Материал: Шевелюк, М. И. Теоретические основы проектирования жидкостных ракетных двигателей учебное пособие для высших учебных заведений

192 Гл. 5. Характеристики топлив ЖРД

ностью, высокой температурой кипения и незначительной агрессив­

ностью к металлам), не может быть использован в чистом виде вследствие его такого большого недостатка, как высокая темпера­

тура плавления (4-13,8° С).

4. Применение безводной хлорной кислоты, теоретически обес­ печивающей несколько большие РуД, чем азотная кислота, в чи­ стом виде практически невозможно, так как она быстро разла­ гается с образованием низших окислов хлора, накопление которых приводит к взрыву. Кроме того, обладая большой гигроскопич­ ностью, она энергично поглощает воду и образует твердый моноги­ драт (НСК • НгО) с температурой плавления 4-50° С, который мо­ жет забивать трубопроводы, форсунки и различные агрегаты дви­ гателя.

5.Четырехокись азота может применяться в качестве само­ стоятельного окислителя и в виде растворов в азотной кислоте.

6.Перекись фтора не дает существенного преимущества перед окисью фтора, но ее применение не исключено при условии обес­ печения достаточной стабилизации.

7.Практическое применение некоторых окислителей будет воз­ растать с развитием и удешевлением их производства, что в пер­ вую очередь относится к хлорной кислоте и жидкому озону в слу­ чае удачного решения задачи по его стабилизации.

§ 12. Основные характеристики топлив ЖРД

Для каждого горючего можно подобрать окислитель, обеспечи­ вающий наибольшую эффективность образуемого топлива.

Расчеты и эксперименты показывают ', что те горючие, которые весьма эффективны с одним окислителем, оказываются малоэффек­ тивными с другим окислителем, например, аммиак с кислородом, озоном и окисью фтора по эффективности топлива уступает керо­ сину, а со фтором дает одно из наиболее эффективных топлив. Для спиртов и их растворов вполне приемлем для сжигания жидкий ки­ слород, для керосинов и других углеводородов — жидкий кислород и азотная кислота или ее растворы с четырехокисью азота, тетра­ нитрометаном и хлорной кислотой.

Расчеты показывают, что наиболее эффективные топлива по дальности полета образуют низкокипящие, а наименее эффектив­

ные — высококипящие окислители.

Топлива, состоящие из азотной кислоты и углеводородов или аминов, жидкого кислорода и водных растворов спиртов, успешно применяются для ЖРД в ряде стран.

Помимо керосинов, целесообразно также применение для ЖРД других углеводородных горючих, более полно удовлетворяющих предъявляемым требованиям.

1 Экспресс-информация АН СССР, .вып. 32, РТ-94, 1957.

Применение других высококалорийных горючих оправдывает­ ся только в случаях, когда необходимо получить весьма большую удельную тягу, ограничить весовой запас топлива на снаряде и получить большую высоту или дальность полета.

Окись фтора с диметилгидразином и фтор с гидразином являют­ ся наиболее эффективными и перспективными топливами. В случае широкой доступности гидразина и пентаборана может представить интерес сочетание их с азотной кислотой, содержащей присадки окислов азота. Из числа возможных комбинаций компонентов топ­ лива наиболее эффективной является комбинация гидразина и оки­

си фтора.

Использование окиси фтора и фтора приводит к существенному увеличению дальности полета по сравнению с кислородно-кероси­ новым топливом. Но такое преимущество в эффективности этих окислителей может быть достигнуто дорогой ценой, так как экс­

кг топлива[сек

В табл. 5.19 приведены приближенные расчетные теоретиче­ ские значения температуры сгорания Гкт и удельной тяги Р д т некоторых топлив ЖРД при коэффициенте избытка окислителя а = 0,8, различных значениях рк и рв=1 ата, а в табл. 5.20приближенные значения основных характеристик ряда топлив при PK/pB = 40i\ и оптимальных а.

Если определены Ру,д, и другие характеристики топлива при заданных значениях р«, р„ и а, окислителем которого в одном слу­ чае является азотная кислота данной весовой концентрации, а в другом случае — та же азотная кислота с примесью к ней четырехокиси азота в количестве х=35 или 40%, то упомянутые характери­ стики топлива, состоящего из того же горючего и окислителя в виде смеси азотной кислоты и четырехокиси азота любого другого задан­ ного количества, с достаточной для практики точностью можно определить по формуле линейной интерполяции

13 371

1

стики топлива, горючим которого служит этиловый спирт различной весовой концентрации или смесь из двух различных горючих.

др.) ’, представляющие электрически нейтральные части обычных химических молекул газов, полученные в результате диссоциации последних при высоких температурах.

Свободные радикалы являются электрически нейтральными ча­ стицами, характеризующимися наличием во внешней оболочке не­ спаренных электронов, благодаря чему они обладают чрезвычайно большой склонностью к рекомбинации с выделением большого ко­ личества энергии в основном в виде тепла и частично в форме све­ та. Их принято называть метастабильными веществами, т. е. нахо­ дящимися в состоянии псевдоравновесия, в связи с тем, что соот­

ветствующий им запас энергии значительно превышает запас энер­

может быть реализована вследствие того, что реакции рекомбина­ ции (например, для атомарного водорода Н+Н^Нг) практически являются обратимыми и могут идти до конца только при очень

больших давлениях.

При давлении 50 атм в камере будет рекомбинировать всего

50% атомов водорода с подъемом температуры почти до 5500° С,

1 Экспресс-информация АН СССР, вып. 8, РТ-22, 1958.