Штехер М.С. Топлива и рабочие тела ракетных двигателей (1241539)
Текст из файла
М. С. ШТЕХЕР ТОПЛИВА И РАБОЧИЕ ТЕЛА РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Допущено Л1инистерством высшего и среднего специального образования СС в качестве учебного пособия дле студентов машиностроительных спецаальностей вьшших учебных заведений Москва чМ Л Ш 11 Н О С Т Р О Е 11 И 1» 1976 УДК 629.7,036: 662.62/75 (075.8) Рецензенты: д-р техн. наук Ф. «7. Якайгэс н д-р техн. наук В. М. Кудрявцев В учебном пособии даны систематизированные сведения по физико-химическим, энергетическим н эксплуатационным свойствам топлив и рабочих тел, методика расчета основных показателей топлив, основы метода оценки и выбора топлив и краткая характеристика условий эксплуатации двигателей, работающих на жидком или твердом химическом топливе, а также ядерно-ракетных двигателей, использующих широкий круг веществ в качестве рабочего тела и делящиеся материалы н качестве источника энергии.
Пособие рассчитано на студентов вузов; она может быть полезно также студентам техникумов, слушателям специальных учебных заведений, инженерно-техническим и научным работникам. Табл. 83, ил. 49, список лиг. 68 назв, 31808-186 038(01)-76 186-76 во «Машиностроение», !97! Штехер М, С. Топлива и рабочие тела ракетных двигателей. Учебное пособие для авиапионных вузов.
М, «Машиностроение», !976, с. 304. ПРЕДИСЛОВИЕ За последние несколько лет в советской и иностранной периодической печати появилось значительное количество статей по топливам н рабочим телам ракетных двигателей. Одной лз первых работ по топливам жидкостных ракетных двигателей, в которой систематически излагается и анализируется большой объем сведений по этой теме, является книга В.
П. Глушко «Жидкое топливо для реактивных двигателей», изданная еше в 1936 г. После этой работы со значительным перерывом вышли в свет книги Н. Г. Чернышова «Химия ракетных топлив», Я. М. Паушкнна «Химия реактивных топлив», несколько брошюр Е. П. Сереги~на, С. В. Силантьева и др. В 1970 г. вышла в свет книга С. Сарнера «Химия ракетных топлив» (перевод с а~нглийского). В учебной литературе, касающейся ракетных двигателей, свойства топлив, как правило, рассматриваются весьма кратко, обычно в объеме одной главы или небольшого раздела курса. Объем сведений по топливам и рабочим телам, необходимых специалисту для правильного понимания особенностей конструкции и рабочего процесса ракетного двигателя, в последние годы значительно возрос. В настоящем учебном пособии приведены систематизированные данные по физико-химическим свойствам топлив и рабочих тел, элементы расчета, основы метода оценки и выбора топлива, а также краткая характеристика условий эксплуатации.
В зависимости от вцдв.энергии, вреобразую~цейся в РД в кинетическую энергию реактивной ст1ууй; различают химические ракетные двигатели, ядерные ~акетйые двигатели и электрические ракетные двигатели. «1аибойыйее распространение получили химические ракетные двигатели. В книге рассмотрены жидкие химические топлива, твердь*.е химические топлива, топлива ядерно-ракетных двигателей и их рабочие тела. Автор выражает искреннюю благодарность А. А. Козлову, Х. В. Кесаеву, В. А. Суворову, Р. М. Бень за ценные рекомендации и замечания, сделанные в процессе работы над рукописью.
ВВЕДЕНИЕ Стремительное развитие ракетной техники, предсказанное К, Э. Циолковским в работах по ракетоплаванию, открыло новый, широкий путь научно-техническому прогрессу в области ракетного двигателестроения. Проектирование, производство и нормальная эксплуатация ракетного двигателя невозможны без детального изучения характеристик рабочего тела и топлива, на котором работает двигатель.
Вне зависимости от типа, схемы и характера процесса ракетный двигатель создает необходимую для движения силу тяги путем преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. В кинетическую энергию реактивной струи в ракетном дв ~- гателе могут преобразовываться различные виды энергии (химическая, ядерная, электрическая). Ракетные двигатели, в которых используется химическая энергия, в настоящее время по конструкции и рабочему процессу обеспечивают очень большую тягу, но являются двигателями кратковременного действия. В настоящее время разрабатываются проекты ракетных двигателей, работающих на энергии деления атомных яд р, строятся и испытываются опытные образцы. Ядерно-ракетные двигатели обеспечивают большую тягу и способны к длительнцй работе.
Продолжительность работы этих двух групп двигателей зависит от запаса рабочего тела или топлива на борту ракеты. Двигатели, использующие электрическую энергию в качестве первоисточника тяги, в настоящее время находятся в стадли освоения. Отличительной особенностью этих двигателей являются малые значения полной тяги, большая масса и способ. ность к продолжительной работе при малом расходе рабочего тела. В предлагаемом курсе рассматриваются рабочие тела и топлива для двух основных групп двигателей — химических и ядерных. Для химических двигателей топливо рассматривается в жидком, твердом и смешанном фазовом состоянии. За последние 1Π— 15 лет накопился обширный материал по различным видам топлив и рабочих тел для ракетных двигателей.
К сожалению, систематическому и подробному анализу свойств и энергетических показателей ракетных топлив и рабочих тел посвящено мало опубликованных работ. Систематизация ракетных топлив и их оценка была впервые сделана в курсе лекций В. П. Глушко, изданном в !936 г. в Москве. К сожалению, этот курс больше не переиздавался. Задачи настоящего учебного пособия заключаются в том„ чтобы помочь учащимся и начинающим специалистам овладеть основами методики анализа и оценки свойств топлив и рабочих тел для ракетных двигателей. Остановимся на терминологии и основных определениях, которые будут использованы при изложении материала учебного пособия. Основные рекомендации по терминологии и определениям для ракетных двигателей изложсны в ГОСТ 17655 72.
В дальнейшем будем придерживаться указаний этого стандарта, а в случаях, не предусмотренных стандартом, будем использовать терминологию или определения, принятые и широко используемые в отечественных изданиях. Р а б о ч е е т е л о (РТ) — вещество, с которым происходят различные физико-химические преобразования внутри ракетного двигателя, составляющие его рабочий процесс. Если рабочее тело является источником энергии, оно называется ракетным топливом.
В самом общем случае энергия может подводиться к рабочему телу извне, например, в ядерно- ракетном двигателе тепло от тепловыделяющих элементов двигателя, где идет реакция разложения ядер, передается рабочему телу, которое нагревается и истекает из сопла с большой скоростью. При этом рабочее тело ракетного двигателя превращается сначала в жидкое конденсированное топливо (в баках), горящую смесь и продукты сгорания — пар или газ (в реакторе или камере ракетного двигателя) и затем в реактивную струю газифицированных продуктов в сопле.
В электрических ракетных двигателях (ЭРД) рабочее тело превращается в конденсированное вещество на поверхности источников тока (катоде или аноде), продукты газификации или дробления в камере реактивного двигателя и затем в продукты ионизации — реактивную струю. Во всех случаях течение рабочего тела образует реактивную силу и таким образом создает тягу двигателя. В качестве рабочего тела помимо топлива могут использоваться конденсированные сжиженпые газы — водород, жидкий воздух, метан и др. Эти вещества должны обладать низкой молекулярной массой. Химическое ракетное топливо используется в жидкостных ра- ьетных двигателях (ЖРД), твердотопливных ракетных двигателях (РДТТ). Топливо разнофазного состояния (жидкое и твердое) применяется в двигателях смешанного ракетного топлива (ДСРТ).
Жидкое ракетное топливо (ЖРТ) — вещество или совокупность веществ в жидком состоянии, способных в результате зкзотермических химических реакций образовывать высокотемпературные продукты, создающие реактивную силу при нх истечении из ракетного двигателя. В ракетном двигателе при применении жидкого топлива могут происходить реакции окисления, разложения и др. Компонент жидкого ракетного топлива (КТ) — отдельно хранимая и подводимая к жидкостному ракетному двигателю, отличающаяся по составу часть жидкого ракетного топлива. Компонент топлива может состоять из одного члн из смеси индивидуальных химических веществ. В составе твердого ракетного топлива также можно различать компоненты — отдельные вещества, входящие в состав твердого топлива.
Жидкое и твердое ракетные топлива могут быть одно-, двух-, . рехкомпонентными (многокомпонентными). Жидкое ракетное горючее (ЖРГ) — компонент жидкого ракетного топлива, окисляющийся в процессе горения. Жидкий ракетный окислитель (ЖРО) — компонент жидкого ракетного топлива, служащий для окисления горючего в процессе горения.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
