Ракетное топливо. Как называется ракетное топливо

Ракетное топливо - это... Что такое Ракетное топливо?

Раке́тное то́пливо — вещество, используемое в ракетных двигателях различных конструкций для получения тяги и ускорения ракеты.

Понятие

Ракетное топливо — компонент веществ питания ракетного двигателя для создания им тяги и движения ракеты в заданном направлении. С развитием ракетной техники идет развитие новых видов ракетных двигателей, например ядерный ракетный двигатель, или ионный и т. д. Ракетное топливо может быть химическим (жидким и твёрдым), ядерным, термоядерным.

Жидкое ракетное топливо делится на окислитель и горючее. Оно находится в ракете в жидком состоянии в разных баках.

Смешивание происходит в камере сгорания, обычно с помощью форсунок. Давление создается за счет работы турбонасосной или вытеснительной системы. Также компоненты топлива используются для охлаждения сопла ракетного двигателя.

Также применяются так называемые ракетные монотоплива, в которых и окислителем и восстановителем является одно и то же вещество. При работе ракетного двигателя на монотопливе происходит химическая реакция самоокисления-самовосстановления, либо двигатель работает только за счёт фазового перехода вещества монотоплива, например из жидкого состояния в газообразное.

Твёрдое ракетное топливо тоже состоит из окислителя и горючего, но они находятся в смеси твёрдых веществ.

Группы

Ракетное топливо в достаточно условной мере может быть разделено на различные группы; в качестве основных групп обычно рассматриваются следующие:

Электрореактивные: электроэнергия и рабочие тела.
Ядерные: ядерное деление, синтез, распад изотопов.
Химические: химические реакции, реакции рекомбинации свободных радикалов.
Физические: потенциальная энергия сжатых газов.

Типы

Химические ракетные топлива Окислители для жидких видов топлива

Гелеобразное.
Гибридное.

Свободные радикалы

Рабочие тела для электрореактивных двигателей.

Ядерные топлива

См. также

Примечания

Ссылки

dic.academic.ru

Ракетное топливо — Википедия (с комментариями)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Раке́тное то́пливо — вещества, используемые в ракетных двигателях различных конструкций для получения тяги и ускорения ракеты посредством энергии химической реакции (горения).

Не следует путать ракетное топливо с рабочим телом нехимических ракетных двигателей, например ядерных или электрических.

Понятие

Жидкое ракетное топливо делится на окислитель и горючее. Эти компоненты находятся в ракете в жидком состоянии в разных баках. Смешивание происходит в камере сгорания, обычно с помощью форсунок. Давление создается за счет работы турбонасосной или вытеснительной системы. Также компоненты топлива используются для охлаждения сопла ракетного двигателя.

Твёрдое ракетное топливо тоже состоит из окислителя и горючего, но они находятся в смеси твёрдых веществ.

Группы

Электрореактивные: электроэнергия и рабочие тела.
Ядерные: ядерное деление, синтез, распад изотопов.
Химические: химические реакции, реакции рекомбинации свободных радикалов.
Физические: потенциальная энергия сжатых газов.

Типы

Химические ракетные топлива Окислители для жидких видов топлива

Гелеобразное.
Гибридное.

Свободные радикалы

Рабочие тела для электрореактивных двигателей.

Ядерные топлива

Топливо космических ракет и аппаратов

Вывод космических аппаратов за пределы земной атмосферы и разгон до орбитальных скоростей требует огромных энергозатрат. Используемые в настоящее время топлива и конструкционные материалы ракет обеспечивают соотношение масс на старте и на орбите не лучше 30:1. Поэтому масса космической ракеты на старте составляет сотни и даже тысячи тонн. Отрыв такой массы от стартового стола требует превосходящей реактивной тяги двигателей. Поэтому основное требование к топливу первой ступени ракет - возможность создания значительной тяги при приемлемых габаритах двигателя и запасах топлива. Тяга прямо пропорциональна удельному импульсу и массовому расходу топлива. Т.е. топлива с высоким удельным импульсом требуется меньше для вывода на орбиту равной нагрузки. Удельный импульс обратно пропорционален молекулярному весу продуктов горения, что означает низкую плотность высокоэффективного топлива и, соответственно, значительный объем и вес конструкции двигателя и топливной системы. Поэтому при выборе топлив ищут компромисс между весом конструкции и весом топлива. На одном конце этого выбора находится топливная пара водород+кислород с наивысшим удельным импульсом и низкой плотностью. На другом конце находится твердое топливо на основе перхлората аммония с низким удельным импульсом, но высокой плотностью.

Помимо тяговых возможностей топлива, учитываются и другие факторы. Неустойчивость горения некоторых топлив зачастую приводила к взрывам двигателей. Высокая температура горения некоторых топлив предъявляла повышенные требования к конструированию, материалам и технологии двигателей. Криогенные топлива утяжеляли ракету теплоизоляцией, затрудняли выбор хладостойких материалов, усложняли проектирование и отработку. Поэтому на заре космической эры получило широкое распространение такое легкое в получении, хранении и использовании топливо как несимметричный диметилгидразин (НДМГ). При этом оно имело вполне приемлемые тяговые характеристики, поэтому довольно широко используется и в наше время.

Помимо технических факторов важны экономические, исторические и социальные. Криогенные топлива требуют дорогой сложной специфической инфраструктуры космодрома для получения и хранения криогенных материалов, таких как жидкие кислород и водород. Высокотоксичные топлива, такие как НДМГ, создают экологические риски для персонала и мест падения ступеней ракет, экономические риски последствий заражения территорий при аварийных ситуациях.

В ракетах для запуска космических аппаратов в настоящее время, в основном, используются четыре вида топлива:

Керосин + жидкий кислород. Популярное, дешевое топливо с великолепно развитой и отработанной линейкой двигателей и топливной инфраструктурой. Имеет неплохую экологичность. Лучшие двигатели обеспечивают удельный импульс (УИ) немногим выше 300 секунд при атмосферном давлении.
Несимметричный диметилгидразин + тетраоксид азота. Чрезвычайно токсичное топливо. Однако высокая устойчивость горения, относительная простота топливной арматуры, легкость хранения, хорошая плотность топлива, хорошие энергетические характеристики предопределили широкое распространение. Сегодня предпринимаются усилия по отказу от НДМГ. УИ примерно аналогичен кислород-керосиновой паре.
Жидкий водород + жидкий кислород. Низкая плотность и чрезвычайно низкие температуры хранения водорода делает очень сложным использование топливной пары в первой ступени ракет-носителей. Однако высокая эффективность приводит к широкому использованию в верхних ступенях ракет-носителей, где приоритет тяги уменьшается, а цена массы растет. Топливо имеет великолепную экологичность. УИ лучших двигателей на уровне моря свыше 350 секунд, в вакууме - 450 секунд.

Смесевое твёрдое ракетное топливо на основе перхлората аммония. Дешевое топливо, но требует высокой культуры производства. Широко используется в западном ракетостроении на первой ступени ракет благодаря легкости получения значительной тяги. Двигателями на твердом топливе сложно управлять по вектору тяги, поэтому их часто ставят в параллель с небольшими жидкостными двигателями, которые обеспечивают управляемость полета. Имеет низкую экологичность. Типовой УИ - 250 секунд.

Наблюдается также высокий интерес к перспективной топливной паре метан + жидкий кислород.[1]

Напишите отзыв о статье "Ракетное топливо"

Примечания

↑ [http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/nk/1998/17-18/17-18-1998-3.html Метан - последняя надежда?]

Ссылки

[http://warfares.info/content/raketnoe-oruzhie РАКЕТНОЕ ОРУЖИЕ]
[http://www.astro.websib.ru/kosmo/Glav/Glava_2 Космонавтика. История. Глава 2 (1901—1956)]

[http://www-pao.ksc.nasa.gov/kscpao/nasafact/count2.htm NASA page on propellants]
[http://www.braeunig.us/space/propel.htm Rocket Propellants]
[http://www.astronautix.com/props/index.htm Detailed list of rocket fuels, practical and theoretical]

Отрывок, характеризующий Ракетное топливо

– Но ты ведь сам говоришь, что они не хотят. А разве же можно лечить больного, если он сам отказывается от этого? – Устами младенца глаголет Истина, Радомир! – воскликнул до сих пор слушавший Радан. – Подумай, ведь если они сами этого не хотят, можешь ли ты насильно заставить людей измениться?.. И уж тем более – целый народ! Они чужды нам в своей вере, в понятии Чести... которой, по-моему, у них даже и нет. Уходи, мой брат! Они уничтожат тебя. Они не стоят и дня твоей Жизни! Подумай о детях... о Магдалине! Подумай о тех, кто любит тебя!.. Радомир лишь печально покачал головой, ласково потрепав златовласую голову своего старшего брата. – Не могу я уйти, Радан, не имею такого права... Даже если мне не удастся помочь им – я не могу уйти. Это будет похоже на бегство. Я не могу предавать Отца, не могу предавать себя... – Людей невозможно заставить меняться, если они сами этого не желают. Это будет всего лишь ложью. Им не нужна твоя помощь, Радомир. Они не примут твоё учение. Подумай, брат... Иоанн печально наблюдал спор своих любимых учеников, зная, что оба они правы, и что ни один из них не отступится, защищая свою правду... Они оба были молоды и сильны, и им обоим хотелось жить, любить, наблюдать, как растут их дети, бороться за своё счастье, за покой и безопасность других, достойных людей. Но судьба распорядилась по-своему. Они оба шли на страдания и, возможно, даже на гибель, всё за тех же других, но в данном случае – недостойных, ненавидевших их и их Учение, бессовестно предававших их людей. Это смахивало на фарс, на абсурдное сновидение... И Иоанн никак не желал простить их отца, мудрого Белого Волхва, так легко отдавшего своих чудесных, сказочно одарённых детей на потеху глумливым иудеям, якобы для спасения их лживых, жестоких душ. – Старею... Уже слишком быстро старею... – забывшись, вслух произнёс Иоанн. Все трое удивлённо на него уставились и тут же дружно расхохотались... уж кого невозможно было представить «старым», так это Иоанна, с его силой и мощью, завидной даже для них, молодых. Видение исчезло. А мне так хотелось его удержать!.. В душе стало пусто и одиноко. Я не хотела расставаться с этими мужественными людьми, не хотела возвращаться в реальность... – Покажи мне ещё, Север!!! – жадно взмолилась я. – Они помогут мне выстоять. Покажи мне ещё Магдалину... – Что ты хочешь увидеть, Изидора? Север был терпелив и мягок, как старший брат, провожавший свою любимую сестру. Разница была лишь в том, что провожал он меня навсегда... – Скажи мне, Север, а как же случилось, что Магдалина имела двоих детей, а об этом нигде не упоминалось? Должно же было что-то где-то остаться? – Ну, конечно же, об этом упоминалось, Изидора! Да и не только упоминалось... Лучшие художники когда-то рисовали картины, изображая Магдалину, гордо ждущую своего наследника. Только мало что от этого осталось, к сожалению. Церковь не могла допустить такого «скандала», так как это никак не вписывалось в создаваемую ею «историю»... Но кое-что всё же осталось до сих пор, видимо по недосмотру или невнимательности власть имущих, Думающих Тёмных...

– Как же они могли допустить такое? Я всегда думала, что Думающие Тёмные достаточно умны и осторожны? Это ведь могло помочь людям увидеть ложь, преподносимую им «святыми» отцами церкви. Разве не так? – Задумался ли кто-то, Изидора?.. – Я грустно покачала головой. – Вот видишь... Люди не доставляют им слишком большого беспокойства... – Можешь ли ты показать мне, как она учила, Север?.. Я, как дитя, спешила задавать вопросы, перескакивая с темы на тему, желая увидеть и узнать как можно больше за отпущенное мне, уже почти полностью истёкшее, время ... И тут я снова увидела Магдалину... Вокруг неё сидели люди. Они были разного возраста – молодые и старые, все без исключения длинноволосые, одетые в простые тёмно-синие одежды. Магдалина же была в белом, с распущенными по плечам волосами, покрывавшими её чудесным золотым плащом. Помещение, в котором все они в тот момент находились, напоминало произведение сумасшедшего архитектора, воплотившего в застывшем камне свою самую потрясающую мечту...

Как я потом узнала, пещера и вправду называется – Кафедральная (Сathedral) и существует до сих пор. Пещеры Лонгрив (Longrives), Languedoc

Это была пещера, похожая на величественный кафедральный собор... который, по странной прихоти, зачем-то построила там природа. Высота этого «собора» достигала невероятных размеров, уносясь прямо «в небо» удивительными, «плачущими» каменными сосульками, которые, где-то наверху слившись в чудотворный узор, снова падали вниз, зависая прямо над головами сидящих... Природного освещения в пещере, естественно, не было. Также не горели и свечи, и не просачивался, как обычно, в щели слабый дневной свет. Но несмотря на это, по всему необычному «залу» мягко разливалось приятное и равномерное золотистое сияние, приходившее неизвестно откуда и позволявшее свободно общаться и даже читать... Сидящие вокруг Магдалины люди очень сосредоточенно и внимательно наблюдали за вытянутыми вперёд руками Магдалины. Вдруг между её ладонями начало появляться яркое золотое свечение, которое, всё уплотняясь, начало сгущаться в огромный голубоватый шар, который на глазах упрочнялся, пока не стал похожим на... планету!.. – Север, что это?.. – удивлённо прошептала я. – Это ведь наша Земля, не так ли? Но он лишь дружески улыбнулся, не отвечая и ничего не объясняя. А я продолжала завороженно смотреть на удивительную женщину, в руках которой так просто и легко «рождались» планеты!.. Я никогда не видела Землю со стороны, лишь на рисунках, но почему-то была абсолютно уверена, что это была именно она. А в это время уже появилась вторая планета, потом ещё одна... и ещё... Они кружились вокруг Магдалины, будто волшебные, а она спокойно, с улыбкой что-то объясняла собравшимся, вроде бы совершенно не уставая и не обращая внимания на удивлённые лица, будто говорила о чём-то обычном и каждодневном. Я поняла – она учила их астрономии!.. За которую даже в моё время не «гладили» по голове, и за которую можно было ещё всё так же легко угодить прямиком в костёр... А Магдалина играючи учила этому уже тогда – долгих пятьсот лет тому назад!!! Видение исчезло. А я, совершенно ошеломлённая, никак не могла очнуться, чтобы задать Северу свой следующий вопрос... – Кто были эти люди, Север? Они выглядят одинаково и странно... Их как бы объединяет общая энергетическая волна. И одежда у них одинаковая, будто у монахов. Кто они?.. – О, это знаменитые Катары, Изидора, или как их ещё называют – чистые. Люди дали им это название за строгость их нравов, чистоту их взглядов и честность их помыслов. Сами же катары называли себя «детьми» или «Рыцарями Магдалины»... коими в реальности они и являлись. Этот народ был по-настоящему СОЗДАН ею, чтобы после (когда её уже не будет) он нёс людям Свет и Знание, противопоставляя это ложному учению «святейшей» церкви. Они были самыми верными и самыми талантливыми учениками Магдалины. Удивительный и чистый народ – они несли миру ЕЁ учение, посвящая этому свои жизни. Они становились магами и алхимиками, волшебниками и учёными, врачами и философами... Им подчинялись тайны мироздания, они стали хранителями мудрости Радомира – сокровенных Знаний наших далёких предков, наших Богов... А ещё, все они несли в своём сердце негаснущую любовь к их «прекрасной Даме»... Золотой Марии... их Светлой и загадочной Магдалине... Катары свято хранили в своих сердцах истинную историю прерванной жизни Радомира, и клялись сохранить его жену и детей, чего бы им это ни стоило... За что, позже, два столетия спустя, все до одного поплатились жизнью... Это по-настоящему великая и очень печальная история, Изидора. Я не уверен, нужно ли тебе её слушать. – Но я хочу узнать о них, Север!.. Скажи, откуда же они появились, все одарённые? Не из долины ли Магов, случаем?

o-ili-v.ru

Ракетное топливо Википедия

Понятие[ | код]

Твёрдое ракетное топливо тоже состоит из окислителя и горючего, но они находятся в смеси твёрдых веществ.

Группы (основные типы)[ | код]

Электрореактивные: электроэнергия и рабочие тела.
Ядерные: ядерное деление, синтез, распад изотопов.
Химические: химические реакции, реакции рекомбинации свободных радикалов.
Физические: потенциальная энергия сжатых газов.

Типы[ | код]

Химические ракетные топлива[ | код]

ru-wiki.ru

ракетное топливо - это... Что такое ракетное топливо?

раке́тное то́пливо вещество или совокупность веществ, представляющих собой источник энергии и рабочего тела для ракетного двигателя. Основными показателями Р. т., определяющими его эффективность, являются тяга, развиваемая ракетным двигателем, отнесённая к секундному расходу топлива (удельный импульс тяги), и плотность топлива. Удельный импульс тяги увеличивается с увеличением тепловыделения (теплоты сгорания топлива) с уменьшением молекулярной массы продуктов сгорания. Удельный импульс тяги большинства Р. т. увеличивается с увеличением содержания в них водорода, а их плотность уменьшается.

Классификация применяемых Р. т. основана на их физическом состоянии: твёрдое топливо (ТРТ), жидкое и сжиженное (ЖРТ). ТРТ состоит из смеси неорганического окислителя и горючего в чистом виде (пороха) или с добавками полимерного связующего (СТРТ смесевое твёрдое ракетное топливо). В качестве ТРТ также используются вещества, у которых в состав одной и той же молекулы входят как окислительные, так и горючие элементы (баллиститные ТРТ). В последние, так же как и в СТРТ, добавляются высокоэнергетические горючие и окислители и различные присадки. ТРТ изготовляются в виде блоков и шнуров.

ЖРТ разделяются на одно- (унитарное), двухкомпонентное и пусковое. Однокомпонентное топливо представляет собой вещество, в котором горючее и окислитель объединены в одном компоненте в виде химического соединения или устойчивой смеси. Двухкомпонентное ЖРТ предназначено для двигателя с раздельной подачей в камеру сгорания горючего и окислителя. В качестве горючих применяются в основном гидриды (углеводороды, гидразин, его производные) и водород, в качестве окислителей жидкий кислород, оксиды азота и азотная кислота. Применяются само- и несамовоспламеняющиеся топлива.

Пусковое топливо представляет собой вещества, используемые в ЖРД только в период его пуска для обеспечения воспламенении основного несамовоспламеняющегося топлива в камере сгорания (например, смесь триэтилалюминия с триэтилбором).

По удельному импульсу ТРТ уступают жидким, так как из-за химической несовместимости не всегда удаётся использовать в составе ТРТ энергетически эффективные компоненты. См. также Твёрдое ракетное топливо.

Литература:Зрелов В. Н., Серегин Е. П., Жидкие ракетные топлива, М., 1975;Химмотология ракетных и реактивных топлив, М., 1987.

А. Ф. Живан.

Энциклопедия «Авиация». - М.: Большая Российская Энциклопедия. Свищёв Г. Г.. 1998.

avia.academic.ru

ракетное топливо - это... Что такое ракетное топливо?

ракетное топливо раке́тное то́пливо

вещество или совокупность веществ, используемых в ракетных двигателях в качестве источника энергии и рабочего тела для создания движущей силы. Применяются преимущественно жидкое и твёрдое ракетное топливо. Горючим в жидком ракетном топливе служит обычно жидкий водород, керосин или диметилгидразин, окислителем — жидкий кислород или тетраоксид диазота. В состав твёрдого ракетного топлива входят главным образом пороха на основе нитроцеллюлозы (горючее) и перхлорат аммония (окислитель).

* * *

РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО

РАКЕ́ТНОЕ ТО́ПЛИВО, вещество или совокупность веществ, используемых в ракетных двигателях в качестве источника энергии и рабочего тела для создания движущей силы. Применяются преимущественно жидкое и твердое ракетное топливо. Горючим в жидком ракетном топливе служит обычно жидкий водород, керосин или диметилгидразин, окислителем — жидкий кислород или тетраоксид диазота. В состав твердого ракетного топлива входят главным образом пороха на основе нитроцеллюлозы (горючее) и перхлорат аммония (окислитель).

Энциклопедический словарь. 2009.

ракетное оружие
ракетные войска и артиллерия

Смотреть что такое "ракетное топливо" в других словарях:

Ракетное топливо — вещество или совокупность веществ, представляющих собой источник энергии и рабочего тела для ракетного двигателя. Основными показателями Р. т., определяющими его эффективность, являются тяга, развиваемая ракетным двигателем, отнесённая к… … Энциклопедия техники
РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО — РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО, вещество, подвергающееся химическим, ядерным или термоэлектрическим реакциям, приобретая в результате этого способность приводить в движение РАКЕТЫ. Жидкое ракетное топливо состоит из таких видов горючего, как КЕРОСИН, жидкий… … Научно-технический энциклопедический словарь
РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО — РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО, источник энергии и рабочее тело для создания движущей силы в ракетных двигателях. Применяют преимущественно жидкое и твердое ракетное топливо. В жидком ракетном топливе горючим служит жидкий водород, керосин или диметилгидразин… … Современная энциклопедия
РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО — вещество или совокупность веществ, используемых в ракетных двигателях в качестве источника энергии и рабочего тела для создания движущей силы. Применяются преимущественно жидкое и твердое ракетное топливо. Горючим в жидком ракетном топливе служит … Большой Энциклопедический словарь
Ракетное топливо — РАКЕТНОЕ ТОПЛИВО, источник энергии и рабочее тело для создания движущей силы в ракетных двигателях. Применяют преимущественно жидкое и твердое ракетное топливо. В жидком ракетном топливе горючим служит жидкий водород, керосин или диметилгидразин… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Ракетное топливо — Ракетное топливо вещество, используемое в ракетных двигателях различных конструкций для получения тяги и ускорения ракеты. Содержание 1 Понятие 2 Группы 3 Типы … Википедия
ракетное топливо — ракетное топливо вещество или совокупность веществ, представляющих собой источник энергии и рабочего тела для ракетного двигателя. Основными показателями Р. т., определяющими его эффективность, являются тяга, развиваемая ракетным… … Энциклопедия «Авиация»
ракетное топливо — ракетное топливо вещество или совокупность веществ, представляющих собой источник энергии и рабочего тела для ракетного двигателя. Основными показателями Р. т., определяющими его эффективность, являются тяга, развиваемая ракетным… … Энциклопедия «Авиация»
ракетное топливо — raketinis kuras statusas T sritis chemija apibrėžtis Raketiniuose varikliuose naudojamas medžiagų mišinys. atitikmenys: angl. propellant; rocket propellant rus. ракетное топливо … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
ракетное топливо — raketinis kuras statusas T sritis Gynyba apibrėžtis Medžiagos arba jų mišiniai, kurie, būdami energijos šaltiniu ir darbiniu kūnu, sudaro raketinio variklio reaktyvinę trauką. Raketinis kuras būna kietasis, skystasis ir mišrusis. T. p. gali būti… … Artilerijos terminų žodynas

dic.academic.ru

Жидкое ракетное топливо | Энергия

Что такое жидкое ракетное топливо?

Жидкое ракетное топливо состоит из горючего и окислителя. Функция горючего в ракетном двигателе та же, что и топлива в реактивном двигателе, а окислитель в ракетном двигателе играет ту же роль, что и воздух, который обеспечивает горение топлива в реактивном двигателе. Основные виды горючего для ракетных двигателей — это керосин, водород (сжиженный для хранения в бортовых баках) и азотно-водородное соединение под названием гидразин (N2h5). В случае использования керосинового или водородного горючего в качестве окислителя применяется кислород (сжиженный для хранения в бортовых баках). Этот сжиженный кислород в Америке обозначается LOX. Когда в качестве ракетного топлива используется гидразин, окислителем является азотно-кислородное соединение, называемое четырехокисью азота (N2O4).

Наиболее чисто горящее жидкое ракетное топливо — это водород, который при соединении с кислородом производит только тепловую энергию и водяные пары (в качестве продуктов сгорания). В процессе очистки керосина для использования в качестве ракетного топлива остается мало загрязняющих примесей, но из-за наличия атомов углерода в молекулах этого топлива при его горении выделяется, как побочный продукт, некоторое количество CO и CO2. Гидразин и четырехокись азота при взаимодействии образуют значительное количество азота. Этот газ нетоксичен и фактически формирует около трех четвертей состава атмосферы Земли у ее поверхности.

Как работает ракетный двигатель на жидком топливе

Горючее и окислитель поступают в камеру сгорания, где воспламенение инициирует начало процесса горения. Пока горючее и окислитель поступают в камеру, горение продолжается.

Прямая тяга (тяга для движения вперед) — это результат принципа реактивного движения: горячие газы, истекая из сопла, производят мощную направленную назад реактивную струю.

Это вынуждает ракету лететь вперед с ускорением. Когда ракета летит в пределах атмосферы Земли, то для обеспечения прямой тяги требуется, чтобы истекающие газы обеспечивали скорость, по крайней мере равную поступательной скорости летательного аппарата. Однако как только летательный аппарат окажется в открытом космосе, необходимость в этом отпадает. Газ, истекающий назад, независимо от его скорости, будет создавать силу, которая вызовет ускорение летательного аппарата в направлении движения.

www.enersy.ru

Ракетные топлива

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

(ФГБОУ ВПО)

«Астраханский государственный технический университет»(АГТУ)

«Институт морских технологий, энергетики и транспорта» (ИМТЭиТ)

Кафедра «Теплоэнергетика»(ТЭН)

Курсовая работа

по дисциплине «Топливо»

на тему «Ракетные топлива»

Выполнил

студент группы ТЕТ-21

Приказчиков А.А.

Рецензенты:

студенты группы ТЕТ-21

Путятин С.С., Жидков С.М.

Преподаватель:

д.х.н., профессор Рябухин Ю.И.

Астрахань- 2012

Оглавление

1. Историческая справка

. Основные виды ракетного топлива

.1 Жидкие ракетные топлива

.1.1 Окислители

.1.2 Горючее

.1.3 Сравнение наиболее распространённых жидких ракетных топлив

.2 Твёрдые ракетные топлива

.2.1 Ракетные пороха

.2.2 Смесевые ракетные топлива

Список литературы

. Историческая справка

Ракеты на твёрдом топливе появились гораздо раньше, чем ракеты с жидкостными ракетными двигателями (ЖРД). Последние настолько стали привычными для нас, что мы забываем о том, когда они стали использоваться для покорения космоса и в боевых действиях воюющих сторон. А это случилось всего каких-то 50 лет назад. До этого твёрдотопливные ракеты, или ракеты с пороховыми двигателями, на протяжении нескольких веков успешно эксплуатировались и применялись в войсках. На возможность использования жидкостей, в том числе жидких водорода h3 и кислорода O2, в качестве топлива для ракет указывал К. Э. Циолковский <#"justify">2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ РАКЕТНОГО ТОПЛИВА

Выбор ракетного топлива зависит от многих факторов. Идеального топлива нет, у каждого есть свои плюсы и минусы. Такие факторы, как цена, удельный импульс, скорость горения, функция зависимости скорости горения от давления, безопасность и технологичность изготовления и другие могут влиять на выбор топлива.

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-тельГорючееТепло-творность топлива*, ккал / кгПлот-ность*, г / см2Темпера-тура в камере сгорания, КУдельный импульс в пустоте, секАзотная кислота (98 %)Керосин14601,362980313ТГ-0214901,323000310Анилин (80 %) + фурфуриловый спирт (20 %)14201,393050313Жидкий кислородСпирт (94 %)20200,393300255Водород20200,323250391Керосин22001,043755335НДМГ 22001,023670344Гидразин22301,073446346Аммиак22000,843070323АТКеросин15501,273516309НДМГ22001,203469318Гидразин22301,233287322Жидкий фторВодород23000,624707412Гидразин22301,314775370

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.

2.1.1 Окислители

В жидкостных ракетах количество окислителя по массе превышает количество горючего в среднем в 3-6 раз, а масса топлива в 9 раз больше массы конструкции двигателя.

Свойства топлива во многом зависят от характера окислителя. Например, по важнейшей характеристике - удельной тяге - топливо «жидкий кислород и керосин», отличаются от топлива «азотная кислота и керосин» примерно на 15 %.

Из низкокипящих окислителей наибольшее применение в распространённых двигателях имеет жидкий кислород. Изучается возможность использования жидкого фтора, его соединений с кислородом и озона.

Из высококипящих широко применяются азотная кислота и её смеси с четырёхокисью азота. Может применяться четырёхоксид азота, пероксид водорода. Исследуются соединения фтора с хлором и тетранитрометаном.

Рассмотрим некоторые виды окислителей.

1.ЖИДКИЙ КИСЛОРОД (O2). Представляет собой подвижную жидкость голубоватого цвета несколько тяжелее воды.

Особенности: кислород является одним из наиболее мощных окислителей, так как его молекула не содержит атомов, не участвующих в процессе окисления, как это имеет место, например в азотной кислоте. Топлива более эффективные чем с кислородом могут быть получены только с озоном, фтором или фторидом кислорода.

Основное свойство, определяющее особенности работы с жидким кислородом, заключается в его низкой температуре кипения. Из-за этого он очень быстро испаряется, что вызывает его большие потери при хранении и заправке ракеты. Бак ракеты заправляется жидким кислородом непосредственно перед запуском ракеты. Потери на испарении при заправке составляют до 50 %, а при содержании в ракете до 3 % в час. Жидкий кислород хранится и транспортируется в специальных ёмкостях - танках из металла с обеспечением хорошей тепловой изоляции.

Жидкий кислород не ядовит. Кратковременно соприкосновение его в небольших количествах с открытыми участками тела человека неопасно: образующийся газообразный слой не допускает обмораживания кожи.

Жидкий кислород - один из наиболее дешёвых окислителей, что объясняется простотой производства и обилием сырья. В составе воды он составляет 89 % по массе, а в воздухе - 23 %. Обычно получают кислород из воздуха, путём сжижения и отделения в жидком виде от азота и других газов земной атмосферы.

2.АЗОТНАЯ КИСЛОТА (HNO3). Химически чистая 100 % азотная кислота является бесцветной легкоподвижной тяжёлой жидкостью, сильно дымящей в воздухе.

Особенности: 100 % азотная кислота неустойчива и легко разлагается на воду, кислород и оксиды азота.

HNO3 - Мощный окислитель, поскольку в её молекуле содержится

% кислорода. При окислении различных горючих она разлагается на воду, кислород и азот. От всех широко используемых окислителей она выгодно отличается большим удельным весом. Вследствие высокой теплоёмкости она может быть использована в качестве охлаждающего компонента камеры ЖРД.

При обычных условиях эксплуатации азотная кислота - жидкость, что является одним из её преимуществ. Ракеты, в которых она используется в качестве окислителя, могут длительное время храниться заправленными, в постоянной готовности к пуску. К недостаткам в эксплуатации относится значительное повышение давления в герметически закрытых ёмкостях с азотной кислотой, вследствие процесса её разложения. Главный недостаток азотной кислоты - высокая коррозийная активность по отношению к большинству материалов. Агрессивность азотной кислоты значительно усложняет обращение с ней. Хранение и транспортировка её производится с использованием специальных ёмкостей.

Недостатки: азотная кислота обладает ядовитыми свойствами. Попадание её на кожу человека вызывает появление болезненных, долго незаживающих язв. Вредны для здоровья также пары азотной кислоты. Они превосходят по ядовитости угарный газ в 10 раз.

Стоимость азотной кислоты невелика. Основной метод получения азотной кислоты заключался в окислении аммиака кислородом воздуха в присутствии платины и растворении получившихся оксидов азота в воде.

N2 + 2 O2 => 2 NO2

. ТЕТРАОКСИД ДИАЗОТА (N2O4). Представляет собой при обычной температуре жёлтую жидкость.

Особенности: с увеличением температуры распадается на диоксид азота, окрашенный в красно-бурый цвет, так называемый «бурый газ».

Является несколько более эффективным окислителем, чем азотная кислота. Топлива на её основе имеют удельную тягу примерно на 5 % больше, чем азотнокислотные.

Недостатки: по отношению к материалам тетраоксид диазота значительно менее агрессивен, чем азотная кислота, но не менее ядовит.

Главный недостаток - низкая температура кипения и высокая температура затвердевания, что резко уменьшает возможность её использования в ракетных топливах в чистом виде. Условия её применения улучшаются в смесях с другими оксидами азота.

4.ПЕРОКСИД ВОДОРОДА (h3O2). Бесцветная прозрачная тяжёлая жидкость.

Особенности: пероксид водорода является нестойким химическим соединением, легко разлагающимся на воду и кислород. Склонность к разложению возрастает с ростом концентрации. При разложении выделяется значительное количество тепла.

Наибольшее распространение получили водные растворы 80 % и 90 % концентрации пероксида водорода. Химической стойкости растворов и безопасности работы с ними можно добиться введением веществ-стабилизаторов. К ним относятся фосфорная, уксусная и щавелевая кислоты. Обязательное условие стабилизации пероксида водорода - чистота. Незначительные примеси и загрязнения резко ускоряют её разложение и даже могут привести к взрыву.

По сравнению с азотной кислотой пероксид водорода обладает малой коррозийной активностью, но некоторые металлы он окисляет.

Недостатки: пероксид водорода пожаро- и взрывоопасен. Органические вещества при соприкосновении с ним легко загораются. При температуре +175 0C он взрывается. Попадание его на кожу вызывает тяжёлые ожоги.

В настоящее время пероксид водорода мало применяется, т. к. топлива на его основе дают сравнительно невысокую тягу.

5.ЖИДКИЙ ФТОР (F2). Представляет собой тяжёлую жидкость ярко-жёлтого цвета.

Особенности: фтор обладает лучшими окислительными свойствами, чем кислород. Из всех химических элементов он наиболее активен, вступая в соединения почти со всеми окисляющимися веществами при обычной комнатной температуре. При этом часто происходит воспламенение. Даже кислород окисляется фтором, сгорая в его атмосфере.

Из-за своей исключительно высокой химической активности фтор со всеми горючими образует самовоспламеняющиеся топлива. Однако фторные топлива дают более высокую удельную тягу, чем кислородные, только при условии, если горючее богато водородом. Горючие содержащие много углерода, образуют со фтором значительно менее эффективные топлива.

Недостатки: фтор очень ядовит. Он сильно разъедает кожу, глаза, дыхательные пути. В ракетной технике он пока используется только в опытных двигателях.

2.1.2 Горючее

В качестве горючего в жидких топливах применяются в основном вещества, в которых окисляемыми атомами химических элементов являются атомы углерода и водорода. В природе существует чрезвычайно большое количество химических соединений этих элементов. Большинство из них относятся к органическим веществам.

В настоящее время в ракетной технике используется много разнообразного горючего. Несмотря на то, что горючее составляет только 15-25 % от массы топлива, его правильный выбор имеет большое значение. Только при удачном сочетании окислителя и горючего могут быть удовлетворены если не все, то хотя бы важнейшие требования к топливу. Большинство видов ракетного горючего являются высококипящими. Их общий недостаток - невысокий удельный вес, в полтора-два раза меньший, чем у окислителей.

На практике в качестве ракетного горючего чаще всего применяется углеводород, являющийся продуктом переработки нефти (керосины), амины, аммиак, гидразин и его производные.

Рассмотрим некоторые виды горючего.

1.УГЛЕВОДОРОДЫ (нефтепродукты) представляют собой смеси химических соединений углерода с водородом. Их энергетические показатели ниже, чем у водорода, но выше, чем у углерода. Наибольшее применение имеет керосин.

Особенности керосина: он представляет собой лёгкую жидкость с высокой температурой кипения, обладающую большой стойкостью против разложения при нагревании. Керосин не является веществом строго определённого состава с однозначной химической формулой, из-за чего невозможно точно определить его свойства. В зависимости от месторождения нефти состав и свойства керосина могут меняться. Ракетный керосин имеет в своём составе повышенное содержание таких углеводородов, которые дают меньше отложений при охлаждении двигателя.

Недостатки керосина: он не воспламеняется при соприкосновении с обычными окислителями, поэтому необходим специальный источник зажигания.

Керосин широко применяется в ракетных топливах с жидким кислородом, азотнокислотными окислителями и пероксидом водорода.

2.АМИНЫ - соединения, которые получаются, если в молекуле аммиака один, два или три атома водорода заменить углеводородными группами. В ракетной технике нашли применение: триэтиламин [N(C2H5)3], анилин [C6H5Nh3], ксилидин [h4CC6h5Nh3] и др.

Особенность: амины бурно взаимодействуют с азотной кислотой и тетраоксидом диазота, приводящие к самовоспламенению. По эффективности горючее на основе аминов близко к керосину. Способность аминов вызывать коррозию металлов невелика. Они хранятся и транспортируются в ёмкостях из обычных чёрных металлов.

Недостатки: у аминов значительно большая стоимость по сравнению с керосином, а так же ядовитость, которая проявляется как при вдыхании паров, так и при попадании на кожу.

Для улучшения физико-химических свойств, амины используются в качестве горючего в смеси с другими веществами, в том числе и с другими аминами.

Горючее на основе аминов нашло применение в самовоспламеняющихся топливах с азотной кислотой, четырёхоксидом азота и их смесями.

3.ГИДРАЗИН [N2h5(h3N-Nh3)]. При горении гидразина в реакции окисления участвуют только атомы водорода, а азот выделяется в свободном виде, увеличивая количество газа.

Гидразин представляет собой бесцветную прозрачную жидкость (примерно в том же диапазоне температур, что и вода) и имеет аммиачный запах. Обычно применяется в смесях с другими веществами.

Особенности: гидразин является эффективным горючим. Этому способствует то, что его молекула образуется с поглощением теплоты, которая в процессе горения выделяется дополнительно к теплоте окисления. Другое его положительное свойство - большой удельный вес.

Недостатки: гидразин имеет высокую температуру затвердевания, что представляет большое неудобство в эксплуатации. Его пары при нагревании и ударах взрываются. При воздействии кислорода воздуха он окисляется. Гидразин коррозийно активен. Стойкими по отношению к нему являются алюминий и его сплавы, нержавеющие стали, полиэтилен, полифторэтилен, фторопласт. Гидразин ядовит, раздражающе действует на слизистую оболочку глаз и может вызывать временную слепоту.

4. НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ДИМЕТИЛГИДРАЗИН [h3N-N(Ch4)2] представляет собой бесцветную прозрачную жидкость с резким запахом.

Особенности: по сравнению с гидразином он существенно удобнее в эксплуатации, так как остаётся жидкостью в большем интервале температур. Обладает хорошей стойкостью при нагревании. В отличие от гидразина его пары не взрываются от внешнего воздействия. Главная особенность - высокая химическая активность. Он легко окисляется кислородом воздуха, а с углекислой кислотой образует соли, выпадающие в осадок.

Недостатки: диметилгидразин (по сравнению с гидразином) обладает худшей эффективностью как горючее, поскольку в его молекуле кроме атомов водорода содержатся менее эффективные атомы углерода. Самовоспламеняется на воздухе при температуре 250 0С, смеси паров диметилгидразина с воздухом легко взрываются, и он ядовит.

2.1.3 Сравнение наиболее распространённых жидких ракетных топлив

. Топлива на основе жидкого кислорода обеспечивают наибольшую удельную тягу из всех применяемых в настоящее время ракетных топлив. Их основной недостаток - низкая температура кипения окислителя. Это затрудняет использование их в боевых ракетах, которые должны длительное время находиться в готовности к пуску.

С жидким кислородом могут применяться такие горючие как керосин, несимметричный диметилгидразин, аммиак. Особое место занимает топливо кислород + водород, которое обеспечивает удельную тягу на 30-40 % большую, чем другие распространённые топлива. Это топливо более всего подходит для использования в больших ракетах.

2.Топлива на основе азотной кислоты в смеси 20-30 % оксидов азота значительно уступают кислородным топливам по удельной тяге, но обладают преимуществом по удельному весу. Кроме того, эти топлива являются высококипящими длительнохранимыми веществами, что позволяет держать боевые ракеты в полностью снаряженном и заправленном виде длительное время.

Азотнокислотные окислители обладают хорошими охлаждающими свойствами. Но вследствие сравнительно невысоких температур в камере сгорания охлаждение двигателей средних и больших тяг может быть обеспечено горючим, хотя в составе топлива его содержится меньше, чем окислителя.

Такие горючие как смесь аминов, несимметричный диметилгидразин и некоторые другие вещества образуют с азотнокислотными окислителями самовоспламеняющиеся топлива. Керосин и другие углеводороды требуют принудительного зажигания.

3.Топлива на основе четырёхоксида азота дают несколько большую удельную тягу, чем азотнокислотные, но имеют пониженный удельный вес. Несмотря на такой эксплуатационный недостаток, как высокая температура затвердевания окислителя, они находят применение в ракетах дальнего действия. Такие топлива заменили кислородное топливо, т. к. дают возможность хранить ракету в заправленном состоянии, готовой к запуску.

Преимуществом топлива на основе четырёхоксида азота является также самовоспламеняемость.

2.2 Твёрдые ракетные топлива

По внешнему виду все заряды твёрдого топлива представляют собой плотные твёрдые тела главным образом тёмных цветов. Ракетные пороха обычно имеют тёмно-коричневый цвет и внешне похожи на роговидное вещество. Если они содержат добавки (в виде сажи, например), то цвет их бывает чёрным. Смесевые топлива бывают чёрного и чёрно-серого цвета в зависимости от цвета горючего и добавок, и обычно подобны сильно завулканизированной резине, но менее эластичны и более хрупки.

Твёрдые топлива практически безопасны как по воздействию на организм человека, так и по отношению к различным конструкционным материалам. При хранении в обычных условиях они не выделяют агрессивных веществ. Ракетные пороха из-за летучих свойств растворителя - нитроглицерина (рис.1) - способны вызывать кратковременные не очень сильные головные боли.

Рис.1. Структурная формула нитроглицерина

2.2.1 Ракетные пороха

Ракетные пороха представляют собой сложные многокомпонентные системы, в которых каждому веществу отведена своя роль с целью получения заданных свойств того или иного вида пороха. Основным компонентом порохов являются нитраты целлюлозы, которые при сгорании выделяют наибольшее количество тепловой энергии. Они же определяют и физико-химические свойства пороха. Рассмотрим некоторые составные части порохов.

1.НИТРАТЫ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, или нитроклетчатка, получаются обработкой целлюлозы смесью азотной и серной кислот. Такая обработка называется нитрацией. Исходный материал - целлюлоза (клетчатка) - широко распространённое в природе вещество, из которого почти целиком состоят лён, пенька, хлопок и др.

Нитраты целлюлозы представляют собой рыхлую массу. Они легко воспламеняются даже от слабой искры. Горение происходит за счёт кислорода, содержащегося в нитрогруппах, и подвода кислорода извне не требуется. Однако непосредственно использование нитроцеллюлозы в качестве ракетного топлива исключается, так как из неё невозможно изготовить заряд, горящий по строго определённому закону. Даже после сильного прессования она имеет множество пор. Горение её происходит не только снаружи но и внутри, т. к. горючий газ проникает по порам внутрь. Вследствие этого может произойти взрыв, способный разрушить двигатель. Для предотвращения этого производят пластификацию нитроцеллюлозы, т. е. приготавливают из неё твёрдый раствор однородного состава, без пор.

2.РАСТВОРИТЕЛИ-ПЛАСТИФИКАТОРЫ нитроцеллюлозы - нитроглицерин, нитрогликоль и некоторые другие вещества. Они являются вторым основным компонентом порохов как по массе, так и по запасу энергии. Их часто называют труднолетучими растворителями, так как они не удаляются из раствора в процессе производства, а полностью остаются в составе пороха.

НИТРОГЛИЦЕРИН - вещество, образующееся при нитрации трёхатомного спирта глицерина - смесью азотной и серной кислот. Представляет собой бесцветную маслообразную жидкость.

Нитроглицерин - мощное взрывчатое вещество. Он легко взрывается при ударе или трении. Горение его происходит за счёт кислорода, содержащегося в нитрогруппах. Поскольку кислорода в его молекуле имеется в избытке, то часть кислорода идёт на дополнительное окисление нитроцеллюлозы, что приводит к общему увеличению запаса энергии твёрдого топлива. С увеличением содержания нитроглицерина в порохах растут не только их энергетические показатели, но и взрывоопасность и чувствительность к удару. Ракетные пороха с большим содержанием нитроглицерина обеспечивают высокую удельную тягу.

Для пластификации нитроцеллюлозы с целью облегчения технологии производства, увеличения сроков и допустимой температуры хранения зарядов применяют и другие растворители.

НИТРОГЛИКОЛЬ как взрывчатое вещество, менее чувствительно к механическим воздействиям. Его получают нитрацией этиленгликоля. Запас кислорода в его молекуле меньше, чем в молекуле нитроглицерина, поэтому применение в качестве растворителя ухудшает энергетические показатели порохов.

Кроме нитроглицерина и нитрогликоля иногда применяется такой растворитель нитроцеллюлозы, как нитрогуанидин.

3.ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПЛАСТИФИКАТОРЫ и вещества, регулирующие энергетические свойства топлива, хорошо совмещаются с основными растворителями. Они не содержат совсем, или содержат очень мало активного кислорода и потому вводятся в состав порохов в небольших количествах, чтобы не снижать их энергетические характеристики. К ним относятся такие вещества, как динитролуол, дибутилфталат, диэтилфталат.

4.СТАБИЛИЗАТОРЫ вводятся в состав порохов для повышения их химической стойкости. При хранении порохов происходит разложение нитроцеллюлозы с образованием оксидов азота, которые ускоряют её дальнейшее разложение, делая её взрывоопасной. Стабилизаторы замедляют разложение нитроцеллюлозы, соединяясь с выделяющимися оксидами азота, они связывают их, превращая в химически малоактивные вещества.

5.ВЕЩЕСТВА, УЛУЧШАЮЩИЕ ГОРЕНИЕ ПОРОХОВ, обеспечивают ускорение, замедление или стабилизацию процесса сгорания в камере твёрдотопливных ракетных двигателей. К ним относится большое число солей или оксидов различных металлов (олова Sn, марганца Mn, цинка Zn, хрома Cr, свинца Pb, титана Ti, калия K, бария Ba и т. д.).

6.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ДОБАВКИ ? вещества, облегчающие процесс изготовления пороха, вводятся в наиболее ответственных операциях для снижения трения и нагрузок на машины. Они играют роль смазок как внутри топливной массы, так и между массой и инструментом. Для этого применяются мел, уменьшающий внутреннее трение, вазелин и трансформаторное масло, графит, стеарат свинца и другие вещества, снижающие давление при прессовании. Вводятся они в малом количестве.

Производство ракетных порохов ведётся по сложной технологической схеме с применением высоких температур и давления. В задачу производства входит изготовление твёрдых однородных пороховых зарядов, отвечающих ряду жёстких требований, из большого числа веществ, разнородных по химическим и физическим свойствам, а также агрегатному состоянию.

2.2.2 Смесевые ракетные топлива

Смесевые топлива по сравнению с порохами, по составу значительно проще. Они включают в себя два-три, редко четыре компонента. Рассмотрим некоторые из них.

1.В КАЧЕСТВЕ ОКИСЛИТЕЛЕЙ СМЕСЕВЫХ ТОПЛИВ используются, как правило, соли неорганических кислот - азотной и хлорной. Их особенность - большой процент кислорода в молекуле. Все они по массе примерно наполовину состоят из кислорода. В обычных условиях они обладают химической стойкостью, но при сильном нагревании способны распадаться с выделением свободного кислорода. Все твёрдые окислители имеют в своём составе, помимо кислорода, атомы химических элементов, способные к окислению. Поэтому при разложении этих окислителей часть кислорода оказывается связанной с этими элементами и свободного кислорода выделяется значительно меньше, чем имеется в молекуле.

Самым распространённым окислителем твёрдых топлив является ПЕРХЛОРАТ АММОНИЯ [Nh5ClO4]. Эта соль представляет собой белый (бесцветный) кристаллический порошок, и разлагается она при нагревании выше 150 0С. На воздухе незначительно увлажняется. Чувствителен к удару и трению, особенно при наличии органических примесей. Может гореть без горючего и взрываться. При горении не выделяет твёрдых веществ, но в его продуктах сгорания содержится агрессивный и довольно ядовитый газ - хлористый водород (HCl), который при наличии влаги образует с ней соляную кислоту. Преимущества перхлората аммония состоят в том, что он обладает невысокой температурой разложения и разлагается только на газообразные продукты с небольшой молекулярной массой, обладает малой гигроскопичностью, доступен, дёшев.

Другим окислителем является ПЕРХЛОРАТ КАЛИЯ [KClO4]. Эта соль разлагается при температуре выше 440 0С, на воздухе не увлажняется (негигроскопична), не горит и не взрывается. Весь кислород, содержащийся в её составе, является активным. При сгорании она выделяет твёрдое вещество - хлорид калия, который создаёт плотное дымовое облако. Наличие хлорида калия в продуктах сгорания резко ухудшает свойства ракетных топлив, т. е. условия перехода тепловой энергии в кинетическую в сопле ракетного двигателя.

Ещё один широко используемый окислитель - НИТРАТ АММОНИЯ[Nh5NO3] (аммиачная селитра), используется также как азотное удобрение. Представляет собой бесцветный (белый) кристаллический порошок. Разлагается при температуре 243 0С. Способен гореть и взрываться. При сгорании выделяется большое количество только газообразных продуктов. Смеси с органическими веществами способны самовозгораться, поэтому хранение ракетных топлив на его основе представляет серьёзную проблему. Имеет ядовитые свойства.

Приведёнными примерами не исчерпывается перечень возможных окислителей твёрдотопливных ракетных двигателей, в качестве которых могут использоваться, например, перхлораты лития[LiClO4], нитрозила [NOClO4] и нитрония [NO2ClO4], динитрат гидразина [N2h5 × 2 NO3] и др.

2.ГОРЮЧЕ-СВЯЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА смесевых топлив - это высокомолекулярные органические соединения, или полимеры. Полимерами называются такие соединения, молекулы которых состоят из очень большого числа элементарных звеньев одинаковой структуры. Элементарные звенья соединяются между собой в длинные цепи линейного или разветвлённого строения. Свойства полимера зависят от химического строения элементарных звеньев, их количества и взаимного расположения.

Многие твёрдые полимеры получают из жидких веществ - мономеров, молекулы которых состоят из сравнительно небольшого числа атомов. Мономеры способны самопроизвольно соединяться в длинные цепи - полимеры ? этот процесс называется полимеризацией.

Для ускорения полимеризации, или отверждения, применяются некоторые специальные вещества, называемые инициаторами, или отвердителями.

Многие высокомолекулярные соединения способны хорошо смешиваться и склеиваться с порошками (с кристаллическим окислителем и металлическим порошком), а затем превращаться в твёрдую монолитную массу после полимеризации. При нагревании некоторые полимеры размягчаются, становятся вязкотекущими, и в таком виде могут смешиваться с наполнителями, прочно удерживая их. При этом их можно заливать в формы и получать топливные заряды заданных размеров и форм.

Для применения в качестве горюче-связующих веществ удовлетворительными свойствами обладают синтетические соединения типа каучуков, смол и пластмасс, а также тяжёлые нефтепродукты - асфальт и битум. Состав и свойства нефтепродуктов колеблются в очень широких пределах, а нужные механические свойства сохраняются только в небольшом интервале температур. Поэтому чаще употребляются синтетические вещества, имеющие более постоянный состав и лучшие механические свойства. На практике применяют каучуки - ПОЛИУРЕТАНОВЫЙ, БУТАДИЕНОВЫЙ и ПОЛИСУЛЬФИДНЫЙ, смолы - ПОЛИЭФИРНУЮ, ЭПОКСИДНУЮ И КАРБАМИДНУЮ, а также некоторые пластмассы, в состав которых входят атомы азота, кислорода, серы или хлора.

Основные недостатки полимерных смол и пластмасс как горюче-связующих веществ - малая эластичность и повышенная хрупкость при низких температурах. От этих недостатков в основном свободны синтетические каучуки.

3.ПОРОШКООБРАЗНЫЕ МЕТАЛЛЫ могут вводиться в состав смесевых топлив в качестве дополнительного горючего компонента. Для этого пригодны металлические бериллий, литий, алюминий, магний, а так же некоторые их соединения. В результате введения указанных металлов происходит повышение запаса энергии топлива, т. е. увеличивается удельная тяга двигателей. Кроме того, металлические добавки повышают удельный вес топлива, что улучшает характеристики двигателя и ракеты в целом. При этом следует учитывать, что чем больше содержание металлсодержащего горючего, тем выше температура продуктов их сгорания. Почти все современные смесевые топлива содержат в качестве компонентов металлы.

Наиболее эффективным металлическим горючим является БЕРИЛЛИЙ, однако перспективы применения бериллия очень ограничены, потому что его запасы незначительны, а продукты сгорания весьма ядовиты. Следующий по эффективности металл - ЛИТИЙ. Его применение тормозится очень низкой температурой плавления (+186 0С) и самовоспламенением на воздухе в расплавленном состоянии. Самым распространённым и наиболее дешёвым металлическим горючим является АЛЮМИНИЙ. Применение тонко измельчённого порошка алюминия в смесевых топливах не только повышает удельную тягу двигателей, но и улучшает надёжность их запуска и увеличивает стабильность горения топлива. МАГНИЙ применяется редко, так как он в топливах даёт малую удельную тягу.

Кроме чистых металлов изучается применение в качестве дополнительных горючих веществ их соединений с водородом (гидридов).

4.КАТАЛИЗАТОРЫ И ДРУГИЕ ДОБАВКИ вводятся в смесевые топлива в небольших количествах для улучшения процесса горения (сажа, соли некоторых металлов), придания топливу пластичных свойств (растительные, минеральные и синтетические масла), улучшения стойкости при хранении и стабильности состава (диэтилфталат, этилцентралит), облегчения технологии производства.

Технология изготовления зарядов из смесевых топлив включает смешение компонентов топлива, отливку и отверждение. В общем процесс изготовления смесевых топлив проще, чем порохов, однако при изготовлении крупногабаритных зарядов приходится преодолевать большие технологические трудности.

Список литературы

ракетное топливо горючее окислитель

Использованные электронные ресурсы:

1. <http://vzvod341forever.narod.ru> «Ракетные топлива современных межконтинентальных баллистических ракет».

. <http://bastion-karpenko.narod.ru> А.В. Карпенко «Из истории твёрдотопливных ракет».

. <https://ru.wikipedia.org/wiki/Жидкостный_ракетный_двигатель> Википедия (свободная энциклопедия).

Теги: Ракетные топлива Курсовая работа (теория) ХимияПросмотров: 48110Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Ракетные топлива

diplomba.ru