"… Ал эми күн астында жаңы эч нерсе жок"
(Насаатчы 1: 9).
Күйүүчү майлар, ракеталар, ракета кыймылдаткычтары жөнүндө жазылган, алар жазып жатышат жана жазышат.
LPRE күйүүчү майы боюнча алгачкы эмгектердин бири В. П. Глушко "Реактивдүү кыймылдаткычтар үчүн суюк отун", 1936 -ж.
Мен үчүн бул тема мурунку адистигим менен байланышкан жана университетте окуган кызыктуу көрүндү, ошону менен бирге менин эң кенже тукумум аны "сүйрөп" кетти: анда биз өзүбүз "Кел, муну тактап алалы." Кыязы, "Лин Индустриалдын" экстремалдуу сүйүүчүлөрүнүн жетишкендиктери.
Ошентип, сиз ракетаңыздын кыймылдаткычын туура жардыргыңыз келет.
Биз чогуу "ойлонобуз", ата -эненин катуу көзөмөлүндө. Колу -буту бүтүн болушу керек, дагы.
"Старттын ачкычы" … "Кеттик!" (Ю. А. Гагарин жана С. П. Королев)
Ракетада РДнын кандай гана түрү болбосун (схема, процесстин мүнөзү), анын максаты - RTде сакталган баштапкы энергияны жумушчу суюктуктун реактивдүү кинетикалык энергиясына (Экв) айландыруу аркылуу түрткү (күч) түзүү.
Реактивдүү агымдын реактивдүү кыймылдаткычка айлануусу ар кандай энергияны (химиялык, ядролук, электрдик) айлантат.
Химиялык кыймылдаткычтар үчүн күйүүчү майды фазалык абалына жараша бөлүүгө болот: газдуу, суюк, катуу, аралаш.
No1 бөлүк - ракета кыймылдаткычтарына же суюк ракета кыймылдаткычтарына күйүүчү май
Ракета кыймылдаткычтары үчүн химиялык отундун классификациясы (жалпы):
Терминдер жана кыскартуулар.
Кошумча:
Өзгөчө импульс (Isp).
Реактивдүү кыймыл (P же Fr).
Отун компоненттеринин стехиометриялык катышы (Km0)(толук маалымат үчүн чыкылдатыңыз) - стехиометрикалык реакцияларда кычкылдандыргычтын массасынын күйүүчү майдын массасына катышы.
Отундун курамы - күйүүчү жана күйбөй турган бөлүктөр (жалпысынан).
Күйүүчү майдын түрлөрү (жалпысынан).
Жалпы учурда, RT компоненттеринин химиялык реакциясы RD үчүн жылуулук энергиясынын химиялык булагы катары каралышы мүмкүн
Мен Km0дан берүүнү баштайм. Бул такси жолу үчүн абдан маанилүү катыш: күйүүчү май такси жолунда ар кандай жолдор менен күйүп кетиши мүмкүн (такси жолундагы химиялык реакция аба кычкылтеги кычкылдандыруучу ролун аткарган очокто отундун кадимкидей күйүшү эмес). Ракета кыймылдаткычынын камерасындагы отундун күйүшү (тагыраагы, кычкылдануу) - бул биринчи кезекте жылуулуктун бөлүнүшү менен химиялык кычкылдануу реакциясы. Ал эми химиялык реакциялардын жүрүшү реакцияга канча зат киргенине (алардын катышы) олуттуу түрдө көз каранды.
Курстун долбоорун, экзаменди же тестти кантип коргоп уктап калуу керек. / Дмитрий Завистовский
Km0 мааниси химиялык элементтер химиялык реакция теңдемесинин теориялык түрүндө көрсөтө турган валенттүүлүгүнө көз каранды. LRT үчүн мисал: AT + UDMH.
Маанилүү параметр - кычкылдандыргычтын ашыкча коэффициенти (грекче "α" индекси менен "болжол менен") жана компоненттердин массалык катышы Km.
Дагы кичине сабыр кыл Мен түшүнүктү айланып өтө албайм: энтальпия. Бул макалада да, күнүмдүк жашоодо да пайдалуу болот.
Кыскача айтканда, энтальпия - бул энергия. Макала үчүн анын эки "гипостазасы" маанилүү:
Термодинамикалык энтальпия - алгачкы химиялык элементтерден бир заттын пайда болушуна сарпталган энергиянын көлөмү. Бирдей молекулалардан турган заттар үчүн (H2, O2 ж.б.) нөлгө барабар.
Күйүү энтальпиясы - химиялык реакция болгондо гана мааниси бар. Маалымдама китептеринде кадимки шарттарда эксперименталдык түрдө алынган бул чоңдуктун маанилерин табууга болот. Көбүнчө, күйүүчү майлар үчүн бул кычкылтек чөйрөсүндө толук кычкылдануу, кычкылдандыруучулар үчүн суутектин берилген кычкылдандыруучу менен кычкылдануусу. Мындан тышкары, маанилер реакциянын түрүнө жараша оң же терс болушу мүмкүн.
"Термодинамикалык энтальпия менен күйүү энтальпиясынын суммасы заттын жалпы энтальпиясы деп аталат. Негизи бул сан ракета кыймылдаткычынын камераларынын жылуулук эсептөөсүндө колдонулат."
LRT үчүн талаптар:
-энергия булагы катары;
- РД менен ТНАны муздатуу үчүн (технологиянын өнүгүшүнүн ушул деңгээлинде), кээде танктарды РТ менен кысымга алуу үчүн, аны көлөмү менен камсыз кылуу (LV цистерналары) ж.б.у.с.
- суюк кыймылдаткычтын сыртындагы затка карата, б.а. сактоо, ташуу, май куюу, сыноо, экологиялык коопсуздук ж.
Бул градация салыштырмалуу, бирок негизи маңызын чагылдырат. Мен бул талаптарды төмөнкүчө атаймын: No1, No2, No3. Кимдир бирөө комментарийлерде тизмеге кошо алат.
Бул талаптар РДнын жаратуучуларын ар кандай багытта "тарткан" "Ак куулардын ракы жана чукулунун" классикалык мисалы:
# Суюк кыймылдаткычтын энергия булагынын көз карашынан алганда (No1)
Ошол. сиз максимумга жетишиңиз керек. Iud. Мен баарына мындан ары убара болбойм, жалпысынан:
# 1 үчүн башка маанилүү параметрлер менен биз R жана Tге кызыкдарбыз (бардык индекстер менен).
Керек:
# RN дизайнеринин көз карашынан алганда (# 2):
TC өзгөчө ракеталардын биринчи баскычтарында максималдуу тыгыздыкка ээ болушу керек, анткени алар эң көлөмдүү жана эң кубаттуу такси жолдоруна ээ, секундасына чоң агымы бар. Албетте, бул №1 талапка туура келбейт.
# Оперативдик тапшырмалар маанилүү (# 3):
- ТКнын химиялык туруктуулугу;
- май куюу, сактоо, ташуу жана даярдоо жөнөкөйлүгү;
-экологиялык коопсуздук (колдонуунун "талаасында"), тактап айтканда уулануу, өндүрүш жана транспорттук чыгымдар ж. жана такси жолунун иштөө мезгилиндеги коопсуздук (жарылуу коркунучу).
Көбүрөөк маалымат алуу үчүн, The Rocket Fuel Saga - Монетанын башка тарабын караңыз.
Албетте, бул айсбергдин чокусу гана. Кошумча талаптар дагы бул жерге кирип кетет, андыктан CONSENSUS жана COMPROMISESти издөө керек. Компоненттердин бири сөзсүз түрдө муздаткычтын канааттандырарлык (жакшы, мыкты) касиеттерине ээ болушу керек, анткени технологиянын ушул деңгээлинде компрессордук станцияны жана соплоону муздатуу, ошондой эле такси жолунун критикалык бөлүгүн коргоо зарыл:
Сүрөттө XLR-99 ракета кыймылдаткычынын учу көрсөтүлгөн: 50-60-жылдардагы америкалык ракета кыймылдаткычтарынын конструкциясынын мүнөздүү өзгөчөлүгү ачык көрүнүп турат-түтүктүү камера:
Ошондой эле ТНА турбинасы үчүн жумушчу суюктук катары колдонулуучу компоненттердин бири талап кылынат:
Отун компоненттери үчүн "каныккан буу басымы чоң мааниге ээ (болжол менен айтканда, суюктук белгилүү бир температурада кайнай баштаган басым). Бул параметр насостордун конструкциясына жана цистерналардын салмагына чоң таасирин тийгизет." / S. S. Facas /
Маанилүү фактор-бул күйүүчү комплекстин суюк кыймылдаткыч ракета кыймылдаткычтарынын материалдарына (СМ) жана аларды сактоо үчүн танктарга болгон агрессивдүүлүгү.
Эгерде ТКлар өтө "зыяндуу" болсо (кээ бир адамдар сыяктуу), анда инженерлер конструкцияларын күйүүчү майдан коргоо үчүн бир катар атайын чараларга акча коротууга мажбур болушат.
-күйүүчү майдын компоненттерин эки жүздүү Янус катары күйгүзүү: кээде керек, бирок кээде зыяндуу. Ошондой эле жагымсыз касиет бар: жарылуу.
Ракетаны колдонуунун көптөгөн тармактары үчүн (аскердик же терең космос)
күйүүчү майдын химиялык жактан туруктуу болушу талап кылынат жана аны сактоо, май куюу (жалпысынан логистика деп аталган нерсенин баары) жана утилизация операторлор үчүн жана айлана -чөйрө үчүн "баш ооруну" пайда кылбайт.
Маанилүү параметр - күйүү продуктуларынын уулуулугу. Азыр бул абдан актуалдуу.
Бул компоненттердин касиеттерин (кээде агрессивдүү) канааттандырган күйүүчү май клеткаларынын өзүлөрүнүн, цистерналардын жана CMнын өндүрүшүнүн баасы: "космостук такси" деп ырастаган өлкөнүн экономикасына жүктөм.
Бул талаптар көп жана эреже катары, алар бири -бирине каршы.
Жыйынтык: күйүүчү май же анын компоненттери болушу керек (же болушу керек):
1. Эң жогорку жылытуу кубаттуулугу, максималдуу Испти алуу үчүн.
2. Эң жогорку тыгыздык, минималдуу уулануу, туруктуулук жана төмөн баа (өндүрүштө, логистикада жана утилизацияда).
3. Газдын константасынын эң чоң мааниси же күйүү продуктуларынын эң төмөнкү молекулярдык салмагы, бул Vmaxтин чыгышын жана эң сонун спецификалык импульсун берет.
4. Орточо күйүү температурасы (4500К ашпаган), антпесе баары күйүп же күйүп кетет. Жарылуучу болбоңуз. Белгилүү бир шарттарда өзүн өзү күйгүзүү.
5. Максималдуу күйүү ылдамдыгы. Бул компрессордун минималдуу салмагын жана көлөмүн камсыз кылат.
6. От алдыруунун минималдуу мезгили, бери такси жолунун бир калыпта жана ишенимдүү ишке кириши чоң роль ойнойт.
Проблемалардын жана талаптардын бүтүндөй туткасы: илешкектүүлүк, эрүү жана катуулоо температурасы, кайноо температурасы, туруксуздук, буу басымы жана буунун жашыруун жылуулугу ж. жана башкалар.
Компромисс Ipде ачык көрүнүп турат.: Жогорку тыгыздыктагы ТК (керосин + LOX), эреже катары, учуруучу машинанын төмөнкү баскычтарында колдонулат, бирок алар ошол эле LH2 жана LOX тен утулушат, бирок алар өз кезегинде колдонулат. учуруучу ракетанын жогорку баскычтары (Energia 11K25).
Дагы, LH2 + LOX мыкты түгөйү терең мейкиндикте же орбитада узак убакыт болуу үчүн колдонулушу мүмкүн эмес (Voyager-2, Breeze-M жогорку стадиясы, ISS ж. Б.)
GOAS-R аба спутнигинин Atlas V 541 учуруучу ракетасынын Кентавр жогорку баскычынан чыгарылган сонун учур
LRT классификациясы көбүнчө каныккан буу басымына же үч чекиттик температурага, же жөнөкөйлөтүп айтканда, кадимки басымдагы кайноо чекитине негизделет.
Жогорку кайноочу суюк темир компоненттери.
Ракеталык цистерналардагы каныккан буу басымы (мындан ары Рнп) максималдуу иштөө температурасына ээ болгон химиялык зат, алардын структуралык бекемдиги боюнча цистерналардагы жол берилген басымдын деңгээлинен бир кыйла төмөн.
Мисалы: керосин, UDMH, азот кислотасы.
Демек, алар танктарды муздатуу менен атайын манипуляцияларсыз сакталат.
Жеке мага "контейнер" термини көбүрөөк жагат. Бул толугу менен туура болбосо да, күнүмдүк мааниге жакын. Бул деп аталган. узак мөөнөттүү сактоо TC.
Суюктуктун аз кайноочу компоненттери.
Бул жерде Rnp танктардагы максималдуу уруксат берилген басымга жакын (алардын күчүнүн критерийине ылайык). Муздатуу (жана / же муздатуу) жана конденсатты кайтаруу үчүн атайын чаралар көрүлбөгөн, жабык цистерналарда сактоого тыюу салынат. Ошол эле талаптар (жана көйгөйлөр) LPRE фитингдери жана май куюу / түтүк түтүктөрү менен.
Мисалы: аммиак, пропан, азот тетроксиди.
Ракета технологиясынын иштөө температурасынын диапазонунда аз кайноочу компоненттер адатта газ абалында болот. Аз кайноочу компоненттерди суюк абалда кармоо үчүн атайын технологиялык жабдуулар колдонулат.
LRT криогендик компоненттери.
Тагыраак айтканда, бул аз кайноочу компоненттердин кичи классы. Ошол. кайноо температурасы 120Кдан төмөн болгон заттар. Криогендик компоненттерге суюлтулган газдар кирет: кычкылтек, суутек, фтор ж. Буулануу жоготууларын азайтуу жана тыгыздыгын жогорулатуу үчүн, бул компоненттин катуу жана суюк фазаларынын аралашмасы түрүндө, криогендик компонентти аралашма абалында колдонууга болот.
Ташуу, май куюу (резервуарларды жана магистралдык линияларды муздатуу, ракеталык кыймылдаткычтын клапандарын жылуулоо ж. Б.) Жана агызуу учурунда өзгөчө чаралар талап кылынат.
Алардын критикалык чекитинин температурасы иштөө температурасынан бир топ төмөн. Мөөр басылган PH цистерналарында сактоо мүмкүн эмес же өтө кыйын. Типтүү өкүлдөрү суюк фаза абалында кычкылтек жана суутек болуп саналат.
Андан кийин мен LOX жана LH2 деген аталыштагы америкалык стилди колдоном. Же LCD жана ZhV.
Биздин "красавчик" RD-0120 (суутек-кычкылтек):
Кээ бир эксперттердин айтымында, RD-0120 өндүрүш технологиясы Россия Федерациясында ушул убакка чейин толугу менен жоголгон. Бирок, анын технологияларынын негизинде ошол эле ишканада RD-0146 кычкылтек-суутек кыймылдаткычы түзүлүп жатат.
RT компоненттери LREде табылганда ("акылдуу" реакция боюнча), алар төмөнкүлөргө бөлүнүшү керек:
өзүн-өзү күйгүзүү (STK), чектелген өзүн-өзү күйгүзүү (OSTK) жана өзүн-өзү күйгүзбөөчү ТК (NTK).
STK: суюк абалда кычкылдандыргыч менен күйүүчү майдын тийиши менен алар күйөт (иштөө басымынын жана температуранын бүт диапазонунда).
Бул такси жолунун от алдыруу системасын абдан жөнөкөйлөтөт, бирок эгерде компоненттер күйүү камерасынын сыртында кездешсе (агып кетүү, авариялар), анда өрт же чоң "жарылуу" болот. Өчүрүү кыйын.
Мисалы: N204 (азот тетраксиди) + MMH (монометилгидразин), N204 + N2H4 (гидразин), N2O4 + UDMH жана фторго негизделген бардык күйүүчү майлар.
OSTK: бул жерде тутануу үчүн өзгөчө чараларды көрүү керек. Өзүнөн өзү күйбөгөн күйүүчү майлар күйгүзүү системасын талап кылат.
Мисалы: керосин + LOX же LH2 + LOX.
НТК: Бул жерде комментарийлер ашыкча деп ойлойм. Же катализатор керек, же үзгүлтүксүз күйүү (же температура жана / же басым ж.б.), же үчүнчү компонент.
Ташуу, сактоо жана "агып кетпөө" үчүн идеалдуу.
LRTтин энергетикалык мүнөздөмөлөрүнүн деңгээлине жараша бөлүмдүн дагы бир варианты:
* энергия аз (салыштырмалуу спецификалык импульсу аз-бир компоненттүү ж. б.);
* орто энергия (орточо спецификалык импульс менен - (02ж) + керосин, N204 + ММГ ж.б.);
* жогорку энергиялуу (жогорку спецификалык импульс менен: (02) w + (H2) W, (F2) w + (H2) w ж.б.).
Компоненттердин уулануусуна жана коррозиясына жараша суюк темирден жасалган буюмдар айырмаланат:
Колдонулган отун компоненттеринин санына жараша, бир, эки жана үч компоненттүү кыймылдаткыч системалары айырмаланат.
Көбүнчө орун алмаштыруучу тоют колдонулган бир компоненттүү ДУда.
Жогорку концентрацияланган (80 … 95%) суутек перекиси спутниктердин, космостук кемелердин жана космостук кемелердин көмөкчү бир компоненттүү кыймылдаткыч системасын иштеп чыгуунун алгачкы этабында бир компоненттүү отун катары колдонулган.
Азыркы учурда, мындай көмөкчү кыймылдаткыч системалары кээ бир япон учуруучу аппараттарынын этаптык багыттоо системаларында гана колдонулат.
Калган көмөкчү бир компоненттүү дизелдик системаларда суутектин кычкылы гидразин менен "ордун алмаштырган", ал эми спецификалык импульс болжол менен 30%га көбөйгөн.
Гидразинди суюк кыймылдаткыч ракета кыймылдаткычтарында кеңири колдонууга көбүнчө узак иштөө мөөнөтү бар абдан ишенимдүү катализаторлордун, айрыкча Shell-405 катализаторунун түзүлүшү жардам берди.
Адамзат көбүнчө эки компоненттүү МКны колдонот, алар бир компоненттүү электр энергиясына ээ. Бирок эки компоненттүү суюк от алуучу ракета кыймылдаткычтары конструкциясында бир компоненттүү моторлорго караганда татаалыраак. Кычкылдандыруучу жана күйүүчү май куюлган цистерналардын болушунан улам, газ түтүктөрүнүн татаал системасы жана отун компоненттеринин керектүү катышын камсыздоо зарылдыгы (Кмо коэффициенти). DU AES, KK жана KAда көбүнчө бир эмес, бир нече кычкылдандыруучу жана отун цистерналары колдонулат, бул кошумча эки компоненттүү ДУнун түтүк системасын татаалдаштырат.
Үч компоненттүү RTU иштеп чыгууда. Бул чыныгы экзотика.
Үч компоненттүү ракета кыймылдаткычына RF патенти.
Бул ракета кыймылдаткычынын диаграммасы.
Мындай ракета кыймылдаткычтарын көп күйүүчү деп классификациялоого болот.
OKB-456да үч компоненттүү ракета кыймылдаткычы (фтор + водород + литий) иштелип чыккан.
Эки компоненттүү күйүүчү майлар кычкылдандыргычтан жана күйүүчү майдан турат.
Оксиданттар
Кычкылтек
Химиялык көз караштан алганда, бул идеалдуу кычкылдандыруучу агент. Бул FAUнын биринчи баллистикалык ракеталарында жана анын америкалык жана советтик коллегаларында колдонулган. Бирок анын кайноо чекити аскерлерге туура келген жок. Керектүү иштөө температурасынын диапазону –55 ° Cдан + 55 ° Cга чейин (ишке узак даярдануу убактысы, эскертүүгө кеткен кыска убакыт).
Коррозия өтө төмөн. Өндүрүш көптөн бери өздөштүрүлгөн, баасы анча чоң эмес: 0 доллардан азыраак, 1 (менин оюмча, бул бир литр сүттөн бир нече эсе арзан).
Кемчиликтери:
Криогендик - стартка чейин жоготуулардын ордун толтуруу үчүн муздатуу жана дайыма май куюу зарыл. Ошондой эле башка ТКларды (керосинди) бузушу мүмкүн:
Компрессордук станцияны жана суюк кыймылдаткычтын шүмөгүн муздаткыч катары колдонуу кыйын.
Кара "ОКСИГЕНДИ КОЛДОНУУ ЭФФЕКТИВДҮҮЛҮГҮНҮН СУЙУК РОКЕТТИК Моторунун ПАЛАТАСЫНЫН СООЛУКЧУСУ" Решетнева
Азыр баары бул компоненттин катуу жана суюк фазаларынын аралашмасы түрүндө суперкылтырылган кычкылтекти же кычкылтекти колдонуу мүмкүнчүлүгүн изилдеп жатышат. Кароо Шаморанын оң жагындагы бул кооз муз ылайына окшош болот:
Жылдыруу кычкылдандыруучу заттын жалпы тыгыздыгын жогорулатат.
BR R-9A муздатуунун (overcooling) мисалы: биринчи жолу ракетада кычкылдандыруучу катары өтө муздатылган суюк кычкылтекти колдонуу чечими кабыл алынды, бул ракетанын учурууга даярдоонун жалпы убактысын кыскартууга мүмкүндүк берди. жана анын күжүрмөн даярдыгын жогорулатуу.
Эскертүү: эмнегедир белгилүү жазуучу Дмитрий Конаныхин Илона Маскты ошол процедурага эңкейип жатыптыр (дээрлик "чморил").
См:
Макарон желмогузу Илон Маскты коргоп, бир сөз айталы. 1-бөлүк
Макарон желмогузу Илон Маскты коргоп, бир сөз айталы. 2 бөлүк
Озон-O3
Инженерлер узак убакыт бою ракеталык технологияда аны жогорку энергиялуу жана ошол эле учурда экологиялык таза кычкылдандыруучу катары колдонууга аракет кылып, азап чегип келишкен.
Озондун катышуусу менен күйүү реакциясында бөлүнгөн жалпы химиялык энергия жөнөкөй кычкылтекке караганда болжол менен төрттөн бир бөлүгүн түзөт (719 ккал / кг). Тиешелүүлүгүнө жараша көбүрөөк болот, жана Иуд. Суюк озон суюк кычкылтекке караганда көбүрөөк тыгыздыкка ээ (тиешелүүлүгүнө жараша 1,35 - 1,14 г / см³) жана анын кайноо температурасы жогору (−112 ° C жана −183 ° C).
Азырынча суюк озондун химиялык туруксуздугу жана жарылуу жөндөмдүүлүгү O жана O2ге ажырайт, мында болжол менен 2 км / сек ылдамдыкта кыймылдаган детонациялык толкун пайда болот жана 3 107 динден ашык кыйратуучу детонациялык басым болот. / см2 (3 МПа) өнүгөт, ал суюк озонду колдонуунун азыркы абалын мүмкүн эмес кылат, туруктуу кычкылтек-озон аралашмаларын (24% озонго чейин) кошпогондо. Мындай аралашманын артыкчылыгы-суутек кыймылдаткычтары үчүн озон-водороддукуна салыштырмалуу жогорку спецификалык импульс. Бүгүнкү күнгө чейин RD-170, RD-180, RD-191 сыяктуу жогорку натыйжалуу кыймылдаткычтар, ошондой эле ылдамдатуучу вакуумдук кыймылдаткычтар Иуддагы чектөөчү мааниге жакын параметрлерге жетти жана ПИни жогорулатуу үчүн бир гана мүмкүнчүлүк калды, отундун жаңы түрлөрүнө өтүү менен байланышкан. …
Азот кислотасы-HNO3
HNO3 жогорку тыгыздыкка, арзан баага ээ, көп санда өндүрүлөт, абдан туруктуу, анын ичинде жогорку температурада, өрткө жана жарылууга каршы. Анын суюк кычкылтектен негизги артыкчылыгы анын жогорку кайноо температурасында, демек, эч кандай жылуулук изоляциясынсыз чексиз сактоо мүмкүнчүлүгүндө. Азот кислотасынын молекуласы HNO3 дээрлик идеалдуу кычкылдандыруучу агент. Анын курамында азот атому жана "балласт" катары суу молекуласынын "жарымы" бар, жана эки жарым кычкылтек атому күйүүчү майды кычкылдандыруу үчүн колдонулушу мүмкүн. Бирок ал жерде болгон эмес! Азот кислотасы ушунчалык агрессивдүү зат, ал үзгүлтүксүз өзү менен өзү реакцияга кирет - суутек атомдору бир кислота молекуласынан бөлүнүп, коңшуларына жабышып, морт, бирок өтө химиялык активдүү агрегаттарды түзөт. Дат баспас болоттун эң чыдамдуу түрлөрү да концентрацияланган азот кислотасы менен акырындык менен жок кылынат (натыйжада танк түбүндө пайда болгон коюу жашыл "желе", металл туздарынын аралашмасы). Коррозияны азайтуу үчүн азот кислотасына ар кандай заттар кошулган; болгону 0,5% гидрофтордук (гидрофтордук) кислотасы дат баспас болоттон жасалган коррозиянын ылдамдыгын он эсе төмөндөтөт.
Импульс ылдамдыгын жогорулатуу үчүн кислотага азоттун диоксиди (NO2) кошулат. Кислотага азот диоксидинин кошулушу кычкылдандыруучуга кирген сууну байланыштырат, бул кислотанын коррозиялык активдүүлүгүн төмөндөтөт, эритменин тыгыздыгын жогорулатат, 14% эриген NO2 максимумуна жетет. Бул концентрация америкалыктар тарабынан аскердик ракеталары үчүн колдонулган.
Азот кислотасы үчүн ылайыктуу контейнерди дээрлик 20 жылдан бери издеп келе жатабыз. Ошол эле учурда танктарга, түтүктөргө жана суюк кыймылдаткыч ракета кыймылдаткычтарынын күйүү камераларына курулуш материалдарын тандоо өтө кыйын.
14% азот диоксиди менен АКШда тандалган кычкылдандыруучу вариант. Ал эми биздин ракетачылар башкача аракет кылышты. Кандай болгон күндө да Америка Кошмо Штаттарын кууп жетүү керек болчу, ошондуктан советтик сорттогу кычкылдандыргычтар-АК-20 жана АК-27-20 жана 27% тетроксидден турган.
Кызыктуу факт: биринчи советтик БИ-1 ракеталык истребителинде азот кислотасы жана керосин учуу үчүн колдонулган.
Танктар жана түтүктөр монелдүү металлдан жасалышы керек болчу: никель менен жездин эритмеси, ал ракеталык адамдардын арасында абдан популярдуу структуралык материал болуп калды. Советтик рублдин дээрлик 95% ушул эритмеден жасалган.
Кемчиликтери: чыдамкай "балак". Коррозиялык активдүү. Өзгөчө импульс жетишерлик жогору эмес. Учурда таза түрүндө дээрлик колдонулбайт.
Азот тетроксиди-AT (N2O4)
Аскердик кыймылдаткычтардагы азот кислотасынан "эстафетаны алды". Hydrazine, UDMH менен өзүнөн өзү тутануу. Аз кайноочу компонент, бирок атайын чаралар көрүлсө, узак убакытка сакталышы мүмкүн.
Кемчиликтери: HNO3 сыяктуу жагымсыз, бирок өзүнүн өзгөчөлүктөрү менен. Азот кычкылына ажырашы мүмкүн. Уулуу. Төмөн спецификалык импульс. Кычкылдандыруучу АК-НН агенти болгон жана көп колдонулат. Бул азот кислотасы менен азот тетроксидинин аралашмасы, кээде "кызыл түтүндүү азот кислотасы" деп аталат. Сандар N2O4 пайызын билдирет.
Негизинен, бул кычкылдандыргычтар касиеттерине байланыштуу аскердик суюк от алуучу ракета кыймылдаткычтарында жана космостук ракета кыймылдаткычтарында колдонулат: узак мөөнөттүү сактоо жана өзүнөн өзү тутануу. AT үчүн типтүү отундар UDMH жана гидразин.
Фтор-F2
Фтор химиясы 1930 -жылдары, өзгөчө тездик менен - Экинчи Дүйнөлүк Согуш жылдарында (1939-45) жана андан кийин атомдук өнөр жайдын жана ракеталык техниканын муктаждыктарына байланыштуу өнүгө баштаган. 1810 -жылы А. Ампер сунуштаган "Фтор" (грекче phthoros - кыйратуу, өлүм) аталышы орус тилинде гана колдонулат; көптөгөн өлкөлөрдө аты кабыл алынган "фтор" … Бул химиялык көз караштан алганда эң сонун кычкылдандыруучу агент. Ал кычкылтекти, сууну жана жалпысынан дээрлик бардыгын кычкылдандырат. Эсептөөлөр көрсөткөндөй, максималдуу теориялык Испти F2 -Be (бериллий) жупуна алууга болот - болжол менен 6000 м / с!
Супер? Бумер, "супер" эмес …
Мындай кычкылдандыргычты душманга каалабайсыз.
Өтө коррозиялуу, уулуу, кычкылдандыруучу материалдар менен байланышканда жарылууга жакын. Cryogen. Ар кандай күйүү продуктусунда да дээрлик бирдей "күнөөлөр" бар: коркунучтуу жегич жана уулуу.
Коопсуздук техникасы. Фтор уулуу, анын абада уруксат берилген максималдуу концентрациясы болжол менен 2 · 10-4 мг / л, 1 сааттан ашпаган экспозицияда максималдуу жол берилген концентрация 1,5 · 10-3 мг / л.
LOR 8D21 фтор + аммиакты колдонуу 4000 м / с деңгээлинде белгилүү бир импульс берди.
F2 + H2 жуптары үчүн Isp = 4020 м / с болуп чыгат!
Кыйынчылык: HF-водород фторид "чыгарууда".
Мындай "энергетикалык моторду" ишке киргизгенден кийин баштапкы позиция?
Гидрофтор кислотасында эриген суюк металлдардын жана башка химиялык жана органикалык заттардын көлчүгү!
H2 + 2F = 2HF, бөлмө температурасында H2F2 димери катары бар.
Суу менен аралашып, гидрофтордук (гидрофтордук) кислотаны пайда кылат. Ал эми космостук ракета кыймылдаткычында аны колдонуу өлүмдүн татаалдыгы жана күйүү продуктуларынын кыйратуучу таасиринен улам реалдуу эмес.
Ошол эле хлор сыяктуу башка суюк галогендерге да тиешелүү.
Водород пероксиди-H2O2.
Мен муну жогоруда моно компоненттүү отундарда айттым.
Суутек перекиси "табигый" блондинкалардын люкс чачтары үчүн жана аны колдонуунун дагы 14 сыры.
Alles: аздыр -көптүр чыныгы кычкылдандыруучулардын тизмеси толук. Мен HClге басым жасайм О4 … Перхлор кислотасына негизделген көз карандысыз кычкылдандыруучу агенттер катары төмөнкүлөр гана кызыкдар: моногидрат (Н2О + ClО4) - катуу кристаллдык зат жана дигидрат (2НО + НСlО4) тыгыз илээшкек суюктук. Перхлор кислотасы (бул Ispден улам өзүн өзү перспективасыз), ошол эле учурда кычкылдандыргычтарга кошумча катары кызыгууну жаратат, бул күйүүчү майдын өзүн өзү тутануусунун ишенимдүүлүгүн кепилдейт.
Оксиданттарды төмөнкүдөй классификациялоого болот:
Чыныгы күйүүчү майлар менен бирдикте кычкылдандыруучулардын акыркы тизмеси:
Алардан айырмаланып, бизде күйүүчү майдын "үймөгү" бар.
Күйүүчү
Физикалык жана химиялык курамы боюнча, алар бир нече топко бөлүүгө болот:
Углеводород күйүүчү майлары.
Төмөн молекулярдык углеводороддор.
Жөнөкөй заттар: атомдук жана молекулярдык.
Бул тема үчүн азырынча бир гана суутек (Гидрогений) практикалык кызыкчылыкты жаратууда.
Na, Mg, Al, Bi, He, Ar, N2, Br2, Si, Cl2, I2 ж.б Мен бул макалада карабайм.
Гидразин күйүүчү майлары ("сасып кеткендер").
Оптималдуу күйүүчү майды издөө энтузиастар тарабынан суюк ракета кыймылдаткычтарын иштеп чыгуу менен башталган. Биринчи кеңири колдонулган күйүүчү май болгон этанол) биринчисинде колдонулат
Советтик ракеталар R-1, R-2, R-5 ("мурас" ФАУ-2) жана Vergeltungswaffe-2нин так өзүндө.
Тескерисинче, 75% этил спиртинин эритмеси (этанол, этил спирти, метилкарбинол, шарап спирти же спирт, көбүнчө "алкоголь")-C2H5OH формуласы бар бир атомдуу спирт (C2H6O эмпирикалык формуласы), башка вариант: CH3-CH2- OH
Бул күйүүчү май эки олуттуу кемчилик Бул, албетте, аскерлерге туура келбейт: энергетикалык көрсөткүчтөрдүн төмөндүгү жана персоналдын мындай отун менен "ууланууга" каршылыгынын төмөндүгү.
Сергек жашоо образынын жактоочулары (алкохолофобдор) фурфурил спирти менен экинчи маселени чечүүгө аракет кылышты. Бул уулуу, кыймылдуу, тунук, кээде саргыч (кара күрөңгө чейин) суюктук, убакыттын өтүшү менен абада кызарып калат. BARBARS!
Chem. формула: C4H3OCH2OH, Rac. формула: C5H6O2. Жийиркеничтүү шлам, ичүүгө болбойт.
Углеводороддор тобу
Керосин
Керосин - ар кандай углеводороддордун аралашмасы, ошондуктан коркунучтуу фракциялар (химиялык формулада) жана "майланган" кайноо чекити бар. Ыңгайлуу жогорку кайноо күйүүчү майы. Бул көптөн бери жана бүткүл дүйнөдө кыймылдаткычтарда жана авиацияда ийгиликтүү колдонулган. Анын үстүндө "Союздар" дагы эле учат. Аз уулануу (мен ичүүнү катуу сунуш кылбайм), туруктуу. Ошого карабастан, керосин коркунучтуу жана ден соолукка зыян келтирүүчү (жутуу).
Бирок аларга колунан келгендин баарын жасаган адамдар бар! Саламаттыкты сактоо министрлиги таптакыр каршы!
Жоокердин жомоктору: Pthirus жаман пабынан кутулуу үчүн жакшы.
Бирок, ал ошондой эле иш учурунда этияттыкты талап кылат: жүргүнчү учактын кырсыктаган видеосу
Маанилүү артыкчылыктары: салыштырмалуу арзан, өндүрүштө өздөштүрүлгөн. Керосин-кычкылтек жуп биринчи этап үчүн идеалдуу. Анын жерге болгон өзгөчө импульсу 3283 м / с, боштук 3475 м / с. Кемчиликтери. Салыштырмалуу төмөн тыгыздык.
Америкалык ракеталык керосин Rocket Propellant-1 же Refined Petroleum-1
Мурда салыштырмалуу арзан болчу.
Тыгыздыкты жогорулатуу үчүн космосту изилдөө лидерлери синтинди (СССР) жана РЖ-5ти (АКШ) иштеп чыгышты.
Синтин синтези.
Керосин муздатууга терс таасирин тийгизген, электр тармагына жана муздатуу жолуна тунук чөкмөлөрдү салууга жакын. Мухин, Велуров @Co анын бул жаман касиетине педаль.
Керосин кыймылдаткычтары СССРде эң көп өздөштүрүлгөн
Адамдын акылынын жана инженериясынын шедеври, биздин "берметибиз" RD-170/171:
"Дүйнөдөгү эң мыкты ракета кыймылдаткычтары жасалган жерде."
Мисалы: нафтил.
Чынында, Роскосмос туура эмес маалымат берет:
Күйүүчү майдын компоненттери анын бактарына куюлгандан кийин - нафтил (ракеталык керосин), суюлтулган кычкылтек жана суутектин пероксиди, космостук транспорт системасынын салмагы 300 тоннадан ашат (учуруучу ракетанын модификациясына жараша).
Төмөн молекулярдык углеводороддор
Метан-CH4
Баары азыр келечектүү жана арзан отун, керосин менен суутекке альтернатива катары каралууда.
Башкы дизайнер NPO Энергомаш Владимир Чванов:
- LNG кыймылдаткычынын спецификалык импульсу жогору, бирок бул артыкчылык метан отунунун тыгыздыгынын төмөндүгү менен ордун толтурат, демек, жалпысынан анча чоң эмес энергетикалык артыкчылык бар. Структуралык жактан алып караганда, метан жагымдуу. Кыймылдаткычтын боштуктарын бошотуу үчүн сиз буулануу циклинен өтүшүңүз керек - башкача айтканда, мотордун продукт калдыктарынан арылышы оңой. Ушундан улам, метан күйүүчү майы көп жолу колдонулуучу кыймылдаткычты жана кайра колдонулуучу учакты түзүү көз карашынан көбүрөөк кабыл алынат.
Арзан, кеңири таралган, туруктуу, аз уулуу. Суутекке салыштырмалуу анын кайноо температурасы жогору жана кычкылтек менен жупташкан спецификалык импульс керосиндикинен жогору: жер бетинде болжол менен 3250-3300 м / с. Жаман муздаткыч эмес.
Кемчиликтери. Тыгыздыгы аз (керосиндин жарымы). Кээ бир күйүү режимдеринде, катуу фазада көмүртектин бөлүнүшү менен ажырашы мүмкүн, бул эки фазалуу агымдын кесепетинен импульстун төмөндөшүнө жана камеранын муздатуу режиминин кескин начарлашына алып келиши мүмкүн. күйүү камерасынын дубалдарына көө. Жакында активдүү изилдөө жана иштеп чыгуу иштери жана R&D аны колдонуу чөйрөсүндө (пропан жана жаратылыш газы менен бирге), атүгүл буга чейин болгонун өзгөртүү багытында жүрүп жатат. LRE (атап айтканда, мындай иш RD-0120 боюнча жүргүзүлгөн).
Же "Kinder Surpeis" мисалы: Space Xтин American Raptor мотору:
Бул отундарга пропан жана жаратылыш газы кирет. Алардын күйүүчү катары негизги мүнөздөмөсү HCGге жакын (тыгыздыгы жогору жана кайноо чекитин кошпогондо). Жана аларды колдонууда ошол эле көйгөйлөр бар.
Суутек-Н2 (Суюк: LH2) отундардын арасында өзүнчө жайгашкан.
LOX-LH2 түгөйүн колдонуу Циолковский тарабынан сунушталган, бирок башкалар тарабынан ишке ашырылган:
Термодинамика көз карашынан алганда, H2 LPRE өзү үчүн да, TNA турбинасы үчүн да идеалдуу жумушчу суюктук. Мыкты муздатуучу суюк жана газ абалында. Акыркы факт, муздатуучу жолдо суутек кайнагандан өзгөчө коркпоого жана THP айдоо үчүн газдалган суутекти колдонууга мүмкүндүк берет.
Мындай схема Aerojet Rocketdyne RL-10, жөн гана укмуштуудай (инженердик көз караштан алганда) кыймылдаткычында ишке ашырылат:
Биздин аналог (андан да жакшы бери кичирээк): RD-0146 (D, DM)-Воронеждеги Химиялык автоматташтыруу конструктордук бюросу тарабынан иштелип чыккан газсыз суюк от алуучу ракета кыймылдаткычы.
Бул TC жогорку спецификалык импульс менен камсыз кылат - 3835 м / с кычкылтек менен жупташкан.
Бул иш жүзүндө колдонулгандардын эң жогорку көрсөткүчү. Бул факторлор бул күйүүчү майга болгон кызыгууну жаратат. Экологиялык жактан таза, О2 менен байланышта болгон "розеткада": суу (буу). Бөлүштүрүлгөн, иш жүзүндө чексиз жеткирүүлөр. Өндүрүштү өздөштүргөн. Уулуу эмес. Бирок, балдын бул бочкасында мазьда ушунчалык көп чымын бар.
"Сюрприздер" жөнүндө көбүрөөк маалымат:
"ГИДРОГЕН СИСТЕМАЛАРЫНДА ЖЫЛУУЛУКТУН ЖАНА МАССАЛЫК АЛМАШУУ ПРОЦЕССТЕРИНИН МАТЕМАТИКАЛЫК МОДЕЛДЕШИ" Гордеев В. П. Фирсов, А. П. Гневашев, Э. И. Postoyuk
FSUE “GKNPTs im. М. В. Хруничева, КБ Салют; Москва авиация институту (Мамлекеттик техникалык университети)
Документ 12KRB кычкылтек-суутек жогорку бассейниндеги суутек жана магистралдагы жылуулук жана масса алмашуу процесстеринин негизги математикалык моделдерине мүнөздөмө берет. Суюк кыймылдаткычка суутек берүүдө аномалиялар ачылып, алардын математикалык сүрөттөлүшү сунушталган. Моделдер стенддик жана учуу сыноолорунун жүрүшүндө иштелип чыккан, бул алардын негизинде ар кандай модификациядагы сериялык жогорку баскычтардын параметрлерин алдын ала айтууга жана пневмогидравликалык системаны жакшыртуу үчүн зарыл болгон техникалык чечимдерди кабыл алууга мүмкүндүк берди.
Кайноо чекитинин төмөндүгү танктарга сордурууну жана бул күйүүчү майды бактарда жана сактоочу жайларда сактоону кыйындатат.
Кысымдуулук коэффициенти (pv / RT) 273.15 K: 1.0006 (0.11013 МПа), 1.0124 (2.0266 МПа), 1.0644 (10.133 МПа), 1.134 (20, 266 МПа), 1, 277 (40, 532 МПа);
Водород орто жана пара абалында болушу мүмкүн. Ортогидроген (o-H2) ядролук спиндердин параллелдүү (бир белгиси) багытына ээ. Пара-суутек (p-H2) -антипараллель.
Нормалдуу жана жогорку температурада Н2 (нормалдуу суутек, n-H2) 75% орто- жана 25% пара-модификациялардын аралашмасы болуп саналат, алар өз ара бири-бирине айлана алышат (орто-пара трансформациясы). O-H2 p-H2ге айландырылганда, жылуулук бөлүнүп чыгат (1418 Дж / моль).
Мунун баары автомобиль жолдорун, суюк кыймылдаткыч ракета кыймылдаткычтарын, ТНАны, жумуш циклин жана өзгөчө насосторду долбоорлоодо кошумча кыйынчылыктарды жаратат.
Суутек электронун оңой эле таштап коет. Эритмеде ал көптөгөн бирикмелерден протон түрүндө бөлүнүп, алардын кислоталык касиеттерин пайда кылат. Суу эритмелеринде Н + суу молекуласы менен H3O гидроний ионун түзөт. Ар кандай кошулмалардын молекулаларынын бир бөлүгү болгондуктан, суутек көптөгөн электрегативдүү элементтер менен суутек байланышын түзүүгө умтулат (F, O, N, C, B, Cl, S, P).
Водород менен абанын аралашмасы ар кандай концентрациядагы кичинекей учкундан жарылат - 5тен 95 пайызга чейин.
Ошол. суутек - ичеги (ал тургай Шехр Гут) жана ошол эле учурда "баш оору" (ал тургай катуу баш оору).
Диалектиканын биринчи мыйзамы: "Карама -каршылыктардын биримдиги жана күрөшү" / Георг Вильгельм Фридрих Гегель /
Космос кемесинин башкы кыймылдаткычы (SSME) менен таасирдүүбү?
Эми анын баасын эсептеп көрүңүз!
Кыязы, муну көрүп, чыгымдарды эсептөө (1 кг ПН орбитага чыгаруунун баасы), мыйзам чыгаруучулар жана Америка Кошмо Штаттарынын жана НАСАнын бюджетин башкаргандар … "жакшы, ал анжирде" деп чечишти.
Мен аларды түшүнөм - "Союз" ракетасында бул арзаныраак жана коопсузураак, ал эми RD -180/181ди колдонуу америкалык учуруучу аппараттардын көптөгөн көйгөйлөрүн жок кылат жана дүйнөнүн эң бай өлкөсүндөгү салык төлөөчүлөрдүн акчасын үнөмдөйт.
Мыкты ракета кыймылдаткычы - бул сиз жасай турган / сатып ала турган кыймылдаткыч, ал сизге керектүү диапазондо болот (өтө чоң же кичине эмес) жана ошончолук натыйжалуу болот (спецификалык импульс, күйүү камерасындагы басым), анын баасы болбойт сен үчүн өтө оор болуп калат. / Филипп Терехов @ lozga
Америка Кошмо Штаттарында эң өздөштүрүлгөн суутек кыймылдаткычтары.
Азыр биз өзүбүздү "Суутек клубунда" 3-4-орунга коюп жатабыз (Европа, Япония жана Кытайдан / Индиядан кийин).
Катуу суутек - суутектин агрегатташынын катуу абалы.
Эрүү температурасы -259.2 ° C (14.16 K).
Тыгыздыгы 0, 08667 г / см³ (-262 ° C).
Ак карга окшош масса, алты бурчтуу системанын кристаллдары.
Шотландиялык химик Ж. Дьюар 1899 -жылы биринчи жолу катуу абалда водородду алган. Бул үчүн ал Джоуль-Томсон эффектине негизделген калыбына келтирүүчү муздатуучу машинаны колдонгон.
Кыйынчылык анын жанында. Ал дайыма жоголот: "Окумуштуулар металл суутегинин дүйнөдөгү жалгыз үлгүсүн жоготту". Бул түшүнүктүү: молекулалардын кубу алынат: 6x6x6. Жөн гана "гигант" томдор - азыр ракетага "май куюп" жатышат. Эмнегедир мага "Чубайс нанотанкты" эске салды. Бул нано-керемет 7 жыл же андан көп убакыт бою табылган эмес.
