Оглавление

1. Классификация ЖРТ 2

2. Общие сведения о жидкостных ракетных топливах 4

3. Физические свойства жидких компонентов топлива 5

4. Основные характеристики двухкомпонентных ЖРТ(топливные пары) 6

5. Требования, предъявляемые к ЖРТ 7

Энергетические требования: 7

Эксплуатационные требования для обеспечения надежной работы двигателя. 8

Топливо или его компонент, являющийся охлаждающей жидкостью, должны обладать: 8

Требования при эксплуатации топлив вне двигателя. 8

6 Характеристики жидких ракетных топлив. 9

7. ОКИСЛИТЕЛИ. 10

ЖИДКИЙ КИСЛОРОД. 10

АЗОТНАЯ КИСЛОТА. 11

ЧЕТЫРЕХОКИСЬ АЗОТА. 11

ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА 11

ЖИДКИЙ ФТОР. 12

8. ГОРЮЧИЕ 12

УГЛЕВОДОРОДЫ (нефтепродукты). 13

АМИНЫ 13

ГИДРАЗИНЫ 13

НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ДИМЕТИЛГИДРАЗИН 14

9. РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ЖИДКИЕ ТОПЛИВА (ТОПЛИВНЫЕ ПАРЫ) 14

1. Классификация жрт

По числу компонентов топлива ЖРДУ может быть одно-, двух- и много­компонентной. Однокомпонентные ЖРДУ чаще всего применяются для питания камер двигателей и газогенераторов в условиях повышенных требований к надежности их процессов функционирования. Двухкомпонентными является большинство ЖРДУ.

По исходному агрегатному состоянию много- и двухкомпонентные топлива ЖРДУ разделяются на жидкое ракетное топливо, псевдожидкое (в состав которого входят порошкообразные компоненты, флюидизированные в жидком топливе), тиксотропное (содержащее один или несколь­ко компонентов в желеобразном состоянии), шугообразное топливо (смесь веществ в жидком и твердом состоянии) и газифицированное.

Резкое отличие ЖРДУ, в которой применяются низкокипящие и криогенные топлива, от ДУ с высококипящими (стойкими) топливами состоит в том, что первые имеют ограниченный срок хранения, в течение которого необходимо искусственно поддерживать жидкое агрегатное состояние топ­лива. Перед запуском двигателя, использующего криогенные компоненты топлива, необходимо проводить захолаживание его конструкции до рабочей температуры (173 - 203 К). Необходима установка тепловых компенсаторов и теплоизоляторов. Возникают трудности и с воспламенением криогенного топлива (особенно в газогенераторах). Несмотря на сложности изготовления и эксплуатации ДУ на криогенных топливах их примене­ние перспективно, так как энергетические показатели криогенных топлив намного выше известных показателей высококипящих топлив.

Наконец, свойство воспламеняемости топлива резко отличает ЖРДУ на самовоспла­меняющихся и несамовоспламеняющихся компонентах топлива. Для воспламенения несамовоспламеняющихся топлив необходима дополнительная система их принудительного воспламенения. Кроме того, необходимо так­же заботиться о смягчении запуска таких двигателей (так как задержки воспламенения у них больше) и о безопасности останова ДУ, в процессе которого может произойти самопроизвольное воспламенение остатков топлива в камере и газогенераторах.

2. Общие сведения о жидкостных ракетных топливах

Успешное освоение космического пространства осуществляется в основном с помощью жидкостных ракетных двигательных установок (ЖРДУ). Жидкие ракетные топлива, по сравнению с твердыми (ТРТ) обеспечивают лучшие энергетические характеристики, возможность многократного включе-ния и выключения двигателя, а также оперативное изменение тяги при полете.

В ракетных двигателях на химическом топливе выделение энергии происходит за счёт следующих химических реакций:

а) реакции окисления—восстановления (окисления), когда энергия вы­

деляется при реакции между окислительными и горючими элементами; топли­

во состоит в этом случае по крайней мере из двух веществ — окислителя и го­

рючего;

б) реакции разложения, когда тепло выделяется в процессе разложе-

ния сложного вещества на более простые; топливо в этом случае может состо­

ять только из одного вещества;

в) реакции рекомбинации (соединения), когда тепло выделяется при

соединении одноименных атомов или радикалов в молекулы.

Окислитель и горючее в общем случае являются сложными соединениями. в состав которых могут входить как окислительные, так и горючие эле­менты, а также нейтральные.

3. Физические свойства жидких компонентов топлива

4 . Основные характеристики двухкомпонентных ЖРТ(топливные пары)

5. Требования, предъявляемые к ЖРТ

Основные требования, предъявляемые к ЖРТ и идущие от особенно-nol ЖРДУ и ЛА, можно разбить на четыре группы:

1. Энергетические требования.

2. Эксплуатационные требования для обеспечения надежной работы двигателя.

3. Требования при эксплуатации топлив вне двигателя.

4. Экономические требования.

Энергетические требования:

- высокая теплопроизводительность;

- высокая температура продуктов сгорания;

- низкая молекулярная масса продуктов сгорания;

- высокая плотность топлива.

Если под энергетической эффективностью ЖРТ понимать совместное влияние удельного импульса тяги и плотности топлива на конечную скорость ступени ЛА. то для обеспечения высокой эффективности необходимо в общем случае учитывать все четыре требования.

Наиболее эффективные ракетные топлива должны обладать высокой теплопроизводительностью химической реакции; малой молекулярной массой продуктов сгорания и высокой плотностью компонентов.

Для получения высокотеплопроизводительных топлив в качестве окислителей выгодно использовать фтор, кислород или соединения с большим содержанием реакционноспособных F2 и 02. В качестве горючих выступают элементы первых трех периодов и, в первую очередь, водород, углерод и обощенные водородом соединения углерода и азота.

Наиболее высокоэнергетическим ЖРТ является фторводородное топливо теоретический удельный импульс в пустоте которого составляет 4880 Н с/кг , Рк= 15 Мпа, аок = 1. Несмотря на низкую плотность водорода,высокое стехиометрическое массовое соотношение компонентов обеспечивает приемлемую плотность. Однако фторводородное ЖРТ не нашло пока примене­ния в ракетной технике из-за таких эксплуатационных свойств, как высокая токсичность собственно фтора и продуктов сгорания, высокая коррозионная активность. Кроме того, высокая температура продуктов сгорания вызывает трудности с охлаждением камеры и неизбежные при этом потери удельного импульса.

Высоким удельным импульсом обладает кислородно-водородное топливо прочно вошедшее в ракетнокосмическую технику.Продукты сгорания кислородно-водородного топлива нетоксичны, а сами компоненты коррозионно-неактивны, что создает благоприятные эксплутационные условия. К сожалению, кислород и водород при криогенных и обычных температурах не обеспечивают самовоспламенения, поэтому для процесса горения необходима система зажигания.