Волков Е.Б., Мазинг Г.Ю., Шишкин Ю.Н. - Ракетные двигатели на комбинированном топливе (1048762), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Свойства некоторых, наиболее употребительных или перспективных нз этих горючих приведены в табл. 1.4. Таст.татски П ч тругие аараитепаае сааастаа Г Фирсе Фариуаа 1!3,7 Токспчен ; 71 вас 1010 ' 780 — 58 ( 830 ( — бо ! 833 ! — Фб,б Нсалорол Гилразин Иесиииетрнчиый лииетилгилразнн Керосин Пентарторан ит к,и, М И (СИа)9 63,1 Токсичен; гигро- гкоггнчен Спа,н,з .
наиэ 180 38,2 Стабилен только нри к[ранении в герметичном баке; токсичен Эксплуатационные качества первых четырех из приведенных в табл. 1.4 горючих хорошо известны. Что же касается пентаоорана. то это горючее вследствие его высокой токсичности и способности к самовоспламенению па воздухе неудобно для применения. Однако~внастоящее время найдены присадки, резко (более чем на !00'С) повышающие температуру самовоспламенения и тем самым позволяющие упростить условия применения топлив, включающих пентаборан.
В качестве твердых горючих топлив для КРД могут быть использованы различные вещества. Круг твердых горючих весьма широк — в него могут входить вещества самых разлячных классов: полимерные соединения. гпдрпды металлов и др. В табл. 1. 5 приведены свойства некоторых веществ, которые могут использоваться как горючие в топливах для КРД. Могут быть использованы и смеси различных горючих. Так, например, сообщалось (см. работу (261) об испытаниях ГРД, горючиэг в топлпне которого служил алюмогидрнд лгттня с добавлением полиэтилена.
Было установлено, что хорошие механические свойства заряда из такой смеси и высокий удельный нхшульс достигались при включении в смесь г)5 ого 1лА!Не и 59( (С9Н ),. В таол. 1.5 не приведены чистые металлы (Ве, А1, 1П), хотя они и могли бы теоретически рассматриваться как возможные Т>п лпип 1 5 пб тнютб ио)иб ГОРЮ ~бб Фоаиуоб 920 1!00 1000 11:>1 1„), (С Нб)„ 87бй ОКЧН+9,Г>бй А1+ +3 4б/ ч 1ЛН А!11> Ь>А1Нб ВеНб 1 бмб1бб Полиэп>леи Полиатилеааиии 1Саучу>! 800 1о00 920 !800 1180 Гадрид лития Гпдряд али>мания Алюиогидрид лития Гидрид бериллия .2и>пдрааииаиетилеа 1, 3. 4.
Топлива для КРД (топливные пары) !!а основе перечисленных выше горючих и окислителей можно создать различные топливные пары. В табл. 1. 6 приведены термодинамические характеристики топлив. Зпао>ецпя удельного импульса рассчитаны при перепадах давлений р„.)р,,— — -40>1 н 70,'! для случая рабо~ы двигателя па земле; удельный импульс при р„.1р,=-70/0,05 определен прп рн---О. Значения удельнь>х импульсов приведены при К=-К„р~. т. е, прн соотношениях расходов компонентов, обсспсчпва>ощпх максимальное значение уделыбюго импульса.
Топлива 1--13 состоят пз жидкого окислителя и твердого гори>оюго, т. с. яв.>я>отсу> топлпвамп ГРД пря;иой схемы. В число горючие для ГРД. Выше уже отмечались некоторые отрицательные качества топлив, содержащих металлы. Кроме того, использование чистых металлов в качестве горючих крайне псу;юбно по целому ряду причин. Твк, литий очень легко п,чинится (!ил.=!86" С), бериллий имеет высокую теплопроводвость н вследствие этого температуру его поверхности трудно поднять дг> температуры воспламеяення и т. д. Поэтому считают, что лучше использовать в качестве горючих пе чистые металлы, а их соединения, — главным образом гндриды. Прп оценке свойств горючих па основе бериллия следует иметь в виду высокую токсичность продуктов их сгорания.
Проведение на открытом воздухе огневых испытаний РДТТ с топливом, содержащим Ве, вызывает сильное отравление атмосферы (см, работу (9)), создание же устройств, позволяющих очищать продукты сгорания от соединений бериллня, крайне удорожает и услсокняет стенды для испытаний двигателей. Кроме того, бериллий пока дорог — например, в СШЛ его стоимость составляет 110-:-220 долларов за 1 кг. Н 31) Ве ВСН НО ВеО 0,4В 14,6Г 1 11 0,35 0,003 зз,28Т Обращает на себя внимание то, что почти весь кислород связывается металлом, н результате чего продукты сгорания сбдержат много свободного водорода, а эго является благоприятным фактом, определя)ощим высокое значение теоретического зиаче- ПИЯ МДЕЛЬИОГО ИМПУЛЬСВ.
В то же время, при высоком содержании конденсата (в основном ВеО) ускорение продукп)в сгораппя в сопле сопровождается пптсисивп)~1м укруииеи))ем частиц, и даже при Очсиь малых размерах чзс!иц в камере ( ! мкм) в области горловины иг средний диаметр возрастает до десятков микрометров (см. раооту [2)). При этом потери удельного импульса могут превысить 1О'!'3 . Топлив!3 11 и 1б представл)пот собой трехкомпопситпые композиции.
В эти топ:п)ва, кроме твердого гор)очсго. Входит и кпдкос горк)чсс - - водород. Именно эти топлива и обеспечивают ДОСТИЖС)!ПЕ ИВИООЛСЕ )пе)СОКПХ Зиа')СП3!П УЛЕЛЬИОГО ИМП)ЛЬСЯ. Нзлпчис ыст11лс)ов В топ'!ПВах этои) 'п1па позВОляст п))лучит1 )смперзтуру В камере выше (прпмсри) иа 100-::-200'), чем В слу. чзс испол!.Вовзпия зпзлогпчпых осповпых компоиситов б)з добавок металлов (0,-)-Не илп 1-'е+1!Х]. Б то ж!.
Врсх)я, содсрие!3- пис В топ;)иве Оольшого кс)лп1)ест)331 Водорода обсспе'и!виет малую молскулярпу!о массу продуктов сгорапия. В копечи)м итоге пРоизи)'деиис й)Те, от котоРого зависит УДельпый пмпУльс, полУ- ча3")ся 1и)лыппм. э1пх топлив Входят как топлива па Осиовс Высококипя)ппх О!и!с.
лптслей, тзк п топлиВВ, Окис;1птслсм В кОГОрых служат )сриогеииь)е вещества. Волс!1 33ысокпе зизчсиия уде)льиОГО импульса и ГРЛ(, как и В /КР (, пол~'1МОтся В случа!. 3!люльзовзипя жидких кислоро. да 31 фтора, Являкмцихс!1 ОкислитслЯЬП!, Облада)Ощими бОлее высокой энергетической эффективпостью, чем иысококппящпс Неое, Хеое, Н~оа. Б качестве одного пз наиболее 1)ероятных жидких окислителей для ! РД за рубежом рассматривается высококопцептрироваппая перекись водорода.
Состав продуктов сгорания топлива. вкспочзющсго этот окислп!ель и горючис, содержащие металлы, оолздзет характерными особенностями, которые могут бь)ть прозиализироваиы иа примере состзва продуктов (в е) ), получаемых в случае сжигапия НХО (98е(3)) и ВеН) при ))ч= =-70 10" Па: Из двухкомпонснтпых топлив этой группы по величине удельного импульса выделяются топлива, горючим в которых служит гпдрнд бсриллия. Топлива 16 н !7 содержат твердый окислитель н жидкое горючсс и явлшотся примерами топлив ГРД обратной схемы. 5000 4000 7000 !е7~~ — массп8мй удельннй пмпулас ~"~"71 — пйъсмньы удельнь,й пи, ульс Рпс. Кз. Сравнение топлна различных ракетных двигателей по улепьнып пмпульсан При использовании этих топлив, как видно, из табл. !.6, можно получить довольно высокнс значения удельного импульса, однако в качестве окислителя в этих топливах применен перхлорат пптроппя, которьш. как ужо отмечалось, пока освоен недосгаточпо.
Примснепне в качество окислителя в топливах этого типа хорошо освоенного н широко используемого перхлората аммония привело бы к некоторому понижению удельного импульса, Топлива 18, 19, 20 включают в себя только твердые компоненты, т, е, относятся к топливам РДТТ с раздслсппымп компонсптамп. Наиболее высокое значение удельного импульса может быть получено при данных топливах в случае использования в качестве горючего гпдрпда бсриллия. В табл. !.б приведены зиачспия удельного импульс!т, рзссчитаииые по массовому расходу топлива. Поскольку, кроме требовапия высокой энергетической эффективности, к топливам прсдьявляется и трсбованис болыпой плоти!Ости, для оцспкп топлив удобно использовать объемный удельный импульс ),п=йй15Т г.
е. силу тяги, 51риходяитук1ся иа расход топлива в ! г!/с (здесь О, —— плотпость топлива в кг5л), На рис. !. 5 приведены данные, позволяющие сравнить между собой твердые, жидкие и и!брядиые топлива по величинам массового и объемного удельных импульсов, Теоретические зпачсш!я у11слы1ого импульса определены для стспепп расширения газов в сопле р,)р,=70)!. Даипыс, приведенные иа рис. !. 5, свидетельствук1т о больших энергетических возможностях двигателей, работающих на твердо-жидких топливах. По величине об.ьсмиого удсльпого импульса ! РД прп использовании ряда топливных композиций суспествсиио превосходя! другие типы ракстпых двигателей, ряоотаюписх иа химических источппках энергии.
1ЯС ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА КАМЕР И СИСТЕМ ПОДАЧИ ЖИДКОГО КОМПОНЕНТА ТОПЛИВА В ГРД 1. 4. !. Камеры гибридных ракетных двисчстелей Схема ияиболес простой камеры ГРД (подача жидком! компсшеита только через головку; кс!мпоис!5!ы сах!овосилах!Пияющиеся; сопло исохлаждясмос) отличается от схемы камеры РДТТ только наличием форсуиок и Отсутствием воспламенитсльиых устройств, Заряд твердого компонента должен иметь форму, с !1сспеч51. ваюшую исоб:содимос измспеиис повсрхпостп гязификапии в 1счсние всего времени работы двигателя.
В зарубежных ГРД испытывались и и!эимш!яюзс5! Заряды с кацапами, се~!спие кото!алых ие мс.пяется по длине заряда плп меняется по участкам. 1!Скоторыс из форм сечении каналов, упоминавшиеся в зарубежной литературо, привсдспы иа рпс. 1.6. Д1151 Оцсикп Возмо>кпости Выбора той или и1НП1 фора!ы заряда в ГРД следует пмсть в виду, по скорость газификации многих твердых компопситов топлива невелика и составляет 1-з 5 з!з!)с. ЭТС5 означает, что заряды ГРД должны пмс5О исболыпую тол!пину г51ряцсс5го свода и мень рязвпту1о поверхность газификации. Сооп1ошспия размеров зарядов простейших форм оказыва!Отс51 (Особсипо д:!Я болыиих двигзтелсп) исвыгодпых1П. Гс.,тп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
