Кіріспе

Регенеративті салқындату – ракеталық қозғалтқыш құрылымындағы, жанар майдың бір бөлігі немесе барлығы жану камерасының немесе соплоның айналасындағы түтіктер, арналар немесе қапшақта өткізіліп, қозғалтқышты салқындату конфигурациясы. Бұл тиімді, себебі жанар майлар көбінесе криогенді болады. Ал қыздырылған жанар май арнайы газ генераторына беріледі немесе тікелей негізгі жану камерасына жіберіледі.

Тарих

1857 жылы Карл Вильгельм Сименс регенеративті салқындату концепциясын енгізді. 19 мамыр 1898 жылы Джеймс Дьюар регенеративті салқындатуды пайдаланып, сутекті тұрақты түрде сұйықтандырған алғашқы адам болды. Регенеративті салқындату концепциясы 1903 жылы Константин Циолковскийдің мақаласында да айтылған. Роберт Годдард 1923 жылы алғашқы регенеративті салқындатылатын қозғалтқышты жасады, бірақ оны тым күрделі деп санады. 1930 жылы итальяндық ғалым Гаэтано Артуро Крокко регенеративті салқындатылатын қозғалтқыш жасады. Бұл техниканы алғаш қолданған советтік қозғалтқыштар – 1933 жылдың наурыз айында Фридрих Цандер сынаған OR 2 және 1933 жылдың қараша айында Валентин Глушко сынаған ORM 50 болды. Осы типтегі алғашқы неміс қозғалтқышын 1933 жылдың наурыз айында Клаус Ридель VfR-де сынақтан өткізді. Австриялық ғалым Эуген Зенгер 1933 жылдан бастап қозғалтқыштарды салқындату бойынша эксперименттерімен ерекше көзге түсті; алайда, оның көптеген тәжірибелік қозғалтқыштары сумен немесе қосымша салқындату контуры арқылы салқындатылды. 25 тонна (245 кН) итермелі күші бар V-2 зымыран қозғалтқышы, Уолтер Тильдің жобасы бойынша, жанармайды жану камерасының сыртына айдау арқылы, жану камерасының өзі мен сыртқы қабық арасындағы бірнеше миллиметрлік кеңістікте салқындатылды. Бұл конструкция жану камерасын салқындату үшін жеткіліксіз болды, себебі жану камерасы үшін болат қолданылды, сондықтан жану камерасының екі қабығы арқылы жанармайды тікелей камераға шашыратып, ішкі бетін бұрыштап салқындатуға арналған қосымша жанармай құбырлары жүйесі қосылды – бұл қабатты салқындату жүйесі деп аталды. Бұл тиімсіз конструкция қозғалтқышты балқып кетуден қорғау үшін камерадағы төмен қысымда сұйылтылған спиртті жағуды қажет етті. Американдық Redstone қозғалтқышы да осылай жасалған. Регенеративті салқындатудағы маңызды жаңару 1945 жылы Алексей Михайлович Исаев жасаған советтік U-1250 қозғалтқышы болды. Оның жану камерасы камераның толқынды болат қабырғасымен бекітілген жұқа мыс қабатымен қапталған. Жанармай толқындар арқылы өтіп, қызуды өте тиімді жұта алды. Бұл күшті жанармайды және жоғары камералық қысымды пайдалануға мүмкіндік берді және қазіргі барлық ресейлік қозғалтқыштарда қолданылатын негізгі схема болып табылады. Американдық қозғалтқыштар бұл мәселені жану камерасын мыс немесе никель қорытпасынан жасалған түтіктермен қаптау арқылы шешті. Жақында ғана RS-68 сияқты қозғалтқыштар арзан ресейлік техниканы қолдана бастады. Қозғалтқышты мыс түтіктермен қаптаудың американдық стилі "спагетти конструкциясы" деп аталады және бұл идея 1947 жылы Reaction Motors Inc. компаниясындағы Эдвард А. Неуге тиесілі.

Механикалық ескертулер

Регенеративті салқындату кезінде салқындату арналарындағы қысым камерадағы қысымнан жоғары болады. Ішкі қаптама қысымға ұшырайды, ал қозғалтқыштың сыртқы қабырғасы айтарлықтай шеңберлік кернеуге түседі. Ішкі қаптаманың металлы жоғары температурадан әлсірейді, сонымен қатар ішкі бетінде маңызды жылулық кеңею байқалады, ал қаптаманың суық жағы кеңеюді шектейді. Бұл айқын жылулық кернеулерді тудырады, ол ішкі беттің жарылуына немесе бірнеше рет іске қосылғаннан кейін, әсіресе тамақ бөлігінде, микрожарықтардың пайда болуына әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, жіңішке ішкі қаптамаға жанармай қысымынан туындайтын қысымдық жүктемеге төтеп беру үшін механикалық қолдау қажет; мұндай қолдау көбінесе салқындату арналарының қабырғалары және артқы пластина арқылы қамтамасыз етіледі. Ішкі қаптама әдетте жоғары температураға төзімді, жоғары жылу өткізгіштігі бар материалдардан жасалады; дәстүрлі түрде мыс немесе никель қорытпалары қолданылады. Регенеративті салқындату үшін қажетті күрделі геометрияны жасау үшін әртүрлі өндіріс әдістерін пайдалануға болады. Оларға ішкі және сыртқы қаптамалар арасына біріктірілген толқынды металл парақ, дұрыс пішінде біріктірілген жүздеген құбырлар, немесе фрезерленген салқындату арналары бар ішкі қаптама және оның үстіндегі сыртқы қаптама кіреді. Геометрияны тікелей металл 3D басып шығару арқылы жасауға да болады, мысалы, SpaceX SuperDraco зымыран қозғалтқышы сияқты кейбір жаңа конструкцияларда.