فرمول انواع پیشران راکت (سوخت موشک)

پیشران‌های موشک (Rocket Propellants) به مواد شیمیایی گفته می‌شود که در موشک‌ها برای تولید نیروی پیشران (Thrust) به کار می‌روند. این پیشران‌ها از طریق یک واکنش شیمیایی انرژی آزاد کرده و گازهای داغی تولید می‌کنند که با سرعت بالا از انتهای موشک خارج می‌شوند و موشک را به جلو حرکت می‌دهند. پیشران‌های موشک را به طور کلی می‌توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد: پیشران‌های جامد، پیشران‌های مایع، و پیشران‌های هیبریدی. هر نوع از این پیشران‌ها ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند.

### **1. پیشران‌های جامد (Solid Propellants):**

پیشران‌های جامد از مخلوط‌های همگن یا ناهمگن مواد سوختی و اکسیدکننده تشکیل شده‌اند که در یک ماده جامد یکپارچه ترکیب شده‌اند.

- **اجزا:**
 - **سوخت:** مواد سوختی مانند پودر آلومینیوم، هیدروکربن‌ها یا سایر مواد آلی.
 - **اکسیدکننده:** معمولاً نیترات آمونیوم، کلرات پتاسیم، یا پرکلرات آمونیوم.
 - **چسباننده (Binder):** ماده‌ای که ترکیبات سوخت و اکسیدکننده را در کنار هم نگه می‌دارد، مانند پلی‌بوتادین (PBAN) یا هیدروکسیل-ترمینیتد پلی‌بوتادین (HTPB).

- **ویژگی‌ها:**
 - **سادگی و ایمنی:** پیشران‌های جامد ساده‌تر از سایر پیشران‌ها هستند و نیاز به سیستم‌های پیچیده ذخیره‌سازی و تزریق ندارند.
 - **پایداری:** این پیشران‌ها پایدار هستند و می‌توان آنها را برای مدت طولانی ذخیره کرد.
 - **استفاده:** به‌طور گسترده در موشک‌های نظامی (مانند موشک‌های زمین به هوا)، موشک‌های فضایی (مانند بوسترهای موشک شاتل فضایی)، و آتش‌بازی‌ها استفاده می‌شوند.

### **2. پیشران‌های مایع (Liquid Propellants):**

پیشران‌های مایع شامل دو جزء جداگانه، سوخت و اکسیدکننده، هستند که به صورت مایع نگهداری می‌شوند و قبل از احتراق با هم مخلوط می‌شوند.

- **اجزا:**
 - **سوخت:** موادی مانند هیدرازین (N₂H₄)، RP-1 (نوعی نفت سفید خالص)، یا هیدروژن مایع.
 - **اکسیدکننده:** معمولاً اکسیژن مایع (LOX)، نیتروژن تتروکسید (N₂O₄) یا پرکلرات آمونیوم در حالت مایع.
 
- **ویژگی‌ها:**
 - **کنترل‌پذیری:** امکان کنترل جریان سوخت و اکسیدکننده برای تنظیم نیروی پیشران و متوقف‌کردن یا شروع مجدد احتراق.
 - **پیچیدگی:** این پیشران‌ها نیاز به سیستم‌های پیچیده‌ای برای ذخیره‌سازی، خنک‌سازی و تزریق به محفظه احتراق دارند.
 - **استفاده:** در موشک‌های فضایی (مانند موشک ساترن 5 و فالکون 9) و موشک‌های بین‌قاره‌ای به‌کار می‌روند.

### **3. پیشران‌های هیبریدی (Hybrid Propellants):**

پیشران‌های هیبریدی ترکیبی از پیشران‌های جامد و مایع هستند، به طوری که یکی از اجزا (سوخت یا اکسیدکننده) به صورت جامد و دیگری به صورت مایع است.

- **اجزا:**
 - **سوخت جامد:** معمولاً نوعی پلیمر مانند پلی‌بوتادین.
 - **اکسیدکننده مایع:** اغلب اکسیژن مایع (LOX) یا نیتروژن پراکسید.
 
- **ویژگی‌ها:**
 - **کنترل‌پذیری:** مانند پیشران‌های مایع، امکان تنظیم نیروی پیشران از طریق کنترل جریان اکسیدکننده وجود دارد.
 - **سادگی نسبت به پیشران‌های مایع:** به دلیل داشتن یک جزء جامد، طراحی ساده‌تری نسبت به پیشران‌های مایع دارند.
 - **استفاده:** در موشک‌های تحقیقاتی و برخی از سامانه‌های تجاری و فضایی به‌کار می‌روند.

### **کاربردها و مزایا/معایب:**

- **پیشران‌های جامد:**
 - **مزایا:** سادگی، ایمنی، قابلیت ذخیره‌سازی بلندمدت.
 - **معایب:** کنترل‌ناپذیری پس از احتراق، قدرت کمتر نسبت به برخی پیشران‌های مایع.

- **پیشران‌های مایع:**
 - **مزایا:** قابلیت کنترل، قدرت بالا.
 - **معایب:** پیچیدگی در سیستم‌های ذخیره‌سازی و تزریق، نیاز به خنک‌سازی.

- **پیشران‌های هیبریدی:**
 - **مزایا:** ترکیبی از مزایای پیشران‌های جامد و مایع، از جمله قابلیت کنترل و سادگی.
 - **معایب:** کمتر توسعه‌یافته نسبت به دو نوع دیگر، مشکلات فنی در برخی موارد.

### **خلاصه:**

انواع پیشران‌های موشک شامل جامد، مایع و هیبریدی هستند. پیشران‌های جامد ساده و پایدار هستند و در موشک‌های نظامی و آتش‌بازی‌ها به کار می‌روند. پیشران‌های مایع کنترل‌پذیرتر و پیچیده‌تر هستند و در موشک‌های فضایی استفاده می‌شوند. پیشران‌های هیبریدی ترکیبی از دو نوع قبلی بوده و ویژگی‌های کنترل‌پذیری و سادگی را با هم ترکیب می‌کنند. در زیر فرمول عمومی برخی از پیشران های موشکی متداول آمده است.

Aeroplex K I
80 پرکلرات پتاسیم
20 متیل پلی متاکریلات

Aeroplex K II
77.5 پرکلرات پتاسیم
22.5 متیل پلی متاکریلات

Aeroplex K III
75 پرکلرات پتاسیم
25 متیل پلی متاکریلات

Aeroplex K IV
70 پرکلرات پتاسیم
30 متیل پلی متاکریلات

پیشران آب نبات

74.5 نیترات پتاسیم
25.5 شکر

Galcit Alt 161
75 پرکلرات پتاسیم
25 آسفالت (با روغن معدنی/رزین)

پیشران موشک شماره 1
80 پرکلرات آمونیوم (200 میکرون)
20رزین (Epon 815 اپوکسی و عامل کیورینگ U)
1 کرومیت مس

پیشران موشک (آمریکایی)
59 نیترات پتاسیم
10 گوگرد
31 زغال چوب (150 مش)

پیشران موشک (بارق بار)
60 پرکلرات آمونیوم
15 سولفات باریم
23.5 مگنالیوم (-200 مش)
1.5 منیزیم (مش 100، پولک)
5 دی کرومات پتاسیم
لاک 10NC (حلال)

پیشران موشک (بارق آبی)

63 پرکلرات آمونیوم
22سیلیکون II
10 اکسید مس (II).
5 پی وی سی

پیشران موشک (ESTES-class)
71 نیترات پتاسیم
13.45 زغال چوب
13.81 گوگرد
0.95 دکسترین

پیشران موشک (آلمانی)
60 نیترات پتاسیم
15 گوگرد
25 زغال چوب (150 مش)

پیشران موشک (KNO3)
72 نیترات پتاسیم
24 زغال چوب
4 گوگرد

پیشران موشک (لانکستر)
61 نیترات پتاسیم
5 گوگرد
20 زغال چوب (150 مش)
14 زغال چوب (40 مش)

پیشران موشک (NaNO3)

69 نیترات سدیم
27 زغال چوب
4 گوگرد

پیشران موشک (مخلوط اکسید کننده)
72 نیترات آمونیوم
16 نیترات سدیم
8 دی کرومات آمونیوم
4 آمونیوم کلرید

پیشران موشک (پیشران Teleflite)
63 نیترات پتاسیم
27 شکر
10 گوگرد

پیشران موشک (Visser #1)
87 نیترات آمونیوم
13 پلاستیک اورتان

پیشران موشک (Visser #2)
72 نیترات پتاسیم
4 گوگرد
24 زغال چوب (150 مش)

پیشران موشک (سوتی)
64 پرکلرات پتاسیم (مش ریز)
32 بنزوات پتاسیم
1 اکسید آهن (قرمز)
3 ژله نفتی

پیشران موشک (روی/گوگرد)

67.1 روی
32.9 گوگرد

سوت سالیسیلات

74 پرکلرات پتاسیم
22.5 سالیسیلات سدیم
2.5 ژله نفتی
1 اکسید آهن (قرمز)

پیشران های تیوکول
76.3 تیوکول LP
0.08 گوگرد
22.8 کربن سیاه
0.82 اسید استئاریک

ترکیب سوت شماره 7
74 پرکلرات پتاسیم
22.5 بنزوات سدیم
2.5 ژله نفتی
1 اکسید آهن (قرمز)