Сарнер С. - Химия ракетных топлив (1049261), страница 83
Текст из файла (страница 83)
!!. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТОПЛИВ 435 12. С о Ь е п Х. Я., МЯЕ ТЬеяя, Вера«!шеи! о! Аегопап1!са! Епй)пеег!пд, РПпсе1оп ()п!четв!!у, Рппсе1оп, Х. д., !962. 13. О а е з с Ь п е г Н. ТЧ., Я е ! Ь е г 1 Е. Е., Р е 1 е г з Е. О., АшеН сап Яос!е1у !ог Тев1!пе Ма1еПа!з Ярес!а! РпЫ)са!!оп, № 234, 1958. 14. О оЬЬ г из й. А., РЬ. Г)., ТЬев!з, !)ераг(шеп! о! Аегопап1!са! Епй!пеег!пе, РПпсе1оп !)шчегзйу, Рг)псе1оп, Хевг 3., 1960 !5.
О о! а п О. Е., ТЬегша! !шай!пд Тесйп!г)пев, Хевг Чогй, Р!епнш Ргезз, ! 964. 16. Р о у 1е ТЧ. 1, С оп чга у 3. В., О го з в е А. Ч„А 1логд. А)нс!. Сйет., 6, 138 (1958). 17. О н Ь г о чг В., А ли!. Сйет., 25, ! 242 (1953) . 18. !) и Ь готт В., Р!са(!ппу Агзепа! ТесЬп!са! Керог1 1887, 1952. 19. Е а б ! е Р. Я., Р а у и е К. Е., !гол Аде, 174, 99 (1954) . 20.
Ф е р р и А. (ред.), Основные результаты экспериментов на ударных трубах, Госатомнздат, М., !963. 21. Ге йдон А, Ге рл И., Ударная труба в химической физике высоких температур, изд-во «Мир», М., 1966. 22. О 1 а в в ш а и !., Агпег. Кос1ге1 Яос. Ргерг! п1, 938 — 959 (1959) . 23. О о о б е и Е. 1., Я ш! 1Ь С. М„)лг1. Ели. Сйет. Ала!. ЕЗ., 12, 479 (1940). 24. О о г д оп Я., С а ш р Ь е !! С., Ала!.
Слет., 28, 124 (1956). 25. О г111 ! и Р. Х., Тп г не г С. Р., А п не! о 11 О. Т., Атег. Кос/ге! Бос. А, 29, !б (!959). 26. О г !ш К. Е., Алл. М У. Асаг(. Бсй, 53, 1031 (1951). 27. Н о п б а К., Бей Кер!. Тойийи ()л!о., 4, 97 (1915). 28. 1 г а п1 К. К., С а! 1! з С. Р., Ало!. Слет., 31, 2026 (!959). 29, ! г а п ! К, К., С а!!! в С. Р., Рагйс!е Я)хе; Меазпгегпеп1, 1п1егрге1айоп апб Арр!1са1юп, Хетт Уогй, ТЧ!1еу, !пс., 1963. 30. Ь е С Ь а 1 е! ! е г Н., Вийй Бос. Ргалс.
М!пега!., 10, 204 ( 1887). 31. Ма р к ш те й н, Ракетная техника и космонавтика, № 3, 3 (!963). 32. Мп ее г а че 3. й, Н а г пег Н. К., ВпйеВп № 1, Еае!е-Р!сйег Кезеагсй 1.аЬога1ог!ез, !947. 33. Хайопа1 Впгеап о! Я!албастов Ярес!Вса1юп 1.С-584, 1938. 34. О ' К о п з й ! С. Т., В ! 1 г о п М.
Гг., Н ! 8 н в й ! ТЧ. 1., АЯТМ Ярес!а! ТесЬ. РнЫ. № 234, 1958. 35. Р а у и е й. Е., Впйебп № 1244, Яйагр)езв Согрогайоп, 1948. 36. Рег№п — Е!гпег Согрога1юп Вгосйпге КНЧ26310, !964. 37. й о Ь е г 1 з - А н в 1 е п ТЧ. С., МеГайойгарЫз(, 2, 186 (1899) . 38. й о Ь е г1з - А и з1е п ТЧ. С,, Ргос. (лай Месй. Елйгя, 35, (1899). 39. К о 11 е г Р. Я., А Ат. Сегат.
Бос., 20, 167 (1937). 40. К о 11 е г Р. Я., Ргос, АБТМ, 32, Раг1 ! 1, 607 (1932). 41. Ясй »ге усг Н. Е., Вп!1е1!и № 54, Р!оггба Епй!пеег!пе аль! 1пбиз1Ха1 Ехрегппеп1 Я(а1!оп, 1952 42. Я 1о 1г ее С. О., СатЬГ. РИП. Бос., Тгалз., 8, 287 (1949). 43 «Исследование ракетных двигателей на твердом топливе», сб. под ред.
Саммерфилда, ИЛ, М., !963. 44. Чгг а Е и е г Ь. А., Ргос. Ат. Бос. Тез!!лй МаГег!и!я, 33, Раг1 11, 553 (1933). 45. ЪЧ е п 4!а п1 ЪЧ. ТТг., !и Тесйппйпе о! 1погбап!с СЬеш!з(гу, чо). 1, Хечг Уогй, !п!стас!енсе РиЫ!са(!опз, 1пс., 1963. 46. тУ е и 6 1 а п 1 !Ч. )Ч., ТЬеггпа! Ме(йода о1 Аиа!уюз, Хе»' Уогй, !п1егзс!енсе РиЫ!са1юпз, !пс., !964. 47. ТЧ|п с Ь е в ! е г Т., Ргоседпге 1ог Оа1а КебнсНоп о! ТЕ-280 Мо1огз, ТЬю)го! СЬепнса! Согрога!юп М!)К-Т-5015-К-2, 1963.
48. «Гетерогенное горение», сб. под ред. Вольфгарда Г., Глассмена И., Грина Л., изд-во «Мир», М., !967, стр. 207. 49 !Ч о о б з Н. Р., Н е и б е г з о и (). Ч., Техасо Ех реп гиеп1 ! ис. ТМ- ! 326, ! 962. 28* 12. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ДВИЖЕНИЯ Обозначения А — атомный вес; А, — площадь поверхности излучателя; с — скорость света; Н вЂ” расстояние разделения; Š— энергия; Е» — градиент напряжения; Š— вектор напряженности электрического поля; Р— тяга; да — ускорение силы тяжести на уровне моря; Н вЂ” вектор напряженности магнитного поля; И†постоянная Планка; 1, — ток ионного пучка; Х вЂ” плотность тока; и — масса; т — массовый секундный расход; Уа — число Авогадро; п — степень ионизации; Р— мощность на выходе; Р~ — удельная тяга; р =.
количество движения; у — заряд; 3 — вектор Пойнтинга, характеризующий перенос энергии; 1 — время; 'г' — напряжение; и — скорость; х — расстояние; ео — диэлектрическая постоянная свободного пространства; т — частота; р, — плотность заряда. 12.1. ВВЕДЕНИЕ В этой книге в основном рассматриваются ракетные двигатели, которые обычно называются химическими. Источниками тепловой энергии для них являются окислительно-восстановительные реакции или горение. Возможны другие типы ракетных 437 н пеРспектиВные источники движения двигателей, которые будут рассмотрены здесь для сравнения. Эта глава не претендует на полный анализ перспективных ракетных двигателей. Вопрос о ракетных топливах на основе свободных радикалов рассмотрен несколько подробнее, так как он наиболее близок к материалу предыдущих глав, но для получения дополнительных сведений можно предложить работу Мнкля и др.
[8]. Для более глубокого ознакомления с ядерными двигателями рекомендуем обратиться к работе Бассарда и Де-Лауэра [2], а для ознакомления с электрическими, фотонными и другими типами двигателей, а также с ядерными — к книге Корлисса [3], в которой дано лучшее общее изложение этой темы. Достижение высокой удельной тяги путем обеспечения высоких температур в камере сгорания в сочетании с малым молекулярным весом продуктов сгорания было рассмотрено в разд.
4.2 [см, уравнение (4.3)]. Этот подход хорош в случае ракетных двигателей, источниками тепловой энергии которых служит горение топлива или реакции между свободными радикалами, а также ядерные реакции. Такие ракетные двигатели можно объединить в группу тепловых ракетных двигателей. В более перспективных типах двигателей используются другие способы достижения высокой удельной тяги. Следует отметить, что удельная тяга в основном определяется как отношение скорости рабочего тела в выходном сечении сопла к ускорению силы тяжести [см. уравнение (2.19)]. Этот результат не зависит от метода достижения высоких скоростей в выходном сечении сопла. В электрических двигателях в качестве рабочего тела используются ионы, которые разгоняются магнитными или электрическими полями.
Механизм ускорения ядерных осколков или фотонов определяется их основными свойствами. Наконец, принцип использования силовых полей не связан с реактивным движением в общепринятом смысле и напоминает использование пилотом трансконтинентального лайнера воздушных течений для увеличения скорости лайнера относительно поверхности земли. 12.2. РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА НА ОСНОВЕ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ Большое количество тепловой энергии выделяется не только прн горении.
Многие химические вещества имеют очень большие эндотермические теплоты образования, так что в реакциях с участием этих веществ может выделяться больше тепловой энергии, чем при горении. Этн вещества в основном бывают трех типов: свободные радикалы, соединения в метастабильном !2. Г1ЕРСПЕКТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ДВИЖЕНИЯ состоянии и ионы. Реализация такого вида источника энергии и рабочего тела заключается в стабилизации одного из этих типов веществ в некоторой среде и инициировании при необходимости реакции рекомбинации или деактивации, приводящих к выделению энергии.
Примерами таких процессов являются: химическая реакция 2Ве+ О, 2ВеО, ЬН=-. — 6,7 ккал/г, рекомбинация свободных радикалов 2Н Н2, ЬН = — 61,7 ккал/г, деактивация вещества, находящегося в возбужденном бильном состоянии Не"-Не, (12.1) (12.2) метаста- ЬН = — 113,2 икал/г (12.3) рекомбинация ионов Не++ е — Не, Ь/7 = — 362,2 акал/г. (1 2.4) Примеры таких веществ приведены в табл. 12.1. Таблица !2.! Эиергосодержание «иесжнгаемых» ракетных топлив Количества вивелившейек теиловай энергии Продукт реекнни Реегент кко»1моль ккол,'г Н О Х р сн, Х, Н с, н Н, ОН ХН2, Н сн, н Не' Хе* Не++ Не+ Н+ Хет+ Хеь Ве+ Вт Агат О+ В!ь Н2 О "12 г С,11е ХНЗ сн 1'Ц.13 сн Не Хе Не Не Н Хе Хе Ве В Аг О 1.! 104,2 119,! 225,9 37,8 87,3 280,3 397,2 119,2 103,4 101,9 453 380 1821,5 566,9 365,1 1444,4 497,2 293,1 287,3 1000,3 372,6 160,8 51,7 3,7 8,1 1,0 2,9 16,5 24,8 6,6 6,1 6,3 113,2 18,8 455,0 141,6 362,2 71,6 24,6 32,5 26,6 25,0 23,3 23,2 (2.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ДВИЖЕНИЯ Таблица 12.2 Хнрнктернстнкн топлив с добавками свободмых радикалов н ионов [8[ Температура газа в камере сгорания у, 'К Мольная дол» активного компонента Удельная тяга Ро сен Мольная лол» разбавителя Активный компонент Разбавитель О 02 Н2 Не Н2 СН4 ~НЗ) Не (Остальное Не++ Не+ Н+ Н2 Ве Ве+ П р и м е ч а н и я. ( Приведенные данные относятся к реакциям, происходящим прн давлении 42 ага, за йсключением кислородсадержащега топлива. Для кислародсадержащего топлива Р 2( ага.
2. Предполагается, что продукты реакции топлив, ие салержащих наны, расширяются в сопле при наличии химического равновесия между компонентами Состав продуктов реакции ионосодержащих топлив нри расширении остается постоянным (заморогкенное течение). 2 Если сумма приведенных мальных долей не равна (. то дополнемием до единицы являются исходные вещества активного компонента (если нет особых оговоРок) 0,250 0,333 0,625 1,000 0,250 0,333 0,625 0,333 0,625 0,250 0,333 0,625 0,250 0,333 0,250 0,333 0,250 0,400 0,476 0,007 0,012 0,015 0,023 0,039 0,047 0,058 0,197 0,272 0,009 0,016 0,019 0,026 0,045 0,054 0,058 0,100 0,125 О, 750 0,667 0,375 0,750 0,667 0,375 0,333 0,250 0,250 0,333 0,250 0,250 0,333 0,250 0,333 0,500 0,200 0,476 0,979 0,964 0,955 0,954 0,922 0,906 0,884 0,606 0,456 0,973 0,952 0,943 0,948 0,910 0;892 0,884 0,800 0,750 650 750 1090 1400 155 180 260 128 179 248 347 350 290 370 284 353 274 398 466 500 646 708 500 646 708 802 1178 1371 223 288 315 223 288 315 330 438 491 2050 2600 4050 5100 1940 2700 3940 973 1447 3000 4800 4900 4300 5900 2550 4160 1408 2646 3385 3000 5000 6000 3000 5000 6000 3000 5000 6000 3000 5000 6000 3000 5000 6000 3000 5000 6000 м пеРспектиВные источники движения 440 Располагаемую энергию этих систем можно иногда сочетать с располагаемой энергией других систем, например 2Н++ 2е 2Н, йН ==- — 730,2 ккал, (12.5) 2Н- Неп ДН= — — 104,2 ккал, (12.6) Н, + Р, 2НР, ДН =- — 129,0 ккал, (12.7) 2Н++ 2е + Р, — 2НР, ДН = — 963,4 ккал.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
