פתיחת התפריט הראשי
משגר הלוויינים GSLV בעל הנעה רקטית תלת־שלבית ומאיצים

הנעה רקטית רב־שלבית (באנגלית: Multistage rocket) היא טכנולוגיה המשתמשת במספר מנועים רקטיים על מנת להניע מערכת למסלול כלשהו בחלל. 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.

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

הנעה רקטית בה שני שלבים מכונה "הנעה דו־שלבית"; בעל שלושה שלבים מכונה "הנעה תלת־שלבית". מערכות בעלי הנעה דו־שלבית ותלת־שלבית הם הנפוצים ביותר, עם זאת שוגרו בהצלחה גם מערכות עם עד 5 שלבים.

מודל פיזיקלי מפושטעריכה

כאשר:

  •   - מסה כוללת של הרקטה
  •   - מסת המטען המועיל
  •   - מסת ההודף
  •   - מסה מנוע "יבש" - ללא הודף או לאחר גמר בעירה
  •   - מסת המבנה

נסמן יחס המסות:

  •  
  •  
  •  


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

ולגובה מקסימלי:  

כאשר:

  •   - מתקף סגולי
  •   - זמן בעירה
  •   - כוח כבידה
  •   - זווית השיגור ביחס לפני הקרקע

ביצועעריכה

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־שלביתעריכה

סידור המנועים בהנעה הרב־שלבי כוללת "שלב" ראשון המונח בתחתית המערכת, שלרוב 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. מעל השלב הראשון נמצאים השלבים העליונים שהם, לרוב, מנועים קטנים בגודלם ונועדים לפעול בריק. כל שלב מתוכנן באופן מותאם לדרישות תפקידו ולתנאי הסביבה בזמן פעולתו.

דוגמאות למשגרים רב שלבייםעריכה

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

הערות שולייםעריכה