геометрической степени расширения PC растет сс, а следователь­ но, увеличивается тяговый комплекс KR. Чем выше значение KR, тем больше роль PC в создании тяги РД.

Тяговый комплекс может принимать различные значения в за­ висимости от геометрических размеров PC и режима работы РД.

3.11.2.Ракетные топлива

3.11.2.1.Ж идкие ракет ны е т оплива (ЖРТ)

Жидкое РТ - это вещество (совокупность веществ) в жидком состоянии, способное к химическим реакциям с выделением теп­ ловой энергии и образованием газообразных ПС, создающих реак­ тивную силу при истечении из PC.

Компонент ЖРТ (КРТ) - отдельно хранимая и подводимая к двигателю составляющая ЖРТ.

Преобразование химической энергии ЖРТ в тепловую проис­ ходит в результате окислительно-восстановительной реакции го­ рения. Для осуществления этой реакции необходимо наличие двух компонентов: окислительного и восстановительного.

Окислительные - кислород (0 2), фтор (F), азот (N); восстано­ вительные - водород (Н), углерод (С), алюминий (А1), литий (Li), бор (В).

Ккачеству ЖРТ предъявляются следующие требования'.

1.Пригодность КРТ по своим физико-химическим свойства для использования в данном типе ракет, исходя из условий бази­ рования и применения (рис. 3.32). Диапазон от Тщ, до 7 ^ должен

должно быть ниже максимально допустимого давления из условия прочности топливных баков при максимальной температуре экс­ плуатации 7 тах.

При соблюдении данных условий возможно длительное хра­ нение КРТ в баках ракет в жидком состоянии. Если ракета заправ­ ляется непосредственно перед стартом, то возможно использование криогенных топлив, у которых (7^, 7 ^ ) < Тщш, но зато выше энер­ гетика.

2.Высокие энергетические свойства и высокая плотность топ­ лива, т.е. возможность достижения высокого удельного импульса тяги при меньшем объеме топлива, что позволяет создать ракету минимальных габаритов и массы.

3.Соответствие современным технологиям:

•должна быть отработана технология хранения, эффективного

иполного сжигания данных КРТ;

•желательно, чтобы КРТ обладали низкой вязкостью и высо­

кой теплоемкостью (это важно для использования КРТ для охлаж­ дения стенок КС и PC).

4.Высокие эксплуатационные качества, т.е. высокая темпера­ тура вспышки и воспламенения, низкие токсичность, гигроско­ пичность, растворимость воды, агрессивность, высокая физико­ химическая стабильность.

5.Экономичность, т.е. широкая сырьевая база, простая техно­ логия получения КРТ, двойное использование.

Физико-химические свойства КРТ приведены в табл. 3.1.

Рис. 3.33. Классификация жидких ракетных топлив

Основные ЖРТ используются в маршевых РД для создания основной тяги.

Пусковые самовоспламеняющиеся ЖРТ используются для под­ жига основного несамовоспламеняющегося топлива.

Вспомогательные ЖРТ используются в ГТ для создания рабо­ чего тела для газовой турбины (ГТ), рулевых машин (РМ) и т.п.

Нгококипящие (криогенные) ЖРТ - это сжиженные газы (О2, Н), кипящие при отрицательных температурах. Обладают вы­ сокой энергетикой, но не могут долго храниться в баках ракеты (испаряются при нормальной температуре окружающей среды).

Высококипящие ЖРТ сохраняют жидкое состояние во всем диапазоне эксплуатационных температур, но при этом обладают меньшей, чем криогенные ЖРТ, энергетикой. Однако они более удобны в эксплуатации, особенно для стратегических ракет, нахо­ дящихся на боевом дежурстве.

В современных маршевых РД ракет стратегического назначе­ ния используется штатное двухкомпонентное, высококипящее ос­ новное ЖРТ на основе следующих КРТ:

1.Горючее - НДМГ (несимметричный диметилгидразин - «гептил»), представляет собой бесцветную (светло-желтую) легко воспламеняющуюся жидкость, «дымящуюся» на воздухе. «Геп­ тил» имеет запах гниющей рыбы, крайне токсичен (предельно до­ пустимая концентрация - 0 , 0 0 0 1 мг/л).

2.Окислитель - АТ (азотный тетраксид - «амил»), представ­ ляет собой красновато-коричневую сильно летучую жидкость с резким характерным запахом кислоты. «Амил» обладает сильным коррозионным действием на углеродистые стали и сильнейшим раздражающим и удушающим действием на человека. При соеди­ нении с НДМГ самовоспламеняется.

Вмаршевых двигателях ракет гражданского назначения ис­ пользуется как криогенное несамовоспламеняющееся РТ (керо­ син + жидкий кислород - ракетоносители космических кораблей «Союз» и «Прогресс»), так и самовоспламеняющиеся РТ (НДМГ +

+АТ - ракетоноситель «Протон»).

Перспективы развития ЖРТ. Исследования в области созда­ ния новых топлив для РД направлены, в основном, на улучшение энергетических показателей и эксплуатационных качеств.

Низкая плотность жидкого водорода затрудняет его ис­ пользование в космических летательных аппаратах (КЛА) для про­ должительных полетов. В связи с этим представляется перспек­ тивным применение «шугообразного водорода», имеющего повы­ шенную плотность и время хранения.

Низкомолекулярные углеводороды, такие как метан, этан, пропан в жидком состоянии, имеющие очень низкую стоимость, широкую сырьевую базу и являющиеся хорошими хладагентами, могут с успехом применяться в ракетоносителях.

Самую высокую энергетическую эффективность и сравни­ тельно высокую плотность имеют топлива на основе жидкого фтора в качестве окислителя и водорода в качестве горючего (7У= 4800 м/с). Однако его использование затруднено крайне вы­ сокой токсичностью и агрессивностью фтора.

Большой интерес вызывает использование в качестве горючих легких металлов, таких как бериллий, литий, алюминий и их гид­