محرك قياس مستوى السائل

محركات الوقود الاحتياطي (المعروفة أيضًا باسم محركات الوقود الاحتياطي أو صواريخ الوقود الاحتياطي ) هي محركات صاروخية صغيرة نسبيًا تعمل بالوقود بشكل مستقل، ويمكن تشغيلها قبل اشتعال المحرك الرئيسي، عندما تكون المركبة في حالة انعدام الجاذبية . يؤدي التسارع الناتج إلى ترسب السائل الموجود في خزانات الصاروخ الرئيسية باتجاه الجزء الخلفي، مما يضمن تدفقًا مستمرًا إلى مضخات الوقود والمؤكسد.

تحتفظ الصواريخ التي تعمل بالوقود السائل المبرد بوقودها في خزانات معزولة. لا تُملأ هذه الخزانات بالكامل أبدًا للسماح بالتمدد. في ظروف انعدام الجاذبية، يكون السائل المبرد بلا سطح حر ، ويتواجد في حالة شبه سائلة بين الحالة الصلبة والسائلة والغازية. في هذه الحالة المختلطة، قد تُسحب الغازات الموجودة في الفراغ إلى المحركات، وهو أمر غير مرغوب فيه، لأنه يُزيح الوقود المفيد، ويُقلل الكفاءة، وقد يُلحق الضرر بالمحركات.

تُستخدم محركات صاروخية صغيرة، تُسمى "محركات التخفيف"، أحيانًا لتسوية الوقود قبل اشتعال المحرك الرئيسي، مما يسمح بتكوين سطح حر مؤقت (بحدود واضحة بين حالتي السائل والغاز). توفر هذه المحركات تسارعًا يدفع الوقود السائل للمحرك الرئيسي إلى قاع خزاناته ("القاع" هنا يعني دائمًا بالنسبة لمحاذاة المحرك الرئيسي الذي تخدمه محركات التخفيف)، حتى يُمكن ضخه إلى أنابيب المحرك.

يُستخدم تشغيل محركات الوقود السائل قبل إعادة تشغيل المحرك، وأثناء انفصال المرحلة ، و/أو تثبيت الصاروخ عند حدوث انخفاضات طفيفة في التسارع قد تسمح للوقود السائل بالابتعاد عن مداخل المحرك. كما تُستخدم محركات الوقود السائل بشكل شائع في مهمات الفضاء البعيد حيث يحتاج الصاروخ السائل إلى بدء الاحتراق بعد السفر في بيئة انعدام الجاذبية. ^{[ 1 ]}

لإجراء عملية التسارع المسبق هذه، تُستخدم أحيانًا محركات الدفع بنظام التحكم في رد الفعل (RCS). كما يمكن لمحركات الدفع الأكبر حجمًا استخدام وقود صلب، مما يجعلها عادةً للاستخدام لمرة واحدة.

كانت مركبة أجينا-أ من أوائل المركبات التي استخدمت نظامًا لتخزين الوقود في مرحلة ما قبل الإطلاق استعدادًا للاشتعال بعد انفصالها عن معزز ثور . ^{[ 2 ]} كما أُلقي باللوم على عطل في المؤقت الداخلي لمركبة أجينا في الاشتعال المبكر لهذا النظام في الإطلاق الفاشل لمركبة "ديسكوفرر زيرو" في 21 يناير 1959. ^{[ 3 ]}

استخدمت المرحلة الثانية ( S-II ) من صاروخ ساتورن 5، المستخدم في برنامج أبولو الأمريكي، أربعة محركات تفريغ (كانت ثمانية في الأصل) مثبتة على الجزء الخلفي من المرحلة البينية. وفي المرحلة الثالثة (S-IVB) ، كان هناك نظام دفع مساعد يؤدي وظائف التفريغ أيضًا. غالبًا ما يكون التفريغ وظيفة ثانوية لنظام التحكم في رد الفعل، كما هو الحال في وحدة الهبوط القمرية (LM) التابعة لبرنامج أبولو. في كتابه " القمر المفقود" ، روى جيم لوفيل وصفًا لعملية تصحيح مسار محرك الهبوط الرئيسي لوحدة الهبوط القمرية ، وذلك لإعادة الدخول في مسار عودة حر إلى الأرض خلال عملية استعادة كبسولة أبولو 13 الناجحة .

عندما تستقر المركبة في الوضعية المناسبة للإطلاق، يقوم لوفيل بنشر عجلات الهبوط الخاصة بمركبة الهبوط القمرية، مُمدِّدًا أرجلها الأربعة الشبيهة بأرجل العنكبوت لإبعادها عن مسار محرك الهبوط. بعد ذلك، يقوم الحاسوب، بالاعتماد على تعليمات أخرى أدخلها هايس، بتشغيل أربعة من محركات أكواريوس النفاثة لتحديد الوضعية لمدة 7.5 ثانية. تهدف هذه العملية، المعروفة باسم "تفريغ الوقود "، إلى دفع المركبة الفضائية قليلًا إلى الأمام ودفع وقود محرك الهبوط إلى قاع خزاناته، مما يُزيل الفقاعات والجيوب الهوائية. بعد ذلك، يشتعل محرك الهبوط الرئيسي تلقائيًا بقوة دفع تبلغ 10% لمدة 5 ثوانٍ. ^{[ 4 ]}

استخدم المهندسون السوفييت محركات التجويف لمركبة الإطلاق بين الكواكب مولنيا في عام 1960.

تستخدم صواريخ بروتون الروسية محركات تعمل بضغط الهواء تُعرف بمحركات SOZ. هذه المحركات عرضة للانفجار بعد سنوات من انتهاء عملياتها، مما يُساهم في تراكم الحطام الفضائي . حتى الآن، انفجر 54 محركًا من هذا النوع في المدار. ^{[ 1 ]}

يحتوي صاروخ PSLV على محركات تخزين مدمجة بين مراحله المتناوبة الصلبة والسائلة، حيث يوجد 12 محركًا في المرحلة الأولى، و8 في الثانية، و4 في المرحلتين الأخيرتين. ^{[ 5 ] [ 6 ]}