Russische raketmotor is de overtreffende trap

Lucht-/ruimtevaart

Door: ing. thijs van velzen

Superieure stuwkracht30-11--0001

Een raketmotor op vloeibare brandstof was een cruciale stap voor de ruimtevaart. Maar terwijl Amerikaanse wetenschappers voortborduurden op de relatief eenvoudige Duitse motoren uit de Tweede Wereldoorlog, kozen Russische geleerden voor een geavanceerder ontwerp. En met succes: anno 2007 vliegen zelfs twee Amerikaanse raketten met Russische motoren.

Het idee is simpel: breng brandstof en zuurstof in de juiste verhouding bij elkaar in een straalpijp, steek het mengsel in brand en het expanderende gas stuwt de gehele installatie met een grote snelheid de ruimte in. Zo eenvoudig als het klinkt, zo complex is de installatie om het verbrandingsproces een tijdje draaiende te houden. De moderne raketmotor op vloeibare brandstof, het geesteskind van de Duitser Wernher von Braun, zag na decennia van onderzoek en experimenten tijdens de Tweede Wereldoorlog het licht als aandrijfsysteem van het Vergeltungswaffe V-2. De motor van deze raket werkte met een gas generator cycle, ook wel de open cyclus genoemd. Krachtige pompen brengen vloeibare brandstof en zuurstof vanuit de tanks in de verbrandingskamer. Voor de aandrijving van de pompen beschikt de motor over een tweede leidingencircuit. Zo'n 3 tot 5 % van de brandstof- en zuurstofstroom wordt voor de hoofdverbrandingskamer afgetapt en komt terecht in een gasgenerator. In principe is dit een tweede, kleinere kamer waarin de brandstof- en zuurstof ontbranden. Het hete gas drijft vervolgens twee turbines aan die de primaire brandstofpompen bekrachtigen. Na de turbines is de druk van de gasstroom dusdanig laag dat die niet meer bruikbaar is voor de voorstuwing. Daarom wordt het gas gedumpt. Zodoende draagt slechts 95 tot 97 % van de brand- en zuurstof direct bij aan de voorstuwing, wat ten koste gaat van het rendement. Daarnaast is de levensduur van de turbines door de hoge thermische belasting beperkt.

Lees verder in De Ingenieur Nr.14