LA PROPULSIONE - ENDOREATTORI
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         Sistemi propulsivi 

       ENDOREATTORI

 

        Introduzione storica

Storicamente i primi tentativi di sviluppare un razzo risalgono ai cinesi che utilizzarono a tal scopo una polvere nera circa nel 300 A.C. Furono i precursori degli odierni fuochi d'artificio. Previsti da Tsiolkovsky sul finire dell'800, i razzi moderni nacquero quando Robert Godard collegò un ugello di de Laval alla camera di combustione di un propulsore a razzo, aumentando notevolmente la spinta. Questa tecnica fu presto usata nei razzi V2 da W.Von Braun. Le V2 furono i primi missili completi della storia ma purteoppo furono utilizzati a fini bellici dai nazisti contro le città e la popolazione.

                                      STORIA 

K.E.Tsiolkovsky Russia  (17 settembre 1857 – 19 settembre 1935) Insegnante di scienze intuì l’importanza del propellente liquido rispetto a quelli solidi, sostenendo l’impiego di ossigeno liquido con idrocarburi nei razzi che si sarebbero usati per esplorare il cosmo . Inoltre calcolò che ad un oggetto occorreva una velocità di 28000 km/ ora per entrare in orbita ,detta prima velocità di fuga.
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                                               DESCRIZIONE

Un endoreattore và utilizzato quando non è disponibile nell’ambiente l’ossidante(comburente). Questo avviene nello spazio e negli strati alti dell’atmosfera, per cui è necessario che il missile porti con sé sia il combustibile ( Kerosene, Idrogeno,..) che l’ossidante (ossigeno liquido,..). La maggior parte dei razzi sono chimici e possono essere di due tipi :

1) A propellente solido , il propellente è costituito in generale da una mistura di combustibile e ossidante in forma solida chiamato grano racchiusi in un solo serbatoio come avviene nei Solid Rochet Booster dello Space Shuttle  

2) A propellente liquido,  i propellenti sono racchiusi in due serbatoi separati allo stato liquido come avviene per i motori principali dello Space Shuttle che utilizzano idrogeno e ossigeno liquidi.

 In generale la reazione chimica avviene tra il combustibile e l’ossido nella camera di combustione e produce dei gas ad altissima temperatura espulsi da uno o più ugelli posti nell'estremità inferiore del razzo. Questi gas combusti espulsi producono una forza detta spinta sulla camera di combustione in direzione opposta a quella del getto uscente dagli ugelli, in accordo con la terza legge di Newton. Questa spinta è responsabile del movimento del razzo in avanti. Una descrizione migliore si ottiene applicando il principio di conservazione della quantità di moto al missile ottenendo la seguente equazione : 

Robert Hutchings Goddard  (5 ottobre 1882 – 10 agosto 1945) Professore e scienziato , fu un pioniere dei razzi a propulsione liquida. Lanciò il primo razzo il 16 Marzo 1926. Dal 1930 al 1935 lanciò razzi che raggiunsero 885 km/ora . Un centro spaziale della NASA porta il suo nome

Robert Goddard, 16 Marzo 1926 accanto al sistema di lancio del primo razzo a propellente liquido

                                     m dV/dt = Fr + Vu dm/dt     

              

 dove m è la massa, V è la velocità e dV/dt è l’accelerazione del missile , Vu è la velocità di espulsione dei gas combusti, Fr è la somma delle forze esterne agenti sul missile (forza di gravità, resistenze aerodinamiche), dm/dt è la variazione di massa del missile nel tempo. Questa formula significa che la forza agente sul missile m dV/dt è pari alla somma delle forze esterne  Fr con quella dovuta alla variazione di massa Vu dm/dt.                      

La strategia utilizzata per i grandi razzi vettori come avviene in astronautica, è quella multistadio, ovvero il sistema propulsivo è organizzato in più stadi provvisti di propri serbatoi per il combustibile e dei propulsori. Lo stadio una volta consumato tutto il suo combustibile, viene espulso dal razzo che avrà attivato lo stadio successivo. I razzi portano in cima un payload (carico) costituito da satelliti, sonde, equipaggi,... all'interno di un vano che si aprirà al momento opportuno per rilasciare il contenuto.

Herman Oberth (1894-1989)

 Intuì la necessità dei razzi multistadio per l’esplorazione spaziale . Fondò un gruppo di scienziati, con assistente Von Braun.Lavorarono per le V2 in Germania per poi andare, dopo la guerra negli USA

Wernher Magnus Maximilian Freiherr von Braun (23 marzo 1912 – 16 giugno 1977)

Le sue principali realizzazioni furono le V2 e il Razzo SATURNO 5

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