Usati prevalentemente a livello spaziale, o per trasporti annessi, è un tipo di motorizzazione che permette di ottenere altissimi valori di potenza.
Sarebbe più corretto chiamarlo endoreattore, cioè che grazie alle sostanza presenti al suo interno è in grado di generare spinta.
*I più noti sono definiti motori a combustione interna. Con questo nome si identificano 2 tipi di razzi: razzo a propellente solido e razzo a propellente liquido.
Quei motori a razzo che non rientrato tra quelli a combustione interna sono i razzi a gas freddo e i razzi elettrici.
Razzi a propellente solido
I razzi a propellente solido sfruttano una sostanza solida composta in prevalenza dal comburente e dal combustibile (possono essere presenti sostanze addensanti o di controllo).
Nei razzi a propellente solido più “efficienti”, per il trasporto di satelliti o altri corpi fuori dall’atmosfera, si usa un composto di nitrocellulosa e nitroglicerina addensati con altre sostanze. In alcuni casi vengono aggiunte sostanze tipo polvere di alluminio e/o carbone che partecipano alla combustione per un controllo maggiore sulla combustione.
Questi vengono compattati fino ad ottenere diversi blocchi di composto che verranno caricati sul velivolo.
Diversamente da come molti pensano la combustione non avviene dalla base verso la cima del razzo. La combustione avviene in modo concentrico dal centro verso le pareti del razzo. Maggiore sarà la superficie di propellente in combustione, maggiore sarà la spinta.
In molti casi però, per alleggerire il carico lungo la sua tratta, si divide il razzo in moduli che verranno sganciati. Prima bruceranno i moduli alla base, per poi distaccarsi, e poi i successivi più vicini alla punta.
La parte interna, detta camera di combustione può avere diverse forme a seconda di come si vuole erogare la potenza. Di solito si vuole una potenza maggiore alla partenza per poi farla calare in quanto il peso cala in seguito alla combustione.
Ovviamente tutti gas combusti devono uscire e passano attraverso un ugello con forma ben studiata così da indirizzare e far espandere correttamente i gas.
Questo tipo di razzi hanno un problema: una volta accessi non si possono spegnere. In più non è impossibile gestirne la spinta se non a priori in fase di progetto usando forme e sostanze in determinati modi.
I razzi vengono identificati da due parametri per quanto riguarda le prestazioni, impulso specifico e spinta.
Il razzo a propellente solido ha un impulso specifico tra i 200 e i 300 secondi mentre la spinta è molto variabile da forma del propellente e le sostanze usate.
Razzi a propellente liquido
I razzi a propellente liquido sono i più noti. Sono quelli che hanno trasportato lo Space Shuttle e quelli attualmente usati da Space X. Sono i più noti perché Elon Musk (fondatore di Space X) ha sviluppato questi razzi in modo che potessero essere riutilizzati. Questi sfruttano solamente un combustibile e un comburente allo stato liquido. Esistono diversi tipi configurazioni che in comune hanno la presenza di 2 serbatoi e un ugello. I due serbatoi sono per il combustibile e il comburente.
Tra i combustibili più usati ci sono l’idrogeno, il kerosene e il metano. I comburenti migliori invece sono il perossido d’idrogeno, l’idrazina e l’ossigeno. Alcune di queste sostanze, come l’idrazina, non vengono utilizzate per questioni ambientali e di sicurezza. In seguito alla combustione si possono generare nubi tossiche e corrosive che causerebbero grossi danni.
Questi razzi hanno i serbatori impilati uno sopra l’altro, quello del comburente è sempre quello più in basso in modo che i suoi condotti verso l’ugello siano corti per ridurre i rischi di incendio.
Controllati da apposite valvole i due fluidi arrivano alla camera di combustione, dove bruciano, ed i loro prodotti vengono espansi nell’ugello.
Hanno un impulso specifico tra i 300 e i 450 secondi, anche qui la spinta è molto variabile.
Questi razzi a livello di prestazioni sono superiori dei razzi a propulsione solida ma sono più pensanti a causa dei serbatoi e dei sistemi per raffreddare e gestire i fluidi e non possono ridurre le loro dimensioni man mano che brucano combustibile.
Hanno il grande vantaggio di avere una spinta regolabile da remoto mentre sono in volo e possono anche spegnersi e riaccendersi.
Razzi a gas freddo
Il razzo più semplice da pensare è quello a gas freddo e può essere assimilato a una bomboletta in pressione. Non sono altro che dei serbatori pieni di un gas in pressione che una volta liberato genera una spinta che con tempo cala.
Sono usati in esperimenti molto particolari e non per il trasporto ad alte quote o in orbita. In alcuni casi sono usati dai satelliti (già in orbita) per eseguire piccole correzioni di assetto.
Possono usare gas come l’anidride carbonica, l’idrogeno o l’elio ma le prestazioni sono molto ridotte rispetto ai due razzi precedenti.
Impulso specifico tra i 50 e i 300 secondi.
Razzi elettrici
Infine ci sono i razzi elettrici. Ne esistono di vari tipi ma quelli più efficienti e sfruttabili sono noti come propulsori ionici. Mediante un processo complesso questo razzo è in grado accelerare degli ioni del propellente scelto, molto velocemente, generando una spinta.
Il propellente odierno più usato è lo xeno (facile da ionizzare) ma in passato si usava il mercurio.
Hanno un impulso specifico elevatissimo tra i 2000 e i 4000 secondi, ma la spinta generata è insignificante visti i mezzi da spostare. Nonostante ciò questa propulsione è ampiamente usata da mezzi di esplorazione spaziale in quanto sono in grado di durare anni continuativamente e in grado di accelerare grandi masse nello spazio grazie all’assenza di attrito.
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