În ce constă combustibilul pentru rachete? Combustibil secret: Hrana zeilor

Bugetul federal al statului instituție educațională superior învăţământul profesional

(FSBEI HPE)

„Universitatea Tehnică de Stat Astrakhan” (AGTU)

„Institutul de Tehnologii Marine, Energie și Transport” (IMTEiT)

Departamentul de Inginerie a Energiei Termice (HEAT)

Lucru de curs

la disciplina „Combustibil”

pe tema „Combustibili pentru rachete”

Efectuat

student la grupa TET-21

Prikazchikov A.A.

Recenzători:

elevii grupei TET-21

Putyatin S.S., Zhidkov S.M.

Profesor:

Doctor în științe chimice, profesorul Ryabukhin Yu.I.

Astrahan-2012

1. Referință istorică

Principalele tipuri de combustibil pentru rachete

1 Combustibili lichizi pentru rachete

1.1 Agenți oxidanți

1.2 Combustibil

1.3 Comparația celor mai obișnuiți combustibili lichizi pentru rachete

2 Combustibili solizi pentru rachete

2.1 Pulberi de rachetă

2.2 Agenți propulsori amestecați

Bibliografie

. Referință istorică

Rachete pe combustibil solid a apărut mult mai devreme decât rachetele cu motoare cu rachete lichide (LPRE). Acestea din urmă ne-au devenit atât de familiare încât uităm de când au început să fie folosite pentru cucerirea spațiului și în operațiunile de luptă ale părților în război. Și asta s-a întâmplat cu doar 50 de ani în urmă. Înainte de aceasta, rachetele cu combustibil solid, sau rachetele cu motoare cu pulbere, fuseseră operate și utilizate cu succes de trupe timp de câteva secole. Posibilitatea de a utiliza lichide, inclusiv hidrogen lichid H2 și oxigen O2, ca combustibil pentru rachete a fost subliniată de K. E. Tsiolkovsky<#"justify">2. PRINCIPALE TIPURI DE COMBUSTIBIL DE RACHETE

Alegerea combustibilului pentru rachete depinde de mulți factori. Nu există combustibil ideal; fiecare are avantajele și dezavantajele sale. Factori precum prețul, impulsul specific, viteza de ardere, funcția de presiune a ratei de ardere, siguranța și fabricabilitatea și alții pot influența alegerea combustibilului.

2.1 PROPELANTE LICHIDE

OxidantȘi combustibilcombustibilii bicomponenti sunt continuti in containere separate- rezervoarele și utilizarea diferitelor dispozitive sunt alimentate separat în camera motorului pentru ardere. Combustibilii lichizi din două componente au în prezent cea mai largă aplicație, deoarece oferă cea mai mare forță specifică a motorului, vă permit să reglați cu ușurință mărimea și direcția împingerii în zbor, precum și să opriți motorul și să-l reporniți. Dezavantajul acestor combustibili este designul complex al motorului cu un număr mare de piese și componente cu sistem complex management și reglementare.

LA autoaprindereAcestea includ combustibili cu două componente, a căror ardere începe de la sine atunci când oxidantul și combustibilul sunt amestecate în camera motorului.

Neautoinflamabilcombustibilii necesită utilizarea unor mijloace suplimentare de aprindere pentru a porni arderea la pornirea motoarelor. Combustibilii cu autoaprindere asigură o pornire mai fiabilă a motorului și o funcționare stabilă.

Lichid monocomponentcombustibilii sunt pregătiți în prealabil amestec neautoaprindere de oxidant și combustibilîn raportul necesar arderii sau o substanță lichidă care, în anumite condiții, se descompune cu degajarea de căldură și formarea de gaze. Combustibilii cu o singură componentă sunt plasați pe rachetă într-un singur rezervor și sunt furnizați de-a lungul unei linii în camera de ardere prin duze.

Avantaja unor astfel de combustibili comparativ cu cei bicomponenti este simplificarea proiectării motorului, deoarece este nevoie de o singură linie a sistemului de alimentare. Dar acești combustibili nu sunt utilizați pe scară largă în motoarele de rachete cu propulsie lichidă, deoarece nu pot furniza forța specifică necesară. Acei combustibili monocomponent care asigură suficientă forță specifică sunt nepotriviți pentru utilizare din cauza tendinței lor mari la explozie spontană. Combustibilii monocomponent sunt, de asemenea, periculoși atunci când sunt utilizați pentru răcirea camerei de ardere. Acești combustibili sunt folosiți în majoritatea cazurilor numai în scopuri auxiliare: pentru motoarele cu tracțiune mică care sunt utilizate în scopuri de control și stabilizare aeronave, precum și pentru turbinele rotative ale unităților de turbopompe ale motoarelor cu combustibil lichid.

Tabel 1. Principalele caracteristici ale combustibililor lichizi cu două componente cu un raport optim de componente (presiune în camera de ardere 100 kgf / cm 2, la iesirea duzei 1 kgf/cm2 ).

Oxilia-combustibil de creștere brută*, kcal / kgflota*, grătarul de g / cm2 în camera de ardere, impuls kudatny în gol, acid azotic (98 %) kerosen14601,362980313TG-0214901.323000310ANILIN (800 % FIRILS + FURFURIL (80 %) ) 20 %) 14201.393050313 Alcool cu ​​oxigen lichid (94 %) 20200.393300255 HIDROGEN 20200.323250391 Kerosen 22001.0437553335 UDMH 22001.023670344 HIDRAZINA 22301.07346323 15501.273516309NDMH22001,203469318HYDRAZIN22301.233287322LIQUID FLUORINEHIDROGNEN23000,624707412HYDRAZIN22301.314775370

La combustibilii cu două componente, pentru arderea completă a ambelor componente, pentru fiecare unitate de masă a unuia dintre ele, este necesară o cantitate strict definită a celuilalt. Astfel, pentru a arde 1 kg de kerosen, sunt necesare 15 kg de aer sau 5,5 kg de acid azotic sau 3,4 kg de oxigen lichid. ÎN motoare rachete practic finalizate oxidantul este furnizat în cameră în cantități ceva mai micidecât este necesar pentru arderea completă.

Se dovedește că în acest caz se dovedește cea mai mare valoareîmpingere specifică. Motivul este că atunci când consumul de oxidant scade, compoziția produselor de ardere se modifică ușor. Ca urmare, procesul de descompunere termică a moleculelor de gaz - produse de ardere - în atomi și ioni, care are loc cu o absorbție mare de căldură și transferul său inutil în afara duzei, este redus, iar condițiile pentru conversia energiei în duză sunt reduse. de asemenea, îmbunătățit.

Pentru operarea rachetelor cu propulsie lichidă, punctul de fierbere al combustibilului este de mare importanță. Toate componentele combustibilului sunt împărțite în fierbere mareȘi fierbere scăzută.

LA fierbere mareinclud oxidanți și combustibili, care pot fi conținute în stare lichidă la temperaturi normale de funcționare a rachetelor (până la +150 0C) sub presiune atmosferică sau ridicată, restul se referă la fierbere scăzută.

2.1.1 Agenți oxidanți

În rachete lichide cantitatea de oxidant în masă depășește cantitatea de combustibilîn medie de 3-6 ori, iar masa combustibilului este de 9 ori mai mare decât masa structurii motorului.

Proprietățile combustibilului depind în mare măsură de natura oxidantului. De exemplu, conform cea mai importantă caracteristică- forța specifică - combustibilul „oxigen lichid și kerosen” diferă de combustibilul „acid azotic și kerosen” cu aproximativ 15%.

Dintre oxidanții cu punct de fierbere scăzut, cel mai utilizat în motoarele comune este oxigen lichid. Posibilitatea de utilizare fluor lichid, legăturile sale cu oxigenȘi ozon.

Dintre cele cu punct de fierbere ridicat, sunt utilizate pe scară largă Acid azoticsi amestecurile sale cu tetroxid de azot. Poate fi aplicat tetroxid de azot, apă oxigenată. Compuși în curs de explorare fluorCu clorȘi tetranitrometan.

Să ne uităm la câteva tipuri de agenți oxidanți.

1. OXIGEN LICHID (O 2 ). Este un lichid mobil albăstrui puțin mai greu decât apa.

Particularități : oxigenul este unul dintre cele mai multe agenţi oxidanţi puternici, deoarece molecula sa nu conține atomi care nu sunt implicați în procesul de oxidare, așa cum este cazul, de exemplu, în acidul azotic. Combustibilii sunt mai eficienti decât cu oxigenpoate fi obtinut doar de la ozon, fluorsau fluor oxigen.

Proprietatea principală, care determină caracteristicile lucrului cu lichid oxigen, se află în ea punct de fierbere scăzut. Din această cauză, se evaporă foarte repede, ceea ce provoacă pierderi mari în timpul depozitării și realimentării rachetei. Rezervorul rachetei este umplut cu lichid oxigenchiar înainte de lansarea rachetei. Pierderile prin evaporare în timpul realimentării sunt de până la 50%, iar când sunt păstrate într-o rachetă până la 3% pe oră. Lichid oxigendepozitate si transportate in containere speciale – rezervoare metalice cu o buna izolare termica.

Lichid oxigen nu otrăvitoare. Contactul scurt al acestuia în cantități mici cu zonele deschise ale corpului uman nu este periculos: stratul gazos rezultat previne înghețarea pielii.

Lichid oxigen- una dintre cele mai agenţi oxidanţi ieftini, care se explică prin ușurința producției și abundența materiilor prime. În apă reprezintă 89% din greutate, iar în aer - 23%. Obține de obicei oxigendin aer, prin lichefiere și separare sub formă lichidă din azotși alte gaze din atmosfera pământului.

2. ACID NITRIC (HNO 3 ) . Acidul azotic 100% pur din punct de vedere chimic este un lichid greu incolor, foarte mobil, care fumează puternic în aer.

Particularități : 100% acid azotic instabil și se descompune ușorla apa, oxigenȘi oxizi de azot.

HNO 3 - Agent oxidant puternic, deoarece molecula sa contine

% oxigen. Când diferiți combustibili se oxidează, se descompune în apă, oxigenȘi azot. Se compară favorabil cu toți agenții oxidanți utilizați pe scară largă greutate specifică mare. Din cauza capacitate termică marepoate fi folosit ca componentă de răcire a camerei motorului rachetei lichide.

În condiții normale de funcționare Acid azotic- lichid, care este unul dintre avantajele sale. Rachete,în care este utilizat ca agent oxidant, poate fi păstrat reumplut pentru o perioadă lungă de timp, în permanentă pregătire pentru lansare. Dezavantajele în funcționare includ creștere semnificativă a presiuniiîn recipiente închise ermetic cu acid azotic,datorită procesului de descompunere a acestuia. Principalul dezavantaj acid azotic - corozivitate ridicatăîn raport cu majoritatea materialelor. Agresivitate acid azoticface mult mai dificil de manevrat. Se depozitează și se transportă folosind containere speciale.

Defecte : Acid azoticare otrăvitoareproprietăți. Contactul cu pielea umană provoacă apariția de ulcere dureroase, de lungă durată. Vaporii sunt, de asemenea, nocivi pentru sănătate acid azotic. Sunt mai toxici monoxid de carbon 10 ori.

Preț acid azoticmic. Metoda principală de obținere acid azotica constat în oxidare amoniac oxigenaer în prezență platinăși dizolvarea rezultatului oxizi de azot in apa.

N 2+ 2 O2 => 2 NR 2

. TETRAOXID DE DINITROT (N 2 O 4 ) . Este un lichid galben la temperaturi normale.

Particularități : cu creșterea temperaturii se descompune în dioxid de azot, colorat roșu-maro, așa-numitul „gaz maro”.

Este mai multe agent oxidant mai eficient, Cum Acid azotic. Combustibilii pe bază de acesta au o forță specifică care este cu aproximativ 5% mai mare decât combustibilii cu acid azotic.

Defecte : în raport cu materialele tetroxid de dinazoth mult mai putin agresiv, Cum Acid azotic, dar nu mai puțin otrăvitoare.

Principalul dezavantaj este punct de fierbere scăzutȘi temperatură ridicată de întărire, ceea ce reduce drastic posibilitatea utilizării sale în combustibilii pentru rachete în forma sa pură. Condițiile de utilizare a acestuia sunt îmbunătățite în amestecuri cu altele oxizi de azot.

4. PEROXID DE HIDROGEN (H 2 O 2 ). Lichid greu transparent incolor.

Particularitati: Peroxidul de hidrogen este un compus chimic instabil care se descompune cu ușurință în apă și oxigen. Tendința de descompunere crește odată cu creșterea concentrației. Descompunerea generează o cantitate semnificativă de căldură.

Cele mai utilizate sunt soluțiile apoase cu concentrații de peroxid de hidrogen de 80% și 90%. Rezistența chimică a soluțiilor și siguranța lucrului cu acestea pot fi obținute prin introducere substanțe stabilizatoare. Acestea includ fosfor, oţetȘi acid oxalic. Obligatoriu starea de stabilizareapă oxigenată - puritate. Minor impurităţiși poluare bruscă accelerează descompunerea acestuiași poate duce chiar la o explozie.

Comparat cu acid azotic apă oxigenatăare activitate corozivă scăzută, dar oxidează unele metale.

Defecte : Peroxidul de hidrogen este inflamabil și exploziv. Substanțele organice se aprind cu ușurință atunci când sunt în contact cu acestea. La o temperatură de +175 0explodează. Contactul cu pielea cauzează arsuri severe.

În prezent, peroxidul de hidrogen este puțin utilizat, deoarece carburanții pe baza acestuia oferă o forță relativ scăzută.

5. FLUOR LICHID (F 2 ). Este un lichid greu de culoare galben strălucitor.

Particularitati: fluor are proprietăți oxidative mai bune, Cum oxigen. Dintre toate elemente chimice el este cel mai mult activ, intrând în compuși cu aproape toate substanțele oxidante la temperatura normală a camerei. În acest caz, aprinderea apare adesea. Chiar oxigenoxidează fluor, arzând în atmosfera sa.

Datorită activității sale chimice excepțional de ridicate fluorcu toate substanțele inflamabile formează combustibili cu autoaprindere. Cu toate acestea, combustibilii fluorurati oferă o forță specifică mai mare decât oxigen, numai dacă combustibilul este bogat hidrogen. Combustibile care conțin mult carbon, forma cu fluorcombustibili semnificativ mai puțin eficienți.

Defecte : fluorFoarte otrăvitoare. Corodează grav pielea, ochii și tractul respirator. În tehnologia rachetelor, până acum este folosit doar în motoarele experimentale.

2.1.2 Combustibil

Ca combustibil în combustibilii lichizi, se folosesc în principal substanțe în care atomii oxidabili ai elementelor chimice sunt atomi. carbonȘi hidrogen. În natură există extrem de un numar mare de compușii chimici ai acestor elemente. Cele mai multe dintre ele sunt substanțe organice.

În prezent, tehnologia rachetelor folosește o mare varietate de combustibili. În ciuda faptului că combustibilul reprezintă doar 15-25% din masa combustibilului, acesta alegerea corectă este de mare importanță. Doar cu o combinație reușită de oxidant și combustibil pot fi îndeplinite, dacă nu toate, cel puțin cele mai importante cerințe pentru combustibil. Cele mai multe tipuri de combustibil pentru rachete sunt cu punct de fierbere ridicat. Comunul lor defect - scăzut gravitație specifică , de una și jumătate până la două ori mai puțin decât cel al agenților oxidanți.

În practică, ca combustibil pentru rachete hidrocarbura cea mai des utilizată, care este un produs de rafinare a petrolului (kerosen), amine, amoniac, hidrazinăși derivatele sale.

Să ne uităm la câteva tipuri de combustibil.

1. HIDROCARBURI (produsele petroliere) sunt amestecuri de compuși chimici carbonCu hidrogen. Nivelurile lor de energie sunt mai mici decât cele ale hidrogen, dar mai mare decât atât carbon. Kerosenul este cel mai utilizat.

Caracteristicile kerosenului: Este un lichid ușor cu un punct de fierbere ridicat și este foarte rezistent la descompunere atunci când este încălzit. Kerosenul nu este o substanță cu o compoziție strict definităcu o formulă chimică lipsită de ambiguitate, ceea ce face imposibilă determinarea cu exactitate a proprietăților sale. În funcție de câmpul petrolier, compoziția și proprietățile kerosenului pot varia. Kerosenul rachetă conține continut crescutastfel de hidrocarburi, care produce mai puține depozitela răcirea motorului.

Dezavantajele kerosenului: prin urmare, nu se aprinde la contactul cu agenți oxidanți convenționali necesită o sursă specială de aprindere.

Kerosenul este utilizat pe scară largă în combustibilii lichizi pentru rachete. oxigen, acid azoticagenţi oxidanţi şi apă oxigenată.

2. AMINE - compuși care se obțin dacă sunt într-o moleculă amoniacunul, doi sau trei atomi hidrogena inlocui grupări de hidrocarburi. În rachetă se folosesc următoarele: trietilamină, anilină, xilidină etc.

Particularitate : amine interactioneaza energic cuacid azoticȘi tetroxid de dinazot, ceea ce duce la autoaprindere. În ceea ce privește eficiența, pe bază de combustibil amineaproape de kerosen. Abilitatea amine cauza coroziunii metalelor este scăzută. Ele sunt depozitate și transportate în containere din metale feroase obișnuite.

Defecte: pentru amine cost semnificativ mai marecomparativ cu kerosenul , precum și toxicitatea, care se manifestă atât la inhalarea vaporilor, cât și la contactul cu pielea.

Pentru a îmbunătăți proprietățile fizice și chimice, amineutilizat ca combustibil în amestec cu alte substanțe, inclusiv altele amine.

Pe baza de combustibil aminegăsită aplicare în combustibili cu autoaprindere cu acid azotic, tetroxid de azotși amestecurile lor.

3. HIDRAZINA . Când hidrazina arde, numai atomii participă la reacția de oxidare hidrogen, A azoteste eliberat sub formă liberă, crescând cantitatea de gaz.

Hidrazina este un lichid incolor, limpede (aproximativ același interval de temperatură ca apa) și are un miros asemănător amoniacului. De obicei utilizat în amestecuri cu alte substanţe.

Particularitati: hidrazina este un inflamabil eficient. Acest lucru este facilitat de faptul că molecula sa se formează cu absorbția căldurii, care în timpul procesului de ardere este eliberată în plus față de căldura de oxidare. Cealaltă proprietate pozitivă este greutate specifică mare.

Defecte: hidrazina are temperatură ridicată de solidificare, ceea ce este un mare inconvenient în funcționare. Vaporii săi explodează atunci când sunt încălziți și impactați. Când sunt expuse oxigenaerul se oxidează. Hidrazina corozive. Sunt rezistente la ea aluminiuși aliajele sale, oțelurile inoxidabile, polietilena, polifluoretilenă, fluoroplastic. Hidrazina otrăvitoare, este iritant pentru membrana mucoasă a ochilor și poate provoca orbire temporară.

4. DIMETILHIDRAZINĂ NESIMMETRICĂ este un lichid transparent incolor cu un miros înțepător.

Particularități : în comparație cu hidrazina, este mult mai convenabil de utilizat, deoarece rămâne un lichid într-un interval mai larg de temperatură. Are rezistență bună la căldură. Spre deosebire de hidrazină, vaporii ei nu explodează din cauza influențelor externe. Caracteristica principală este activitatea chimică ridicată. Se oxidează ușor de oxigenul atmosferic, iar cu acidul carbonic formează săruri care precipită.

Defecte : dimetilhidrazina (comparativ cu hidrazina) are o eficienta mai slaba ca combustibil, intrucat molecula sa contine, pe langa atomii de hidrogen, si atomi de carbon mai putin eficienti. Se autoaprinde în aer la o temperatură de 250 0C, amestecurile de vapori de dimetilhidrazină cu aer explodează ușor și acesta otrăvitoare.

2.1.3 Compararea celor mai comuni combustibili lichizi pentru rachete

. Combustibili cu oxigen lichid oferi cea mai mare forță specificădintre toți combustibilii utilizați în prezent pentru rachete. Principalul lor dezavantaj este punct de fierbere scăzutoxidant. Acest lucru face dificilă utilizarea lor în rachete de luptă, care trebuie să fie gata pentru lansare pentru o lungă perioadă de timp.

Oxigenul lichid poate fi folosit cu combustibili inflamabili precum kerosenul, asimetric dimetilhidrazină, amoniac. Loc specialconsumă combustibil oxigen+ hidrogen, care asigură o forță specifică cu 30-40% mai mare decât alți combustibili obișnuiți. Acest combustibil este cel mai potrivit pentru utilizarea în rachete mari.

2. Combustibili de acid azotic în amestec 20-30% oxizi de azotmult ceda oxigencombustibili prin împingere specifică, dar au avantaj în greutate specifică. În plus, acești combustibili sunt fierbere mare depozitare pe termen lungsubstanțe, care vă permite să păstrați rachetele de luptă complet echipate și alimentate pentru o perioadă lungă de timp.

Oxidanţii acidului azotic au proprietăți bune de răcire. Dar din cauza relativ temperaturi mariÎn camera de ardere, răcirea motoarelor de tracțiune medie și mare poate fi asigurată de combustibil, deși combustibilul conține mai puțin din acesta decât oxidant.

Atât de inflamabil ca un amestec amine, dimetilhidrazină nesimetricăși alte câteva substanțe formăcu oxidanţi ai acidului azotic combustibili cu autoaprindere. Kerosenul și altele hidrocarburi necesită aprindere forțată.

3. Combustibili cu tetroxid de azot da împingerea specifică ceva mai maredecât acizii azotici, dar au greutate specifică redusă. În ciuda unor astfel de dezavantaje operaționale ca temperatura ridicată de solidificare a oxidantului, sunt folosite la rachete cu rază lungă de acțiune. Astfel de combustibili au fost înlocuiți oxigencombustibil, deoarece fac posibilă stocarea rachetei în stare alimentată, gata pentru lansare.

Avantajul combustibilului pe bază de tetroxid de azot este, de asemenea autoaprindere.

2.2 Propulsori solizi

De aspect toate sarcinile de combustibil solid reprezintă dens solide în mare parte culori închise. Pulberile de rachetă sunt de obicei de culoare maro închis și au un aspect asemănător unui corn. Dacă conțin aditivi (sub formă de funingine, de exemplu), atunci culoarea lor este neagră. Combustibilii amestecați au culoarea neagră și negru-gri, în funcție de culoarea combustibilului și a aditivilor, și sunt de obicei similare cauciucului puternic vulcanizat, dar sunt mai puțin elastice și mai fragile.

Combustibilii solizi sunt aproape siguratât în ​​ceea ce priveşte impactul asupra organismului uman cât şi în raport cu diverse materiale de construcţie. Când sunt depozitate în condiții normale, acestea nu emana substante agresive. Pulberile de rachetă, datorită proprietăților volatile ale solventului - nitroglicerină (Fig. 1), pot provoca dureri de cap pe termen scurt, nu foarte severe.

Fig.1. Formula structurală a nitroglicerinei

2.2.1 Propulsori pentru rachete

Pulberile de rachetă sunt sisteme complexe multicomponente în care fiecare substanță are propriul rol pentru a obține proprietățile specificate ale unui anumit tip de praf de pușcă. Principalele componente ale prafului de pușcă sunt nitrați de celuloză,care, atunci când sunt arse, eliberează cea mai mare cantitate de energie termică. Ele determină, de asemenea, proprietățile fizice și chimice ale prafului de pușcă. Să ne uităm la unele dintre componentele prafului de pușcă.

1. NITRAȚI DE CELULOZĂ , sau nitroceluloza, sunt obținute prin tratarea celulozei cu un amestec de acizi azotic și sulfuric. Această prelucrare se numește nitrare. Materii prime - celuloză(fibra) este o substanta larg raspandita in natura, din care sunt compuse aproape in intregime inul, canepa, bumbacul etc.

Nitrații de celuloză sunt o masă liberă. ei foarte inflamabilchiar şi dintr-o scânteie slabă. Arderea are loc datorită oxigenului conținut în grupele nitro și nu este necesară alimentarea externă cu oxigen. Cu toate acestea, utilizarea directă nitrocelulozaEste exclus ca combustibil pentru rachete, deoarece este imposibil să se efectueze o încărcare din acesta care arde conform unei legi strict definite. Chiar și după presare puternică, are mulți pori. Arderea sa are loc nu numai în exterior, ci și în interior, deoarece gazul inflamabil pătrunde prin porii din interior. prin urmare poate avea loc o explozie, capabil să distrugă motorul. Pentru a preveni acest lucru ei produc plastificare nitroceluloza, adică din aceasta se prepară o soluție solidă cu o compoziție omogenă, fără pori.

2. SOLVENTI-PLASTIFIZANTI nitroceluloza - nitroglicerină, nitroglicolși alte substanțe. Sunt a doua componentă principală a prafului de pușcă atât din punct de vedere al masei, cât și al rezervei de energie. Ele sunt adesea numite solvenți cu volatilitate scăzută, deoarece acestea nu sunt îndepărtate din soluție în timpul procesului de producție, ci rămân complet în compoziția prafului de pușcă.

NITROGLICERINĂ - o substanta formata in timpul nitrarii alcool trihidroxilic glicerină- amestec azotȘi acid sulfuric. Este un lichid uleios incolor.

Nitroglicerină - exploziv puternic. Explodează ușor la impact sau frecare. Arderea sa are loc datorită oxigenului conținut în grupele nitro. Deoarece există un exces de oxigen în molecula sa, o parte din oxigen trece la oxidarea suplimentară a nitrocelulozei, ceea ce duce la crestere generala rezerva de energie pentru combustibil solid. Cu o creștere a conținutului de nitroglicerină în pulberi creștenu numai ei indicatori energetici, dar de asemenea pericol de explozieȘi sensibilitatea la șoc. Pulberile de rachetă cu un conținut ridicat de nitroglicerină oferă o forță specifică ridicată.

Pentru plastificare nitrocelulozaPentru a facilita tehnologia de producție și pentru a crește timpul de depozitare și temperatura admisă a încărcăturilor, se folosesc și alți solvenți.

NITROGLICOL ca un exploziv mai puțin sensibil la stres mecanic. Se obține prin nitrare etilen glicol. Stoc oxigenexistă mai puțin în molecula sa decât în ​​moleculă nitroglicerina, prin urmare utilizați ca solvent înrăutățește nivelul de energie praf de puşcă

Cu exceptia nitroglicerinaȘi nitroglicolUneori se folosește un astfel de solvent nitroceluloza, Cum nitroguanidina.

3. PLASTIFIZANTI SUPLIMENTARE iar substanțele care reglează proprietățile energetice ale combustibilului sunt compatibile cu solvenții de bază. Conțin deloc sau foarte puțin activ oxigenşi de aceea sunt introduse în compoziţia prafului de puşcă în cantităţi mici pentru a nu reduce caracteristicile energetice ale acestora. Acestea includ substanțe precum dinitroluen,ftalat de dibutil, ftalat de dietil.

4. STABILIZATORI sunt introduse în compoziția prafului de pușcă pentru a le crește rezistența chimică. La depozitarea prafului de pușcă are loc descompunerea nitrocelulozacu educația oxizi de azot, care îi accelerează descompunerea în continuare, făcându-l exploziv. Stabilizatorii încetinesc descompunerea nitroceluloza, conectându-se cu proeminent oxizi de azot, le leagă, transformându-le în substanțe inactive din punct de vedere chimic.

5. SUBSTANȚE ÎMBUNĂTĂTORE A COMBUSTIEI POROKHOV , oferi accelerare, încetinisau stabilizareprocesul de ardere în camera motoarelor rachete cu combustibil solid. Acestea includ un număr mare de săruri sau oxizi ai diferitelor metale ( staniuSn , manganMn , zincZn , cromCr , conducePb , titanTi , potasiuK , bariuBa etc.).

6. ADITIVI TEHNOLOGICI ? substanţele care facilitează procesul de fabricare a prafului de puşcă sunt introduse în cele mai critice operaţiuni pt reducerea frecării și a tensiunilor asupra mașinilor. Aceștia joacă rolul de lubrifianți atât în ​​interiorul masei de combustibil, cât și între masă și unealtă. Pentru aceasta, creta este folosită pentru a reduce frecarea internă, vaselina și uleiul de transformator, grafit, stearat conducesi alte substante reducerea presiunii în timpul presarii. Sunt introduse în cantități mici.

Producția de pulberi de rachetă se realizează conform unui complex schema tehnologica folosind temperaturi și presiune ridicate. Sarcina de producție include producerea de încărcături de pulbere solide, omogene, care îndeplinesc o serie de cerințe stricte, dintr-un număr mare de substanțe care sunt eterogene din punct de vedere chimic și proprietăți fizice, precum și starea de agregare.

2.2.2 Agenți propulsori amestecați

Combustibilii compuși sunt mult mai simpli ca compoziție în comparație cu praful de pușcă. Acestea includ două sau trei, rareori patru componente. Să ne uităm la unele dintre ele.

1. LA FEL DE AGENTI OXIDANTI COMBUSTIBILE MIXTE De regulă, se folosesc sărurile acizilor anorganici - azotȘi clor. Caracteristica lor este procent ridicat de oxigen în moleculă. Toate sunt aproximativ jumătate de oxigen din greutate. În condiții normale sunt rezistente chimic, dar când sunt încălzite puternic capabil să se descompună odată cu eliberarea de oxigen liber.Toți agenții oxidanți solizi conțin, pe lângă oxigen, atomi de elemente chimice capabile de oxidare. Prin urmare, în timpul descompunerii acestor agenți oxidanți, parțial oxigense dovedește a fi asociat cu aceste elemente și gratuit oxigense eliberează semnificativ mai puțin decât este prezent în moleculă.

Cel mai comun agent oxidant combustibili solizi este PERCLORAT AMONIU . Această sare este o pulbere cristalină albă (incoloră) și se descompune atunci când este încălzită peste 150°C. 0C. În aer devine ușor umidificat. Sensibilă la impact și frecare, în special în prezența impurităților organice. Poate arde fără combustibil și poate exploda. Când este ars, nu emite solide, dar produsele sale de ardere conțin un gaz agresiv și destul de toxic - clorură de hidrogen (HCl), care, în prezența umidității, formează acid clorhidric cu acesta. Avantajele percloratului de amoniu sunt că are o temperatură scăzută de descompunere și se descompune numai în produse gazoase cu greutate moleculară mică, are higroscopicitate scăzută, este accesibil și ieftin.

Un alt agent oxidant este PERCLORAT DE POTASIU . Această sare se descompune la temperaturi peste 440°C 0C, nu hidratează în aer (nehigroscopic), nu arde sau explodează. Tot oxigenul conținut în compoziția sa este activ. Când este ars se eliberează solid- clorură de potasiu, care creează un nor dens de fum. Prezența clorurii de potasiu în produsele de ardere înrăutățește drastic proprietățile combustibililor pentru rachete, adică condițiile de tranziție a energiei termice în energie cinetică în duza motorului rachetei.

Un alt agent oxidant utilizat pe scară largă este NITRAT DE AMONIU (nitrat de amoniu), folosit și ca îngrășământ cu azot. Este o pulbere cristalină incoloră (albă). Se descompune la o temperatură de 243 0C. Capabil să ardă și să explodeze. În timpul arderii, se eliberează o cantitate mare de produse numai gazoase. Amestecuri cu substanțe organice sunt capabili de ardere spontană, astfel încât stocarea combustibililor pentru rachete pe baza acestuia reprezintă o problemă serioasă. Are proprietăți otrăvitoare.

Exemplele date nu epuizează lista posibililor oxidanți pentru motoarele de rachete cu combustibil solid, care pot fi utilizați, de exemplu, perclorati de litiu, nitrozilȘi nitroniu, dinitrat hidrazină si etc.

2. LIANTI COMBUSTIBILI ai combustibililor mixti - Acest compuși organici cu greutate moleculară mare sau polimeri. PolimeriAceștia sunt compuși ale căror molecule constau dintr-un număr foarte mare de unități elementare cu aceeași structură. Legăturile elementare sunt interconectate pentru a forma lanțuri lungi de structură liniară sau ramificată. Proprietățile unui polimer depind de structura chimică a unităților elementare, de numărul și de poziția relativă a acestora.

Mulți polimeri solizi sunt obținuți din substanțe lichide - monomeri, ale cărui molecule constau dintr-un număr relativ mic de atomi. Monomerii sunt capabili să se combine spontan în lanțuri lungi - polimeri? acest proces se numește polimerizare.

Pentru a accelera polimerizarea, sau întărirea, se folosesc niște substanțe speciale, numite iniţiatori, sau întăritori.

Mulți compuși cu molecule înalte sunt capabili să se amestece bine și să se lipească împreună cu pulberi (cu un agent oxidant cristalin și pulbere metalică), apoi se transformă într-o masă monolitică solidă după polimerizare. Când sunt încălziți, unii polimeri se înmoaie, devin vâscoși și, în această formă, pot se amestecă cu umpluturi, ținându-le ferm. În același timp, ele pot fi turnate în matrițe și pot primi taxe de combustibil. dimensiuni și forme specificate.

Pentru utilizare ca lianți combustibili, compuși sintetici precum cauciucuri, rășini și materiale plastice, și produse petroliere grele - asfalt si bitum. Compoziția și proprietățile produselor petroliere variază în limite foarte largi, precum și cerințele proprietăți mecanice sunt depozitate doar într-un interval mic de temperatură. De aceea substanțele sintetice sunt folosite mai des, având o compoziție mai constantă și proprietăți mecanice mai bune. În practică, se folosesc cauciucuri - POLIURETAN , BUTADIENE ȘiPOLISULFUR , rasini - POLIESTER , EPOXIC ȘIUree , precum și unele materiale plastice care conțin atomi azot, oxigen, sulfsau clor.

De bază defecterășini polimerice și materiale plastice ca lianți combustibili - elasticitate scăzutăȘi fragilitate crescută la temperaturi scăzute. Cauciucurile sintetice sunt în general lipsite de aceste dezavantaje.

3. METALELE PUDRATE pot fi adăugate combustibililor amestecați ca componentă combustibilă suplimentară. Cele metalice sunt potrivite pentru asta. beriliu, litiu, aluminiu, magneziu, precum și unii dintre compușii acestora. Ca urmare a introducerii acestor metale, creșterea rezervelor de energiecombustibil, adică împingerea specifică creștemotoare. În plus, aditivi metalici crește greutatea specifică a combustibilului, care îmbunătățește performanța motorului și a rachetei în ansamblu. Trebuie avut în vedere faptul că, cu cât conținutul de combustibil care conține metale este mai mare, cu atât temperatura produselor lor de ardere este mai mare. Aproape toți combustibilii mixți moderni conțin metale ca componente.

Cel mai eficient combustibil metalic este BERILIU , cu toate acestea, perspectivele de utilizare a beriliului sunt foarte limitate, deoarece acesta stocuri nesemnificativ, iar produsele de ardere sunt foarte otrăvitoare. Următorul cel mai eficient metal este LITIU . Utilizarea acestuia este îngreunată punct de topire foarte scăzut (+186 0C) și ardere spontană în aerîn stare topită. Cel mai comun și mai ieftin combustibil metalic este ALUMINIU . Utilizarea pulberii de aluminiu fin măcinate în combustibili amestecați nu este numai crește forța specificămotoare, dar și îmbunătățește fiabilitateaal lor lansași crește stabilitatea arderii combustibilului. MAGNEZIU Este rar folosit, deoarece produce o forță specifică scăzută în combustibili.

Pe lângă metalele pure, se studiază utilizarea compușilor acestora cu hidrogen (hidruri) ca substanțe combustibile suplimentare.

4. CATALISI SI ALTI ADITIVI se introduc in combustibili mixti in cantități miciPentru îmbunătățirea procesului de ardere(funingine, săruri ale unor metale), dândcombustibil proprietăți plastice(uleiuri vegetale, minerale și sintetice), îmbunătățind durata de valabilitate și stabilitatea compoziției ( ftalat de dietil, etil centralit), facilitând tehnologia de producție.

Tehnologia de fabricare a taxelor din combustibili amestecați include amestecarea componentelor combustibilului, turnarea și întărirea. ÎN proces general Producția de combustibili mixți este mai simplă decât cea a prafului de pușcă, totuși, atunci când se produc încărcături de dimensiuni mari, trebuie să depășească mari dificultăți tehnologice.

Bibliografie

combustibil pentru rachete oxidant

Folosit resurse electronice:

1. „Propulsoare de rachete ale rachetelor balistice intercontinentale moderne”.

. A.V. Karpenko „Din istoria rachetelor cu combustibil solid”.

. Wikipedia (enciclopedie liberă).

Îndrumare

Ai nevoie de ajutor pentru a studia un subiect?

Specialiștii noștri vă vor consilia sau vă vor oferi servicii de îndrumare pe teme care vă interesează.
Trimiteți cererea dvs indicând subiectul chiar acum pentru a afla despre posibilitatea de a obține o consultație.

"... Și nu este nimic nou sub soare"

(Eclesiastul 1:9).
Despre combustibili, rachete, motoare rachete a fost scris, se scrie și va continua să fie scris.

Una dintre primele lucrări asupra carburanților lichizi pentru motorul rachetei poate fi considerată cartea lui V.P. Glushko" Combustibil lichid pentru motoarele cu reacție”, publicată în 1936.

Mi s-a părut interesant subiectul și legat de mine fosta specialitateși studiind la o universitate, mai ales că fiul meu cel mic a „târât-o”: „Șefule, hai să frământăm care este firul și să-l dăm, iar dacă ești leneș, apoi noi înșine— Să ne dăm seama. Se pare că nu-mi dau pace.

Chiar vreau să arunc în aer motorul rachetei în mod corespunzător.

Ne vom „înțelege” împreună, sub supravegherea strictă a părinților. Mâinile și picioarele trebuie să fie intacte, în special străinii.

Un parametru important este coeficientul de exces de oxidant (notat prin grecescul „α” cu indicele „ok.”) și raportul de masă al componentelor Km.

Km=(dmok./dt)/(dmg../dt), adică raportul dintre debitul masic al oxidantului și debitul masic al combustibilului. Este specific pentru fiecare combustibil. În mod ideal, este raportul stoichiometric oxidant și combustibil, de ex. arată câte kg de oxidant sunt necesare pentru a oxida 1 kg de combustibil. Cu toate acestea, valorile reale diferă de cele ideale. Raportul dintre Km real și ideal este coeficientul de exces de oxidant.

De regulă, α este de cca.<=1. И вот почему. Зависимости Tk(αок.) и Iуд.(αок.) нелинейны и для многих топлив последняя имеет максимум при αок. не при стехиометрическом соотношении компонентов, т.е макс. значения Iуд. получаются при некотором снижении количества окислителя по отношению к стехиометрическому. Ещё немного терпения, т.к. не могу обойти понятие: . Это пригодится и в статье, и в повседневной жизни.

Pe scurt, entalpia este energie. Două aspecte ale acestui articol sunt importante:
Entalpia termodinamică- cantitatea de energie cheltuită pentru formarea unei substanțe din elementele chimice inițiale. Pentru substanțele formate din molecule identice (H 2 , O 2 etc.), este egal cu zero.
Entalpia de ardere- are sens numai dacă are loc o reacție chimică. În cărțile de referință puteți găsi valori ale acestei cantități obținute experimental în condiții normale. Cel mai adesea, pentru combustibili aceasta este oxidarea completă într-un mediu cu oxigen, pentru oxidanți este oxidarea hidrogenului cu un anumit oxidant. În plus, valorile pot fi atât pozitive, cât și negative, în funcție de tipul de reacție.

„Suma entalpiei termodinamice și a entalpiei de ardere se numește entalpia totală a substanței.

Cerințe pentru ZhRT:
-ca sursa de energie;
-ca substanta ce trebuie folosita (la acest nivel de dezvoltare tehnologica) pentru racirea motoarelor rachete si pompelor de pompare, uneori pentru presurizarea rezervoarelor cu motoare rachete, asigurandu-i volum (tancuri rachete pe etape) etc.;
-cu privire la o substanță din afara motorului rachetei, adică în timpul depozitării, transportului, realimentării, testării, siguranței mediului etc.

Această gradație este relativ arbitrară, dar în principiu reflectă esența. Voi denumi aceste cerințe după cum urmează: nr. 1, nr. 2, nr. 3. Cineva poate adăuga la listă în comentarii.
Aceste cerințe sunt un exemplu clasic care „trage” creatorii RD în direcții diferite:

# Din punctul de vedere al sursei de energie LRE (nr. 1)

Acestea. trebuie să obțineți max. Iud. Nu voi deranja mai mult pe toată lumea, în general:

Cu alți parametri importanți pentru Nr. 1, ne interesează R și T (cu toți indicii).
Trebuie sa: greutatea moleculară a produselor de ardere a fost minimă, iar conținutul de căldură specifică a fost maxim.

# Din punctul de vedere al proiectantului vehiculului de lansare (nr. 2):

TC-urile trebuie să aibă densitate maximă, mai ales în primele etape de rachete, deoarece sunt cele mai voluminoase și au cele mai puternice propulsoare, cu un debit mare pe secundă. Evident, acest lucru nu este în concordanță cu cerința nr. 1.

# Din sarcinile operaționale importante (nr. 3):

Stabilitatea chimică a TC;
- ușurința realimentării, depozitării, transportului și fabricației;
- siguranța mediului (în întreg „domeniul” de aplicare), și anume toxicitatea, costul de producție și transport etc. și siguranță în timpul funcționării RD (pericol de explozie).

Pentru mai multe detalii, vezi „Saga combustibililor pentru rachete – cealaltă față a monedei”.

Sper că nimeni nu a adormit încă? Simt că vorbesc singur. În curând despre alcool, rămâneți pe fază!

Desigur, acesta este doar vârful aisbergului. Există, de asemenea, cerințe suplimentare aici, din cauza cărora ar trebui să căutați CONSENSE și COMPROMIS. Una dintre componente trebuie să aibă proprietăți satisfăcătoare (de preferință excelente) de răcire, deoarece la acest nivel de tehnologie, este necesar să se răcească arzatorul și duza, precum și să se protejeze secțiunea critică a motorului cu reacție:

Fotografia arată duza motorului de rachetă cu propulsie lichidă XLR-99: o trăsătură caracteristică de design a motoarelor rachete cu propulsie lichidă americane din anii 50-60 este clar vizibilă - o cameră tubulară:

De asemenea, este necesar (de regulă) să utilizați una dintre componente ca fluid de lucru pentru turbina turbocompresorului:

Pentru componentele combustibilului, „tensiunea vaporilor saturați este de mare importanță (în general, presiunea la care un lichid începe să fiarbă la o anumită temperatură, acest parametru influențează foarte mult proiectarea pompelor și greutatea rezervoarelor.”/ S.S. Fakas/

Un factor important este agresivitatea TC față de materialele (CM) ale motorului rachetei cu combustibil lichid și rezervoarele pentru depozitarea acestora.
Dacă păcurele sunt foarte „dăunătoare” (cum sunt unii oameni), atunci inginerii trebuie să cheltuiască bani pentru o serie de măsuri speciale pentru a-și proteja structurile de combustibil.

Clasificarea gazului lichid se bazează cel mai adesea pe presiunea vaporilor saturați sau, mai simplu spus, pe punctul de fierbere la presiune normală.

Componente cu punct de fierbere ridicat ale combustibilului lichid.

Astfel de motoare rachete lichide pot fi clasificate ca multi-combustibil.
Un motor de rachetă cu propulsie lichidă care utilizează combustibil din trei componente (fluor+hidrogen+litiu) a fost dezvoltat în.

Combustibilii binari constau dintr-un oxidant și un combustibil.
Motor cu combustibil lichid Bristol Siddeley BSSt.1 Stentor: motor cu combustibil lichid din două componente (H2O2 + kerosen)

Agenti oxidanti

Oxigen

Formula chimică-O 2 (dioxigen, denumire americană Oxygen-OX).
Motoarele rachete cu propulsie lichidă folosesc oxigen lichid, nu oxigen gazos - Oxigen lichid (LOX - pe scurt și totul este clar).
Greutatea moleculară (pentru o moleculă) este de 32 g/mol. Pentru iubitorii de precizie: masa atomica (masa molara) = 15,99903;
Densitate = 1,141 g/cm³
Punct de fierbere=90,188K (−182,96°C)

Din punct de vedere chimic, este un agent oxidant ideal. A fost folosită în primele rachete balistice ale FAA și omologii săi americani și sovietici. Dar punctul său de fierbere nu se potrivea armatei. Intervalul necesar de temperatură de funcționare este de la –55°C la +55°C (timp lung de pregătire pentru lansare, timp scurt petrecut în serviciul de luptă).

Corozivitate foarte scăzută. Producția a fost stăpânită de mult timp, costul este mic: mai puțin de 0,1 dolari (după părerea mea, de câteva ori mai ieftin decât un litru de lapte).
Defecte:

Criogenic - răcirea și realimentarea constantă sunt necesare pentru a compensa pierderile înainte de lansare. De asemenea, poate strica și alte TC (kerosen):

În fotografie: ușile dispozitivelor de protecție ale stației de andocare automată de alimentare cu kerosen (ZU-2), cu 2 minute înainte de sfârșitul ciclogramei la efectuarea operației CLOSE CHECKER nu s-a închis complet din cauza înghețului. În același timp, din cauza givrării, semnalul despre părăsirea TUA din lansator nu a trecut. Lansarea a avut loc a doua zi.

Unitatea de umplere cu oxigen lichid RB a fost scoasă de pe roți și instalată pe fundație.

Este dificil să utilizați duza motorului CS și rachetă lichidă ca răcitor.

„ANALIZA EFICIENȚEI UTILIZĂRII OXIGENULUI CA RĂCITOR PENTRU CAMERA DE MOTOR DE RACHETE LICHID” SAMOSHKIN V.M., VASYANINA P.YU., Universitatea Aerospațială de Stat din Siberia, numită după Academicianul M.F. Reșetnyova

Acum toată lumea studiază posibilitatea utilizării oxigenului suprarăcit sau a oxigenului într-o stare asemănătoare nămolului, sub forma unui amestec de faze solide și lichide ale acestei componente. Priveliștea va fi aproximativ aceeași cu a acestui frumos nămol de gheață din golful din dreapta Shamora:

Imaginează-ți: în loc de H 2 O, imaginează-ți LCD (LOX).

Îndulcirea va crește densitatea globală a oxidantului.

Un exemplu de răcire (suprarăcire) a rachetei balistice R-9A: pentru prima dată, s-a decis utilizarea oxigenului lichid suprarăcit ca oxidant într-o rachetă, ceea ce a făcut posibilă reducerea timpului total de pregătire a rachetei pentru lansare și crește gradul de pregătire pentru luptă.

Notă: Din anumite motive, celebrul scriitor Dmitri Konanykhin s-a aplecat (aproape „înfundat”) pe Elon Musk pentru aceeași procedură.
Cm:

Ozon-O 3

Masa moleculara=48 amu, masa molara=47,998 g/mol
Densitatea lichidului la -188 °C (85,2 K) este de 1,59 (7) g/cm³
Densitatea ozonului solid la -195,7 °C (77,4 K) este de 1,73(2) g/cm³
Punct de topire -197,2(2) °C (75,9 K)

Inginerii s-au luptat mult timp cu el, încercând să-l folosească ca oxidant cu energie ridicată și, în același timp, prietenos cu mediul în tehnologia rachetelor.

Energia chimică totală eliberată în timpul reacției de ardere care implică ozonul este cu aproximativ un sfert mai mare decât pentru oxigenul simplu (719 kcal/kg). În consecință, Iud va fi mai mare. Ozonul lichid are o densitate mai mare decât oxigenul lichid (1,35 față de 1,14 g/cm³, respectiv), iar punctul său de fierbere este mai mare (-112 °C și respectiv -183 °C).

Până acum, un obstacol de netrecut este instabilitatea chimică și explozivitatea ozonului lichid cu descompunerea lui în O și O2, în care apare o undă de detonare care se mișcă cu o viteză de aproximativ 2 km/s și o presiune de detonare distructivă de peste 3 107 dine. Se dezvoltă /cm2 (3 MPa), ceea ce face ca utilizarea ozonului lichid să fie imposibilă cu nivelul actual de tehnologie, cu excepția utilizării amestecurilor stabile de oxigen-ozon (până la 24% ozon). Avantajul unui astfel de amestec este, de asemenea, un impuls specific mai mare pentru motoarele cu hidrogen comparativ cu motoarele cu ozon-hidrogen. Astăzi, astfel de motoare de înaltă eficiență precum RD-170, RD-180, RD-191, precum și motoarele de accelerare în vid, au atins parametrii Isp apropiati de valorile maxime, iar pentru creșterea eficienței mai rămâne o singură variantă, legată de trecerea la noi tipuri de combustibil .

Acid azotic-HNO3

Stare - lichid la nr.
Masa molara 63,012 g/mol (nu conteaza ce folosesc sau masa moleculara - nu schimba punctul)
Densitate = 1,513 g/cm³
T. topitură = -41,59 °C, T. fierbe.=82,6 °C

HNO3 are o densitate mare, cost redus, este produs în cantități mari, este destul de stabil, inclusiv la temperaturi ridicate și este rezistent la foc și la explozie. Principalul său avantaj față de oxigenul lichid este punctul său de fierbere ridicat și, prin urmare, capacitatea de a fi depozitat pe termen nelimitat fără nicio izolație termică. Molecula de acid azotic HNO 3 este un agent oxidant aproape ideal. Conține un atom de azot și o „jumătate” moleculă de apă ca „balast”, iar doi atomi și jumătate de oxigen pot fi utilizați pentru a oxida combustibilul. Dar nu era acolo! Acidul azotic este o substanță atât de agresivă încât reacționează continuu cu el însuși - atomii de hidrogen sunt despărțiți dintr-o moleculă de acid și se alătură celor vecine, formând agregate fragile, dar extrem de active din punct de vedere chimic. Chiar și cele mai rezistente clase de oțel inoxidabil sunt distruse lent de acidul azotic concentrat (ca urmare, un „jeleu” gros verzui, un amestec de săruri metalice, se formează în partea de jos a rezervorului). Pentru a reduce activitatea corozivă, la acidul azotic au început să fie adăugate diferite substanțe, doar 0,5% acid fluorhidric reduce de zece ori viteza de coroziune a oțelului inoxidabil.

Pentru a crește pulsul de șoc, la acid se adaugă dioxid de azot (NO 2). Adăugarea de dioxid de azot la acid leagă apa care intră în oxidant, ceea ce reduce activitatea coroziva a acidului, crește densitatea soluției, ajungând la maximum 14% NO 2 dizolvat. Americanii au folosit această concentrare pentru rachetele lor militare.

Căutăm recipiente potrivite pentru acid azotic de aproape 20 de ani. Este foarte dificil să selectați materiale de construcție pentru rezervoare, țevi și camere de ardere ale motoarelor de rachete cu combustibil lichid.

Opțiunea de oxidant care a fost aleasă în SUA este cu 14% dioxid de azot. Dar cercetătorii noștri de rachete au acționat diferit. A fost necesar să ajungă din urmă cu orice preț cu Statele Unite, așa că oxidanții de marcă sovietică - AK-20 și AK-27 - conțineau 20 și 27% tetroxid.

Fapt interesant:În primul avion de luptă cu rachete sovietic BI-1, acidul azotic și kerosenul au fost folosite pentru zbor.

Rezervoarele și țevile trebuiau să fie făcute din metal Monel: un aliaj de nichel și cupru, care a devenit un material structural foarte popular printre oamenii de știință în rachete. Rublele sovietice au fost fabricate aproape 95% din acest aliaj.

Dezavantaje: „muck” tolerabil. Coroziv activ. Impulsul specific nu este suficient de mare. În prezent, aproape niciodată nu este folosit în forma sa pură.

Tetroxid de azot-AT (N 2 O 4)

Masa molara=92,011 g/mol
Densitate = 1,443 g/cm³

„A preluat ștafeta” de la acidul azotic din motoarele militare. Este autoinflamabil cu hidrazină și UDMH. Punct de fierbere scăzut, dar poate fi păstrat pentru o perioadă lungă de timp dacă se acordă o atenție deosebită.

Dezavantaje: același lucru urât ca HNO 3, dar cu propriile sale ciudații. Se poate descompune în oxid nitric. Toxic. Impuls specific scăzut. Agentul de oxidare AK-NN a fost și este adesea folosit. Este un amestec de acid azotic și tetroxid de azot, numit uneori „acid azotic fumant roșu”. Cifrele indică procentul de N 2 O 4.

Acești oxidanți sunt utilizați în principal în motoarele de rachete militare și motoarele de rachete pentru nave spațiale datorită proprietăților lor: durabilitate și autoaprindere. Combustibilii tipici pentru AT sunt UDMH și hidrazina.

Fluor-F 2

Masa atomică = 18,998403163 a. e.m. (g/mol)
Masa molară a lui F2, 37,997 g/mol
Punct de topire=53,53 K (−219,70 °C)
Punct de fierbere = 85,03 K (−188,12 °C)
Densitate (pentru fază lichidă), ρ=1,5127 g/cm³

Chimia fluorului a început să se dezvolte în anii 1930, mai ales rapid în timpul celui de-al Doilea Război Mondial din 1939-45 și după acesta în legătură cu nevoile industriei nucleare și ale tehnologiei rachetelor. Denumirea „Fluor” (din grecescul phthoros – distrugere, moarte), propusă de A. Ampere în 1810, este folosită numai în limba rusă; în multe țări numele este acceptat "fluor". Este un excelent agent de oxidare din punct de vedere chimic. Oxigenează oxigenul, apa și practic totul. Calculele arată că ISP teoretic maxim poate fi obținut pe perechea F2-Be (beriliu) - aproximativ 6000 m/s!

Super? Păcat, nu „super”...

Nu ți-ai dori un astfel de oxidant inamicului tău.
Extrem de coroziv, toxic, predispus la explozii la contactul cu materiale oxidante. Criogenic. Orice produs de ardere are, de asemenea, aproape aceleași „păcate”: sunt teribil de corozive și toxice.

Măsuri de siguranță. Fluorul este toxic, concentrația sa maximă admisă în aer este de aproximativ 2·10-4 mg/l, iar concentrația maximă admisă la expunere timp de cel mult 1 oră este de 1,5·10-3 mg/l.

Motorul rachetă 8D21 cu propulsie lichidă care folosește perechea fluor + amoniac a dat un impuls specific la nivelul de 4000 m/s.
Pentru perechea F 2 + H 2 rezultă Isp = 4020 m/s!
Problemă: fluorură de hidrogen HF în evacuare.

Poziția de pornire după lansarea unui astfel de „motor energetic”?
O baltă de metale lichide și alte obiecte chimice și organice dizolvate în acid fluorhidric!
H2+2F=2HF, la temperatura camerei există sub forma unui dimer H2F2.

Se amestecă cu apă în orice proporție pentru a forma acid fluorhidric. Și utilizarea sa în motoarele de rachete ale navelor spațiale nu este realistă din cauza complexității mortale a stocării și a efectului distructiv al produselor de combustie.

Același lucru este valabil și pentru alți halogeni lichizi, de exemplu, clorul.

Un motor de rachetă cu propulsie lichidă cu hidrogen fluor cu o forță de 25 de tone pentru a echipa ambele trepte ale acceleratorului de rachetă ar fi trebuit să fie dezvoltat în V.P. Glushko bazat pe un motor de rachetă uzat cu propulsor lichid, cu o tracțiune de 10 tone, folosind combustibil fluoroamoniac (F 2 + NH 3).

Apă oxigenată-H202.

Am menționat-o mai sus la combustibilii monocomponent.

Walter HWK 109-507: avantaje în simplitatea designului motorului rachetă. Un exemplu izbitor de astfel de combustibil este peroxidul de hidrogen.

Alles: lista cu agenți oxidanți mai mult sau mai puțin reali este completă. Mă concentrez pe HCl O 4. Ca agenți oxidanți independenți pe bază de acid percloric, singurii de interes sunt: ​​monohidratul (H 2 O + ClO 4) - o substanță solidă cristalină și dihidratul (2HO + HClO 4) - un lichid dens vâscos. Acidul percloric (care, din cauza Isp, în sine este nepromițător), prezintă interes ca aditiv pentru oxidanți, garantând fiabilitatea autoaprinderii combustibilului.

Agenții oxidanți pot fi clasificați după cum urmează:

Lista finală (cel mai des folosită) de oxidanți împreună cu combustibili reali:

Notă: dacă doriți să convertiți o anumită opțiune de impuls în alta, puteți utiliza o formulă simplă: 1 m/s = 9,81 s.

Spre deosebire de ei, avem altele inflamabile.

Inflamabil

Principalele caracteristici ale propulsoarelor lichide bicomponente la pк/pa=7/0,1 MPa

Pe baza compoziției lor fizice și chimice, acestea pot fi împărțite în mai multe grupuri:

Combustibili de hidrocarburi.
Hidrocarburi cu greutate moleculară mică.
Substanțe simple: atomice și moleculare.

Pentru acest subiect, până acum doar hidrogenul (Hidrogeniul) prezintă interes practic.
În acest articol nu voi lua în considerare Na, Mg, Al, Bi, He, Ar, N 2, Br 2, Si, Cl 2, I 2 etc.
Combustibili de hidrazină („putitori”).

Treziți-vă, somnoroși - am ajuns deja la alcool (C2H5OH).

Căutarea combustibilului optim a început odată cu dezvoltarea de către entuziaști a motoarelor de rachetă cu combustibil lichid. Primul combustibil utilizat pe scară largă a fost etanol), folosit în primul
Rachetele sovietice R-1, R-2, R-5 („moștenirea” FAU-2) și pe Vergeltungswaffe-2 însuși.

Mai precis, o soluție de alcool etilic 75% (etanol, alcool etilic, metil carbinol, alcool de vin sau alcool, adesea colocvial simplu „alcool”) - alcool monohidric cu formula C 2 H 5 OH (formula empirică C 2 H 6 O ), o altă variantă: CH3-CH2-OH
Acest combustibil două neajunsuri serioase, care, evident, nu se potrivea armatei: performanță energetică scăzută și.

Susținătorii unui stil de viață sănătos (alcoolfobi) au încercat să rezolve a doua problemă cu ajutorul alcoolului furfurilic. Este un lichid otrăvitor, mobil, transparent, uneori gălbui (până la maro închis), care devine roșu în timp când este expus la aer. BARBARI!

Chim. formula: C4H3OCH2OH, Rat. formula: C5H6O2. Slam dezgustător Nu este potrivit pentru băut.

Grupa de hidrocarburi.

Kerosenul

Formula condiționată C 7,2107 H 13,2936
Un amestec inflamabil de hidrocarburi lichide (de la C 8 la C 15) cu un punct de fierbere în intervalul 150-250 ° C, transparent, incolor (sau ușor gălbui), ușor uleios la atingere
densitate - de la 0,78 la 0,85 g/cm³ (la o temperatură de 20°C);
vâscozitate - de la 1,2 – 4,5 mm²/s (la o temperatură de 20°C);
punctul de aprindere - de la 28°C la 72°C;
putere calorică - 43 MJ/kg.

Părerea mea: nu are rost să scriu despre masa molară exactă

Kerosenul este un amestec de diferite hidrocarburi, motiv pentru care apar fracții înfricoșătoare (în formula chimică) și un punct de fierbere „untat”. Combustibil convenabil cu punct de fierbere ridicat. A fost folosit de mult timp și cu succes în întreaga lume în motoare și aviație. Pe asta mai zboară aeronavele Soyuz. Toxicitate scăzută (nu recomand insistent băutul), stabil. Totuși, kerosenul este periculos și dăunător sănătății (consum oral).
Ministerul Sănătății este categoric împotrivă!
Poveștile soldaților: bune pentru a scăpa de cele urâte.

Cu toate acestea, necesită și o manipulare atentă în timpul funcționării:

Avantaje semnificative: relativ ieftin, stăpânit în producție. Perechea kerosen-oxigen este ideală pentru prima etapă. Impulsul său specific pe sol este de 3283 m/s, gol 3475 m/s. Defecte. Densitate relativ scăzută.

Kerosenul rachetei americane Rocket Propellant-1 sau Refined Petroleum-1

Relativ a fost.
Pentru a crește densitatea, liderii în explorarea spațiului au dezvoltat syntin (URSS) și RJ-5 (SUA).
.

Kerosenul are tendința de a depune depuneri de gudron în linii și calea de răcire, ceea ce afectează negativ răcirea. Ei se concentrează pe această calitate proastă a lui.
Motoarele cu kerosen au fost cele mai dezvoltate în URSS.

O capodoperă a inteligenței umane și a ingineriei, „perla” noastră RD-170/171:

Acum, termenul „combustibil cu hidrocarburi” a devenit un nume mai corect pentru combustibilii pe bază de kerosen, deoarece din kerosen, care a fost ars în lămpi cu kerosen sigure de I. Lukasiewicz și J. Zech, UVG-ul folosit „a dispărut” foarte mult.

De fapt, Roscosmos dă dezinformare:

După ce componentele de combustibil sunt pompate în rezervoarele sale - naftil (combustibil pentru rachete)), oxigen lichefiat și peroxid de hidrogen, sistemul de transport spațial va cântări mai mult de 300 de tone (în funcție de modificarea vehiculului de lansare.

Hidrocarburi cu greutate moleculară mică

Metan-CH4

Masă molară: 16,04 g/mol
Densitate gaz (0 °C) 0,7168 kg/m³;
lichid (−164,6 °C) 415 kg/m³
Temperatura de topire = -182,49 °C
Bp = -161,58 °C

Acum este considerat de toată lumea un combustibil promițător și ieftin, ca alternativă la kerosen și hidrogen.
Designer-șef Vladimir Chvanov:

Impulsul specific al unui motor GNL este mare, dar acest avantaj este compensat de faptul că combustibilul metan are o densitate mai mică, astfel încât avantajul energetic total este nesemnificativ. Din punct de vedere al designului, metanul este atractiv. Pentru a elibera cavitățile motorului, trebuie doar să treceți printr-un ciclu de evaporare - adică motorul este mai ușor eliberat de reziduurile de produs. Din acest motiv, combustibilul metan este mai acceptabil din punctul de vedere al creării unui motor reutilizabil și a unei aeronave reutilizabile.

Ieftin, comun, stabil, scăzut de toxicitate. În comparație cu hidrogenul, are un punct de fierbere mai mare, iar impulsul specific asociat cu oxigenul este mai mare decât cel al kerosenului: aproximativ 3250-3300 m/s pe pământ. Nu este un răcitor rău.

Defecte. Densitate scăzută (jumătate din cea a kerosenului). În unele moduri de ardere, se poate descompune odată cu eliberarea de carbon în faza solidă, ceea ce poate duce la o scădere a impulsului din cauza fluxului în două faze și la o deteriorare bruscă a modului de răcire în cameră din cauza depunerii de funingine pe pereții camerei de ardere. Recent, s-au desfasurat activitati active de cercetare si dezvoltare in domeniul utilizarii acestuia (alaturi de propan si gaze naturale), chiar si in directia modificarii gazelor existente. LRE (în special, s-au efectuat astfel de lucrări).

Deja în 2016, Roscosmos a început dezvoltarea unei centrale electrice cu gaz natural lichefiat.

Sau „Kinder Surpeis”, de exemplu: motorul American Raptor de la Space X:

Acești combustibili includ propanul și gazul natural. Principalele lor caracteristici ca combustibili sunt apropiate (cu excepția densității mai mari și a punctului de fierbere mai mare) de hidrocarburi. Și există aceleași probleme la utilizarea lor.

-H 2 (Lichid: LH 2) este poziţionat separat între combustibili.

Masa molară a hidrogenului este de 2016 g/mol sau aproximativ 2 g/mol.
Densitate (la nr.)=0,0000899 (la 273 K (0 °C)) g/cm³
Punct de topire = 14,01 K (-259,14 °C);
Punct de fierbere=20,28K (-252,87 °C);

Utilizarea perechii LOX-LH 2 a fost propusă de Tsiolkovsky, dar implementată de alții:

Din punct de vedere al termodinamicii, H 2 este un fluid de lucru ideal atât pentru motorul cu propulsie lichidă în sine, cât și pentru turbina TNA. Un lichid de răcire excelent, atât în ​​stare lichidă, cât și în stare gazoasă. Acest din urmă fapt face posibil să nu vă temeți în mod deosebit de fierberea hidrogenului în calea de răcire și să folosiți hidrogenul gazeificat în acest mod pentru a conduce pompa.

Această schemă este implementată în Aerojet Rocketdyne RL-10 - pur și simplu un motor superb (din punct de vedere ingineresc):

Analogul nostru ( chiar mai bine, deoarece mai tânăr): RD-0146 (D, DM) - un motor de rachetă cu propulsie lichidă, fără gaz, dezvoltat de Biroul de proiectare a automatelor chimice din Voronezh.

Deosebit de eficient cu o duză din material Grauris. Dar încă nu zboară

Acest TC oferă un impuls specific ridicat - atunci când este asociat cu oxigen, 3835 m/s.

Aceasta este cea mai mare cifră dintre cele utilizate efectiv. Acești factori determină interesul puternic pentru acest combustibil. Ecologic, la „ieșire” în contact cu O 2: apă (vapori de apă). Rechizite comune, practic nelimitate. Stăpânit în producție. Non-toxic. Cu toate acestea, există o mulțime de muscă în unguentul din acest butoi de miere.

1. Densitate extrem de scăzută. Toată lumea a văzut rezervoarele uriașe de hidrogen ale vehiculului de lansare Energia și ale navetei spațiale. Datorită densității scăzute, se aplică (de regulă) la etapele superioare ale vehiculului de lansare.

În plus, densitatea scăzută reprezintă o provocare dificilă pentru pompe: pompele de hidrogen sunt în mai multe etape pentru a asigura debitul de masă necesar fără cavitație.

Din același motiv, este necesar să instalați așa-numitul unități de pompare de amplificare a combustibilului (FPU) imediat în spatele dispozitivului de admisie din rezervoare, pentru a ușura viața pompei principale de combustibil.

Pompele de hidrogen necesită, de asemenea, o viteză de rotație semnificativ mai mare a pompei pentru o funcționare optimă.

2. Temperatură scăzută. Combustibil criogenic. Înainte de realimentare, este necesar să răciți (și/sau să suprarăciți) rezervoarele și întregul tract timp de mai multe ore. Tancuri LV "Falocn 9FT" - o privire din interior:

Mai multe detalii despre „surprize”:
„MODELARE MATEMATICĂ A PROCESELOR DE TRANSFER DE CĂLDURĂ ȘI MASĂ ÎN SISTEME DE HIDROGEN” N0R V.A. Gordeev V.P. Firsov, A.P. Gnevashev, E.I. Postoyuk
FSUE „GKNPTs im. M.V. Hrunichev, KB „Saliut”; „Institutul de Aviație din Moscova (Universitatea Tehnică de Stat)

Lucrarea descrie principalele modele matematice ale proceselor de transfer de căldură și masă în rezervorul și liniile de hidrogen ale etapei superioare oxigen-hidrogen 12KRB. Au fost identificate anomalii în furnizarea de hidrogen la motoarele cu combustibil lichid și a fost propusă descrierea lor matematică. Modelele au fost testate în timpul testelor pe banc și în zbor, ceea ce a făcut posibilă utilizarea lor pentru a prezice parametrii etapelor superioare seriale ale diferitelor modificări și a lua deciziile tehnice necesare pentru a îmbunătăți sistemele pneumohidraulice.

Punctul de fierbere scăzut face dificilă pomparea în rezervoare și depozitarea acestui combustibil în rezervoare și depozite.

3. Hidrogenul lichid are unele proprietăți ale unui gaz:

Coeficient de compresibilitate (pv/RT) la 273,15 K: 1,0006 (0,1013 MPa), 1,0124 (2,0266 MPa), 1,0644 (10,133 MPa), 1,134 (20,266 MPa), 1,277 (40,532 MPa);
Hidrogenul poate fi în stări orto și para. Ortohidrogenul (o-H2) are o orientare paralelă (același semn) a spinurilor nucleare. Para-hidrogen (p-H2)-antiparalel.

La temperaturi normale și ridicate, H2 (hidrogen normal, n-H2) este un amestec de 75% orto și 25% para modificări, care se pot transforma reciproc unul în celălalt (transformare orto-para). Când o-H2 este transformat în p-H2, căldura este eliberată (1418 J/mol).

Toate acestea impun dificultăți suplimentare în proiectarea conductelor, a motoarelor cu combustibil lichid, a pompelor, a programelor de funcționare și în special a pompelor.

4. Hidrogenul gazos se răspândește mai repede decât alte gaze în spațiu, trece prin pori mici, iar la temperaturi ridicate pătrunde relativ ușor în oțel și în alte materiale. H 2g are o conductivitate termică ridicată, egală cu 0,1717 W/(m*K) la 273,15 K și 1013 hPa (7,3 în raport cu aerul).

Hidrogenul in stare normala la temperaturi scazute este inactiv fara incalzire reactioneaza doar cu F 2 si in lumina cu Cl 2. Hidrogenul reacţionează mai activ cu nemetale decât cu metalele. Reacționează cu oxigenul aproape ireversibil, formând apă cu degajarea a 285,75 MJ/mol de căldură;

5. Hidrogenul formează hidruri cu metale alcaline și alcalino-pământoase, elemente din grupele III, IV, V și VI ale tabelului periodic, precum și cu compuși intermetalici. Hidrogenul reduce oxizii și halogenurile multor metale la metale, iar hidrocarburile nesaturate la cele saturate (vezi).
Hidrogenul își renunță foarte ușor electronul. În soluție, se desprinde sub formă de proton din mulți compuși, determinând proprietățile lor acide. În soluții apoase, H+ formează un ion de hidroniu H 3 O cu o moleculă de apă Făcând parte din moleculele diferiților compuși, hidrogenul tinde să formeze o legătură de hidrogen cu multe elemente electronegative (F, O, N, C, B, Cl,). S, P).

6. Pericol de incendiu și explozie. Nu este nevoie să-l murați: toată lumea cunoaște amestecul exploziv.
Un amestec de hidrogen și aer explodează de la cea mai mică scânteie în orice concentrație - de la 5 la 95 la sută.

Este impresionant motorul principal al navetei spațiale (SSME)?

Acum estimați-i costul!
Probabil, după ce au văzut acest lucru și după ce au calculat costurile (costul punerii pe orbită a 1 kg de sarcină utilă), legiuitorii și cei care conduc bugetul SUA și NASA în special... au decis „ei bine, dă-o dracu”.
Și îi înțeleg - vehiculul de lansare Soyuz este atât mai ieftin, cât și mai sigur, iar utilizarea RD-180/181 elimină multe dintre problemele vehiculelor de lansare americane și economisește semnificativ banii contribuabililor din cea mai bogată țară din lume.

Cel mai bun motor rachetă este unul pe care îl poți face/cumpăra care să aibă forța pe care o dorești (nici prea mult sau prea puțin) și să fie suficient de eficient (impuls specific, presiunea camerei de ardere) pentru a costa să nu devină prea greu pentru tine. /Philip Terekhov@lozga

Motoarele cu hidrogen sunt cele mai dezvoltate din SUA.
Acum suntem poziționați pe locul 3-4 în „Clubul Hidrogenului” (după Europa, Japonia și China/India).

Voi menționa separat hidrogenul solid și metalic.

Hidrogenul solid cristalizează într-o rețea hexagonală (a = 0,378 nm, c = 0,6167 nm), la nodurile căreia se află molecule de H 2 legate între ele prin forțe intermoleculare slabe; densitate 86,67 kg/m³; C° 4,618 J/(mol*K) la 13 K; dielectric. La presiuni de peste 10.000 MPa, este de așteptat o tranziție de fază cu formarea unei structuri construite din atomi și care posedă proprietăți metalice. Posibilitatea supraconductivității „hidrogenului metalic” a fost prezisă teoretic.

Hidrogenul solid este starea solidă de agregare a hidrogenului.
Punct de topire -259,2 °C (14,16 K).
Densitate 0,08667 g/cm³ (la -262 °C).
Masă albă asemănătoare zăpezii, cristale de sistem hexagonal.

Chimistul scoțian J. Dewar a fost primul care a obținut hidrogen în stare solidă în 1899. Pentru a face acest lucru, a folosit o mașină de răcire regenerativă bazată pe .

Problema este cu el. Se pierde constant: . Acest lucru este de înțeles: se obține un cub de molecule: 6x6x6. Doar volume „gigant” - doar „alimentați” racheta chiar acum. Din anumite motive, asta mi-a amintit. Acest nano-miracol nu a fost găsit de 7 ani sau mai mult.

Voi lăsa deocamdată anameson, antimaterie și heliu metastabil în culise.

...
Combustibili cu hidrazină („puțioase”)
Hidrazină-N2H4

Stare la zero - lichid incolor
Masa molara=32,05 g/mol
Densitate = 1,01 g/cm³

Un combustibil foarte comun.
Se păstrează mult timp și le „adoră” pentru asta. Utilizat pe scară largă în sistemele de control a navelor spațiale și ICBM-uri/SLBM-uri, unde durabilitatea este critică.

Pentru cei care sunt confuzi de Iud în dimensiunea N*s/kg, le răspund: această denumire este „iubită” de militari.
Newtonul este o unitate derivată, pe baza căreia se definește ca o forță care modifică viteza unui corp care cântărește 1 kg cu 1 m/s în 1 secundă în direcția forței. Astfel, 1 N = 1 kg m/s 2.
În consecință: 1 N*s/kg = 1 kg m/s 2 *s/kg=m/s.
Stăpânit în producție.

Dezavantaje: toxic, mirositor.

Toxicitatea hidrazinei pentru oameni nu a fost determinată. Conform calculelor lui S. Krop, o concentrație periculoasă ar trebui considerată 0,4 mg/l. Ch. Comstock și colegii de lucru consideră că concentrația maximă admisă nu trebuie să depășească 0,006 mg/l. Conform datelor americane mai recente, această concentrație la expunere de 8 ore este redusă la 0,0013 mg/l. Este important de menționat că pragul pentru senzația olfactivă a hidrazinei la om depășește semnificativ cifrele indicate și este egal cu 0,014-0,030 mg/l. Semnificativ în acest sens este faptul că mirosul caracteristic al unui număr de derivați de hidrazină se simte doar în primele minute de contact cu aceștia. Ulterior, datorită adaptării organelor olfactive, această senzație dispare, iar o persoană, fără să o observe, poate rămâne mult timp într-o atmosferă contaminată care conține concentrații toxice ale substanței menționate.

Vaporii de hidrazină explodează sub compresie adiabatică. Este predispus la descompunere, ceea ce îi permite, totuși, să fie utilizat ca monopropulsant pentru motoarele cu rachete lichide cu tracțiune joasă (LPRE). Datorită dezvoltării producției, este mai frecventă în SUA.

Dimetilhidrazină nesimetrică (UDMH)-H2N-N(CH3)2

Chim. formula: C2H8N2, șobolan. formula:(CH3)2NNH2
Stare la zero - lichid
Masa molara=60,1 g/mol
Densitate=0,79±0,01 g/cm³

Folosit pe scară largă la motoarele militare datorită durabilității sale. La stăpânirea tehnologiei de ampulare, toate problemele au dispărut practic (cu excepția aruncării și a accidentelor cu alocații).

Are un impuls mai mare în comparație cu hidrazina.

Densitatea și impulsul specific cu agenți oxidanți bazici sunt mai mici decât kerosenul cu aceiași agenți oxidanți. Se va aprinde spontan cu oxidanți de azot. Stăpânit în producție în URSS.
Mai frecvente în URSS.
Și în motorul cu reacție al unui avion de luptă-bombardier francez (video bun, recomand) UDMH este folosit ca aditiv de activare a combustibilului tradițional.

Referitor la combustibilii hidrazini.

Impingerea specifică este egală cu raportul dintre tracțiune și greutatea consumului de combustibil; în acest caz se măsoară în secunde (s = N s/N = kgf s/kgf). Pentru a converti tracțiunea specifică greutății în tracțiune de masă, aceasta trebuie înmulțită cu accelerația gravitației (aproximativ egală cu 9,81 m/s²)

Lăsat în culise:
Anilină, metil-, dimetil- și trimetilamine și CH 3 NHNH 2 -Metilhidrazină (alias monometilhidrazină sau heptil) etc.

Nu sunt atât de comune. Principalul avantaj al grupului de hidrazină inflamabilă este durata sa lungă de valabilitate atunci când se utilizează oxidanți cu punct de fierbere ridicat. Lucrul cu ele este foarte neplăcut - toxici inflamabili, agenți oxidanți agresivi, produse de combustie toxice.

În jargonul industriei, acești combustibili sunt numiți „puțioase” sau „mirositoare”.

Putem spune cu un grad ridicat de încredere că, dacă vehiculul de lansare are motoare „mirositoare”, apoi „înainte de căsătorie” a fost o rachetă de luptă (ICBM, SLBM sau sistem de apărare antirachetă - care este deja o raritate). Chimia în serviciul atât al armatei, cât și al civililor.

Singura excepție, poate, este vehiculul de lansare Ariane - crearea unei cooperative: Aérospatiale, Matra Marconi Space, Alenia, Spazio, DASA, etc. A suferit o soartă militară similară în „copilă”.

Aproape toți militarii au trecut la motoare cu rachete cu combustibil solid, deoarece erau mai convenabil de utilizat. Nișa pentru combustibilii „mirositoare” în astronautică s-a restrâns pentru a fi utilizate în sistemele de propulsie a navelor spațiale, unde este necesară stocarea pe termen lung fără costuri speciale de materiale sau energie.
Poate că prezentarea generală poate fi exprimată pe scurt grafic:

Oamenii de știință în rachete lucrează, de asemenea, în mod activ cu metanul. Nu există dificultăți operaționale deosebite: vă permite să creșteți destul de bine presiunea în cameră (până la 40 M Pa) și obține performanțe bune.
() și alte gaze naturale (GNL).

Voi scrie mai târziu despre alte direcții pentru îmbunătățirea performanței motoarelor de rachetă cu propulsie lichidă (metalizarea combustibililor, utilizarea He 2, acetam etc.). Dacă există interes.

Utilizarea efectului radicalilor liberi este o perspectivă bună.
Arderea prin detonare este o oportunitate pentru mult așteptatul salt pe Marte.

Postfaţă:

în general, toate complexele tehnice de rachete (cu excepția complexelor științifice și tehnologice), precum și încercările de a le face acasă, sunt foarte periculoase. Vă sugerez să citiți cu atenție:
. Amestecul, pe care îl pregătea pe aragaz într-o cratiță, a explodat conform așteptărilor. Drept urmare, bărbatul a primit un număr mare de arsuri și a stat cinci zile în spital.

Toate manipulările la domiciliu (garaj) cu astfel de componente chimice sunt extrem de periculoase și uneori ilegale. Este MAI BINE să nu vă apropiați de locurile în care se vărsă fără echipament de protecție și mască de gaz:

La fel ca în cazul mercurului vărsat: sunați la Ministerul Situațiilor de Urgență, vor veni rapid și vor ridica totul profesional.

Mulțumesc tuturor celor care au reușit să suporte totul până la capăt.

Surse primare:
Kachur P. I., Glushko A. V. „Valentin Glushko. Designer de motoare de rachete și sisteme spațiale”, 2008.
G.G. Gahun „Proiectarea și proiectarea motoarelor cu rachete lichide”, Moscova, „Inginerie mecanică”, 1989.
Posibilitatea de a crește impulsul specific al unui motor rachetă cu propulsie lichidă
la adăugarea heliului în camera de ardere S.A. Orlin MSTU numit după. N.E. Bauman, Moscova
M.S. Shekhter. „Combustibili și fluide de lucru ale motoarelor de rachetă”, Inginerie mecanică” 1976
Zavistovsky D.I. „Conversații despre motoarele de rachetă”.
Philip Terekhov @lozga (www.geektimes.ru).
"Tipuri de combustibil și caracteristicile acestora. Combustibilul este o substanță inflamabilă folosită pentru a produce căldură. Compoziția combustibilului. Partea combustibilă - carbon C-hidrogen H-sulf - prezentare de Oksana Kaseeva
Fakas S.S. „Fundamentals of liquid propellent motors. Fluide de lucru”
Fotografii și materiale video au fost folosite de pe site-urile:

http://technomag.bmstu.ru
www.abm-website-assets.s3.amazonaws.com
www.free-inform.ru
www.rusarchives.ru
www.epizodsspace.airbase.ru
www.polkovnik2000.narod.ru
www.avia-simply.ru
www.arms-expo.ru
www.npoenergomash.ru
www.buran.ru
www.fsmedia.imgix.net
www.wikimedia.org
www.youtu.be
www.cdn.tvc.ru
www.commi.narod.ru
www.dezinfo.net
www.nasa.gov
www.novosti-n.org
www.prirodasibiri.ru
www.radikal.ru
www.spacenews.com
www.esa.int
www.bse.sci-lib.com
www.kosmos-x.net.ru
www.rocketpolk44.narod.ru
www.criotehnika.ru
www.transtank.rf
www.chistoprudov.livejournal.com/104041.html
www.cryogenmash.ru
www.eldeprocess.ru
www.chemistry-chemists.com
www.rusvesna.su
www.arms-expo.ru
www.armedman.ru
www.transtank.rf
www.ec.europa.eu
www.mil.ru
www.kbkha.ru
www.naukarus.com

Combustibilul solid pentru rachete este o substanță solidă (un amestec de substanțe) care poate arde fără aer și, în același timp, eliberează mulți compuși gazoși încălziți la o temperatură ridicată. Astfel de compoziții sunt folosite pentru a crea motoare rachete.

Combustibilul pentru rachete este folosit ca sursă de energie pentru Pe lângă combustibilul solid, există și analogi ca gel, lichizi și hibrizi. Fiecare tip de combustibil are propriile sale avantaje și dezavantaje. Combustibilii lichizi sunt monocomponent și bicomponent (combustibil + oxidant). Combustibilii cu gel sunt compoziții îngroșate până la o stare de gel cu ajutorul combustibililor hibridi sunt sisteme care includ un combustibil solid și un oxidant lichid.

Primele tipuri de combustibil pentru rachete au fost solide. Praful de pușcă și analogii săi au fost folosite ca substanță de lucru, care au fost folosite în război și pentru a crea artificii. Acum acești compuși sunt utilizați numai pentru fabricarea de rachete de modele mici, ca combustibil pentru rachete. Compoziția vă permite să lansați rachete mici (până la 0,5 m) la câteva sute de metri înălțime. Motorul din ele este un cilindru mic. Este umplut cu un amestec solid inflamabil, care este aprins cu un fir fierbinte și arde doar pentru câteva secunde.

Combustibilul solid pentru rachete constă cel mai adesea dintr-un oxidant, un combustibil și un catalizator care îi permite să mențină arderea stabilă după aprinderea compoziției. În starea inițială, aceste materiale sunt pulbere. Pentru a face combustibil pentru rachete din ele, este necesar să creați unul dens, care să ardă mult timp, uniform și continuu. Motoarele cu rachete solide folosesc: ca oxidant, (carbon) ca combustibil și sulful ca catalizator. Aceasta este compoziția de pulbere neagră. A doua combinație de materiale care sunt folosite ca combustibil pentru rachete sunt: ​​sarea Berthollet, pulbere de aluminiu sau magneziu și clorat de sodiu. Această compoziție se mai numește și pulbere albă. Umpluturi combustibile solide pentru rachete militare sunt împărțite în balistice (praf de pușcă comprimat cu nitroglicerină) și mixte, care sunt utilizate sub formă de bombe canal.

Un motor de rachetă cu combustibil solid funcționează după cum urmează. După aprindere, combustibilul începe să ardă la o viteză dată, ejectând o substanță gazoasă fierbinte prin duză, care asigură împingerea. Combustibilul din motor arde până se epuizează. Prin urmare, este imposibil să opriți procesul și să opriți motorul până când umplutura se arde complet. Acesta este unul dintre dezavantajele grave ale motoarelor cu combustibil solid în comparație cu alți analogi. Cu toate acestea, în vehiculele balistice spațiale reale, materialele de propulsie solide sunt utilizate numai în stadiul inițial al zborului. În etapele următoare, se folosesc alte tipuri de combustibil pentru rachete, astfel încât dezavantajele compozițiilor de combustibil solid nu pun o problemă semnificativă.

În cazul general, încălzirea fluidului de lucru este prezentă ca o componentă a procesului de lucru al unui motor cu rachetă termică. În plus, prezența unei surse de căldură - un încălzitor este formal obligatoriu (într-un caz particular, puterea sa termică poate fi zero). Tipul său poate fi caracterizat prin tipul de energie transformată în căldură. Astfel, obținem un semn de clasificare conform căruia motoarele cu rachete termice, după tipul de energie transformată în energie termică a fluidului de lucru, se împart în electrice, nucleare (Fig. 10.1.) și chimice (Fig. 13.1, nivel 2). ).

Proiectarea, proiectarea și parametrii realizabili ai unui motor de rachetă cu combustibil chimic sunt în mare măsură determinate de starea agregată a combustibilului pentru rachetă. Motoarele de rachetă care utilizează combustibil chimic (în literatura străină numite uneori motoare de rachetă chimice) pe baza acestui criteriu sunt împărțite în:

motoare rachete cu propulsie lichidă - motoare rachete cu propulsie lichidă, ale căror componente de combustibil, atunci când sunt depozitate la bord, sunt lichide (Fig. 13.1, nivelul 3; foto, foto),

motoare rachete cu combustibil solid - motoare rachete cu combustibil solid (Fig. 1.7, 9.4, foto, foto),

motoare de rachetă hibride - GRD, ale căror componente de combustibil sunt la bord în diferite stări de agregare (Fig. 11.2).

O caracteristică evidentă a clasificării motoarelor cu combustibil chimic este numărul de componente de propulsie.

De exemplu, motoarele cu propulsie lichidă care utilizează combustibil monocomponent sau cu două componente, motoare cu propulsie gazoasă care utilizează combustibil cu trei componente (conform terminologiei străine - combustibil tribrid) (Fig. 13.1, nivelul 4).

Pe baza caracteristicilor de proiectare, este posibil să se clasifice motoarele de rachetă cu zeci de categorii, dar principalele diferențe în performanța funcției țintă sunt determinate de schema de alimentare a componentelor camerei de ardere. Clasificarea cea mai tipică pe această bază este motoarele de rachetă cu combustibil lichid.

Clasificarea combustibililor pentru rachete.

RT-urile sunt împărțite în solide și lichide. Combustibilii solizi pentru rachete au o serie de avantaje față de cei lichizi: sunt depozitați pentru o perioadă lungă de timp, nu afectează carcasa rachetei și nu reprezintă un pericol pentru personalul care lucrează cu aceștia datorită toxicității lor scăzute.

Cu toate acestea, natura explozivă a arderii lor creează dificultăți în utilizarea lor.

Propulsorii solidi pentru rachete includ propulsori balistici și cordit pe bază de nitroceluloză.

Motorul cu reacție lichidă, a cărui idee îi aparține lui K.E. Tsiolkovsky, este cel mai comun în astronautică.

RT lichid poate fi monocomponent sau bicomponent (oxidant și inflamabil).

Agenții de oxidare includ: acid azotic și oxizi de azot (dioxid, tetroxid), peroxid de hidrogen, oxigen lichid, fluor și compușii săi.

Kerosenul, hidrogenul lichid și hidrazinele sunt folosite drept combustibil. Cele mai utilizate sunt hidrazina și dimetilhidrazina asimetrică (UDMH).

Substanțele care compun RT lichid sunt foarte agresive și toxice pentru oameni. Prin urmare, serviciul medical se confruntă cu problema realizării măsurilor preventive pentru protejarea personalului de intoxicațiile acute și cronice cu CRT și organizarea îngrijirilor de urgență pentru leziuni.

În acest sens, se studiază patogenia și tabloul clinic al leziunilor, se elaborează mijloace de îngrijire de urgență și de tratare a persoanelor afectate, se creează mijloace de protecție a pielii și a organelor respiratorii și concentrațiile maxime admise ale diferitelor CRT și ale se stabilesc standardele de igienă necesare.

Vehiculele de lansare și sistemele de propulsie ale diferitelor nave spațiale sunt domeniul principal de aplicare a motoarelor cu combustibil lichid.

Avantajele motoarelor cu rachete lichide includ următoarele:

Cel mai mare impuls specific din clasa motoarelor cu rachete chimice (peste 4.500 m/s pentru perechea oxigen-hidrogen, pentru kerosen-oxigen - 3.500 m/s).

Controlul tracțiunii: prin reglarea consumului de combustibil, puteți modifica cantitatea de tracțiune pe o gamă largă și puteți opri complet motorul și apoi îl reporniți. Acest lucru este necesar atunci când manevrați un vehicul în spațiul cosmic.

Atunci când se creează rachete mari, de exemplu, vehicule de lansare care lansează încărcături utile de mai multe tone pe orbită joasă a Pământului, utilizarea motoarelor cu combustibil lichid face posibilă obținerea unui avantaj de greutate în comparație cu motoarele cu combustibil solid (motoare cu combustibil solid). În primul rând, datorită unui impuls specific mai mare și, în al doilea rând, datorită faptului că combustibilul lichid de pe rachetă este conținut în rezervoare separate, din care este alimentat în camera de ardere cu ajutorul pompelor. Din acest motiv, presiunea în rezervoare este semnificativ (de zeci de ori) mai mică decât în ​​camera de ardere, iar rezervoarele în sine sunt cu pereți subțiri și relativ ușoare. Într-un motor de rachetă cu combustibil solid, recipientul de combustibil este și o cameră de ardere și trebuie să reziste la presiune mare (zeci de atmosfere), iar acest lucru implică o creștere a greutății sale. Cu cât este mai mare volumul de combustibil pe rachetă, cu atât dimensiunea containerelor pentru depozitarea acesteia este mai mare și cu atât este mai mare avantajul de greutate al motorului rachetă cu combustibil lichid în comparație cu motorul rachetei cu combustibil solid și invers: pentru rachetele mici, prezența unei unități de turbopompă anulează acest avantaj.

Dezavantajele motoarelor rachete:

Un motor cu combustibil lichid și o rachetă bazată pe acesta sunt mult mai complexe și mai scumpe decât motoarele cu combustibil solid cu capacități echivalente (în ciuda faptului că 1 kg de combustibil lichid este de câteva ori mai ieftin decât combustibilul solid). Este necesar să transportați o rachetă cu combustibil lichid cu precauții mai mari, iar tehnologia de pregătire a acesteia pentru lansare este mai complexă, mai laborioasă și mai consumatoare de timp (mai ales atunci când se utilizează gaze lichefiate ca componente de combustibil), prin urmare, pentru rachetele militare, Motoarele cu combustibil solid se preferă în prezent, datorită fiabilității, mobilității și pregătirii lor de luptă mai ridicate.

În gravitate zero, componentele combustibilului lichid se mișcă necontrolat în spațiul rezervoarelor. Pentru a le depune, este necesar să se ia măsuri speciale, de exemplu, pornirea motoarelor auxiliare care funcționează cu combustibil solid sau gaz.

În prezent, pentru motoarele cu rachete chimice (inclusiv motoarele cu propulsie lichidă), s-a atins limita capacităților energetice ale combustibilului și, prin urmare, teoretic, nu este prevăzută posibilitatea unei creșteri semnificative a impulsului lor specific, ceea ce limitează capabilitățile tehnologiei rachetelor bazate pe utilizarea motoarelor chimice, deja stăpânite în două direcții:

Zboruri spațiale în spațiul apropiat Pământului (atât cu echipaj, cât și fără pilot).

Explorarea spațiului în cadrul Sistemului Solar folosind vehicule automate (Voyager, Galileo).

componente de combustibil

Alegerea componentelor combustibilului este una dintre cele mai importante decizii la proiectarea unui motor cu combustibil lichid, predeterminand multe detalii ale designului motorului și soluțiilor tehnice ulterioare. Prin urmare, alegerea combustibilului pentru un motor de rachetă cu propulsie lichidă se face luând în considerare scopul motorului și racheta pe care este instalat, condițiile de funcționare a acestora, tehnologia de producție, depozitarea, transportul la locul de lansare. , etc.

Unul dintre cei mai importanți indicatori care caracterizează combinația de componente este impulsul specific, care este deosebit de important la proiectarea vehiculelor de lansare a navelor spațiale, deoarece raportul dintre masa combustibilului și sarcina utilă și, prin urmare, dimensiunea și masa întregii rachete, depinde în mare măsură de ea (vezi . Formula Tsiolkovsky), care se poate dovedi a fi nerealistă dacă impulsul specific nu este suficient de mare. Tabelul 1 prezintă principalele caracteristici ale unor combinații de componente de combustibil lichid.

Pe lângă impulsul specific la alegerea componentelor combustibilului, alți indicatori ai proprietăților combustibilului pot juca, de asemenea, un rol decisiv, inclusiv:

Densitatea, care afectează dimensiunea rezervoarelor componente. După cum reiese din tabel. 1, hidrogenul este inflamabil, cu cel mai mare impuls specific (al oricărui oxidant), dar are o densitate extrem de scăzută. Prin urmare, primele (cele mai mari) etape ale vehiculelor de lansare folosesc de obicei alte tipuri de combustibil (mai puțin eficiente, dar mai dense), de exemplu kerosenul, ceea ce face posibilă reducerea dimensiunii primei trepte la unele acceptabile. Exemple de astfel de „tactici” sunt racheta Saturn 5, a cărei primă etapă folosește componente de oxigen/kerosen, iar etapele a 2-a și a 3-a folosesc oxigen/hidrogen și sistemul navetei spațiale, în care rachetele de amplificare solide sunt folosite ca primele. etapă.

Punctul de fierbere, care poate impune restricții serioase asupra condițiilor de funcționare a rachetei. Conform acestui indicator, componentele combustibilului lichid sunt împărțite în gaze criogenice - lichefiate răcite la temperaturi extrem de scăzute și lichide cu punct de fierbere ridicat - cu un punct de fierbere peste 0 ° C.

Componentele criogenice nu pot fi depozitate pentru o perioadă lungă de timp sau transportate pe distanțe lungi, așa că trebuie să fie fabricate (cel puțin lichefiate) în unități de producție speciale, consumatoare de energie, situate în imediata apropiere a locului de lansare, ceea ce face lansatorul complet imobil. În plus, componentele criogenice au alte proprietăți fizice care impun cerințe suplimentare pentru utilizarea lor. De exemplu, prezența chiar și a unei cantități mici de apă sau vapori de apă în recipientele cu gaze lichefiate duce la formarea de cristale de gheață foarte dure, care, dacă intră în sistemul de combustibil al rachetei, acționează asupra părților sale ca material abraziv și pot provoca un accident grav. În timpul multor ore de pregătire a rachetei pentru lansare, o cantitate mare de îngheț îngheață pe ea, transformându-se în gheață, iar căderea pieselor sale de la mare înălțime reprezintă un pericol pentru personalul implicat în pregătire, precum și pentru racheta în sine și echipamentul de lansare. După ce rachetele sunt umplute cu gaze lichefiate, acestea încep să se evapore, iar până în momentul lansării trebuie să fie reaprovizionate în mod continuu printr-un sistem special de reaprovizionare. Excesul de gaz format în timpul evaporării componentelor trebuie îndepărtat în așa fel încât oxidantul să nu se amestece cu combustibilul, formând un amestec exploziv.

Componentele cu punct de fierbere ridicat sunt mult mai convenabile de transportat, depozitat și manipulat, așa că în anii 1950 au înlocuit componentele criogenice din domeniul rachetelor militare. Ulterior, acest domeniu a început să se concentreze tot mai mult pe combustibilii solizi. Dar la crearea transportoarelor spațiale, combustibilii criogenici își păstrează în continuare poziția datorită eficienței lor energetice ridicate, iar pentru manevrele în spațiul cosmic, când combustibilul trebuie depozitat în rezervoare luni, sau chiar ani, componentele cu punct de fierbere ridicat sunt cele mai potrivite. O ilustrare a acestei „diviziuni a muncii” poate fi văzută în motoarele de rachete lichide implicate în proiectul Apollo: toate cele trei etape ale vehiculului de lansare Saturn 5 folosesc componente criogenice, iar motoarele navei lunare, destinate corectării traiectoriei și pentru manevrele pe orbita lunară, utilizează dimetilhidrazină asimetrică cu punct de fierbere ridicat și dinazot tetroxid.

Agresivitatea chimică. Toți agenții de oxidare au această calitate. Prin urmare, prezența chiar și a unor cantități mici de substanțe organice în rezervoarele destinate oxidantului (de exemplu, pete de grăsime lăsate de degetele umane) poate provoca un incendiu, care poate provoca focul materialului rezervorului în sine (aluminiu, magneziu, titan). iar fierul arde foarte puternic în mediul oxidantului de rachetă ). Datorită agresivității lor, oxidanții, de regulă, nu sunt utilizați ca agenți de răcire în sistemele de răcire a motoarelor rachete cu propulsie lichidă, iar în generatoarele de gaz TNA, pentru a reduce sarcina termică a turbinei, fluidul de lucru este suprasaturat cu combustibil și nu cu oxidant. . La temperaturi scăzute, oxigenul lichid este poate cel mai sigur oxidant, deoarece oxidanții alternativi, cum ar fi tetroxidul de dinazot sau acidul azotic concentrat, reacţionează cu metalele și, deși sunt oxidanți cu punct de fierbere ridicat, care pot fi depozitați pentru perioade lungi de timp la temperaturi normale, durata de viață a rezervoarelor. în care se află sunt limitate.

Toxicitatea componentelor combustibilului și a produselor lor de ardere reprezintă o limitare serioasă a utilizării acestora. De exemplu, fluorul, după cum reiese din tabelul 1, ca agent oxidant, este mai eficient decât oxigenul, dar atunci când este asociat cu hidrogenul formează fluorură de hidrogen - o substanță extrem de toxică și agresivă și eliberează câteva sute, mult mai puțin mii de tone de astfel de produse de ardere în atmosferă atunci când lansarea unei rachete mari este în sine un dezastru major provocat de om, chiar și cu o lansare reușită. Și în cazul unui accident și al unei deversări a unei astfel de cantități din această substanță, prejudiciul nu poate fi contabilizat. Prin urmare, fluorul nu este utilizat ca componentă a combustibilului. Tetroxidul de azot, acidul azotic și dimetilhidrazina nesimetrică sunt, de asemenea, toxice. În prezent, oxidantul preferat (din punct de vedere al mediului) este oxigenul, iar combustibilul este hidrogenul, urmat de kerosen.

Să începem cu cel mai important lucru - cu Km0. Acest raport este foarte important pentru un motor rachetă, deoarece combustibilul din el poate arde diferit. Totuși, aceasta nu este arderea obișnuită a lemnului într-un șemineu, unde oxigenul din aer acționează ca un agent oxidant. Arderea combustibilului într-o cameră a unui motor rachetă este, în primul rând, o reacție chimică de oxidare care eliberează căldură. Și cursul reacțiilor chimice depinde în mod semnificativ de câte substanțe (raportul lor) reacționează. Cum să adormi în timp ce susții un proiect de curs, un examen sau susții un test. Valoarea lui Km0 depinde de valența pe care o pot prezenta elementele chimice în forma teoretică a ecuației reacției chimice. Exemplu pentru LRT: AT+UDMH.

Clasificarea combustibililor chimici pentru motoarele de rachete

Glosar

• Motorul rachetă lichid (LPRE) este un motor rachetă lichid.
• HRT este un combustibil chimic pentru rachete.
• Combustibili lichizi pentru rachete LRT.
• TNA-unitate de pompare cu turbina.
• KS - camera de ardere.
• KM materiale structurale.
• Agent O-oxidant.
• G-combustibil.
• Combustibilul pentru rachetă (combustibil pentru rachetă, pentru a nu fi confundat cu RT, vezi mai jos) este o substanță care suferă reacții chimice, nucleare sau termoelectrice într-un motor de rachetă pentru a-și crea forța.
• Fluidul de lucru (WF) este o substanță cu care au loc diferite transformări fizice și chimice în interiorul RD, alcătuind procesul de lucru al acestuia.
• Raportul stoichiometric al componentelor combustibilului (Km0)() este raportul dintre masa oxidantului și masa combustibilului în reacțiile stoichiometrice.
• Compoziția combustibilului este combustibil și piese neinflamabile (în general).
  Tipuri de combustibili (în general).

Un parametru important este coeficientul de exces de oxidant (notat prin grecescul „α” cu indicele „ok.”) și raportul de masă al componentelor Km.

Km=(dmok./dt)/(dmg../dt),

acestea. raportul dintre debitul masic al oxidantului și debitul masic al combustibilului. Este specific pentru fiecare combustibil. În mod ideal, este un raport stoichiometric dintre oxidant și combustibil, adică arată câte kg de oxidant sunt necesare pentru a oxida 1 kg de combustibil. Cu toate acestea, valorile reale diferă de cele ideale. Raportul dintre Km real și ideal este coeficientul de exces de oxidant.

De regulă αok.<=1. И вот почему. Зависимости Tk(αок.) и Iуд.(αок.) нелинейны и для многих топлив последняя имеет максимум при αок. не при стехиометрическом соотношении компонентов, т.е макс. значения Iуд. получаются при некотором снижении количества окислителя по отношению к стехиометрическому.

Cerințe pentru ZhRT:

1. Cerințe din punct de vedere al dinamicii termogazului.
2. Design.
3. Operațional.

Aceste cerințe sunt un exemplu clasic de „Lebădă și știucă de cancer”, care trag în direcții diferite:

• Din punct de vedere al termogazdinamicii motoarelor cu combustibil lichid, pentru a obține max. Este necesar să: greutatea moleculară a produselor de ardere a fost minimă, iar conținutul de căldură specifică a fost maxim.
• Din punctul de vedere al proiectantului, combustibilul ar trebui: au densitate maximă, mai ales în primele etape. Această cerință este în mod evident în contradicție cu dorința unei greutăți moleculare minime.

Din punct de vedere operațional:

• combustibilul trebuie să fie stabil din punct de vedere chimic;
• este de dorit ca depozitarea și alimentarea cu combustibil să nu cauzeze probleme speciale;

• pericol minim de explozie a combustibilului;

• toxicitatea minimă atât a combustibilului în sine, cât și a produselor de ardere;
• cost minim și tehnologie de producție stăpânită.

Aici sunt adăugate și cerințe suplimentare, din cauza cărora ar trebui căutate CONSENS și COMPROMIS:

• cel puțin o componentă trebuie să aibă proprietăți bune ca lichid de răcire. Acest lucru este necesar datorită faptului că este necesar să răciți CS-ul cu ceva.

• este de dorit ca una dintre componentele combustibilului să fie un fluid de lucru bun pentru turbina turbocompresorului;

• Presiunea vaporilor saturați este de mare importanță (în general, aceasta este presiunea la care lichidul începe să fiarbă la o anumită temperatură). Acest parametru influențează foarte mult proiectarea pompelor și greutatea rezervoarelor.

• agresivitate minimă față de motoarele de rachete cu combustibil lichid. În caz contrar, trebuie luate măsuri speciale pentru a proteja structura de combustibil.

Toate manipulările la domiciliu (garaj) cu astfel de componente chimice sunt extrem de periculoase și este MAI BINE să nu vă apropiați de locurile de scurgere a acestora fără un echipament de protecție și o mască de gaz:


Sunați la Ministerul Situațiilor de Urgență. Totul va fi selectat profesional.