Волков Е.Б., Мазинг Г.Ю., Шишкин Ю.Н. - Ракетные двигатели на комбинированном топливе (1048762), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Общие треоования к топливам КРД совпадают с общими 1рсООВапиямн к тОплпвам ракетных двигатслс(1 другнх тппов! а) ~о~~ив~ до,1жпо Общие~!Ияать возможно болыпип ньш импульс ЛВпп1теля, т. с. Облада1ь Возможно болыпим запасом эи!ргпи. которая высвобождается в процессе горения. Прп этом желательно, мобь! температура горения была невысокой. а поньипсиие удельного ит!Пульса обеспечивалось пали!нем возможно болыпей величины газовой постоянной продуктов сгорания (Вгюможно меньшей их молекулярной массы); б) плотине!В (масса в сдин1ше Обьема) топлива должна бы!и Возмож1«1 бот1ыпш1; в) компон!Иты топлива до:1жш! быгь стабильными ири хранении, а температуры кипения и замерзания жидкого компопе1пя до:1жны быть такимп, ~~~бы была Воз~ож~а эксплуатация двигатс:ш в заданных условиях; йа Г) топлива должпы быть )добпыми и осзопаспымп В эксплуатации, по возмож!юсти неагрессивными и пстоксичиыми; л) свойства топлив должны обсспечивать устойчивую работу ЛВР1Гатсля В залапном дР)апазоцс ражих!Ов; )!Рл!Лкий ко.!Нонспт долж!" н Обг1адать сВойстВами, позВО;!51ющими использовать ОГО л;Ря Охлажлсиия кахщры двиГатсля; с) коппи)щ!пы топлиВЯ ЛОлжны им!ть лостаточпую сырьсВ) к) и производствсппую базы и иметь доступную пену.
Кроме этих общих трсбовапип, к компоиситам топлива КРД и опрсдслс)шых условиях, зависящих ог типа п назиачсипя лиигатсля, лля котороГО тОплиВО прслпазиачастс51, ИОГут прслъ5)В. .)яться и лругис, спсцпальпыс, трсбоваппя, например: а) Опрслслсиныс трсбОВВИР!51 к закоиу скорос1И Газифика!п)и твсрлого компопщыа, вьпскающпс из условий компоповкп лвпгатсл)! и его рсгулироваип)1; б) !Рсбовапия к соотио!Испшо твср:и)-жидких компопс!Пов (большая доля того или нпого компонента), обеспсчива!о!цему.
получение желательных парамстров всего лвигатсля; в) трсбованис самовосиламсияемостп компопсптов )оплпва и лр. Удовлствор!Ыь все требования к )оплпвам в одинаково высокой мере обычно ие удается и приходится (в зависимости от коикретпых условий применения топлива) определять отпоспгсльиую важность различных требовании, уделяя затем основ!юс впимапис выполпеппю имепио тсх пз пих, которые прпзпаны наиболее важпыми.
1. 3. 2. Окислители топлив для КРД В качестве жидких окислителей топлив лля п!брплпых ракетных двигателей могут быть использованы практически все окислигели, которые применяются плп рассх!а!Рива!Отся как во)- можиыс для применспия в топливах жплкостпых ракстиых лвигагслей. Свойства некоторых жидких окислителей принслспы в та бл. ! . 2. Крок!с пер!.чпслсппых В этой таблпцс окисл!пол!".и, могут применяться и пекоторыс пх смеси, Так, смесь азотной кислоты и чстырсхокиси азота при определенвоп их пропорции является окпслитслсм, прсвьппающим по ряду показатслсй исходные продукты (например, )„л может бьыь ниже, чем у !!КО)м плотРюс!ь выи!с плотпостп Оооих Р!сходи!>)х компопситов; сппжастс51 агрессивность по отиоп)еишо к коиструкпиоииым материалам; растет эффсктпвпость применения .такого окислитсля с рядом горючих).
Перспективными с пгтаюгся смеси кислорода и ф)ора. !!з привслсипых в табл. 1.2 окислитслсй и пх смсссй пппоольший интерес в настоящее время прсдставлякж; а) кпслорол, фтор п их смеси -- окислптсли оолщпой тпщргстичсской эффективности, ио онп И!удобны в обращении вслед- З 3 а ! се.7астьт О сс7нте и н 7 и; 7- Б 183 100 150 47 11 О 1140 1460 К!!спорол Перекись водо.
рода Азотная кислота Нестойка НХО7 1520 — 41,2 Л717ссспвиа: ток. спина К.Оа 1450 — 11 70 Четмрехокись азота 127 188 49 100 с )ко,), Г 1620 1510 13,6 .2РВ !— — 223 Тетрашпронез ап Фтор Агрессивен; ток. милен 1520 100 Агрессивна; ток- сична Окись фтора 182о — 827,6~+12,1 100 Токсичен Трифториа хлора " плотность зля сжюксипмк газов приведена ирн темперпурс, близкой К тЕНПЕратурс Кги7сння. б) перекпсь Водород!! — — достаточно эффектнвпыи Окпс,7итсль, удобщей для применения и ГРД вследствие его способности к быстрому разложению на катализаторах с образованием горячего газа, который затем может быть эффекгивио использован в камере ГРЛ.
Недостатком НаОз является трудность обеспечения се стабильности при длительном хрщтении в баках двигателя; в) смеси азотной кислоты и четырехокпси азота — окислптсли длительного хранения, относительно простые в обращении, хотя н Обладающие сравнительно невысокой энергетнческо)! эффективностью.
Все приведенные в табл. 1.2 окислители )за исключением фтора) имеют развитые во многих странах сырьевую и производсгвенную базы и относительно низкую стовмость. Современные тнердоге окнслители содержат в качестве основного окислщощего элемента кислород и, кроме того, 22 стане низкой температуры кипения 1В обычных условиях зти ве- щссГВ — Газы), я фтор, к)роыс ТОГО, и нз-за сГО а! Рс'сснвности и токсичности; Г776лпнп Г. -7 иногда -- некоторое количество хлора.
Твердые соедпне!шя фтора существуют, однако количество свободного фтора в и!ж незначительно, и поэтому соединения фтора в качестве твердых окислителей не применяют. Большинство кислородных твердых окислителей представляют собой либо пптраты, либо перхлораты элементов (натрня, калия, лития) или групп (аммония, гидразина, нитропия п т.д.1.
Более эффективными окислителями являются перхлораты. Возможно применение окислителей. в которых используются перхлораты с добавкой других окисляющих веществ. Некоторые свойства ряда твердых окислителей приведены в табл. 1.3. Тол.ол!а !.3 !Тенаеиату- Феанута Оааеентеаь 1720 1060 ! 170 160 400 !00 400 ;34! КН4МОа КН„С1О4 КС1О4 ХозСго4 иС1О 70 4„' ХН4С104-,'- +30 еа .'саНаНХОз МОС1О Нитрат аммония Перхлорат аммония Перхлорат халин Перхлорат иитрония Перхлорат лития Перхларат аммония + + нитрат гидразина Перхло1тат нигрозала 20 34 46 66 26 2620 2260 2430 1350 2170 61,7 Разложение твердых окислителей начинается с образования промежутгшных продуктов-- окислов азота, аммиака, хлорной кислоты и др.
При более высоких температурах окислы азота распадаются на азот и свободный кислород. Перхлорат лития разлагается в жидком виде (Г„и=236'С). перхлораты аммояпя и ннтрония разлагаются па газообразные продукты в твердой Фазе. Некоторые из твердых окислителей при понышеппых давлениях способны к самостоятельному горен!по.
Перхлорат аммония„например, горит без каких-либо добанок прн давлениях свьппе 22 10а Па. В определенных условиях (повышепне давления, наличие примесей) гореняе твердых окислителей может перейтп во взрыв. Более других чувствительны к механическому и тепловому воздействшо перхлораты питрония и лития, Положительным качеством всех рассматриваемых твердых окислителей является их значительная плотность.
Н!.Которые Окне.читали гягроскоппчпы, «!то затр1 дняо! пх применение в двигателях, Весьма гнгроскопичнымп являются, н частности. перхлораты нитропия и калия. Всс твсрдыс окисли)ели представляют собой крис"галлическис порошки. Нз!.Оговлсиис шзшск. Оолздзющих Высокпми механическими качсствами, из «чистыхэ окислитслей затруднено, в связи с чсм может оказаться целесообразным добавление в окислптсль поко)орого количества гор)оче-связующих веществ — каучуков, смол и т.
и. В зарубежной литературе (см. работу (531) сообщалось о провсдснии успешных испытаний ГРД, в котором шашка окислителя изготовлялась из состава, содержащего 90';!> перхлората аммония с добавками. Псрхлорат аммония обладает рядом весьма благоприятных свойств для использования в качестве твердого окислителя в КРД вЂ” оп пмсс! низкую тсмпсратуру разложения, разлагается только на газообразные продукты (так как ис содержит металлов), обладает малой гигроскопичиостью, доступен. дешев. Однако перхлорат аммония, как видно из табл.
1.3, являстся окислитслем, содержапигя оп)оситсльно пебольшос количсство свободного кислорода. Наиболсе эффективные окпслители -- псрхлораты иитроння, нитрозила и ли>мш -- обладают рядом отрицательных качеств. которые:сота и пс дела)от пх применение невозможным, однако затрудняют сто в сильной стспснп, Кроме того, пмсиио эги вещества имшот высшсую стоимость. 1.
3. 3. Горючие топлив для КРД 11з элемситов, на основе которых создаются горючис топлив для КРД, более друщ)х распространены и использу)отся водо. род и углерод, причем водород вследствие его малой молскуляр. ной массы обеспсчивае! достижеиис весьма высоких зиачсний удслы)ого импульса. 1)ольшой тепловой эффскт реакций достигается при окисле. ипи ряда металлов )лип)я, берилли, бора, алюмипня). Однако окислы э>их метал:н>в обладают высокой тсмпсратурой кппспия (для Вс --2900" С, для А! -- 2980' С, для В -- 2150' С, для 1л— 1700" С), что деласт всжможпь)м налично кондснсированпой фазы в продуктах сгорания топлив, содержащих эти элементы, Кромс гого, Окислы пс)сотОрых из псрсчислсииых элсмю>тОВ имеют очень пысоку)о молекулярную массу (Л) Оз — 101,94: В 0)-- 69,64 п т.
д.>, что нс позво:пп получить высокий удельный импульс, ссли в продуктах сгорания этих окислов б)дст много. Примеисш>с металлов поэтому эффективно лишь в тсх случаях, когда В тс>пливо входят, кроме них, и другпс горючие элсмс)гпы, — особенно водород.
Прп этом возможно полу ипь высокий >силовой эффект реакций горсиия при относительно невысокой молок)ларион мзссс продукт!)В сгорания н, кзк слсдстВис, обеспечить условия д;ш получснпя большого удельного импульса, Вво;цпь металлы в жидкий компонент топлива неудобно. Ио- этому онп обычно являются составной частью твердого компонента, В качестве жидких горточих топлив для ГРД могут быть использованы практически все,— как криогенные, так н высоко- кипящие — горючие топлив жпдкостньж ракетных двигателей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
