raketový motor

raketový motor, angl. rocket engine — druh reaktívneho motora, ktorý je schopný pracovať aj vo vzduchoprázdnom priestore (vesmír). Princípom jeho činnosti je zákon akcie a reakcie, reakcia z motora vytekajúceho hmotnostného prúdu (prúd plynov) vytvára užitočný ťah. Najrozšírenejšie chemické raketové motory sú druhom spaľovacieho motora, kde sa v spaľovacej komore spaľuje zmes paliva s okysličovadlom (→ raketové pohonné hmoty) a vznikajúce horúce spaliny vytekajú výstupnou dýzou (Lavalova dýza) vysokou nadzvukovou rýchlosťou. Ak sa zabezpečí dodávka paliva a okysličovadla, raketový motor je po zapálení paliva schopný vytvoriť ťah, aj keď raketa stojí. V dávno známom raketovom motore s tuhým palivom je v spaľovacej komore uložená tuhá zmes paliva a okysličovadla, najstaršou používanou náplňou bol pušný prach. Jeho konštrukcia je jednoduchá, nevýhodou však je, že po zapálení náplne sa ťah už nedá ani prerušiť ani regulovať, časový priebeh ťahu je možné do určitej miery ovplyvniť tvarom a veľkosťou voľnej plochy náplne, na ktorej prebieha spaľovanie. Problematické je aj chladenie spaľovacej komory, a to najmä výstupnej dýzy, musia byť vyrobené zo žiarupevného materiálu, prípadne je možné dýzu povrchovo chladiť vstrekovaním kvapaliny, ktorá svojím odparením vytvára izolačnú vrstvu a zvyšuje aj ťah motora. V raketovom motore s tekutým palivom sa palivo a tekuté okysličovadlo vstrekujú do spaľovacej komory, kde takto vytvorená zmes po zapálení zhorí. Na dopravu paliva a okysličovadla z nádrží rakety do hlavnej spaľovacej komory slúži výkonné turbočerpadlo (odstredivé čerpadlo poháňané spaľovacou turbínou), v spaľovacej komore turbíny sa spaľuje časť paliva a okysličovadla. Výfuk spaľovacej turbíny je najčastejšie vedený mimo rakety (otvorený cyklus) alebo, ak sa do spaľovacej komory turbíny privádza všetko palivo a iba časť okysličovadla, výfuk spaľovacej turbíny (so značným prebytkom paliva) sa privádza do hlavnej spaľovacej komory rakety, kde po zmiešaní so zvyškom okysličovadla úplne zhorí (uzatvorený cyklus). Menej často sa na dopravu paliva a okysličovadla používa expanzná (v princípe parná) turbína poháňaná odpareným palivom, ktoré sa použilo na chladenie spaľovacej komory a dýzy rakety (expanzný cyklus). Doprava paliva a okysličovadla je možná aj bez čerpadiel – tlakom inertného plynu (pretlakový cyklus). V hybridných raketách majú palivo a okysličovadlo rôzne skupenstvo, väčšinou sa používa tuhé palivo a tekuté okysličovadlo. Výhodou oproti rakete s tekutým palivom je jednoduchšia konštrukcia, pričom dávkovaním okysličovadla je možné riadiť ťah, prípadne činnosť motora aj prerušiť.

V termických raketových motoroch je hnacia látka dodávaná do pracovného priestoru motora, kde je ohrievaná (prípadne aj odparovaná) vonkajším zdrojom tepla (elektrický odpor, elektrický oblúk, laser, koncentrovaná slnečná energia, teplo z rádioaktívneho rozpadu, z jadrovej štiepnej alebo z termonukleárnej reakcie) a jej prúd vytekajúci z výstupnej dýzy vytvára užitočný ťah. V elektrických raketových motoroch sú elektricky nabité molekuly pohonnej látky (často v plazmatickom skupenstve – plazmová raketa) urýchľované elektrostatickými (iónový motor) alebo elektromagnetickými silami (elektromagnetický motor, Hallov motor, magnetohydrodynamický motor). Čisto nukleárne raketové motory, kde by produkty nukleárnej reakcie zvyšovali užitočný ťah, sa zatiaľ z etických dôvodov nepoužívali. Nevýhodou všetkých doteraz uvedených raketových motorov je, že spotrebúvajú pohonnú látku, ktorej zásoby (a tým aj čas činnosti pohonu) sú obmedzené aj v prípade, ak je energia na pohon stále k dispozícii. Zatiaľ neuskutočneným pohonom bez pohonnej látky je fotónový raketový motor – parabolické zrkadlo, v ktorého ohnisku je intenzívny svetelný zdroj, užitočný ťah je vytváraný prúdom vystupujúcich fotónov.

Na pohon kozmických a medzikontinentálnych balistických rakiet sa používajú motory s tekutým palivom často v kombinácii s motormi na tuhé palivo (prvý, urýchľovací stupeň). Na vojenské účely sa najčastejšie používajú motory na tuhé palivo, prípadne hybridné motory, pretože sa ľahšie skladujú, jednoduchšie sa s nimi manipuluje, sú pohotové a ich príprava na štart je krátka. Niektoré druhy termických a elektrických motorov sa používajú ako korekčné rakety vesmírnych objektov (napr. umelých družíc), pričom sú napájané elektrickým prúdom z fotovoltických článkov, pretože umožňujú dlhodobú prerušovanú prevádzku pri potrebe malého užitočného ťahu.