Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.Л. Теория ракетных двигателей. 1980 г. (1241533), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Известно, например, что использование добавок мелкодисперсного бора к керосину, повышающих теоретический удельный импульс, не дало реального эффекта вследствие низкой полноты сгорания бора. Применение самовоспламеняющихся топлив, т. е. топлив, компоненты которых способны при контакте в жидком состоянии вступать в химические реакции н воспламеняться, упрощает конструкцию н повышает надежность двигателя. Хорошие охлаждающие свойства, отсутствие опасности разложения и взрыва компонентов, яеаг рессивность к конструкцнонным материалам позволяет создать высоко надежный двигатель при меньших затратах. Многие из отмеченных свойств могут быть улучшены или достигнуты в результате проведения специальных исследовательских работ.
К подобным работам следует отнести обеспечение самовоспламеняемости и полного сгорания применением специальных добавок к окислителю или горючему, снижение агрессивности, уменьшение склонности к разложению и др. 3. Возможно более безопасные эксплуатационные характеристики. Желательно.
чтобы горючее не самовоспламенялось на воздухе, не было огнеопасным. Компоненты топлива должны иметь возможно меньшую склонность к воспламенению, разложению н взрыву в процессе обращения с ними и при случайном контакте с различными веществами. Для нижних ступеней мощных ракет существенным .является требование низкой токсичности компонентов топлив и их продуктов сгорания. Использование компонентов, не отвечающих этому требованию, ведет к отравлению района расположения испытательных станций для отработки двигателей, что становится все более недопустимым, либо требует больших затрат на сооружения„обеспечивающие улавливание выбросов н очистку продуктов сгорания.
Но и в этом случае остается проблема загрязнения стартовых позиций при эксплуатации ракет и опасность для близлежащей территории в случае аварий на старте. Важным свойством является коррозионная активность, агрессивность компонентов. При высокой агрессивности для достижения длительных сроков хранения компонента без вступления его в реакции с материалами бака нли трубопроводов может потребоваться применение узкого круга стойких и, возможно, дефицитных и дорогих материалов. Вместе с тем имеются способы снижения агрессивности путем применения небольшого количества добавок, не влияющих практически на энергетические характеристики топлива. 4.
Хорошие экономические показатели. Топлива массового использования должны быть доступными для производства их в количестве, обеспечивающем все потребности ракетной техники. Же'лательно, чтобы компоненты могли находить применение в отраслях народного хозяйства, не связанных с ракетной техникой. Это позволит осуществить расширение масштабов производства компонентов и снизить их стоимость. Низкая стоимость 1 кг топлива желательна, но прежде всего необходим анализ.влияпия ~вида топлива на стоимость достижения цели, поставленной перед разрабатываемым ракетным комплексом. При этом не исключено, что более дешевым будет вариант при более дорогом топливе.
Таковы основные требования к жидким ракетным топливам. Естественно, что нет такого топлива, которое полностью удовлетворяло бы всем рассмотренным выше требованиям. В каждом конкретном случае основными являются те или иные характеристики, и именно онп определяют выбор окислителя и горючего. 17.2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОНЕНТОВ Температура плавления, зависимость давления насыщенного пара от температуры и скорость самопроизвольного разложения компонента являются теми физико-химическими свойствами, которые определяют возможность длительного хранения нлн применения компонента в ракетах с заводской заправкой.
В табл. 17.1 и 17.2 и на рис. 17.1 — 17.3 приведены эти и другие свойства некоторых окислителей н горючих. Из приведенных данных видно, что такие горючие, как керосин, днметилгидразин несимметричный, гидразин, монометилгидразнн, пентаборан являются стабильными, обладают хорошими физическими свойствами, пригодны для длительного хранения. Из окислителей этими свойствами обладают азотная кислота с небольшой примесью окислов азота и воды, четырехокись азота, пятнфтористый о х сс ОЗ 3 3 6 д ох „.33О «3 х ю сб а сО ЮС -"с» а СЧ а сч сч ЯКЕ ! 3 ССЧ х ссбсас СОСО 3 Сб С'3 3 х Е ОСС СОЮЗ СО Ж 33 ВИНЧ33 -аас«юЫС -х1а«хад, О3 -СО О СС3 'ОЕйй Г, С СОС3 С СХ о со са об с с» сс сс са 3 ° о о !!!! х хх х дх «Я х С3 СЧ бю! ЮХ! О й~СЧ-- съайа о-у Сб 3"- СО С'3 Л СС3 О Са Чс О ОЧ СО О3 С'б Сб Сб С'б СО й х о х ооо СМ сч х „!о !х хо СХ БХ хххххххх о «93« ~ хкоо ЙГохх И Ю х 3- Х Х ОД, Хо~боб« 3 асс а О Х СО СО О~ И С СО ,„а ж Оох Оа О ОХО О О, х 3' ССХО О аххо о О аб сс» сСО о«хо СОУС О х ах Х о СС а о Ода о дос О О.
х х .О.д ха~~~ х О о Сс а' Ю ЦЮ О,Х ох о 3 О. ~-,". о ОД ~Ох:( х х о х О О ах х са ~ Йоо с3 ОО 210 33 а й о О, О о Ф Ю х х о ° 3 о Ф х х о а' О й х к о М й Я .о. СС О. о о Ы й й л сб !ЧСЧС СО Й ' Й а ОО 3сба 3' 3 «б СО 3' ЧС" С'3 Сб СЧ СО СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ а' о3эъ сбсясбя сч ~ аб об О со ос.асюб«б В со ою'В Я й С'3 Оа ОС СОД 3 СО з со о. чс ю3 333 ОС б Ра СО СО СС Ийх ! ЯЭ ! СО О3 3 .Ссч со а СО СЧ СО СЧ -СО Са сю соса - ! Сасв СР юс «а со ~ ОС ! ! осс-очи с: ! фсор оо о ох мл М оа с" х к со оо х Оо ж х М М Мс М М с к о |с х ь Я с"4 ОО М ° | ф ООВ | к с оооо СО О СО СО СО С |О О О О й С'4 СО М о мс ос х м М М а МО М со О 111 ооо ' ОЙСЧ СЧС | о оо оо О| С'4 о 1!О С4 С О СЧ о 1Т ОО ТТТ1ТТ оьоооо О|О ! "О сс ио ОО О Р|О сс С'4 СЧ СЧ СО оооооо О !СЧ со Ф |О О| С4 СЧ с' .4" о сс ~й 4 о и" 4 с" к О О к х О!! ОО С'4 О "С'| О од а|" с $ с х !ЯЖ =! ! ОО ОО С4 СО|О | СЧ ооо с- ОО ох ~! ! 2:К хх Я О О х х 5 к и х о к к | о О к о и х о о 4 хо~,Ы' ! Ко~ о ю сс, О -Е ОО.О~Х $ Й х 211 с| Зятья ! '=.; В У с- о Ф к |4 о Оса|к с ХОО д СК |1.
о Х о О' хкх Мао о О кс| ОЦО д И4а О«с Х О КОХ О"Л О |' с оф л О О„ С4 о ь !яоо хо---о ОСЧООО С'|ООО ООООО С|ООООО Ос С'4 4 С'4 С'4 |.О ОО |.О ССОС4 С К'| С ОО О "О "С4О -о о -о О О. О О СЧОСЧОО С-О|СЧСО |О |О|.ОС4 1 СЧ ооооо оооо о | С 4 4 11111 11111 ооооо с|с с|ооо СОСОСОО| СЧСО ОСЧСОО СЧО СО '4 О| Ос СО ООООО ОООООО М сс к аКХСС 4 П К О, Х О.Х Кко к о Кха.асс О, мс х с| Око~а Охйоак СО ~~ Л! О1ОО4йьй ~Ф~ й о В Ы й„. аа х ф о М о о о М м к |4 . ко МЫ В к, О оо Ба ка' о М сок |4 о ЮОЬ Оо о, 4!а о мо М с |.
о о хц с ОМ х Оь ос, мх о мо 'М о М о Кк М оо М | Ф о ко х а 3 Ох а , о М 77г,' мла уа гр га гао ж ррр тк 0 ~00 газ ззр 4ю г, я Рнс. 17.1. Зависимость даалеана насыщен- ного вара от темвературы дла веааторыл окислителей Рнс. 17.7. Зависимость даеленна васыи1еи- «ого нара от температуры дла иенотормл гормона 212 хлор и в меньшей степени, вследствие недостаточной химической стабильности, — перехись водорода и др.
Данные, приведенные в табл. 17.1 и на рис. 17.3, показывают, что высококипящне окислители, например четырехокись азота, перекись водорода, азотная кислота значительно превосходят по плотности широко применяемый криогенный окислитель — жидкий кислород. Благодаря этому уменьшаются объем и масса баков и улучшаются характеристики двигательных установок ракет на этих окислителях. Из горючих высокую плотность имеет, например, гидразин и весьма низкую — жидкий водород. Надо заметить, что плотность одного компонента не является определяющей. Так, гидразин по плотности существенно лучше, чем диметилгидразин. Однако с четырехокисью азота и гидразин, и диметилгидраеин дают топлива, почти одинаковой плотности, так как для окисления второго горючего необходимо большее количество окислителя. Компоненты топлива должны быть эффективными охладителями.
Это означает, что вязкость их должна быть низкой, чтобы обеспечить высокую скорость течения при малых гидравлических потерях, а теплопроводность и теплоемкость — .высокими. Низкая вязкость и высокая теплопроводность обеспечивают возможность по- лучения высоких местных коэффи- сп, г/ство циентов теплоотдачи для защиты СЬГР наиболее теплонапряженных участ- нипр ков камеры, высокая допустимая ! температура нагрева, а также высо- пр З ГРЬР ННРР кая теплоемкость — снятие большо- Н Р 2 р го количества тепла со всей охлаж- 0 даемой поверхности.
Последнее су- ~ дэпозин-00 щественно зависит не только от фи- Н,Н Нгп вико-химических свойств компонеи- ндмг та, но и от соотношения компонен- Керасин тов 7р в топливе. Если охладителем та Р,нр Ннп является горючее, что бывает чаще всего, то для увеличения возможно- 00 стЮ Ну го теплосьема желательно низкое значение Й,„, если окислитель — вы- . Рно сокое. В ряде случаев необходимость обеспечить охлаждение мо- 0 гпп гпп 000 т,н жег влиять на выбор Й,„и компонентов топлива. ОхлаждающИе компОнЕнты НЕ торпа пемпевептов ст температурм должны разлагаться при подогреве сгс значительным выделением тепла, образованием газообразных продуктов и выделением осадка на стенку, так как это может привести к ее прогару.
Вязкость компонентов должна возможно меньше изменяться с температурой, чтобы не изменять условий впрыска и распыла. Зависимости теплофнзических коэффициентов от температуры для некоторых компонентов ракетных топлив представлены на рис 17.4 — 17.6. .7'гп У н'с/лта И т,п 0.1 Р Гпд 200 Л10 т'00 Т, И рвс. гхь зависпмоста хом1врвппевта воавостп вепотормх помповеитов от тамператррм 213 В табл. 17.2 приведены некоторые из упомянутых свойств ряда компонентов ракетных топлив. Там же приведены сведения о токсичности. г, тсЯлс/7 вт .К) а„а З,а д Лтр гпту Л7П т, И Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
