2.1 ЖИДКИЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА
Окислитель и горючее двухкомпонентных топлив содержатся в отдельных ёмкостях - баках и при помощи различных устройств раздельно подаются в камеру двигателя для сжигания. Двухкомпонентные жидкие топлива в настоящее время имеют самое широкое применение, так как они обеспечивают самую наибольшую удельную тягу двигателя, легко позволяют регулировать величину и направление тяги в полете, а также выключать двигатель и запускать его повторно. Недостаток этих топлив - сложное устройство двигателя с большим числом деталей и узлов со сложной системой управления и регулирования.
К самовоспламеняющимся относят такие двухкомпонентные топлива, горение которых начинается само по себе при смешении окислителя и горючего в камере двигателя.
Несамовоспламеняющиеся топлива для начала горения при запуске двигателей требуют применения дополнительных средств зажигания. Самовоспламеняющиеся топлива обеспечивают более надёжный запуск двигателя и устойчивую его работу.
Жидкие однокомпонентные топлива представляют собой заранее приготовленную несамовоспламеняющуюся смесь окислителя и горючего в необходимом для горения соотношении или такое жидкое вещество, которое при определённых условиях разлагается с выделением теплоты и образованием газов. Однокомпонентные топлива размещаются на ракете в одном баке и по одной линии подаются в камеру сгорания через форсунки.
Преимуществом таких топлив перед двухкомпонентными является упрощение конструкции двигателя, поскольку необходима только одна линия системы подачи. Но широкого применения эти топлива в ЖРД не получили, так как они не могут обеспечить необходимую удельную тягу. Те однокомпонентные топлива, которые позволяют получить достаточную удельную тягу, непригодны для использования из-за большой склонности к самопроизвольному взрыву. Однокомпонентные топлива опасны также для применения их с целью охлаждения камеры сгорания. Эти топлива употребляются большей частью только для вспомогательных целей: для двигателей малых тяг, которые применяются с целью управления и стабилизации летательных аппаратов, а так же для вращения турбин турбонасосных агрегатов ЖРД.
Таблица 1. Основные характеристики двухкомпонентных жидких топлив при оптимальном соотношении компонентов (давление в камере сгорания 100 кгс / см2, на срезе сопла 1 кгс / см2).
Окисли-тель |
Горючее |
Тепло-творность топлива*, ккал / кг |
Плот-ность*, г / см2 |
Темпера-тура в камере сгорания, К |
Удельный импульс в пустоте, сек |
|
Азотная кислота (98 %) |
Керосин |
1460 |
1,36 |
2980 |
313 |
|
ТГ-02 |
1490 |
1,32 |
3000 |
310 |
||
Анилин (80 %) + фурфуриловый спирт (20 %) |
1420 |
1,39 |
3050 |
313 |
||
Жидкий кислород |
Спирт (94 %) |
2020 |
0,39 |
3300 |
255 |
|
Водород |
2020 |
0,32 |
3250 |
391 |
||
Керосин |
2200 |
1,04 |
3755 |
335 |
||
НДМГ |
2200 |
1,02 |
3670 |
344 |
||
Гидразин |
2230 |
1,07 |
3446 |
346 |
||
Аммиак |
2200 |
0,84 |
3070 |
323 |
||
АТ |
Керосин |
1550 |
1,27 |
3516 |
309 |
|
НДМГ |
2200 |
1,20 |
3469 |
318 |
||
Гидразин |
2230 |
1,23 |
3287 |
322 |
||
Жидкий фтор |
Водород |
2300 |
0,62 |
4707 |
412 |
|
Гидразин |
2230 |
1,31 |
4775 |
370 |
В двухкомпонентных топливах для полного сгорания обоих компонентов на каждую единицу массы одного из них требуется строго определённое количество другого. Так, для сжигания 1 кг керосина необходимо 15 кг воздуха, или 5,5 кг азотной кислоты, или 3,4 кг жидкого кислорода. В практически выполненных ЖРД окислитель подаётся в камеру в несколько меньшем количестве, чем требуется для полного сгорания.
Оказывается, в этом случае получается наибольшее значение удельной тяги. Причина заключается в том, что при уменьшении расхода окислителя несколько изменяется состав продуктов сгорания. Вследствие этого снижается процесс теплового распада молекул газов - продуктов сгорания - на атомы и ионы, который происходит с большим поглощением теплоты и бесполезным уносом её за пределы сопла, а также улучшаются условия превращения энергии в сопле.
Для эксплуатации жидкостных ракет большое значение имеет температура кипения топлива. Все компоненты топлива делятся на высококипящие и низкокипящие.
К высококипящим относятся окислители и горючие, которые могут содержаться в жидком состоянии при обычных температурах эксплуатации ракет (до +150 0C) под атмосферным или повышенным давлением, остальные относятся к низкокипящим.
- Тема № 4.10 Отравление компонентами ракетного топлива
- 1 Ракетные топлива
- Выбор жидкого ракетного топлива
- Тема № 4.10 Отравление компонентами ракетного топлива
- 2. Токсикологическая характеристика ракетных топлив.
- Конструктивно-технологические особенности ракетных блоков с ракетными двигателями на твердом топливе
- Глава VIII компоненты ракетного топлива
- Классификация порохов и твердых ракетных топлив и требования к ним
- 3.2. Топлива ракетных двигателей
- 3.3. Жидкие ракетные топлива