Roket yakıt sistemleri

Genel olarak roket sistemleri, çalışma prensipleri ve roketlerde kullanılan yakıtlar hakkında temel bilgiler.

Gerek askeri, gerek de sivil alanda kullanılan roketler nasıl hareket eder? İtki sistemleri nedir ve nasıl çalışır? Kaç türlü yakıt vardır? Bu yazının amacı bu konulara genel olarak değinip bir bakış açısı kazanmaktır.

Bilindiği üzere roketler, Newton’un etki-tepki ilkesine göre çalışan araçlardır. Yakıt yanınca çıkan gazlar bir lüle(nozul) vasıtasıyla hızlandırılır ve roket çalışır. Roketler iki türlü yakıtla çalışırlar: Sıvı yakıtlı ve katı yakıtlı.

Sıvı Yakıtlı Roketler:

Sıvı yakıtlı sistemler katı sistemlere göre daha karmaşıktır. Bu grupta sıvı yakıtı sıvı halde tutmak ve yakıtın yanma odasına iletimi tasarımın kalbini oluşturur. Yakıtın kendisi sıvı oksijen ve sıvı hidrojendir. Burada hidrojen yakıt, oksijen iseoksitleyicidir. Burada saf hidrojen peroksit ve kerozen gibi maddeler de kullanılabilir. Sıvı yakıtlarda herhangi bir araç olmadan kendi kendilerine yanabilen sıvı yakıtlara hipergolik yakıtlar denir. Sıvı roketlerin temel sistemi aşağıdaki gibidir:

Katı Yakıtlı Roketler :

Katı yakıtlı roketlerde yakıt ve oksitlerici polimer bir matriks içinde homojen bir şekilde dağıtılmıştır. Burada polimer doğal veya sentetik olabilir. En temel katı yakıtlı sistemler çift bazlı denilen ve nitroselüloz/nitrogliserin karışımı yakıtlardır. Nitrogliserinin kullanımındaki zorluk ve kısıtlamalardan dolayı nitrogliserin belli bir yüzdenin üzerine çıkamaz; bu da özgül itkisinin çok yüksek olmamasına neden olur. Çift bazlı yakıtlarda metal bileşen genellikle kullanılmaz ve bu yüzden duman yoğunluğu düşük olur.

Şekilde HYDRA 70 olarak bilinen mühimmatın roket motoruna ait çift bazlı yakıt kartuşları görülmektedir. Çift bazlı yakıtlar kalıp içine kartuş halinde dökülebilmektedir. Çift bazlı yakıtların yanısıra kompozit yakıtlar da mevcuttur. Kompozit yakıtta öğütülmüş metal yakıt olarak kullanılır. Metalin yanması için oksijen kaynağı da toz halindeki perkloratlar, kloratlar gibi içinde oksijen içeren moleküllerdir. Tipik bir kompozit yakıtta yakıt olarak aluminyum, oksitleyici olarak AP denilen amonyum perklorat kullanılır. Bu yakıt, son derece dumanlı ancak çok yüksek itki gücüne sahiptir. Burada tasarımda en önemli nokta yakıt sistemlerinin düzgün bir şekilde yanma profili göstermesidir. Eğer bu sağlanamazsa ya da yakıtta çatlak vs. gibi düzgün yanmayı engelleyecek bir durum olursa yanma düzgün olmaz ve roket patlar. Normal çalışan rokette yakıt yanar ve oluşan sıcak gazlar lüle vasıtasıyla hızlandırılarak roket itkiye kavuşur.

                                    

Sonuç :

Roket sistemleri, askeri veya sivil alanda olsun benzer mantıkla üretilirler. Askeri anlamda roket bir savaş başlığını düşman mevzilerine taşımakla görevli iken sivil alanda; bir uydu ya da mekiği atmosfer ötesine taşıyarak onu hedefine ulaştırır. Özellikle mekik taşıyan sistemlerde hem sıvı hem de katı yakıt sistemleri kullanılır. Mekiği atmosfer ve dünyanın çekim alanı ötesine taşıyabilmek için itki gücü çok yüksek olan katı yakıt “booster” roketleri kullanılırken uzayda manevra yapabilme imkanı olması ve uzay ortamında sürtünme olmadığı için gerekli itki dünyadakine göre daha azdır. Günümüz teknolojileri sayesinde gerek sıvı gerek de katı yakıt sistemleri çok gelişmiştir.

Kaynaklar :

-         Solid Rocket Propulsion Technology, Davenas A., Pergamon Press, 1993

-         NATO Lettre du Newsletter, 1st Quarter 2003

-         www.howstuffworks.com

-         www.atk.com