Reactiemotor: Wist jij welk type motor het is?
Een reactiemotor is een type verbrandingsmotor die gebruik maakt van het reactieve effect van de stof die de motor verlaat om deze in de tegenovergestelde richting te bewegen (wet van actie en reactie).
Dit artikel gaat kort in op de werking van een reactiemotor, de geschiedenis ervan en de mogelijke typen.
Inhoud
De geschiedenis van de reactiemotor in een notendop
De eerste basis voor de realisatie van reactiemotoren werd in 1903 gelegd door Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Vervolgens creëerde hij in 1915 een raketplan, waarvan het principe nog steeds wordt gebruikt. Reactiemotoren kregen echter pas in de jaren tussen de wereldoorlogen aandacht, waarbij de Duitsers, Amerikanen en Russen er de meeste aandacht aan schonken.
In Duitsland besloten de ontwerpers na de eerste tests met poederraketmotoren om tests met vloeibare raketmotoren te starten. De eerste succesvolle test werd in 1925 uitgevoerd met een reactieraketmotor gemonteerd op een Opel-auto, die een snelheid bereikte van 238 km/u, wat voor die tijd ongehoord was. Al deze proeven en experimenten leidden tot de oprichting van het Duitse raketprogramma.
Reactiemotoren bereikten echter de grootste bloei tijdens de Tweede Wereldoorlog. De grootste vooruitgang bij de ontwikkeling van reactiemotoren werd tijdens de oorlog bereikt. Bovendien werden er ook moderne raketmotoren gebouwd die de ballistische raketten V1 en V2 aandreven. Deze motoren zijn in Duitsland gebouwd.
Op basis van Duits onderzoek uit de Tweede Wereldoorlog werden in de daaropvolgende jaren na de oorlog andere reactiemotorprojecten geïmplementeerd. Na de Tweede Wereldoorlog begon de race om de ruimte te bereiken en de wapenwedloop. Veel Duitse wetenschappers werden naar de VS uitgenodigd om aan het Apollo-ruimteprogramma te werken in ruil voor gratie voor oorlogsmisdaden.
Tegenwoordig vormt de reactiemotor de basis voor de voortstuwing van de meeste vliegtuigen en ruimtevaarttechnologie. Tot de modernste reactiemotoren van vandaag kunnen we stuwkrachtmotoren met supersonische interne stroming, ionenraketmotoren en laserreactiemotoren rekenen.
Reactiemotoren en hun typen:
- Raketmotor
- Reactiemotor
- Stuwkrachtmotor
- Pulsmotor
- Hydrojetmotor
- Ionenmotor
We kunnen reactie- of raketmotoren tot de meest gebruikte reactiemotoren rekenen.
Raketmotor:
Een raketmotor is een reactieve motor waarvan de werking niet wordt beïnvloed door de externe omgeving, dankzij het feit dat hij brandstof en een oxidatiemiddel in zijn reservoir bevat. Een raketmotor werkt volgens het principe van actie en reactie. Bij verbranding van de werkstof ontstaan rookgassen, die met hoge snelheid het uitlaatmondstuk van de motor verlaten.
Raketmotor: welk type verbrandingsmotor is het?
Het reactie-effect van de uitlaat werkt dus met kracht in de tegenovergestelde richting op de motor en dus ook op de machine die op de motor is aangesloten. Simpel gezegd wordt de machine waaraan deze motor is gekoppeld, in de tegenovergestelde richting aangedreven waarin de uitlaatgassen het uitlaatmondstuk van de motor verlaten.
Omdat deze motor zijn energiebron bij zich heeft, kan hij ook in de ruimte werken (vacuüm). Tegenwoordig worden de meest gebruikte raketmotoren aangedreven door vaste of vloeibare brandstof.
Straalmotor:
Een straalmotor is een type reactiemotor dat voornamelijk in de luchtvaart wordt gebruikt. Dit type motor werkt net als een raketmotor volgens het principe van actie en reactie, wat betekent dat de uitlaatgassen die uit de motor komen een kracht in de tegenovergestelde richting uitoefenen op de motor, waardoor deze vooruit wordt voortgestuwd.
In het voorste deel van de straalmotor bevindt zich een inlaatapparaat waardoor lucht in de motor wordt getransporteerd, die wordt aangezogen en gecomprimeerd door een compressor. Na compressie wordt de lucht verwarmd en gaat deze naar de verbrandingskamer, waar brandstof wordt geïnjecteerd.
Nadat het mengsel is ontstoken, komen thermische energie en hete gassen vrij, die de verbrandingskamer verlaten en de turbine aan de achterkant van de motor laten draaien. Hierdoor ontstaat er een hoge druk achter de turbine, waardoor thermische energie wordt omgezet in kinetische energie, waardoor motorstuwkracht ontstaat.
Stuwkracht motor:
De stuwkrachtmotor is structureel het eenvoudigste type reactiemotor. Dit motortype bestaat uit een versmalde en open buis aan beide uiteinden. Lucht komt tijdens de vlucht door stuwkracht de motor binnen. Bij het binnendringen van de motor vertraagt de lucht, waardoor de druk toeneemt.
Vervolgens wordt brandstof in de perslucht geïnjecteerd. De verbranding van het mengsel zorgt voor hoge temperaturen en druk, en de uitlaatgassen beginnen de motor te verlaten via de vernauwde uitlaat, die de motor voortstuwt.
Pulsmotor:
Een pulsmotor is een reactieve motor die de resonantiefrequenties van het gas in het uitlaatmondstuk gebruikt om te werken. Er zit een diffuser aan de voorkant, het inlaatgedeelte van de luchtinlaat voor de motor. Achter de diffuser bevindt zich een mengkamer, die brandstof aan de luchtstroom toevoegt.
Dit mengsel gaat naar de verbrandingskamer, die door kleppen gescheiden is van de mengkamer. Na het ontsteken van het mengsel in de verbrandingskamer stromen gassen in het motormondstuk, wat zorgt voor de voorwaartse aandrijving. De pulsatiemotor werd voor het eerst serieel gebruikt in de Duitse V-1-raketten tijdens de Tweede Wereldoorlog.
Ionenmotor:
Net als een raketmotor draagt de ionenmotor zijn energiebron aan boord. In tegenstelling tot een raketmotor werkt een ionenmotor echter volgens een elektrisch principe.
Ook al wordt de reactiemotor niet gebruikt om auto's aan te drijven, er zijn, of beter gezegd, een paar gekken die hun auto's met deze motor hebben uitgerust. Sommigen van hen wonnen zelfs de ironische Darwinprijs.
De reactiemotor en de Darwin Award:
De Darwinprijs is de prijs voor de meest merkwaardige dood veroorzaakt door menselijke domheid. Het is dus een soort ironische onderscheiding voor mensen die hebben bijgedragen aan het verbeteren van de menselijke genenpool door zichzelf er vrijwillig en door hun domheid uit te verwijderen.
Eén Darwin Award ging naar een man genaamd Wile E. Coyote, die op een mooie dag besloot een raketmotor (JATO-raket) op zijn Chevy Impala te installeren. Deze raketten zorgen ervoor dat overbelaste vrachtvliegtuigen vanuit een zeer kort gebied kunnen opstijgen. Ter vergelijking: met zes van dergelijke raketten kan een vliegtuig van 70 ton opstijgen op een gebied zo lang als een voetbalveld. Maar wat kan zo'n raket doen met een auto van ongeveer 2 ton, en waarom zou je hem niet uitproberen?
Toen de raket eenmaal op het dak van de Impala was gemonteerd, besloot de man een lang genoeg stuk snelweg in de woestijn van Arizona te zoeken. Na een tijdje zoeken kwam hij een stuk van vijf kilometer tegen zonder ook maar één bocht te maken. Het bevond zich aan het einde van dit gedeelte. Dus stapte de cavia in de auto en stak de raket aan zonder na te denken.
De politie kon de plaats van de brand heel gemakkelijk vinden omdat er geen asfalt op de weg lag. De hitte van de motor had hem tenslotte doen smelten. Na vijf seconden, toen de raket zijn maximale stuwkracht ontwikkelde, snelde de man al met zijn Impala met een snelheid van 560 km/u en versnelde hij voortdurend.
De volle stuwkracht van de raket dreef de auto verder en toen duidelijk werd dat het geselecteerde stuk snelweg te kort was, besloot de automobilist te gaan remmen. Dit mislukte echter omdat zowel de banden als de remmen verbrandden en de Impala in de lucht terechtkwam, waarbij de raket hem steeds verder voortstuwde.
De automobilist werd piloot en stortte op 38 meter hoogte tegen een rots. Het bevond zich aan het einde van een recht stuk van drie mijl. Bij hun aankomst vond de politie een metersdiepe krater in de rots waarin de ongelukkige man was neergestort, en slechts een paar botten, tanden en spijkers waren ingebed in het stuur dat op een crashlocatie werd aangetroffen.