הנעה רקטית רב-שלבית

(הופנה מהדף מנוע רב-שלבי)
ערך מחפש מקורות
רובו של ערך זה אינו כולל מקורות או הערות שוליים, וככל הנראה, הקיימים אינם מספקים.
אנא עזרו לשפר את אמינות הערך באמצעות הבאת מקורות לדברים ושילובם בגוף הערך בצורת קישורים חיצוניים והערות שוליים.
אם אתם סבורים כי ניתן להסיר את התבנית, ניתן לציין זאת בדף השיחה.

הנעה רקטית רב־שלביתאנגלית: Multistage rocket) היא טכנולוגיה המשתמשת במספר מנועים רקטיים על מנת להניע מערכת למסלול כלשהו. תהליך ההנעה מחולק לשלבים, כאשר כל שלב כולל הפעלה של מנוע רקטי (או מספר מנועים) הפועל באופן עצמאי. השלבים מוצבים בזה אחר זה. לעיתים ניתן השם "שלב 0" לרקטות האצה המוצבות זו לצד זו ופועלות כחלק מאותו שלב ומסייעות לתאוצה ההתחלתית.

משגר הלוויינים GSLV בעל הנעה רקטית תלת־שלבית ומאיצים

על פי נוסחת ציאולקובסקי, השימוש בהנעה רב־שלבית מאפשר להגיע למהירות גבוהה יותר ולגובה רב יותר מאשר בשימוש בהנעה בשלב בודד גדול יותר. חלק מרקטות הקרקע־קרקע[1] והטילים מונעים בהנעה רב־שלבית וכל משגרי הלוויינים והחלליות מונעים בהנעה רב־שלבית.

מערכות בעלות הנעה דו־שלבית ותלת־שלבית הן הנפוצות ביותר, אך גם מערכות עם 5 שלבים שוגרו בהצלחה.

מודל פיזיקלי מפושט

עריכה

כאשר:

  •   – מסה כוללת של הרקטה
  •   – מסת המטען המועיל
  •   – מסת החומר ההודף
  •   – מסה מנוע ללא הודף או לאחר גמר בעירה (dry)
  •   – מסת המשגר

נסמן יחס המסות:

  •  
  •  
  •  

בהזנחת גרר, ותאוצת כובד קבועה, הרקטה תגיע למהירות מקסימלית:  

ולגובה מקסימלי:  

כאשר:

  •  מתקף סגולי
  •   – זמן בעירה
  •  כוח כבידה
  •   – זווית השיגור יחסית לקרקע

ביצוע

עריכה

הסיבה המרכזית להעדפת הנעה רב־שלבית על פני מערכת רקטית יחידה היא שבהנעה רב־שלבית ניתן להגיע למהירויות גדולות יותר, זאת משום שהיפרדות משלבים שאינם נדרשים יותר לטיל, מורידה את מסתו ומקלה עליו. הדחף של השלב השני או השלישי, לדוגמה, מספק תאוצה גדולה יותר מהדחף שיספק מנוע גדול יותר בעל שלב בודד.

החיסרון המרכזי של שימוש בהנעה רב־שלבית הוא שהשימוש במספר מנועים רב מעלה את ההסתברות לתקלה בזמן היפרדות השלבים או בהצתת המנועים. בזמן ההפרדה נעשה לפעמים שימוש בברגים פירוטכניים נפיצים, על מנת לקטוע את החיבור בין השלב לשאר הטיל. גם הטבעת המחברת ביניהם מעוצבת באופן שמאפשר הפרדה יעילה בין הטיל לשלב שהופרד.

מבנה הנעה רב־שלבית

עריכה

סידור המנועים בהנעה רב־שלבית מתוכנן באופן מותאם לדרישות תפקיד המנוע ולתנאי הסביבה בזמן פעולתו. לרוב, השלב הראשון, המותקן בתחתית המערכת, הוא הרחב ביותר ובעל המנועים הגדולים ביותר, היות שהוא נדרש לשאת משקל רב יותר – את עצמו ואת השלבים שמעליו. השלב הראשון מיועד לטוס בתוך האטמוספירה. מעליו, השלבים העליונים, להם מנועים קטנים יותר שנועדים לרוב לפעול בריק.

דוגמאות למשגרים רב שלביים

עריכה
משגרים דו־שלביים
משגרים תלת־שלביים
משגרים ארבע־שלביים
  • PSLV
  • פרוטון (יכול להיות גם תלת־שלבי, תלוי במשימה)

קישורים חיצוניים

עריכה

הערות שוליים

עריכה