов появился. Ему дали название — реактивный. Температура газов в нём достигает больше тысячи градусов. Чтоб он не расплавился, его делают из очень прочного металла.

Горят, потрескивают дрова в печи. Бушует пламя в топке паровоза. Ураганом несутся из реактивного двигателя раскалённые газы. И дрова, и уголь, и керосин горят потому, что в печь вместе с топливом поступает воздух. Он и поддерживает горение. А как быть ракете? Ведь она летит там, где воздуха уже нет. Проще всего, казалось бы, заправить её баки воздухом. Но учёные решили по-другому.

Воздух, как известно, состоит из трёх частей: азота, кислорода и углекислого газа. Но из всех этих газов только кислород поддерживает горение. А он составляет всего одну пятую часть. Так зачем же брать весь воздух? Не лучше ли взять один кислород? Тогда бак уменьшится сразу в пять раз. Но и это не всё. Если кислород охладить, то он превращается в жидкость. Точно так же, как охлаждённый пар снова превращается в воду. Жидкий кислород занимает ещё меньше места, и его удобно брать в ракету.

Ракетный двигатель напоминает кувшин с расширяющимся горлышком. Широкая часть кувшина — это камера сгорания, а горлышко называется соплом. Вместо дров или угля в камеру сгорания насосом накачивается керосин, а вместо воздуха — жидкий кислород. Конечно, кислород и керосин хранятся на ракете в отдельных баках.

Чтобы растопить печь, ее загружают её дровами, сухой растопкой, подносят зажжённую спичку — и побежал огонёк по поленьям. Ракетный двигатель «растапливается», или запускается, иначе. По команде «зажигание» керосин и жидкий кислород подаются по трубопроводам в камеру сгорания. Там они распыляются, перемешиваются, а потом поджигаются электрической искрой. Вот и растопилась «печь».

Зашумел, загудел ракетный двигатель. Раскалённые газы бьют фонтаном из сопла. А насосы всё подкачивают и подкачивают топливо. Если такой двигатель прикрепить к ракете, то он так же, как патрон праздничной ракеты, понесёт её ввысь.

Теперь можно представить ракету в собранном виде. Внизу у неё двигатель. А над ним огромные баки для керосина и кислорода. Ракетный двигатель очень прожорлив. За одну-две минуты он съедает целую железнодорожную цистерну топлива. Не ведро, не бочку – целую цистерну! Вот почему ракета бывает такой большой. Ей нужны огромные баки. Сам же двигатель невелик по сравнению с ними. А на верху ракеты, над её баками, расположен космический аппарат, тот самый, который нужно вывести в космос.