«… Ал күн астында жаңа ештеңе жоқ»
(Екклесиаст 1: 9).
Жанармай, зымырандар, зымыран қозғалтқыштары туралы жазылған, олар жазады және жазады.
LPRE отыны бойынша алғашқы еңбектердің бірі В. П. Глушко «Реактивті қозғалтқыштарға арналған сұйық отын», 1936 ж.
Мен үшін бұл тақырып қызықты болып көрінді, бұл менің бұрынғы мамандығыма байланысты және университетте оқығандықтан, менің ең кішкентай ұрпағым оны «сүйреп апарды»: содан кейін біз өзіміз «анықтап алайық». Шамасы, «Lin Industrial» экстремалды әуесқойларының табыстары қуантады.
Сондықтан сіз зымыран қозғалтқышты дұрыс жарғыңыз келеді.
Біз бірге «ойлаймыз», ата -ананың қатаң бақылауында. Қолдар мен аяқтар бүтін болуы керек, тіпті одан да көп.
«Бастаудың кілті» … «Кеттік!» (Ю. А. Гагарин мен С. П. Королев)
Зымыран техникасында қандай РД түрі (схема, процестің сипаты) қолданылса да, оның мақсаты - РТ -да сақталатын бастапқы энергияны жұмыс сұйықтығының ағынының кинетикалық энергиясына (теңдеуіне) айналдыру арқылы күш (күш) құру.
Реактивті ағынның реактивті қозғалтқышқа айналуы әр түрлі энергияны түрлендіреді (химиялық, ядролық, электрлік).
Химиялық қозғалтқыштар үшін отынды фазалық күйіне қарай бөлуге болады: газ тәрізді, сұйық, қатты, аралас.
No1 бөлім - зымыран қозғалтқыштарына немесе сұйық зымыран отындарына арналған отын
Зымыран қозғалтқыштарына арналған химиялық отындардың жіктелуі (жалпы):
Терминдер мен қысқартулар.
Қосымша:
Ерекше импульс (Isp).
Реактивті серпіліс (P немесе Fr).
Отын компоненттерінің стехиометриялық қатынасы (Км0)(толығырақ білу үшін басыңыз) - стехиометриялық реакциялардағы тотықтырғыш массасының отын массасына қатынасы.
Отын құрамы - жанғыш және жанбайтын бөлшектер (жалпы).
Жанармай түрлері (жалпы).
Жалпы жағдайда РТ компоненттерінің химиялық реакциясын РД үшін жылу энергиясының химиялық көзі деп санауға болады
Мен хабарды Km0 -ден бастаймын. Бұл такси жолы үшін өте маңызды коэффициент: отын такси жолында әр түрлі жолмен жануы мүмкін (такси жолындағы химиялық реакция оттегі тотықтырғыш рөлін атқаратын каминдегі ағашты кәдімгі күйдіру емес). Ракеталық қозғалтқыш камерасындағы отынның жануы (дәлірек айтқанда, тотығу) - бұл, ең алдымен, жылу бөлінуімен жүретін химиялық тотығу реакциясы. Ал химиялық реакциялардың жүруі реакцияға қанша заттардың түсуіне (олардың қатынасы) айтарлықтай байланысты.
Курстық жобаны, емтиханды немесе тест тапсыру кезінде қалай ұйықтауға болады. / Дмитрий Завистовский
Km0 мәні химиялық элементтер химиялық реакция теңдеуінің теориялық түрінде көрсете алатын валенттілікке байланысты. LRT мысалы: AT + UDMH.
Маңызды параметр - тотықтырғыштың артық коэффициенті (грекше «α» индексімен «шамамен» белгіленеді) және Km компоненттерінің массалық қатынасы.
Кішкене шыдамдылық сияқты Мен түсінікті айналып өте алмаймын: энтальпия. Бұл мақалада да, күнделікті өмірде де пайдалы болады.
Қысқаша айтқанда, энтальпия - бұл энергия. Мақала үшін оның екі «гипостазасы» маңызды:
Термодинамикалық энтальпия - бастапқы химиялық элементтерден зат түзуге жұмсалатын энергия мөлшері. Бірдей молекулалардан тұратын заттар үшін (Н2, О2 және т.б.) ол нөлге тең.
Жану энтальпиясы - химиялық реакция болған жағдайда ғана мағынасы бар. Анықтамалықтарда қалыпты жағдайда эксперименталды түрде алынған бұл шаманың мәндерін табуға болады. Көбінесе, отын үшін бұл оттегі ортасында толық тотығу, тотықтырғыштар үшін бұл сутегінің берілген тотықтырғышпен тотығуы. Сонымен қатар, реакция түріне байланысты мәндер оң немесе теріс болуы мүмкін.
«Термодинамикалық энтальпия мен жану энтальпиясының қосындысы заттың жалпы энтальпиясы деп аталады. Шын мәнінде, бұл мөлшер зымыран қозғалтқыш камераларының жылулық есебінде қолданылады».
LRT -ге қойылатын талаптар:
-энергия көзі ретінде;
- (технологияның дамуының осы деңгейінде) РД мен ТНА -ны салқындату үшін, кейде резервуарларға РТ -мен қысым жасау үшін, оны көлеммен қамтамасыз ету (LV цистерналары) және т.б пайдалану керек зат ретінде;
- сұйық отынды қозғалтқыштан тыс затқа қатысты, яғни. сақтау, тасымалдау, жанармай құю, сынау, экологиялық қауіпсіздік және т.б.
Бұл градация салыстырмалы, бірақ принцип бойынша мәнін көрсетеді. Мен бұл талаптарды былай атаймын: No1, No2, No3. Түсініктемелерде тізімге біреуді қосуға болады.
Бұл талаптар РД жасаушыларын әр түрлі бағытта «тартатын» «Аққу ісігі мен шортанның» классикалық үлгісі болып табылады:
# Сұйық отынды қозғалтқыштың энергия көзі тұрғысынан (No1)
Анау. максимумды алу керек. Юд. Мен бәріне бұдан былай алаңдамаймын:
№1 басқа маңызды параметрлермен бізді R және T (барлық индекстермен) қызықтырады.
Қажет:
# RN дизайнері тұрғысынан (№2):
ТК максималды тығыздыққа ие болуы керек, әсіресе ракеталардың бірінші кезеңінде, себебі олар ең көлемді және ең қуатты такси жолдары бар, секундына үлкен ағынмен. Әрине, бұл №1 талапқа қайшы келеді.
# Операциялық тапсырмалардан маңызды (# 3):
- ТК химиялық тұрақтылығы;
- жанармай құюдың, сақтаудың, тасымалдаудың және дайындаудың қарапайымдылығы;
-экологиялық қауіпсіздік (қолданудың барлық «өрісінде»), атап айтқанда уыттылық, өндіру мен тасымалдау шығындары және т.б. және жол жүру кезіндегі қауіпсіздік (жарылыс қаупі).
Қосымша ақпарат алу үшін «Ракеталық отын туралы дастан - Монетаның екінші жағы» бөлімін қараңыз.
Әрине, бұл айсбергтің шыңы ғана. Қосымша талаптар да осында жатыр, сондықтан КОНСЕНСУС пен КЕМШІЛІКТІ іздеу керек. Компоненттердің бірі міндетті түрде салқындатқыштың қанағаттанарлық (жақсы, тамаша) қасиеттеріне ие болуы керек технологияның осы деңгейінде компрессорлық станцияны және саптаманы салқындату керек, сонымен қатар такси жолының маңызды бөлігін қорғау қажет:
Фотосуретте XLR-99 зымыран қозғалтқышының шүмегі көрсетілген: 50-60-шы жылдардағы американдық зымыран қозғалтқыштарының дизайнының ерекшелігі айқын көрінеді-құбырлы камера:
Сондай -ақ, ТНА турбинасы үшін жұмысшы сұйықтық ретінде қолданылатын компоненттердің бірі қажет:
Жанармай компоненттері үшін «қаныққан будың қысымы үлкен мәнге ие (шамамен айтқанда, берілген температурада сұйықтық қайнай бастайтын қысым). Бұл параметр сорғылардың конструкциясына және цистерналардың салмағына қатты әсер етеді.» / С. С. Фасас /
Маңызды фактор-отын кешенінің сұйық отынды зымыран қозғалтқыштарының материалдарына (СМ) және оларды сақтауға арналған цистерналарға агрессивтілігі.
Егер ТК өте «зиянды» болса (кейбір адамдар сияқты), онда инженерлер өз құрылымдарын отыннан қорғау үшін бірқатар арнайы шараларға ақша жұмсауға мәжбүр.
-жанармай компоненттерінің екіжүзді Янус ретінде өздігінен жануы: кейде қажет, бірақ кейде зиянды. Сондай -ақ жағымсыз қасиет бар: жарылғыштық.
Зымыранды қолданудың көптеген салалары үшін (әскери немесе терең ғарыш)
отынның химиялық тұрақты болуы талап етіледі, ал оны сақтау, жанармай құю (жалпы, логистика деп аталатынның бәрі) және кәдеге жарату операторлар мен қоршаған орта үшін «бас ауруын» тудырмайды.
Маңызды параметр - жану өнімдерінің уыттылығы. Енді бұл өте өзекті.
Бұл компоненттердің қасиеттерін қанағаттандыратын (кейде агрессивті) жанармай жасушаларының өздері де, резервуарлар мен СМ де өндіріс құны: «ғарыш кабинасы» боламыз деп ел экономикасына жүктеме.
Бұл талаптар көп және олар, әдетте, бір -біріне қарсы тұрады.
Қорытынды: отын немесе оның компоненттері болуы керек (немесе болуы керек):
1. Ең жоғары қыздыру сыйымдылығы, максималды Isp алу үшін.
2. Ең жоғары тығыздық, минималды уыттылық, тұрақтылық және төмен баға (өндірісте, логистикада және кәдеге жаратуда).
3. Газ константасының ең жоғары мәні немесе жану өнімдерінің ең төменгі молекулалық массасы, ол шығудың Vmax және тамаша спецификалық серпін импульсін береді.
4. Жанудың орташа температурасы (4500К аспайды), әйтпесе бәрі жанып кетеді немесе күйіп кетеді. Жарылғыш болмаңыз. Белгілі бір жағдайларда өздігінен жану.
5. Жанудың максималды жылдамдығы. Бұл компрессордың минималды салмағы мен көлемін қамтамасыз етеді.
6. Тұтанудың кешігуінің ең аз мерзімі, өйткені такси жолының біркелкі және сенімді іске қосылуы маңызды рөл атқарады.
Мәселелер мен талаптардың жиынтығы: тұтқырлық, балқу және қату температурасы, қайнау температурасы, тұрақсыздық, бу қысымы және буланудың жасырын жылуы және т.б. және т.б.
Компромисс IP -де айқын көрінеді: жоғары тығыздықтағы ТК (керосин + LOX), әдетте, зымыран тасығыштың төменгі сатыларында қолданылады, дегенмен олар LH2 мен LOX бірдей ұтылады, бірақ олар өз кезегінде қолданылады. зымыран тасығыштың жоғарғы сатылары (Energia 11K25).
Тағы да, тамаша жұп LH2 + LOX терең кеңістікте немесе орбитада ұзақ уақыт болу үшін қолданыла алмайды (Вояжер-2, Бриз-М жоғарғы сатысы, ХҒС және т.
Atlas V 541 зымыран тасығышының Кентавр жоғарғы сатысынан GOES-R ауа райы спутнигін алудың керемет сәті (GOES-R ғарыш аппараттарының бөлінуі)
LRT жіктелуі көбіне қаныққан бу қысымына немесе үштік температураға, не қарапайым айтқанда, қалыпты қысымда қайнау температурасына негізделген.
Темірдің жоғары қайнайтын компоненттері.
Зымыран цистерналарындағы қаныққан бу қысымы (бұдан әрі - Рнп) максималды жұмыс температурасы бар химиялық зат, олардың құрылымдық беріктігі бойынша цистерналардағы рұқсат етілген қысым деңгейінен айтарлықтай төмен.
Мысалы: керосин, UDMH, азот қышқылы.
Тиісінше, олар резервуарларды салқындату кезінде арнайы манипуляцияларсыз сақталады.
Маған «контейнер» термині көбірек ұнайды. Бұл мүлде дұрыс болмаса да, күнделікті мәнге жақын. Бұл деп аталады. ұзақ мерзімді сақтау ТК.
Сұйықтықтың төмен қайнайтын компоненттері.
Мұнда Rnp цистерналардағы рұқсат етілген қысымға жақын (олардың беріктік критерийі бойынша). Салқындатуға (және / немесе салқындатуға) және конденсатты қайтаруға арналған арнайы шараларсыз мөрленген резервуарларда сақтауға тыйым салынады. LPRE фитингтеріне және жанармай құюға / төгуге арналған құбырларға бірдей талаптар (және проблемалар).
Мысалы: аммиак, пропан, азот тетроксиді.
Зымыран технологиясының жұмыс температурасы диапазонында төмен қайнайтын компоненттер әдетте газ күйінде болады. Қайнауы төмен компоненттерді сұйық күйде ұстау үшін арнайы технологиялық жабдық қолданылады.
LRT криогенді компоненттері.
Қатаң айтқанда, бұл төмен қайнайтын компоненттердің кіші класы. Анау. қайнау температурасы 120 К -тан төмен заттар. Криогенді компоненттерге сұйытылған газдар: оттегі, сутегі, фтор және т.б. жатады. Булану жоғалуын азайту және тығыздықты жоғарылату үшін криогенді компонентті суспензия күйінде, осы компоненттің қатты және сұйық фазаларының қоспасы түрінде қолдануға болады.
Тасымалдау, жанармай құю (резервуарлар мен магистральдық желілерді салқындату, ракеталық қозғалтқыш клапандарының жылу оқшаулауы және т.б.) және ағызу кезінде арнайы шаралар қажет.
Олардың сыни нүктесінің температурасы жұмыс температурасынан әлдеқайда төмен. Тығыздалған PH резервуарларында сақтау мүмкін емес немесе өте қиын. Сұйық фазалық күйдегі оттегі мен сутегі типтік өкілдері болып табылады.
Әрі қарай мен LOX және LH2 белгілеуінің американдық стилін қолданамын. Немесе СКД мен ЖВ.
Біздің «әдемі» RD-0120 (сутегі-оттегі):
Кейбір сарапшылардың пікірінше, Ресей Федерациясында RD-0120 өндіру технологиясы осы уақытқа дейін мүлде жоғалған. Алайда, оның технологиялары негізінде сол кәсіпорында RD-0146 оттегі-сутегі қозғалтқышы жасалуда.
РР компоненттері LRE -де табылғанда («ақылды» реакция бойынша) оларды келесіге бөлу керек:
өздігінен тұтанатын (СТК), шектеулі жанатын (ОСТК) және жанбайтын ТК (НТК).
СТК: тотықтырғыш пен отын сұйық күйде жанасқанда олар тұтанады (жұмыс қысымы мен температураның барлық диапазонында).
Бұл такси жолының тұтану жүйесін едәуір жеңілдетеді, алайда, егер компоненттер жану камерасынан тыс жерде кездессе (ағып кету, апаттар), онда өрт болады немесе үлкен «жарылыс» болады. Сөндіру қиын.
Мысалы: N204 (азот тетраксиді) + MMH (монометилгидразин), N204 + N2H4 (гидразин), N2O4 + UDMH және фторға негізделген барлық отындар.
ОСТК: мұнда тұтану үшін арнайы сақтық шараларын қолдану қажет. Өздігінен жанбайтын отындар тұтану жүйесін қажет етеді.
Мысалы: керосин + LOX немесе LH2 + LOX.
NTK: Менің ойымша, бұл жерде пікірлер артық. Не катализатор қажет, не үздіксіз тұтану (немесе температура және / немесе қысым және т.б.), немесе үшінші компонент.
Тасымалдауға, сақтауға және «ағып кетпеуге» өте ыңғайлы.
LRT энергетикалық сипаттамаларының деңгейіне сәйкес бөлудің басқа нұсқасы:
* аз энергиялы (салыстырмалы түрде төмен импульсті-бір компонентті және т.б.);
* орташа энергия (орташа спецификалық импульспен - (02ж) + керосин, N204 + ММГ және т.б.);
* жоғары энергия (жоғары меншікті импульспен: (02) w + (H2) W, (F2) w + (H2) w, т.б.).
Компоненттердің уыттылығы мен коррозиясына сәйкес сұйық темірден жасалған бұйымдар бөлінеді:
Қолданылатын отын компоненттерінің санына сәйкес бір, екі және үш компонентті қозғалтқыш жүйелері ажыратылады.
Бір компонентті ДУ-да, онда жылжыту қорегі жиі қолданылады.
Жоғары концентрацияланған (80 … 95%) сутегі асқын тотығы спутниктерге, ғарыш аппараттарына және ғарыш аппараттарына көмекші бір компонентті қозғаушы жүйені дамытудың бастапқы кезеңінде бір компонентті отын ретінде пайдаланылды.
Қазіргі кезде мұндай қосалқы қозғалтқыш жүйелері жапондық кейбір ұшыру қондырғыларының сахналық бағдарлау жүйелерінде ғана қолданылады.
Қалған қосалқы бір компонентті дизельдік жүйелерде сутегі асқын тотығы гидразинмен «ығыстырылды», ал меншікті импульс шамамен 30%-ға өсті.
Гидразиннің сұйық отынды зымыран қозғалтқыштарында кеңінен қолданылуы ұзақ қызмет ету мерзімі бар өте сенімді катализаторларды, атап айтқанда, Shell-405 катализаторын құруға айтарлықтай ықпал етті.
Адамзат бір компоненттіге қарағанда жоғары энергетикалық сипаттамалары бар екі компонентті МК-ны кеңінен қолданады. Бірақ екі компонентті сұйық отынды зымыран қозғалтқыштары бір компонентті қозғалтқыштарға қарағанда конструкциясында күрделірек. Тотықтырғыш пен отын багының болуына байланысты, неғұрлым күрделі құбыр жүйесі және отын компоненттерінің қажетті қатынасын қамтамасыз ету қажеттілігі (Кмо коэффициенті). DU AES, KK және KA-да тотықтырғыш пен отынның бір емес, бірнеше резервуарлары жиі қолданылады, бұл екі компонентті ДУ-ның құбыр жүйесін қосымша қиындатады.
Үш компонентті RTU әзірленуде. Бұл нағыз экзотика.
Үш компонентті зымыран қозғалтқышына RF патенті.
Бұл зымыран қозғалтқышының схемасы.
Мұндай зымыран қозғалтқыштарын көп отынды деп жіктеуге болады.
ОКБ-456-да үш компонентті зымыран қозғалтқышы (фтор + сутегі + литий) жасалды.
Екі компонентті отын тотықтырғыш пен отыннан тұрады.
Тотықтырғыштар
Оттегі
Химиялық тұрғыдан алғанда бұл тамаша тотықтырғыш. Ол FAU алғашқы баллистикалық зымырандарында және оның американдық және кеңестік әріптестерінде қолданылды. Бірақ оның қайнау температурасы әскерилерге сәйкес келмеді. Қажетті жұмыс температурасының диапазоны –55 ° C -тан + 55 ° C -қа дейін (ұшыруға ұзақ дайындық уақыты, ескертуге жұмсалатын қысқа уақыт).
Коррозияға төзімділігі өте төмен. Өндіріс бұрыннан игерілді, бағасы аз: $ 0, 1 -ден төмен (менің ойымша, бұл бір литр сүттен бірнеше есе арзан).
Кемшіліктері:
Криогендік - старт алдындағы шығынды өтеу үшін салқындату және үнемі жанармай құю қажет. Ол басқа ТК -ны (керосинді) бұзуы мүмкін:
Компрессорлық станцияны және сұйық отынмен жұмыс істейтін қозғалтқыштың саптамасын салқындатқыш ретінде пайдалану қиын.
«Сұйық ракеталық қозғалтқыш камерасының салқындатқышы ретінде оксигенді қолданудың тиімділігін талдау» бөлімін қараңыз. Решетнева
Қазір барлығы оттегінің немесе салқындатылған оттегінің суспензия күйінде, осы компоненттің қатты және сұйық фазаларының қоспасы түрінде қолдану мүмкіндігін зерттеп жатыр. Көрініс Шамораның оң жағындағы шығанақтағы әдемі мұзды шламмен бірдей болады:
Сырғанау тотықтырғыш заттың жалпы тығыздығын арттырады.
BR R-9A-ны салқындатудың (шамадан тыс салқындатудың) мысалы: зымыранның тотықтырғыш ретінде өте салқындатылған сұйық оттегін қолдану туралы шешім қабылданды, бұл ракетаның ұшыруға дайындық уақытын қысқартуға мүмкіндік берді. және оның жауынгерлік дайындығын арттыру.
Ескерту: белгілі бір себептермен әйгілі жазушы Дмитрий Конаныхин Илона Масканы сол процедураға иіліп отырды.
См:
Макарон монстры Илон Маскты қорғау үшін бір сөзбен айтайық. 1 бөлім
Макарон монстры Илон Маскты қорғау үшін бір сөзбен айтайық. 2 -бөлім
Озон-О3
Ұзақ уақыт бойы инженерлер зымыран технологиясында оны жоғары энергиялы және сонымен бірге экологиялық таза тотықтырғыш ретінде қолдануға тырысады.
Озонның қатысуымен жану реакциясы кезінде бөлінетін жалпы химиялық энергия шамамен оттегінің төрттен бір бөлігіне (719 ккал / кг) артық. Сәйкесінше, Иуд тағы да көп болады. Сұйық озонның тығыздығы сұйық оттегімен салыстырғанда жоғары (тиісінше 1,35 - 1,14 г / см³) және оның қайнау температурасы жоғары (сәйкесінше –112 ° C және –183 ° С).
Әзірге шешілмейтін кедергі - сұйық озонның химиялық тұрақсыздығы мен жарылғыштығы, оның О мен О2 -ге ыдырауы, онда шамамен 2 км / с жылдамдықпен қозғалатын детонациялық толқын пайда болады және 3 107 динден астам деструктивті детонациялық қысым пайда болады. / см2 (3 МПа) дамиды, бұл қазіргі озық технологиямен сұйық озонды мүмкін емес етеді, тұрақты оттегі-озон қоспаларын (24% озонға дейін) қоспағанда. Мұндай қоспаның артықшылығы-сутегі қозғалтқыштары үшін озон-сутекті қозғалтқыштармен салыстырғанда жоғары спецификалық импульс. Бүгінгі күні RD-170, RD-180, RD-191 сияқты жоғары тиімді қозғалтқыштар, сондай-ақ вакуумды қозғалтқыштар Iud шекті мәндеріне жақын параметрлерге жетті, ал ПИ жоғарылатуға бір ғана мүмкіндік қалды., отынның жаңа түрлеріне көшумен байланысты.
Азот қышқылы-HNO3
HNO3 тығыздығы жоғары, бағасы төмен, көп мөлшерде шығарылады, өте тұрақты, оның ішінде жоғары температурада, өртке және жарылысқа төзімді. Сұйық оттегінен басты артықшылығы - оның жоғары қайнау температурасында, демек, жылу оқшаулаусыз шексіз сақтау мүмкіндігінде. HNO3 азот қышқылының молекуласы - тотықтырғыш. Оның құрамында азот атомы мен «балласт» ретінде су молекуласының «жартысы» бар, отынды тотықтыру үшін оттегінің екі жарым атомын қолдануға болады. Бірақ ол жерде болмады! Азот қышқылы - бұл агрессивті зат, ол үнемі өз -өзімен әрекеттеседі - сутегі атомдары бір қышқыл молекуласынан бөлініп, көршілестеріне жабысып, нәзік, бірақ өте химиялық белсенді агрегаттар түзеді. Тот баспайтын болаттың ең төзімді түрлері де концентрацияланған азот қышқылымен баяу жойылады (нәтижесінде цистернаның түбінде түзілген қою жасыл «желе», металл тұздарының қоспасы). Коррозияны төмендету үшін азот қышқылына әр түрлі заттар қосылды; тек 0,5% гидрофторлы (гидрофторлы) қышқыл тот баспайтын болаттың коррозиялық жылдамдығын он есе төмендетеді.
Импульсті жоғарылату үшін қышқылға азот диоксиді (NO2) қосылады. Қышқылға азот диоксидінің қосылуы тотықтырғышқа түсетін суды байланыстырады, бұл қышқылдың коррозиялық белсенділігін төмендетеді, ерітіндінің тығыздығын арттырады, 14% еріген NO2 максимумына жетеді. Бұл концентрацияны американдықтар өздерінің әскери ракеталары үшін қолданды.
Біз азот қышқылына арналған қолайлы контейнерді 20 жылға жуық іздедік. Бұл ретте цистерналарға, құбырларға, сұйық отынды зымыран қозғалтқыштарының жану камераларына құрылыс материалдарын таңдау өте қиын.
АҚШ -та 14% азот диоксиді бар тотықтырғыш нұсқасы таңдалды. Ал біздің зымырандар басқаша әрекет етті. Кез келген жағдайда Америка Құрама Штаттарын қуып жету қажет болды, сондықтан кеңестік сортты тотықтырғыштар-АК-20 және АК-27-құрамында 20 және 27% тетроксид бар.
Қызықты факт: бірінші кеңестік БИ-1 зымыран ұшағында азот қышқылы мен керосин ұшуға қолданылды.
Цистерналар мен құбырлар монель металдан жасалуы керек еді: никель мен мыс қорытпасы, ол зымыран ерлер арасында өте танымал құрылымдық материалға айналды. Кеңестік рубльдің 95% дерлік осы қорытпадан жасалған.
Кемшіліктері: төзімді «балшық». Коррозиялық белсенді. Нақты импульс жеткілікті жоғары емес. Қазіргі уақытта ол таза күйінде қолданылмайды.
Азот тетроксиді-AT (N2O4)
Әскери қозғалтқыштардағы азот қышқылынан «эстафетаны алды». Гидразинмен, UDMH көмегімен өздігінен жану. Қайнауы төмен компонент, бірақ арнайы шаралар қолданылған жағдайда ұзақ сақталуы мүмкін.
Кемшіліктері: HNO3 сияқты жағымсыз, бірақ өзіндік ерекшеліктері бар. Азот оксидіне ыдырауы мүмкін. Уытты. Төмен спецификалық импульс. AK-NN тотықтырғыш агент болды және жиі қолданылады. Бұл азот қышқылы мен азот тетроксидінің қоспасы, кейде оны «қызыл түтінді азот қышқылы» деп атайды. Сандар N2O4 пайызын көрсетеді.
Негізінен, бұл тотықтырғыштар қасиеттеріне байланысты әскери сұйық отынды зымыран қозғалтқыштары мен ғарыш аппараттарының зымыран қозғалтқыштарында қолданылады: ұзақ сақтау және өздігінен тұтану. AT үшін әдеттегі отындар UDMH және гидразин болып табылады.
Фтор-F2
Фторлы химия 1930 жылдары дами бастады, әсіресе тез - Екінші дүниежүзілік соғыс жылдарында (1939-45 жж.) Және одан кейін атом өнеркәсібі мен зымыран техникасының қажеттіліктеріне байланысты. 1810 жылы А. Ампер ұсынған «фтор» атауы (грекше фторос - жойылу, өлім) тек орыс тілінде қолданылады; көптеген елдерде бұл атау қабылданған «фтор» … Бұл химиялық тұрғыдан тамаша тотықтырғыш. Ол оттегіні, суды және іс жүзінде бәрін тотықтырады. Есептеулер көрсеткендей, максималды теориялық Isp F2 -Be (бериллий) жұбы үшін алуға болады - шамамен 6000 м / с!
Тамаша? Бумер, «супер» емес …
Сіз жауға мұндай тотықтырғышты қаламайсыз.
Өте агрессивті, улы, тотықтырғыш материалдармен жанасқанда жарылысқа бейім. Криоген. Кез келген жану өнімінің де «күнәлары» бар: қорқынышты коррозиялық және улы.
Қауіпсіздік ережесі. Фтор улы, оның ауадағы шекті рұқсат етілген концентрациясы шамамен 2 · 10-4 мг / л құрайды, ал 1 сағаттан аспайтын экспозиция үшін шекті рұқсат етілген концентрация 1,5 · 10-3 мг / л құрайды.
LOR 8D21 фтор + аммиак жұбын қолдану 4000 м / с деңгейінде нақты серпін берді.
F2 + H2 жұбы үшін Isp = 4020 м / с шығады!
Ақаулық: фторлы сутегі фторы «шығатын газда».
Осындай «энергетикалық қозғалтқышты» іске қосқаннан кейін бастапқы позиция?
Сұйық металдар мен гидрофтор қышқылында еріген басқа да химиялық және органикалық заттардың лужасы!
H2 + 2F = 2HF, бөлме температурасында H2F2 димері ретінде бар.
Гидрофторлы (гидрофторлы) қышқыл түзетін кез келген қатынаста сумен араласады. Ал оны ғарыш аппараттарының зымыран қозғалтқышында қолдану өлімге әкелетін күрделі сақтау мен жану өнімдерінің жойғыш әсеріне байланысты шынайы емес.
Бұл хлор сияқты басқа сұйық галогендерге де қатысты.
Сутегі асқын тотығы-H2O2.
Мен бұл туралы жоғарыда бір компонентті отындарда айттым.
«Табиғи» аққұбалардың сәнді шаштарына арналған сутегі асқын тотығы және оны қолданудың тағы 14 құпиясы.
Аллес: азды -көпті тотықтырғыштардың тізімі толық. Мен HCl -ге назар аударамын О4 … Хлор қышқылына негізделген тәуелсіз тотықтырғыштар ретінде тек мыналар қызығушылық тудырады: моногидрат (Н2О + ClО4) - қатты кристалды зат және дигидрат (2НО + НСlО4) - тығыз тұтқыр сұйықтық. Хлорсутек қышқылы (бұл Isp-тің өзі болашағы жоқ), сонымен қатар отынның өздігінен тұтану сенімділігіне кепілдік беретін тотықтырғыштарға қоспа ретінде қызығушылық тудырады.
Оксиданттарды келесідей жіктеуге болады:
Нақты отынмен бірге тотықтырғыштардың соңғы (жиі қолданылатын) тізімі:
Олардан айырмашылығы, бізде отынның «үйінділері» бар.
Жанғыш
Физикалық және химиялық құрамы бойынша оларды бірнеше топқа бөлуге болады:
Көмірсутек отындары.
Төмен молекулалы көмірсутектер.
Қарапайым заттар: атомдық және молекулалық.
Бұл тақырып бойынша әзірге практикалық қызығушылық тек сутегі (гидрогений) болып табылады.
Na, Mg, Al, Bi, He, Ar, N2, Br2, Si, Cl2, I2, т.б. Мен бұл мақалада қарастырмаймын.
Гидразин отындары («сасық»).
Оңтайлы отын іздеу энтузиастардың сұйық зымыран қозғалтқыштарын жасауынан басталды. Ең көп қолданылатын жанармай болды этанол) біріншісінде қолданылады
Кеңестік зымырандар R-1, R-2, R-5 («мұра» ФАУ-2) және дәл Вергелтунгсвафф-2.
Керісінше, 75% этил спирті ерітіндісі (этанол, этил спирті, метилкарбинол, шарап спирті немесе алкоголь, көбінесе ауызша «алкоголь»)-C2H5OH формуласы бар бір атомды спирт (C2H6O эмпирикалық формуласы), басқа нұсқа: CH3-CH2- OH
Бұл отын екі маңызды кемшілік, бұл, әрине, әскерге сәйкес келмеді: энергияның төмен көрсеткіштері және персоналдың осындай отынмен «улануға» төзімділігінің төмендігі.
Салауатты өмір салтын жақтаушылар (алкохолофобтар) фурфурил спиртімен екінші мәселені шешуге тырысты. Бұл уақыт өте келе ауада қызыл түске айналатын улы, қозғалғыш, мөлдір, кейде сарғыш (қою қоңырға дейін) сұйықтық. BARBARS!
Химия формула: C4H3OCH2OH, Rac. формула: C5H6O2. Жиіркенетін суспензия, ішуге болмайды.
Көмірсутектер тобы
Керосин
Керосин - әр түрлі көмірсутектердің қоспасы, сондықтан қорқынышты фракциялар (химиялық формулада) және «жағылған» қайнау температурасы бар. Ыңғайлы жоғары қайнайтын отын. Ол ұзақ уақыт бойы және бүкіл әлемде қозғалтқыштарда және авиацияда сәтті қолданылды. Онда «Одақтар» әлі де ұшады. Уыттылығы төмен (мен ішуге кеңес бермеймін), тұрақты. Соған қарамастан, керосин қауіпті және зиянды (жұту).
Бірақ қолынан келгенше емдейтін адамдар бар! Денсаулық сақтау министрлігі үзілді -кесілді қарсы!
Сарбаздың ертегілері: Pthirus зиянды пабынан құтылу үшін жақсы.
Дегенмен, ол жұмыс кезінде ұқыпты болуды талап етеді: жолаушылар ұшағының апатқа ұшыраған бейнесі
Маңызды артықшылықтары: салыстырмалы түрде арзан, өндірісте меңгерілген. Керосин-оттегі жұбы бірінші кезең үшін өте қолайлы. Оның жердегі меншікті импульсі 3283 м / с, бос жері 3475 м / с. Кемшіліктері. Салыстырмалы түрде төмен тығыздық.
Американдық ракеталық керосин Rocket Propellant-1 немесе Refined Petroleum-1
Бұрын салыстырмалы түрде арзан болатын.
Тығыздықты арттыру үшін ғарыштық зерттеулердің көшбасшылары синтин (КСРО) мен РЖ-5 (АҚШ) ойлап тапты.
Синтин синтезі.
Керосин желге және салқындату жолына ұзақ мерзімді шөгінділерді жинауға бейім, бұл салқындатуға теріс әсер етеді. Мухин, Велуров @Co осы жаман қасиетін педальдаңыз.
Керосин қозғалтқыштары КСРО -да ең жақсы меңгерілген
Адамдық ақыл мен техниканың жауһары, біздің «інжу» RD-170/171:
«Әлемдегі ең жақсы зымыран қозғалтқыштары жасалған жерде».
Мысал ретінде: нафтил.
Шындығында, Роскосмос жалған ақпарат береді:
Жанармай компоненттері оның бактарына құйылғаннан кейін - нафтил (зымыран керосині)), сұйытылған оттегі мен сутегі асқын тотығы, ғарыштық көлік жүйесі 300 тоннадан асады (ұшыру қондырғысының модификациясына байланысты).
Төмен молекулалы көмірсутектер
Метан-CH4
Барлығы қазір перспективалы және арзан отын, керосин мен сутегінің баламасы ретінде қарастырылады.
Бас дизайнер NPO Энергомаш Владимир Чванов:
- Сұйытылған газ қозғалтқышының арнайы импульсі жоғары, бірақ бұл артықшылық метан отынының тығыздығының төмен болуымен өтеледі, сондықтан, жалпы алғанда, шамалы энергия артықшылығы бар. Құрылымдық тұрғыдан алғанда метан тартымды. Қозғалтқыш қуыстарын босату үшін сізге тек булану циклінен өту қажет - яғни, қозғалтқыштан өнім қалдықтарынан құтылу оңайырақ. Осыған байланысты метан отыны көп рет қолданылатын қозғалтқыш пен қайта пайдалануға болатын ұшақ құру тұрғысынан қолайлы.
Арзан, кең таралған, тұрақты, уыттылығы төмен. Сутегімен салыстырғанда оның қайнау температурасы жоғары, ал оттегімен жұптасқан меншікті импульс керосинге қарағанда жоғары: жер бетінде шамамен 3250-3300 м / с. Жаман салқындатқыш емес.
Кемшіліктері. Төмен тығыздық (керосиннің жартысына жуығы). Кейбір жану режимдерінде ол қатты фазада көміртектің бөлінуімен ыдырауы мүмкін, бұл екі фазалы ағынның әсерінен импульстің төмендеуіне және тұндыру әсерінен камерадағы салқындату режимінің күрт нашарлауына әкелуі мүмкін. жану камерасының қабырғаларында күйе. Жақында оны қолдану саласында (пропан мен табиғи газбен бірге), тіпті бұрынғысын өзгерту бағытында белсенді ғылыми -зерттеу және ғылыми -зерттеу жұмыстары жүргізілуде. LRE (атап айтқанда, мұндай жұмыс RD-0120-да жүргізілді).
Немесе «Kinder Surpeis» мысалы: Space X американдық Raptor қозғалтқышы:
Бұл отынға пропан мен табиғи газ кіреді. Жанғыш ретінде олардың негізгі сипаттамалары HCG -ге жақын (тығыздығы жоғары және қайнау температурасын қоспағанда). Және оларды қолдануда да осындай проблемалар бар.
Сутегі-Н2 (Сұйық: LH2) отын арасында бөлек орналасады.
LOX-LH2 жұбын қолдануды Циолковский ұсынған, бірақ басқалар жүзеге асырған:
Термодинамика тұрғысынан H2 - LPRE өзі үшін де, TNA турбинасы үшін де тамаша жұмысшы сұйықтық. Сұйық және газ тәрізді күйде тамаша салқындатқыш. Соңғы факт, салқындату жолында сутегінің қайнауынан ерекше қорықпауға және THP жүргізу үшін газдалған сутекті қолдануға мүмкіндік береді.
Мұндай схема Aerojet Rocketdyne RL-10-де жүзеге асады, бұл өте керемет (инженерлік тұрғыдан) қозғалтқыш:
Біздің аналог (одан да жақсы бері кіші): RD-0146 (D, DM)-газсыз сұйық отынды зымыран қозғалтқышы, Воронеждегі химиялық автоматтандыру конструкторлық бюросы.
Бұл ТК 3835 м / с оттегімен жұптасқан жоғары спецификалық импульсті қамтамасыз етеді.
Бұл іс жүзінде қолданылатындардың ең жоғары көрсеткіші. Бұл факторлар отынға деген қызығушылықты тудырады. Экологиялық таза, «розеткада» О2 жанасқанда: су (бу). Бөлінген, іс жүзінде шектеусіз жеткізілім. Өндірісте меңгерген. Уытты емес. Алайда, бұл бөшкеде қаншама шыбын бар.
«Сюрприздер» туралы толығырақ:
«ГИДРОГЕНДІ ЖҮЙЕЛЕРДЕГІ ЖЫЛДЫҚТЫҢ ЖӘНЕ МАССАЛЫҚ АУЫРУ ПРОЦЕССІНІҢ МАТЕМАТИКАЛЫҚ МОДЕЛЬДЕУІ» Гордеев В. П. Фирсов, А. П. Гневашев, Е. И. Постоюк
FSUE «GKNPTs им. М. В. Хруничева, КБ Салют; «Мәскеу авиация институты (Мемлекеттік техникалық университеті)
Мақалада 12КРБ оттегі-сутегінің жоғарғы сатысындағы цистерна мен сутегі магистральдарындағы жылу мен массаалмасу процестерінің негізгі математикалық модельдерінің сипаттамасы берілген. Сұйық отынды қозғалтқышқа сутегінің берілуіндегі ауытқулар анықталып, олардың математикалық сипаттамасы ұсынылады. Модельдер стендтік және ұшу сынақтарының барысында әзірленді, бұл олардың негізінде әр түрлі модификацияның сериялық жоғарғы сатыларының параметрлерін болжауға және пневмогидравликалық жүйелерді жетілдіру үшін қажетті техникалық шешімдер қабылдауға мүмкіндік берді.
Қайнау температурасының төмен болуы цистерналарға айдауды және бұл отынды цистерналар мен қоймаларда сақтауды қиындатады.
Сығылу коэффициенті (pv / RT) 273,15 К: 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);
Сутегі орто және пара күйінде болуы мүмкін. Ортогидроген (o-H2) ядролық спиндердің параллель (бір белгісі) бағыттылығына ие. Пара-сутегі (p-H2) -антипараллель.
Қалыпты және жоғары температурада Н2 (қалыпты сутегі, n-H2)-75% орто- және 25% пара-модификация қоспасы, олар бір-біріне ауыса алады (орто-пара трансформациясы). O-H2 p-H2 түрлендірілгенде жылу бөлінеді (1418 Дж / моль).
Мұның бәрі автомобиль жолдарын, сұйық отынды зымыран қозғалтқыштарын, ТНА-ны, жұмыс циклін және әсіресе сорғыларды жобалауда қосымша қиындықтар туғызады.
Сутегі электронынан өте оңай бас тартады. Ерітіндіде ол көптеген қосылыстардан протон түрінде бөлініп, олардың қышқылдық қасиеттерін тудырады. Сулы ерітінділерде Н + су молекуласы бар H3O гидроний ионын түзеді. Әр түрлі қосылыстар молекулаларының бөлігі бола отырып, сутегі көптеген электронегативті элементтермен (F, O, N, C, B, Cl, S, P) сутегі байланысын құруға бейім.
Сутегі мен ауа қоспасы кез келген концентрациядағы ұсақ ұшқыннан жарылады - 5 -тен 95 пайызға дейін.
Бұл. сутегі - бұл ішек (тіпті Сехр Гут) және сонымен бірге «бас ауруы» (тіпті қатты бас ауруы).
Диалектиканың бірінші заңы: «Қарама -қарсылықтардың бірлігі мен күресі» / Георг Вильгельм Фридрих Гегель /
Ғарыш кемесінің негізгі қозғалтқышы (SSME) әсерлі ме?
Енді оның құнын бағалаңыз!
Мүмкін, осыны көріп, шығындарды есептей отырып (1 кг ПН орбитаға шығаруға кететін шығын) заң шығарушылар мен АҚШ пен НАСА -ның бюджетін басқаратындар … «жақсы, бұл суретте» деп шешті.
Мен оларды түсінемін - «Союз» зымыран тасығышында бұл әрі арзан, әрі қауіпсіз, ал RD -180/181 қолдану американдық зымыран тасығыштардың көптеген мәселелерін жояды және әлемдегі ең бай елдегі салық төлеушілердің ақшасын айтарлықтай үнемдейді.
Ең жақсы зымыран қозғалтқышы - сіз жасай алатын / сатып алатын, бірақ ол сізге қажет диапазонда болады (тым үлкен немесе кіші емес) және соншалықты тиімді болады (меншікті импульс, жану камерасындағы қысым), оның бағасы болмайды. сіз үшін тым ауыр болады. / Филипп Терехов @ lozga
Америка Құрама Штаттарында ең жақсы меңгерілген сутегі қозғалтқыштары.
Енді біз «Гидрогендік клубта» (Еуропадан, Жапониядан және Қытайдан / Үндістаннан кейін) 3-4 орынға жайғасамыз.
Қатты сутегі - сутектің агрегациялануының қатты күйі.
Балқу температурасы -259,2 ° C (14,16 К).
Тығыздық 0, 08667 г / см³ (-262 ° C температурада).
Ақ қар тәрізді масса, алты қырлы жүйенің кристалдары.
Шотланд химигі Дж. Дьюар 1899 жылы алғаш рет қатты күйде сутегін алды. Ол үшін Джоуль-Томсон әсеріне негізделген қалпына келтіретін салқындатқыш машинаны қолданды.
Мәселе онымен байланысты. Ол үнемі жоғалады: «Ғалымдар металл сутегінің әлемдегі жалғыз үлгісін жоғалтты». Бұл түсінікті: молекулалар кубы алынды: 6x6x6. Тек «алып» томдар - дәл қазір зымыранға «жанармай құю». Неге екені белгісіз, бұл маған «Чубайс нанотанкін» еске түсірді. Бұл нано-ғажайып 7 жыл немесе одан да көп уақыт бойы табылған жоқ.
