Yakıt Türlerine Göre Roketler

Roketler günlük hayatta eğlence alanında, askeri alanda ve uzay çalışmalarında çoklukla kullanılırlar. Roketler jet motorları gibi yanma tepkimesiyle itki üretseler de jet motorlarının aksine roketlerde hava beslemesine ihtiyaç yoktur. Roket motorları yakıtla birlikte oksijeni ya da oksitleyiciyi yapılarında barındırırlar. Oksijen ihtiva edildiği için prensipte roketler uzayda ve su altında da çalışabilirler. Roket motorları itki üretmek için basitçe Newton’un 3. Hareket yasasını kullanırlar. Bu yasa kısaca şunu ifade eder: Her kuvvet için aynı büyüklükte ve zıt yönde bir kuvvet daha vardır. Roketler bu yasayı sıcak ve basınçlı gazlar üreterek uygularlar. Yanma odası denen bir boşlukta yakıt ve oksitleyici karıştırılır ve ateşlenir. Yanma odasında tepkimeye giren yakıt ve oksijen yüksek basınçlı ve sıcak gaz kütlesi oluşturur ve egzozdan dışarı atılır. Gazın çıkış yönünün tersine itki oluşur. Yakıt tamamen yandığında roketin eriştiği hız aşağıdaki formülle bulunabilir;

-m: Roketin gaz çıkışı sonrası kütlesi

-Δm: Püskürtülen gazın kütlesi

-Δv: Roketin hızındaki değişim

-Vg: Gazın çıkış hızı

olmak üzere momentumun korunumuna göre;

-Pönce = Psonra

-0 = m.Δv + Δm.Vg

-Δv = -Δm/m Vg ile bulunabilir.

Çıkan gazın hızını etkileyen birçok faktör vardır. Bu faktörler roketin kullanım alanına ve ihtiyaca göre şekillendirilir. Kimi roketlerin el altında hazır, patlamadan beklemesi; kimi roketlerin dünyadan ayrılabilecek kadar güçlü olması beklenir. İstenilen özelliklere göre egzoz genişliği, roketin ağırlığı ve yakıt türü gibi özellikler değiştirilir. Bugün ben, size yakıt türlerine göre roketleri tasnif etmeye çalışacağım. Roketler barındırdıkları yakıtlar bakımından katı yakıtlı ve sıvı yakıtlı olmak üzere ikiye ayrılırlar. Hibrit yakıtlı roketler de bulunur ancak onlar daha karmaşık yapıda olduklarından bugünlük değinmeyeceğim.

1) Katı Yakıtlı Roketler

Katı yakıtlı roketlerin geçmişi 13. yüzyıla dek uzanır. Çin, Moğolistan, Hindistan ve Persliler tarafından savaşlarda kullanılmıştır. Çinlilerin icadı olan ilk modeller okun ucuna takılmış içi kara barut dolu tüplerden ibaretti. Basitçe, oksitleyici ve yakıt karışımının genelde silindirik bir tüpe basılması ile üretilirler. Yakıt olarak kömür, şeker gibi yanma kapasitesi olan şeyler kullanılırken oksitleyici olarak klorit, klorat, perklorat, permanganat ve nitrat bileşikleri kullanılabilir.

Bu tip roket motorlarında yanma odası bizzat roketin kendisidir ve gerekli her şeyi içerir. Güvenli bir mesafeden fitil ya da elektrikli bir sistemle ateşlenebilirler. Sıvı yakıtlara kıyasla daha az itki üretirler ancak bu açığı basitlik, güvenilirlik ve uzun depo ömrü gibi özelliklerle nispeten kaparlar. Bozulmadan uzun süre durabildikleri için askeri füzelerde, hobi amaçlı çalışmalarda sıklıkla kullanılırlar.

2) Sıvı Yakıtlı Roketler

Sıvı yakıtlı roketlerin ilk uçuşu 1926 yılında ABD’li bir profesör tarafından sıvı oksijen ve benzin kullanılarak gerçekleştirildi. Oksitleyici olarak sıvı oksijen ya da nitroz oksit (N2O) benzeri sıvılar, yakıt olarak benzin, sıvı hidrojen, alkol ve sıvı hidrokarbonlar kullanılabilir. Sıvı yakıtlı roket motorları itici gazı depolamak ve taşımak için tankerler, borulara ve enjektörlere ve tabii ki tepkimeyi gerçekleştirmek için bir yanma odasına ihtiyaç duyar.

İki adet pompa, yakıtı ve oksitleyici depolayan tankerlerden elektrikli motorlar vasıtası ile yanma odasına püskürtür ve karışım yanma odasında ateşlenir. Açığa çıkan gaz egzozlarla dışarı atılarak itki üretilir. Sıvı yakıtlı roketler depoda hazır bir şekilde bekletilmezler. Bunun nedeni olarak özellikle sıvı oksijen ve hidrojen gibi bileşenlerin buzlanmaya neden olması ve sıvı yakıt içeren basınçlı tankerlerin patlama riski taşıması örnek verilebilir. Ayrıca hazırlanışı hatrı sayılır bir vakit aldığından çoğu silah sisteminde tercih edilmezler. Günümüzde genelde uzay mekiklerinde sıklıkla kullanılırlar.