חדשות - רקטת המחקר רמטק של הטכניון שוגרה בהצלחה מפלמחים

רקטת המחקר "רמטק" של הטכניון שוגרה מפלמחים והדגימה פעולת מנוע מגח ייחודי

רקטת מחקר דו-שלבית, אשר תוכננה ונבנתה בפקולטה להנדסת אווירונאוטיקה וחלל בטכניון, שוגרה ב-9 במאי מבסיס חיל האוויר בפלמחים. הניסוי הוכתר בהצלחה, אך מנוע השלב השני פעל זמן קצר יותר מהמתוכנן.

הרקטה רמטק פותחה במשך חמש השנים האחרונות על-ידי 3 צוותי סטודנטים, בהנחיית חברי סגל בפקולטה ובשיתוף עם רפאל. משקלה כ-90 ק"ג ואורכה 3.70 מטרים. זוהי רקטה בעלת מאיץ רקטי ומנוע מגח סילון, מסוג שטרם נוסה בניסויי טיסה בארץ ואף אינו נמצא עדיין בשימוש ברחבי העולם. המנוע של המאיץ (השלב הראשון), שסופק על-ידי רפאל, הוא הודף מוצק בעל ביצועים ידועים. השלב השני הוא מנוע מסוג מגח עם דלק מוצק, שנועד להקנות לרקטה דחף בשיעור גודל הגרר או מעט יותר, ולתת שיוט במהירות כמעט קבועה.

מנחי הפרויקט, פרופ' אלון גני מהפקולטה להנדסת אווירונאוטיקה וחלל בטכניון ויצחק גרינברג מרפאל, אמרו כי הרקטה היא פריצת דרך טכנולוגית, בעיקר בגלל החלוציות שבה. "לא היה לנו כל נדבך מעשי קודם, לא היה ניסוי טיסה שיכולנו להסתמך עליו, ולמעשה התחלנו מאפס", הדגישו.

ליד כן השיגור (משמאל לימין): פרופ' אלון גני - מנחה הפרויקט; אלי כהן מהטכניון - סיוע בנושאי רכש, ייצור

ולוגיסטיקה; יצחק גרינברג מרפאל; אליהו אשכנזי - טכנאי; הסטודנטים בצוות השיגור - אורית אביטל-קאופמן,

אמיר גת ושי אלבז; דורון הר-לב - מהנדס המעבדה בטכניון.

הייחודיות מתבטאת בכך שזוהי רקטת מגח עם דלק מוצק, שטרם נוסתה בישראל. מנוע מגח סילון (Ramjet) דוחס את האוויר דחיסה אווירודינמית, בגלל מהירותו הרבה, בלי צורך במדחס. כלומר, מדובר במנוע סילון פשוט, בלי חלקים נעים, אשר יכול לפעול במהירויות גבוהות בהרבה מאשר מנוע הטורבו-סילון. "מנועי מגח יכולים לשמש בעתיד בכלי-טיס אשר נעים במהירות שגא-קולית - 10-5 פעמים מהירות הקול", הסביר פרופ' גני. "חוץ מהמהירות הגבוהה, יתרונם מתבטא גם בצריכת דלק נמוכה, כרבע עד שליש מהצריכה של מנוע רקטי, דבר המאפשר לכלי-הטיס טווח גדול בהרבה".

החיסרון העיקרי של מנוע מגח – הוא אינו יכול להתחיל לפעול ממצב נייח, ועליו להגיע קודם למהירות גבוהה מאוד, כפעמיים מהירות הקול. לכן שוגרה הרקטה על-ידי מנוע רקטי, ורק כשהגיעה למהירות שבה המגח יכול לפעול, הסתיים שלב הפעולה הרקטי והופעל מנוע המגח.

בשיחה עם "ביעף" הדגיש פרופ' גני כי בניסוי הושגה פעולה מערכתית יוצאת מן הכלל: "כל תת-המערכות וכל פאזות הטיסה תיפקדו בצורה מוצלחת. הדבר היחידי שלא פעל כמתוכנן הוא מנוע המגח, שלא עבד את כל הזמן שנדרש ממנו".

פרופ' גני סיפר, כי בגמר הספירה לאחור התקבלה הצתה של המאיץ והרקטה יצאה מהמשגר בצורה מושלמת. המאיץ פעל במשך 8 שניות כמתוכנן, ומייד בתום פעולתו הייתה הפרדה תקינה בין השלבים. מנוע המגח הוצת בזמן, אבל פעל זמן קצר מהמתוכנן - בתום פחות מ-3 שניות של בעירה כמעט חלקה, המנוע כבה. הביצועים שהתקבלו: הפרדה בגובה של מעל 3 ק"מ. המגח הפסיק לפעול כאשר הרקטה הייתה בגובה של מעל 4 ק"מ. הרקטה המשיכה במעוף בליסטי ששיא הגובה שלו היה 8 ק"מ, ונפלה במרחק 18 ק"מ, כאשר לפניה נפל המאיץ במרחק של 12 ק"מ. אילו פעל מנוע המגח את מלוא זמן הפעולה המתוכן, הרקטה הייתה נופלת במרחק של כ-50 ק"מ מנקודת השיגור.

לדברי פרופ' גני, נראה שלא הייתה כאן בעיה של מנוע המגח, אלא שהוא תפקד בתנאים שונים מאלה שהוא תוכנן לעבוד בהם. הרקטה תוכננה, נבדקה ונוסתה במעבדה לעבודה יציבה בתחום מהירויות גבוה ממאך -2.5. אבל המאיץ הביא את הרקטה למהירות של מאך -2.3 בלבד, וזה היה מתחת לתחום העבודה היציבה. מסיבה זו המנוע עבד בצורה לא לגמרי יציבה, וכבה אחרי 3 שניות של בעירה.

וכך הסביר פרופ' גני את מה שקרה: כאשר הסטודנטים ביצעו את תיכון כונס האוויר למנוע המגח, הם הביאו בחשבון את ביצועי השלב הראשון והערכות משקל וחישובי גרר, והגיעו למסקנה שהמאיץ יביא את השלב השני למהירות של מאך -2.7 לערך. בהתאם לכך תוכננה הרקטה, בהנחה שזאת תהייה נקודת העבודה. כך תוכנן הכונס, שכאשר הרקטה תשיג את המהירות הדרושה - גלי ההלם ייבלעו לתוכו ויתקיים משטר הלחצים הנדרש לפעולת המנוע. התיכון הוכח כנכון בניסוי מעבדה, כאשר בתנאים שמדמים טיסה במאך 2.6 התקבלה בעירה יציבה של מנוע המגח במשך 8 שניות. היה ברור שבמהירות נמוכה ממאך -2.5 לא תתקבל בליעה טובה של גל ההלם, ספיקת האוויר תפחת, והמנוע לא יפעל בצורה יציבה. ואכן זה מה שקרה. נראה שהגרר היה גדול מהצפוי, ולכן המגח התחיל לפעול כאשר המהירות שהושגה הייתה נמוכה מדי.

פרופ' גני הדגיש, כי השיגור של הרקטה היה ניסוי ראשון מוצלח כמעט בשלמות של כל מרכיבי המערכת. אם יוחלט על המשך לפרויקט, ואם יוחלט על ניסוי שיגור שני, הכיוון יהיה לשנות את הכונס כך שהמגח יפעל בצורה יציבה במספר מאך נמוך קצת יותר. כל שאר המערכות כבר הוכיחו את עצמם בניסוי הראשון.

הרקטה הדו-שלבית על כן השיגור. למטה: רגע השיגור.

מהו מנוע מגח?

זהו מנוע סילון נושם אוויר הפשוט ביותר, שרובו ככולו תא שריפה, ואין בו חלקים מסתובבים. ספיקת האוויר במהירות הגבוהה ובטמפרטורה המתאימה מספיקה כדי לקיים את השריפה ללא צורך בטורבינות ובמדחסים.

המנוע של רקטת הטכניון הינו מסוג מגח עם דלק מוצק (Solid Fuel RamJet) , אשר בו האוויר המוצת זורם דרך צינור דלק מוצק ומכלה אותו. בשלב זה עדיין לא קיים בעולם אף טיל מבצעי שפועל בעיקרון הזה.

מנוע מגח מסוג קצת שונה מכונה מגח רקטי (Ducted Rocket), ובו ההודף המוצק העשיר בדלק וכולל מעט מחמצן נמצא במכל שבקדמת המנוע. הגזים הנפלטים אל תוך צינור המנוע עשירים בדלק ומשלימים את השריפה כאשר הם מתערבבים עם האוויר שמגיע מבחוץ. למנוע מהסוג הזה יש שימושים מבצעיים, שהידוע בהם הוא בטיל SA-6 הרוסי. גם האירופים עובדים על פיתוח מנוע מהסוג הזה עבור טיל אוויר-אוויר ארוך-טווח חדש שנקרא מטאור.

סוג שלישי של מנוע מגח פועל על דלק נוזלי ומכונה Liquid Fuel RamJet. עקרון הפעולה שלו דומה למגח הרקטי, רק שכאן המכל שבקדמת המנוע מכיל דלק נוזלי. מנועים כאלה נמצאים בשימוש בטילים רוסיים ואמריקניים.

סוג נוסף הוא SCRamJet, שבו השריפה היא על-קולית, והוא נועד למהירויות שגא-קוליות (פי 6 עד 10 ממהירות הקול).

יתרונם של המנועים נושמי האוויר מסוג מגח הוא בתצרוכת הדלק הנמוכה פי 2 עד 4 מזו של רקטת הודף מוצק רגילה. שימוש במנועים מסוג זה יאפשר שיוט לטווח ארוך, וכך לשפר את ביצועיהם של טילי שיוט, למשל. אבל לפי תחזיתו של פרופ' אלון גני, הפריחה האמיתית למנועי מגח תבוא רק כאשר יתעורר הצורך בכלים על-קוליים לטווח ארוך שלא ניתן להשיג במנוע רקטי רגיל.

<חזרה לארכיון (עמוד ראשי)>