Сарнер С. - Химия ракетных топлив (1049261), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Это отношение может изменяться от 25 до 150 для ракет разных размеров и назначений. Разделив плотность топлива на это отношение, получим отношение начальной и конечной масс ракеты, по которому можно вычислить приращение идеальной скорости ее полета. Точность расчета по этому методу определяется точностью оценки отношения пассивной массы ракеты к объему топлива. Следует отметить, что соотношения компонентов топлива при максимальных значениях «плотностной» и обычной весовой удельных тяг в общем случае неодинаковы.
Это особенно заметно при применении жидкого водорода в качестве горючего. Так как плотность водорода очень мала, то максимальная «плотиостная удельная тяга» имеет место при значительно большем отношении веса окислителя к весу горючего топлива, чем максимальная весовая удельная тяга. Аналогичное, но значительно менее выраженное изменение коэффициента соотношения компонентов топлива наблюдается в случае других топлив.
В конечном счете перед завершением разработки следует провести полный анализ характеристик топлива, в результате которого будут выбраны их оптимальные значения с учетом назначения ракеты. ЛИТЕРАТУРА 1. О о Ь Ь г п е Т. О., Црг!ЕМ А!г Оече!оргиеп1 Сеп1ег Тй — 59 — 757, 1959.
2. Го р до н, Л и, Ракетная техника, № 4, 105 (1962). З. О о г 4 о п 8.. И и 1 ! Н. 1Ч., ЫАСА йМ Е51СО!. 1951. 4 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАКЕТНЫХ ТОПЛИВ !39 4. 5 а г и е г 5. Р., Сапега! Е!ес1г!с Керог1 К61 РРТЗ 241, 1961. 5. 8 а г и е г 5. Р., Оепега! Е!ес1г!с Керог1 К61 РРО 40, 1961. 6. 5 а г п е г 5. Р., неопубликованные данные, 1958 — 1961. 7. 51ц11 О. К., е1 а1., «АНАР !п1егпп Тйеппосйегп!са( ТаЫез, ММ!апб, М1сй!дап, Ооиг Сйепйса! Согпрапу, 1961 — 1966. 8.
2 е 1 е х п ! 14 Р. Д., О о г б о п 5., )ЧАБА Тес)тп!са) Но1е 0-1454, 1962. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА 9. Тате в с к и й В. М., Химическое строение углеводородов и закономерности в их физико-химических свойствах, Изд-во МГУ, 1953. 1О. Татевский В. М., Бендерский В. А., Яровой С. С., Методы расчета физико-химических свойств парафиновых углеводородов, Гостоптехиздат, 1960. 11 Та тевский В. М., Па пулов Ю. Г., Журнал физической химии, 24, № 2, 241 (1960); 24, № 3, 489 (1960); 24, № 4, 708 (1960). 12.
Татевский В. М., Степанов Н. Ф., Яровой С. С, Вестник МГУ, серия П («Химия»), № 5, 3 (1964). 13. Татевский В. М., Выгодская Е. М., Вестник МГУ, серия П («Химия», № 6, 8, (!964). 14. Та т е в с к н й В. М, П е н т и н Ю. А., Вестник МГУ, серия физико-математических и естественных наук, вып. 1, № 2, 21 (1955). 15. Грикина О. Е., Татевский В. М., Степанов Н. Ф., Яро ° в о й С С., Вестник МГУ, серия П («Химия»), № 4, 8 (1967). 5.
КИНЕТИКА РЕКОМБИНАЦИИ 5.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДЕЛЫ ВУ)ИЯНИЯ РЕКОМБИНАЦИИ Таблица б 1 Сравнение замороженного и равновесного течений продуктов сгорания топлива фтор — гндразин Параметры газов в вылов ом сечении сопла Параметры гаван в камере сгорание равновесное течение ваморожениое течение 1,033 2777 — 1471 21,5 364,4 70,3 4727 +55 19,5 1,033 1631 — 1209 19,5 331,7 Давление, ага Температура, нд Эитальпия, кал,'г Молекулярный вес Удельная тяга, сек Состав продуктов сгорания, мальв, о!о НГ Ха Нт Н е Х Такой же состав, как и в камере сгорании 60,5 18,0 1,9 7,8 11,7 0,1 79,0 19,9 0,2 0,3 0,6 П р и м е ч а н н е Топливо жидкое; соотношессие ком нентов топчнн, стекнометри чесное В предельном случае, например для топлива фтор — гидразнн, при стехиометрическом соотношении компонентов (таб.ч.
5.1) При применении любого данного топлива в ракетных двигателях диапазон температур продуктов сгорания очень широк. В камере сгорания при очень высоких температурах 3000— 5000'К находится большое количество диссоциированных продуктов сгорания. Можно ожидать, что в выходном сечении сопла, где температура значительно ниже, большинство этих диссоцнированных продуктов рекомбинирует; при этом предполагается, что в сопле имеет место равновесное течение. При рекомбинации выделяется значительное количество тепловой энергии, что определяет разницу в величинах удельной тяги для случаев замороженного и равновесного течений.
5. кинетикА РекОмБинАции 141 диссоциация продуктов сгорания протекает довольно интенсивно вследствие очень высокой температуры в камере сгорания. Первичные (недиссоциированные) продукты сгорания НЕ (г) и ) )з (г) при температуре 4727' К составляют только 78,6% всех продуктов в камере сгорания. Если не происходит рекомбинации (замороженное течение), то температура в выходном сечении сопла равна 163!' К, а удельная тяга 331,7 сек. Если же происходит полная рекомбинация (равновесное течение), то тепловая энергия, выделяющаяся при образовании НЕ, равна разности между двумя значениями энтальпии в выходном сечении, или 262 кал/г. Этот избыток тепловой энергии вызывает повышение температуры продуктов сгорания в выходном сечении до 2777'К и приводит к удельной тяге 364,4 сек, т. е.
к увеличению на 32,7 сек. Эти приращения можно соответственно назвать энергией рекомбинации и удельной тягой за счет рекомбинации. Таблица 5.2 Пределы влияния рекомбинации в топливах на основе гидразина Окислитель оа ИНОа сеч 3939 3415 4727 Температура газа в камере сгорания, 'К Первичные компоненты продуктов сгорания в камере сгорания, мольн. % Температура газа в выходном сечении сопла (равновесное течение), 'К Первичные компоненты продуктов сгорания в выходном сечении сопла, мольн еге Удельная тига при равновесном течении, сек Удельная тяга при замороженном течении, сек Приращение удельной тяги за счет рекомбинации, сек 92,3 82,2 85,2 78,5 2098 1589 2777 1905 99,9 98,6 98,9 278,7 294,5 311,4 277,5 295,0 269,6 331,7 9,1 16,4 32,7 17,0 П р н м е ч а и н е Для всех тпплнв, первоначально нахпдящнхс» в жидком состояннн, параметры приведены для давления в камере сгорания 70,5 ага н в выходном сеченнн сопла Г,ОЗЗ пгп Сост пщ г не кп.
ппнентпв в ех топлив стехнпмегрнчеснпе Величины этих приращений будут зависеть от типа используемого топлива. В табл. 6.2 сравниваются четыре топлива, в каждом из которых в качестве горючего используется гидразин. При сгорании топлива на основе трифторидхлора образуются в общем почти те же компоненты, что и при сгорании 5 КИНЕТИКА РЕКОМБИНАЦИИ 142 топлива на основе фтора, но температура в камере сгорания при этом ниже из-за большей отрицательной теплоты образования трифторидхлора и из-за присутствия более тяжелого и менее энергопроизводящего хлора. Следовательно, степень диссоциации продуктов сгорания топлива на основе трифторидхлора значительно слабее, чем в случае топлива на основе фтора, и приращение удельной тяги за счет рекомбинации будет намного меньше. Збп Я зго в й Д зпо гоп гоп гз зп го 55 40 45 50 55 Сооерлсание еарючего, оес, 7 Фиг. 5.1.
Характеристики топлив, вычисленные для случаев замороженного и равновесного течений расширения. При одной и той же температуре степень диссоциации продуктов сгорания двух кислородсодержащих топлив будет выше степени диссоциации продуктов сгорания фторсодержащих топлив из-за меньшей термической стабильности НаО (г) по сравнению с Нг (г). Этот эффект несколько ослабляется вследствие образования радикала ОН (г), благодаря чему сохраняется часть тепла, которая была бы потеряна в условиях полной диссоциации НзО (г) с образованием водорода и кислорода. Можно видеть, что приращение удельной тяги кислородного топлива за счет рекомбинации почти равно приращению удельной тяги топлива на основе трифторидхлора, температура продуктов йчЗ а кинетикА РекОмБинАции сгорания которого в камере более чем на 500' К выше, чем в случае кислородного топлива.
Между двумя кислородсодержащими топливами существует соотношение, аналогичное соотношению между двумя фторсодержащими топливами. Для топлива на основе азотной кислоты характерны меньшие температуры продуктов сгорания в камере, меньшие степени диссоциации и существенно меньшее приращение удельной тяги за счет рекомбинации по сравнению с кислородным топливом. Итак, величина приращения удельной тяги за счет рекомбинации зависит в основном от трех параметров. Она возрастает с увеличением температуры в камере сгорания, с увеличением энергии связей, разрушающихся вследствие диссоциации, и уменьшением стабильности продуктов сгорания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
