"… И няма нищо ново под слънцето"
(Еклисиаст 1: 9).
Писано е, пише се и ще продължи да се пише за горива, ракети, ракетни двигатели.
Едно от първите произведения за горивата LPRE може да се счита за книгата на В. П. Глушко „Течно гориво за реактивни двигатели“, публикувано през 1936г.
За мен темата изглеждаше интересна, свързана с бившата ми специалност и следването в университета, още повече, че най -младото ми потомство я „влачеше“: тогава ние самите "нека го разберем." Очевидно лаврите на крайните любители от „Lin Industrial“преследват.
Така че искате правилно да взривите ракетния си двигател.
Ще "мислим" заедно, под строг родителски контрол. Ръцете и краката трябва да са непокътнати, още повече.
"Ключът към началото" … "Да вървим!" (Ю. А. Гагарин и С. П. Королев)
Какъвто и тип RD (схема, характер на процеса) да се използва в ракетата, целта му е да създаде тяга (сила) чрез преобразуване на първоначалната енергия, съхранявана в RT в кинетична енергия (Eq) на реактивната струя на работния флуид.
EC на реактивен поток в реактивен двигател преобразува различни видове енергия (химическа, ядрена, електрическа).
За химическите двигатели горивото може да бъде разделено според фазовото му състояние: газообразно, течно, твърдо, смесено.
Част No 1 - гориво за ракетни двигатели или течни ракетни горива
Класификация на химически горива за ракетни двигатели (често срещани):
Термини и съкращения.
Допълнително:
Специфичен импулс (Isp).
Реактивна тяга (P или Fr).
Стехиометрично съотношение на горивните компоненти (Km0)(за повече подробности, щракнете) - отношението на масата на окислителя към масата на горивото при стехиометрични реакции.
Състав на горивото - горими и негорими части (като цяло).
Видове горива (като цяло).
В общия случай химическата реакция на RT компонентите може да се счита за химически източник на топлинна енергия за RD
Ще започна излъчване от Km0. Това е много важно съотношение за пътека за рулиране: горивото може да гори по различни начини в пътека за рулиране (химическата реакция в пътеката за рулиране не е обичайното изгаряне на дърва в камина, където кислородът на въздуха действа като окислител). Изгарянето (по -точно окисляването) на горивото в камерата на ракетния двигател е преди всичко реакция на химическо окисление с отделяне на топлина. И ходът на химичните реакции по същество зависи от това колко вещества (тяхното съотношение) влизат в реакция.
Как да заспите, защитавайки курсов проект, изпит или преминавайки тест. / Дмитрий Завистовски
Стойността на Km0 зависи от валентността, която химическите елементи могат да проявят в теоретичната форма на уравнението на химичната реакция. Пример за LRT: AT + UDMH.
Важен параметър е коефициентът на излишък на окислителя (обозначен с гръцката „α“с индекс „приблизително“) и съотношението на масата на компонентите Km.
Още малко търпение като Не мога да заобиколя концепцията: енталпия. Това ще бъде полезно както в статията, така и в ежедневието.
Накратко, енталпията е енергия. За статията са важни две от нейните „ипостаси“:
Термодинамичната енталпия е количеството енергия, изразходвано за образуването на вещество от първоначалните химични елементи. За вещества, състоящи се от еднакви молекули (Н2, О2 и т.н.), тя е равна на нула.
Енталпия на горене - има смисъл само ако възникне химическа реакция. В справочниците могат да се намерят стойностите на това количество, получени експериментално при нормални условия. Най -често за горива това е пълно окисляване в кислородна атмосфера, за окислители е окисляване на водород от даден окислител. Освен това стойностите могат да бъдат положителни или отрицателни, в зависимост от вида на реакцията.
"Сумата от термодинамичната енталпия и енталпията на горенето се нарича обща енталпия на веществото. Всъщност това количество се използва при термичното изчисление на камерите на ракетните двигатели."
Изисквания за LRT:
-като източник на енергия;
- като вещество, което трябва (на това ниво на развитие на технологиите) да се използва за охлаждане на RD и TNA, понякога за налягане на резервоари с RT, осигуряване на обем (резервоари за НН) и др.;
- по отношение на веществото извън двигателя с течно гориво, т.е. по време на съхранение, транспортиране, зареждане с гориво, тестване, екологична безопасност и др.
Тази градация е относително условна, но по принцип отразява същността. Ще нарека тези изисквания, както следва: No1, No2, No3. Някой може да добави към списъка в коментарите.
Тези изисквания са класически пример за „рак на лебед и щука“, който „дърпа“създателите на RD в различни посоки:
# От гледна точка на източника на енергия на двигателя с течно гориво (№ 1)
Тези. трябва да получите макс. Iud. Като цяло няма да притеснявам всички повече:
С други важни параметри за # 1, ние се интересуваме от R и T (с всички индекси).
Трябва да:
# От гледна точка на дизайнера на RN (# 2):
TC трябва да има максимална плътност, особено на първите етапи на ракетите, т.к те са най -обемните и имат най -мощните пътеки за рулиране, с голям дебит в секунда. Очевидно това не е в съответствие с изискване №1.
# От оперативните задачи са важни (# 3):
- химическа стабилност на ТС;
- простота на зареждане с гориво, съхранение, транспортиране и производство;
-екологична безопасност (в цялата "област" на приложение), а именно токсичност, производствени и транспортни разходи и др. и безопасност по време на експлоатация на пътеката за рулиране (опасност от експлозия).
За повече подробности вижте Сагата за ракетното гориво - другата страна на монетата.
Разбира се, това е само върхът на айсберга. Тук идват и допълнителни изисквания, поради които трябва да потърсите КОНСЕНСУС и КОМПРОМИСИ. Един от компонентите задължително трябва да има задоволителни (по -добри, отлични) свойства на охладителя, т.к при това ниво на технология е необходимо да се охлади компресорната станция и дюзата, а също и да се защити критичния участък на пътеката за рулиране:
Снимката показва дюзата на ракетния двигател XLR-99: характерна черта на дизайна на американските ракетни двигатели от 50-60-те години е ясно видима-тръбна камера:
Също така се изисква (като правило) да се използва един от компонентите като работна течност за турбина ТНА:
За горивните компоненти "налягането на наситените пари е от голямо значение (грубо казано, налягането, при което течността започва да кипи при дадена температура). Този параметър влияе значително върху конструкцията на помпите и теглото на резервоарите." / SS Facas /
Важен фактор е агресивността на горивния комплекс към материалите (СМ) на ракетни двигатели с течно гориво и резервоари за тяхното съхранение.
Ако ТС са много „вредни“(като някои хора), тогава инженерите трябва да харчат пари за редица специални мерки за защита на своите конструкции от гориво.
-самозапалване на горивните компоненти като двулицев Janus: понякога е необходимо, но понякога е вредно. Има и неприятно свойство: експлозивност.
За много индустрии на използване на ракети (военни или в дълбокия космос)
изисква се горивото да е химически стабилно, а неговото съхранение, зареждане с гориво (по принцип всичко, което се нарича: логистика) и изхвърляне не причиняват "главоболия" на операторите и околната среда.
Важен параметър е токсичността на продуктите от горенето. Сега е много актуално.
Разходите за производство както на самите резервоари за гориво, така и на резервоарите и CM, задоволяващи свойствата (понякога агресивни) на тези компоненти: натоварването върху икономиката на страната, претендиращо за „космическа кабина“.
Има много от тези изисквания и като правило те са антагонистични помежду си.
Заключение: горивото или неговите компоненти трябва да имат (или да имат):
1. Най -високата топлинна мощност, за да се получи максималната Isp.
2. Най -висока плътност, минимална токсичност, стабилност и ниска цена (в производството, логистиката и изхвърлянето).
3. Най -високата стойност на газовата константа или най -ниското молекулно тегло на продуктите от горенето, което ще даде Vmax на изтичането и отличен специфичен импулс на тяга.
4. Умерена температура на горене (не повече от 4500K), в противен случай всичко ще изгори или изгори. Не бъдете експлозивни. Самозапалване при определени условия.
5. Максимална скорост на горене. Това ще осигури минималното тегло и обем на компресора.
6. Минималният период на забавяне на запалването, от гладкото и надеждно пускане на рулината играе важна роля.
Цял куп проблеми и изисквания: вискозитет, температура на топене и втвърдяване, точка на кипене, летливост, налягане на парите и скрита топлина на изпаряване и др. и т.н.
Компромисите ясно се проявяват в Ip.: ТС с висока плътност (керосин + LOX), като правило, се използват в долните етапи на ракетата -носител, въпреки че губят от същите LH2 и LOX, които от своя страна се използват при горните етапи на ракетата -носител (Energia 11K25).
И отново, отличната двойка LH2 + LOX не може да се използва за дълбок космос или за дългосрочен престой на орбита (Вояджър-2, горен етап Breeze-M, МКС и т.н.)
Страхотен момент на разкачване на метеорологичния спътник GOES-R от горния етап на Кентавър на ракетата-носител Atlas V 541 (Разделяне на космически кораби GOES-R)
Класификацията LRT най -често се основава на налягането на наситените пари или температурата на тройната точка, или по -просто казано, точката на кипене при нормално налягане.
Компоненти на течно желязо с висока температура на кипене.
Химично вещество с максимална работна температура, при която налягането на наситените пари (наричано по -долу Рнп) в ракетните резервоари е значително по -ниско от допустимото налягане в резервоарите по отношение на тяхната здравина на конструкцията.
Пример: керосин, UDMH, азотна киселина.
Съответно те се съхраняват без никакви специални манипулации с охлаждането на резервоарите.
Аз лично повече харесвам термина "контейнер". Въпреки че това не е напълно правилно, то е близко до ежедневния смисъл. Това е т.нар. TC за дългосрочно съхранение.
Течни компоненти с ниско кипене.
Тук Rnp вече е близо до максимално допустимото налягане в резервоарите (според критерия за тяхната якост). Съхранението в затворени резервоари без специални мерки за охлаждане (и / или охлаждане) и връщане на кондензат е забранено. Същите изисквания (и проблеми) с арматурата LPRE и тръбопроводи за зареждане с гориво / източване.
Пример: амоняк, пропан, азотен тетроксид.
В диапазона на работните температури на ракетната техника компонентите с ниска температура на кипене обикновено са в газообразно състояние. За поддържане на нискокипящи компоненти в течно състояние се използва специално технологично оборудване.
Криогенни компоненти на LRT.
Строго погледнато, това е подклас на нискокипящи компоненти. Тези. вещества с точка на кипене под 120K. Криогенните компоненти включват втечнени газове: кислород, водород, флуор и др. За да се намалят загубите от изпаряване и да се увеличи плътността, е възможно да се използва криогенен компонент в състояние на суспензия, под формата на смес от твърди и течни фази на този компонент.
Изискват се специални мерки по време на транспортиране, зареждане с гориво (охлаждане на резервоари и магистрали, топлоизолация на клапаните на ракетния двигател и др.) И разтоварване.
Температурата на тяхната критична точка е много по -ниска от работната температура. Съхранението в запечатани PH резервоари е невъзможно или много трудно. Типични представители са кислород и водород в състояние на течна фаза.
Освен това ще използвам американския стил на тяхното обозначение съответно LOX и LH2. Или LCD и ZHV.
Нашият „красив“RD-0120 (водород-кислород):
Според някои експерти технологията на производство на RD-0120 досега е напълно загубена в Руската федерация. Въпреки това, въз основа на своите технологии, кислородно-водородният двигател RD-0146 се създава в същото предприятие.
Когато компонентите на RT се открият в LRE (според "интелигентната" реакция), те трябва да бъдат разделени на:
самозапалващ (STK), ограничен самозапалващ (OSTK) и незапалващ TC (NTK).
STK: при контакт на окислител и гориво в течно състояние те се възпламеняват (през целия диапазон от работни налягания и температури).
Това значително опростява системата за запалване на рулицата, но ако компонентите се срещнат извън горивната камера (течове, аварии), тогава ще възникне пожар или голям "взрив". Закаляването е трудно.
Пример: N204 (азотен тетраксид) + MMH (монометилхидразин), N204 + N2H4 (хидразин), N2O4 + UDMH и всички горива на флуор.
OSTK: трябва да се вземат специални предпазни мерки, за да се запали тук. Горивата, които не се самозапалват, изискват система за запалване.
Пример: керосин + LOX или LH2 + LOX.
NTK: Мисля, че коментарите тук са излишни. Изисква се или катализатор, или непрекъснато запалване (или температура и / или налягане и т.н.), или трети компонент.
Идеален за транспортиране, съхранение и "непропусклив".
Друг вариант на разделяне, според нивото на енергийните характеристики на LRT:
* ниско енергийни (със сравнително нисък специфичен импулс-еднокомпонентен и др.);
* средна енергия (със среден специфичен импулс - (02zh) + керосин, N204 + MMG и др.);
* високоенергиен (с висок специфичен импулс: (02) w + (H2) W, (F2) w + (H2) w и др.).
Според токсичността и корозивността на компонентите, течните железни продукти се разграничават:
Според броя на използваните горивни компоненти се разграничават едно-, дву- и трикомпонентни задвижващи системи.
В еднокомпонентни DU, при които най-често се използва изместващото захранване.
Силно концентрираният (80 … 95%) водороден пероксид е използван като еднокомпонентно гориво в началния етап на разработване на спомагателни еднокомпонентни задвижващи системи за спътници, космически кораби и космически кораби.
Понастоящем такива спомагателни задвижващи системи се използват само в системите за ориентация на сцената на някои японски ракети -носители.
В останалата част от спомагателните еднокомпонентни дизелови системи водородният пероксид се "измества" от хидразин, докато специфичният импулс се увеличава с около 30%.
Широкото използване на хидразин в ракетни двигатели с течно гориво беше до голяма степен улеснено от създаването на високо надеждни катализатори с дълъг експлоатационен живот, по-специално катализатора Shell-405.
Човечеството най-широко използва двукомпонентни МК, които имат по-високи енергийни характеристики в сравнение с еднокомпонентните. Но двукомпонентните ракетни двигатели с течно гориво са по-сложни по дизайн от еднокомпонентните. Поради наличието на окислител и резервоари за гориво, по -сложна тръбопроводна система и необходимостта да се осигури необходимото съотношение на горивните компоненти (Kmo коефициент). В DU AES, KK и KA често се използват не един, а няколко резервоара с окислител и гориво, което допълнително усложнява тръбопроводната система на двукомпонентен DU.
Трикомпонентни RTU са в процес на разработка. Това е истинска екзотика.
RF патент за трикомпонентен ракетен двигател.
Схема на този ракетен двигател.
Такива ракетни двигатели могат да бъдат класифицирани като много-горивни.
В ОКБ-456 е разработен трикомпонентен ракетен двигател (флуор + водород + литий).
Двукомпонентните горива се състоят от окислител и гориво.
Окислители
Кислород
От химическа гледна точка той е идеален окислител. Той е бил използван в първите балистични ракети на FAU и неговите американски и съветски колеги. Но точката му на кипене не подхожда на военните. Необходимият работен температурен диапазон е от –55 ° C до + 55 ° C (дълго време за подготовка за изстрелване, кратко време, прекарано в режим на тревога).
Много ниска корозивност. Производството отдавна е усвоено, цената е малка: по -малко от 0,11 долара (според мен е няколко пъти по -евтино от литър мляко).
Недостатъци:
Криогенно - необходимо е охлаждане и постоянно зареждане с гориво, за да се компенсират загубите преди старта. Може да развали и други ТК (керосин):
Трудно е да се използва горивната камера и дюзата на двигател с течно гориво като охладител.
Вижте "АНАЛИЗ НА ЕФЕКТИВНОСТТА НА ПРИЛОЖЕНИЕ НА КИСЛОРОД КАТО ОХЛАДИТЕЛ НА КАМЕРА НА ТЕЧЕН РАКЕТИЧЕН ДВИГАТЕЛ" Решетнева
Сега всички изучават възможността за използване на преохладен кислород или кислород в суспензионно състояние, под формата на смес от твърди и течни фази на този компонент. Гледката ще бъде почти същата като тази красива ледена утайка в залива вдясно от Шамора:
Плъзгането ще увеличи общата плътност на окислителя.
Пример за охлаждане (преохлаждане) на BR R-9A: за първи път беше решено да се използва преохладен течен кислород като окислител в ракета, което позволи да се намали общото време за подготовка на ракетата за изстрелване и повишаване на бойната му готовност.
Забележка: по някаква причина, по същата процедура, известният писател Дмитрий Конанихин огъна (почти "chmoril") Илона Маск.
См:
В защита на чудовището с тестени изделия Илон Мъск, нека сложим една дума. Част 1
В защита на чудовището с тестени изделия Илон Мъск, нека сложим една дума. Част 2
Озон-O3
Дълго време инженерите са страдали с него, опитвайки се да го използват като високоенергиен и в същото време екологично чист окислител в ракетната технология.
Общата химическа енергия, освободена по време на реакцията на горене с участието на озон, е повече от обикновения кислород с около една четвърт (719 kcal / kg). Ще има повече съответно и Iud. Течният озон има по -висока плътност от течния кислород (съответно 1,35 спрямо 1,14 g / cm³), а точката му на кипене е по -висока (съответно −112 ° C и −183 ° C).
Досега непреодолимо препятствие е химическата нестабилност и експлозивност на течния озон с разлагането му на О и О2, при което се развива детонационна вълна, движеща се със скорост около 2 км / сек и разрушително детонационно налягане над 3 107 дина / cm2 (3 МРа) се развива, което прави използването на течен озон невъзможно с настоящото ниво на техниката, с изключение на използването на стабилни кислородно-озонови смеси (до 24% озон). Предимството на такава смес е и по-високият специфичен импулс за водородни двигатели, в сравнение с озоново-водородните. Към днешна дата такива високоефективни двигатели като RD-170, RD-180, RD-191, както и ускоряващи вакуумни двигатели са достигнали параметри, близки до граничните стойности в Iud, и остава само една възможност за увеличаване на PI, свързани с прехода към нови видове горива. …
Азотна киселина-HNO3
HNO3 има висока плътност, ниска цена, произвежда се в големи количества, е доста стабилен, включително при високи температури, устойчив на пожар и експлозия. Основното му предимство пред течния кислород е във високата му точка на кипене и следователно в способността да се съхранява за неопределено време без никаква топлоизолация. Молекулата на азотната киселина HNO3 е почти идеален окислител. Той съдържа азотен атом и „половина“от водна молекула като „баласт“, а два и половина кислородни атома могат да се използват за окисляване на горивото. Но го нямаше! Азотната киселина е толкова агресивно вещество, че непрекъснато реагира със себе си - водородните атоми се отделят от една киселинна молекула и се прикрепят към съседните, образувайки крехки, но изключително химически активни агрегати. Дори и най -устойчивите видове неръждаема стомана бавно се унищожават от концентрирана азотна киселина (в резултат на това на дъното на резервоара се образува плътно зеленикаво "желе", смес от метални соли). За да се намали корозивността, към азотната киселина се добавят различни вещества; само 0,5% флуороводородна (флуороводородна) киселина намалява скоростта на корозия на неръждаемата стомана десетократно.
За да се увеличи скоростта на пулса, към киселината се добавя азотен диоксид (NO2). Добавянето на азотен диоксид към киселината свързва водата, постъпваща в окислителя, което намалява корозионната активност на киселината, увеличава плътността на разтвора, достигайки максимум при 14% разтворен NO2. Тази концентрация е използвана от американците за техните военни ракети.
От близо 20 години търсим подходящ контейнер за азотна киселина. В същото време е много трудно да се изберат конструктивни материали за резервоари, тръби и горивни камери на ракетни двигатели с течно гориво.
Вариантът на окислителя, избран в САЩ, с 14% азотен диоксид. И нашите ракетисти действаха по различен начин. Беше необходимо да се настигне САЩ на всяка цена, така че окислителите от съветски клас-АК-20 и АК-27-съдържаха 20 и 27% тетроксид.
Интересен факт: в първия съветски ракетен изтребител ВИ-1 за полети са използвани азотна киселина и керосин.
Резервоарите и тръбите трябваше да бъдат направени от монелен метал: сплав от никел и мед, той стана много популярен структурен материал сред ракетните мъже. Почти 95% от съветските рубли са направени от тази сплав.
Недостатъци: поносима "гадост". Активна корозия. Специфичният импулс не е достатъчно висок. Понастоящем той почти никога не се използва в чист вид.
Азотен тетроксид-AT (N2O4)
„Взе палката“от азотна киселина във военни двигатели. Самозапалващ се с хидразин, UDMH. Компонент с ниска температура на кипене, но може да се съхранява дълго време, ако се вземат специални мерки.
Недостатъци: Колкото и гадно като HNO3, но със свои собствени странности. Може да се разложи до азотен оксид. Токсичен. Нисък специфичен импулс. Окислителят AK-NN е бил и се използва често. Това е смес от азотна киселина и азотен тетроксид, понякога наричана "червена димяща азотна киселина". Цифрите представляват процента на N2O4.
По принцип тези окислители се използват във военни ракетни двигатели и ракетни двигатели на космически кораби поради техните свойства: дългосрочно съхранение и самозапалване. Типични горива за AT са UDMH и хидразин.
Флуор-F2
Химията на флуора започва да се развива през 30 -те години, особено бързо - през годините на Втората световна война (1939-45) и след нея във връзка с нуждите на ядрената индустрия и ракетната техника. Името "Флуор" (от гръцки phthoros - унищожаване, смърт), предложено от А. Ампер през 1810 г., се използва само на руски език; в много страни името е прието "флуор" … Той е отличен окислител от химическа гледна точка. Той окислява кислорода, водата и практически всичко като цяло. Изчисленията показват, че максималният теоретичен Isp може да бъде получен за двойка F2 -Be (берилий) - около 6000 m / s!
Супер? Грозно, не "супер" …
Няма да пожелаете такъв окислител на враг.
Изключително корозивен, токсичен, склонен към експлозии при контакт с окисляващи материали. Криоген. Всеки продукт на горене също има почти същите „грехове“: ужасно корозивни и токсични.
Мерки за безопасност. Флуорът е токсичен, максимално допустимата концентрация във въздуха е около 2 · 10-4 mg / l, а максималната допустима концентрация за експозиция не повече от 1 час е 1,5 · 10-3 mg / l.
Прилагането на чифт флуор + амоняк по LRE 8D21 даде специфичен импулс на ниво 4000 m / s.
За двойката F2 + H2 се оказва Isp = 4020 m / s!
Проблем: HF-водороден флуорид на "ауспуха".
Изходна позиция след пускането на такъв "енергичен двигател"?
Локва течни метали и други химически и органични предмети, разтворени във флуороводородна киселина!
H2 + 2F = 2HF, при стайна температура съществува като димер H2F2.
Смесва се с вода във всяко съотношение до образуване на флуороводородна (флуороводородна) киселина. А използването му в ракетен двигател на космически кораб не е реалистично поради смъртоносната сложност на съхранението и разрушителния ефект на продуктите от горенето.
Същото важи и за други течни халогени като хлор.
Водороден пероксид-Н2О2.
Споменах го по-горе в еднокомпонентни горива.
Водороден пероксид за луксозна коса на "естествени" блондинки и още 14 тайни на използването му.
Alles: списъкът с повече или по -малко истински окислители е пълен. Фокусирам се върху HCl О4 … Като независими окислители на основата на хлорна киселина представляват интерес само следните: монохидрат (Н2О + ClО4) е твърдо кристално вещество и дихидрат (2СО + НСlО4) е плътна вискозна течност. Перхлорната киселина (която поради Isp е безперспективна сама по себе си) в същото време представлява интерес като добавка към окислители, което гарантира надеждността на самозапалването на горивото.
Окислителите могат да бъдат класифицирани, както следва:
Окончателният (по -често използван) списък на окислителите във връзка с истински горива:
За разлика от тях имаме „купища“гориво.
Запалими
По своя физико -химичен състав те могат да бъдат разделени на няколко групи:
Въглеводородни горива.
Въглеводороди с ниско молекулно тегло.
Прости вещества: атомни и молекулярни.
За тази тема досега от практически интерес е само водородът (Hydrogenium).
Na, Mg, Al, Bi, He, Ar, N2, Br2, Si, Cl2, I2 и т.н. Няма да разглеждам в тази статия.
Хидразинови горива („смрадници“).
Търсенето на оптимално гориво започва с разработването на ракетни двигатели с течно гориво от ентусиасти. Първото широко използвано гориво беше етанол) използвани в първата
Съветски ракети R-1, R-2, R-5 ("наследство" FAU-2) и на самия Vergeltungswaffe-2.
По-скоро разтвор на 75% етилов алкохол (етанол, етилов алкохол, метилкарбинол, винен алкохол или алкохол, често просто „алкохол“на обикновения език) е монохидричен алкохол с формула C2H5OH (емпирична формула C2H6O), друг вариант: CH3- СН2-ОН
Това гориво два сериозни недостатъка, което очевидно не подхожда на военните: ниски енергийни показатели и ниска устойчивост на персонала към „отравяне“с такова гориво.
Привържениците на здравословния начин на живот (алкохолофоби) се опитаха да решат втория проблем с фурфурилов алкохол. Това е отровна, подвижна, прозрачна, понякога жълтеникава (до тъмнокафява) течност, която се зачервява във въздуха с течение на времето. БАРБАРИ!
Химия. формула: C4H3OCH2OH, Rac. формула: C5H6O2. Отвратителна каша, не се пие.
Група въглеводороди
Керосин
Керосинът е смес от различни въглеводороди, така че има ужасни фракции (в химическата формула) и "размазана" точка на кипене. Удобно гориво с висока температура на кипене. Той се използва дълго и успешно по целия свят в двигатели и авиация. Именно на него „Съюзи“все още летят. Ниско токсичен (категорично не препоръчвам пиене), стабилен. Независимо от това, керосинът е опасен и нездравословен (поглъщане).
Но има хора, които се отнасят с тях с каквото могат! Министерството на здравеопазването е категорично против!
Приказки на войника: Добре е да се отървете от гадния Pthirus pubis.
Въпреки това, той също изисква предпазливост при работа по време на работа: видеозапис на инцидента с пътнически самолет
Значителни предимства: сравнително евтин, усвоен в производството. Двойката керосин-кислород е идеална за първия етап. Неговият специфичен импулс на земята е 3283 m / s, празен 3475 m / s. Недостатъци. Относително ниска плътност.
Американски ракетен керосинов ракетен гориво-1 или рафиниран петрол-1
Преди беше сравнително евтино.
За да се увеличи плътността, лидерите на космическите изследвания са разработили синтин (СССР) и RJ-5 (САЩ).
Синтез на синтез.
Керосинът има тенденция да отлага катранени утайки в електрическата мрежа и по пътя на охлаждането, което се отразява негативно на охлаждането. Мухин, Велуров @Co педал върху това негово лошо свойство.
Керосиновите двигатели са най -усвоени в СССР
Шедьовър на човешкия разум и инженерството, нашата „перла“RD-170/171:
"Там, където се произвеждат най -добрите ракетни двигатели в света."
Като пример: нафтил.
Всъщност Роскосмос дава дезинформация:
След като горивните компоненти се изпомпват в резервоарите му - нафтил (ракетен керосин), втечнен кислород и водороден пероксид, космическата транспортна система ще тежи повече от 300 тона (в зависимост от модификацията на ракетата -носител.
Въглеводороди с ниско молекулно тегло
Метан-СН4
Сега всички се разглеждат като обещаващо и евтино гориво, като алтернатива на керосина и водорода.
Главен дизайнер NPO Energomash Владимир Чванов:
- Специфичният импулс на LNG двигателя е висок, но това предимство се компенсира от факта, че метановото гориво има по -ниска плътност, поради което като цяло има леко енергийно предимство. От структурна гледна точка метанът е привлекателен. За да изпразните кухините на двигателя, трябва само да преминете през цикъл на изпаряване - тоест двигателят е по -лесно да се отърве от остатъците от продукта. Поради това метановото гориво е по -приемливо от гледна точка на създаването на двигател за многократна употреба и самолет за многократна употреба.
Евтин, широко разпространен, стабилен, ниско токсичен. В сравнение с водорода, той има по-висока точка на кипене, а специфичният импулс, свързан с кислород, е по-висок от този на керосина: около 3250-3300 m / s на земята. Не е лош охладител.
Недостатъци. Ниска плътност (наполовина тази на керосина). При някои режими на горене той може да се разложи с отделянето на въглерод в твърдата фаза, което може да доведе до спад в импулса поради двуфазния поток и рязко влошаване на режима на охлаждане в камерата поради отлагането на сажди по стените на горивната камера. Напоследък се извършват активни изследователски и развойни дейности и научноизследователска и развойна дейност в областта на неговото приложение (заедно с пропан и природен газ), дори в посока модификация на вече съществуващия. LPRE (по-специално, такава работа е извършена на RD-0120).
Или „Kinder Surpeis“например: American Raptor двигателят на Space X:
Тези горива включват пропан и природен газ. Основните им характеристики като горими са близки (с изключение на по -висока плътност и по -висока точка на кипене) до HCG. И при използването им има същите проблеми.
Водород-Н2 (течност: LH2) е позициониран отделно сред горивата.
Използването на двойката LOX-LH2 е предложено от Циолковски, но реализирано от други:
От гледна точка на термодинамиката, H2 е идеална работна течност както за самия LPRE, така и за TNA турбината. Отлична охлаждаща течност, както в течно, така и в газообразно състояние. Последният факт дава възможност да не се страхувате особено от кипене на водород в охлаждащия път и да използвате газифициран по този начин водород за задвижване на THP.
Такава схема е внедрена в Aerojet Rocketdyne RL-10, просто великолепен (от инженерна гледна точка) двигател:
Нашият аналог (още по-добре от по-млад): RD-0146 (D, DM) е безгазов ракетен двигател с течно гориво, разработен от конструкторското бюро за химическа автоматизация във Воронеж.
Този TC осигурява висок специфичен импулс - сдвоен с кислород при 3835 m / s.
Това е най -високият от реално използваните. Тези фактори пораждат силен интерес към това гориво. Екологично чист, на "изхода" в контакт с O2: вода (пара). Разпределени, практически неограничени доставки. Усвоен в производството. Нетоксичен. Има обаче толкова много мухи в мехлема в тази бъчва с мед.
Още за „изненадите“:
"МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ НА ПРОЦЕСИ ОТМЕН НА ТОПЛИНА И МАСА В ВОДОРОДНИ СИСТЕМИ" Гордеев В. П. Фирсов, А. П. Гневашев, Е. И. Постоюк
ФГУП „ГКНПЦ им. М. В. Хруничев, КБ Салют; Московски авиационен институт (Държавен технически университет)
Документът дава характеристика на основните математически модели на процесите на пренос на топлина и маса в резервоара и водородните мрежи на кислород-водородния горен етап 12KRB. Откриват се аномалии в подаването на водород към двигателя с течно гориво и се предлага тяхното математическо описание. Моделите бяха разработени в хода на стенд и полетни тестове, което даде възможност на тяхна основа да се предвидят параметрите на серийните горни етапи на различни модификации и да се вземат необходимите технически решения за подобряване на пневмохидравличните системи.
Ниската точка на кипене затруднява изпомпването в резервоари и съхраняването на това гориво в резервоари и складови помещения.
Коефициент на свиваемост (pv / RT) при 273.15 K: 1.0006 (0.11013 MPa), 1.0124 (2.0266 MPa), 1.0644 (10.133 MPa), 1.134 (20, 266 MPa), 1, 277 (40, 532 МРа);
Водородът може да бъде в орто и пара състояние. Ортоводородът (о-Н2) има паралелна (един знак) ориентация на ядрени завъртания. Параводород (р-Н2) -антипаралелен.
При нормални и високи температури H2 (нормален водород, n-H2) е смес от 75% орто- и 25% парамодификации, които могат взаимно да се трансформират една в друга (орто-пара трансформация). Когато o-H2 се превръща в p-H2, се отделя топлина (1418 J / mol).
Всичко това налага допълнителни трудности при проектирането на магистрали, ракетни двигатели с течно гориво, TNA, работни циклограми и особено помпи.
Водородът се отказва от своя електрон много лесно. В разтвор той се отделя под формата на протон от много съединения, причинявайки техните киселинни свойства. Във водни разтвори Н + образува хидрониев йон Н3О с водна молекула. Като част от молекули на различни съединения, водородът има тенденция да образува водородна връзка с много електроотрицателни елементи (F, O, N, C, B, Cl, S, P).
Смес от водород и въздух експлодира от най -малката искра във всякаква концентрация - от 5 до 95 процента.
Че. водородът е едновременно Gut (дори Sehr Gut) и в същото време "главоболие" (дори силно главоболие).
Първият закон на диалектиката: "Единството и борбата на противоположностите" / Георг Вилхелм Фридрих Хегел /
Впечатляващ с основния двигател на космическата совалка (SSME)?
Сега преценете цената му!
Вероятно, виждайки това и изчислявайки разходите (разходите за пускане на 1 кг PN в орбита), законодателите и тези, които управляват бюджета на САЩ и в частност НАСА … са решили „добре, това е на фиг.“.
И аз ги разбирам - на ракетата -носител "Союз" е едновременно по -евтино и по -безопасно, а използването на RD -180/181 премахва много от проблемите на американските ракети -носители и значително спестява парите на данъкоплатците в най -богатата страна в света.
Най -добрият ракетен двигател е този, който можете да направите / купите, докато той ще има тяга в необходимия диапазон (не твърде голям или малък) и ще бъде толкова ефективен (специфичен импулс, налягане в горивната камера), че цената му няма да да стане твърде тежък за вас. / Филип Терехов @ lozga
Най -усвоените водородни двигатели в САЩ.
Сега сме позиционирани на 3-4-то място в "Водородния клуб" (след Европа, Япония и Китай / Индия).
Твърдият водород е агрегатното твърдо състояние на водорода.
Точка на топене -259.2 ° C (14.16 K).
Плътност 0, 08667 g / cm³ (при -262 ° C).
Бяла маса, подобна на сняг, кристали с шестоъгълна система.
Шотландският химик J. Dewar през 1899 г. за първи път получава водород в твърдо състояние. За това той използва регенеративна охлаждаща машина, базирана на ефекта на Джоул-Томсън.
Проблемът е в него. Той постоянно се губи: „Учените са загубили единствената в света проба метален водород“. Това е разбираемо: получава се куб молекули: 6x6x6. Просто „гигантски“обеми - в момента „заредете“ракетата с гориво. По някаква причина ми напомни за "Chubais nanotank". Това нано чудо не е открито от 7 или повече години.
