3. Класифікація ракетного палива.

Зі шкільного курсу фізики (закон збереження кількості руху) відомо, що якщо від покоїться тіла масою М відокремиться маса м зі швидкістю V то решта частину тіла масою М-м буде рухатися зі швидкістю м / (мм) х V в протилежному напрямку. Виходить, чим більше відкидна маса і її швидкість, тим більшу скорость придбає решта маси тобто тим більше буде сила приводить її в рух. Для роботи ракетного двигуна (РД), як і будь-якого реактивного, необхідний джерело енергії (паливо), робоче тіло (РТ) яке забезпечує акумулювання енергії джерела її перенесення і перетворення), пристрій в якому енергія передається РТ і пристрій в якому внутрішня енергія РТ перетвориться в кінетіческую енергію струменя газів і передається ракеті у вигляді сили тяги.

    Відомі хімічні та нехімічні палива: у перших (рідинні ракетні двигатель - РРД і ракетні двигуни твердого палива - РДТП) необхідна для роботи двигуна енергія виділяється в результаті хімічних реакцій, а утворюються при цьому газоподібні продукти служать робочим тілом, у других для нагріву робочого тіла використовуються інші джерела енергії (наприклад ядерна енергія).

   Ефективність РД, як і ефективність палива вимірюється його питомим імпульсом. Питомий імпульс тяги (питома тяга), який визначається як відношення сили тяги до секундної масової витрати робочого тіла. Для РРД і РДТП витрата робочого тіла збігається з витратою палива і питомий імпульс є величиною зворотної питомої витрати палива. Питома імпульс характеризує ефективність РД - чим він більше тим менше палива (у загальному випадку - робочого тіла) витрачається на створення одиниці тяги. В системі СІ питома імпульс вимірюється в м / сек і практично співпадає за величиною зі швидкістю реактивного струменя. У технічній системі одиниць (інша її найменування МКГСС що значить: Метр - кілограм Сили - Секунда), яка широко застосовувалася в СРСР, кілограм маси був похідною одиницею і визначався як маса якої сила в 1 кг повідомляє прискорення 1 м/сек за сек. Вона називалася «Технічна одиниця маси» і становила 9,81 кг. Така одиниця була незручною, тому замість маси використовували вагу, замість щільності - питома вага і т.д. В ракетній техніці при розрахунку питомої імпульсу також використовували не масовий а ваговій витрата палива. В результаті уделний імпульс (в системі МКГСС) вимірювався в секундах (за величиною він в 9,81 разів менше питомої «масового» імпульсу).

     Величина питомого імпульсу РД обернено пропорційна квадратному кореню молекулярної маси робочого тіла і прямо пропорційна квадратному кореню з значення температури робочого тіла перед соплом. Температура робочого тіла визначаютьсяється теплотворною здатністю палива. Максимальне її значення для пари беріллий + кисень становить 7200 ккап / кг. що обмежує величину максимального питомого імпульсу ЖРД величиною не більше 500 сек. Величина питомого імпульсу залежить від термічного коефіцієнта корисної дії РД - відносини кінетіческой енергії, повідомленої в двигуні робочому тілу, до всієї теплотворної способності палива. Перетворення теплотворної здатності палива в кінетичну енергію минає струменя в двигуні відбувається з втратами оскільки частина тепла несеться з закінчуються робочим тілом, частину з-за неповного згоряння палива не виділяється зовсім. Найбільш висока питома імпульс мають електрореактіание двигатель. У плазмового ЕРД він доходить до 29000 сек. Максимальний імпульс серійних російських двигунів РД-107 становить 314 сек,     Характеристики РД на 90% визначаються застосовуваним паливом. Ракетне паливо речовина (одне або декілька), що представляють собою джерело енергії і РТ для РД. Воно повинно відповідати таким основним вимогам: мати високий уд.імпульс, високу щільність, необхідний агрегатний стан компонентів в умовах експлуатації, повинно бути стабільним, безпечним в обігу, нетоксичним, сумісним з конструкційними матеріалами, мати сировинні ресурси та ін. Більшість сутічих РД працює на хімічному паливі. Основна енергетична характеристика (уд. імпульс) визначається кількістю виділилася теплоти (теплотворністю палива) і хімічним складом продуктів реакції, від якого залежить повнота перетворення теплової енергії в кінетичну енергію потоку (чим нижче молекулярна маса, тим вище уд.імпульс). За кількістю роздільно збережених компонентів хімічні ракетні топлива діляться на одно- (унітарні), двох-, трьох- і багатокомпонентні, по агрегатному станом компонентів - на рідкі, тверді, гібридні, псевдорідину, желеподібні.

Однокомпонентні палива - з'єднання типу гідразину N2H4, перекису водню Н2О2 в камері РД розпадаються з виділенням великої кількості теплоти і газоподібних продуктів, мають невисокими енергетичними свойствамівамі. Наприклад 100% -а перекис водню має уд.імпульс 145С. і застосовується як допоміжні палива для систем управління та орієнтації, приводів турбонасосів РД. Гелевидні палива - Зазвичай загущенное солями високомолекулярних органічних кислот або спеціальними добавками пальне (рідше окислювач). Підвищення уд.імпульса ракетних палив достигается додаванням порошків металів (Al та ін.). Наприклад "Сатурн-5" спалює за час польоту 36т. алюмінієвого порошку. Найбільше застосування отримали 2-х компонентние рідкі та тверді палива.