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

удельную тягу; оказавшееся наилучшим для снарядов одного так­ тического назначения, оно может быть совсем не пригодным для ■снаряда другого назначения.

Поэтому при оценке-топлива для снаряда мерилом служит не только скорость истечения, но и в первую очередь удельный вес или

объемная удельная тяга, представляющая собой произведение удельной тяги на удельный вес топлива.

■Фиг. 5. 13. Приближенные расчетные значения в тоннах (по данным снаряда А-4) тяги двигателя Ро, стартового веса снаряда Go и запа­ са топлива в баках GT для получения необходимой скорости полета

Удельный вес топлива ут влияет прежде всего на вес топливных баков, размеры и вес системы топливоподачи двигателя и, следова­

тельно, на скорость полета снаряда в конце активного участка УКОн.

Поэтому в каждом отдельном случае следует искать компромиссное решение в отношении скорости истечения газов из сопла камеры

двигателя (удельной тяги) и удельного веса топлива ут ; изве­ стно, что эта взаимосвязь изменяется в зависимости от рассматри­ ваемого диапазона VEoH.

При малых 14он (~1 км/сек) увеличение ут выгоднее, чем уве­

личение Этим и объясняется предпочтение, оказываемое азот­ ной кислоте как окислителю для ближнебойных и зенитных снаря­ дов. При больших 14он (~3 км/сек) увеличение скорости истечения

•с 2 до 3 км/сек во много раз эффективнее аналогичного увеличения удельного веса топлива (фиг. 5. 13). Поэтому исходной величиной

204 Гл. 5. Характеристики топлив ЖРД

при прочих равных условиях несколько снижаются, но общая стои­

мость выстрела оказывается относительно большой вследствие вы­ сокой стоимости топлива. Применение таких топлив пока рацио­ нально для второй и третьей ступеней снаряда, где высокая стои­ мость топлива вполне окупится уменьшением размеров, веса и стоимости последующих ступеней снаряда.

При соответствующих мерах предосторожности токсичность

эффективного компонента топлива не может служить препятствием для его использования. В условиях эксплуатации токсическое дей­ ствие окислителей и горючих в основном сказывается при вдыха­ нии их паров с воздухом и вначале проявляется в виде раздраже­ ния слизистых оболочек дыхательных путей. Показателем токсич­ ности этих веществ могут служить следующие предельно допуска­ емые в промышленности для длительного вдыхания концентрации

их ядовитых паров в воздухе в мг/л-.

Наибольшей токсичностью обладают моноокись фтора и озон;

они токсичнее фосгена и синильной кислоты, для которых предель­ но допустимые концентрации паров в воздухе составляют соответ­ ственно 0,0004 и 0,0003 мг/л. Весьма токсичными также являются

горючие пентаборан и нитробензол.

Опасные концентрации ядовитых паров в воздухе легко возни­ кают при эксплуатации низкокипящих окислителей, обладающих при нормальных условиях высокой летучестью и упругостью паров.

Меры предосторожности при обращении с соответствующими токсичными веществами всегда регламентируются специальными инструкциями.

вэксплуатации фторные окислители из-за большой агрессивности

итоксичности. Использование в ЖРД таких высокоэффективных компонентов топлива требует успешного решения ряда трудней­ ших вопросов по созданию надежной в эксплуатации конструкции двигателя. Особенно сложной является проблема охлаждения ка­ меры сгорания и сопла двигателя.

Переход на атомные источники энергии с целью увеличения удельной тяги ракетного двигателя связан с еще большими трудно­ стями и опасностью для обслуживающего персонала. Для безопас­ ного использования ядерной энергии необходимо применять соот­ ветствующие системы сигнализации и защитные средства. Однако использование атомной энергии в ракетных двигателях является

весьма перспективным.

Вэтом случае приходится иметь дело с огромным количеством энергии при весьма малой массе источника этой энергии. Можно приближенно считать, что при расщеплении атомов 1 кг урана-235

выделяется почти в 1 • 107 раз больше энергии, чем при сгорании 1 кг наиболее теплоэффективного химического топлива. При исполь­ зовании такого высококонцентрированного источника энергии в ра­ кетных двигателях практически можно получить скорость истече­

ния свыше 10 000 м/сек.

При использовании атомной энергии реактивная тяга может быть получена в результате:

1)непосредственного истечения из сопла реактора струи про­ дуктов расщепления атомов активного вещества (например, урана-235, плутония-239 и др.);

2)истечения из сопла реактора какого-либо газообразного ра­ бочего тела (водорода, гелия, аммиака и др.), нагреваемого тепло­ вой энергией, образующейся при расщеплении атомов активного вещества;

3)истечения под воздействием электрического поля электриче­ ски заряженных частиц — ионов какого-либо рабочего тела (цезия,

рубия и др.), получаемых за счет использования атомной энер­ гии.

Использование атомной энергии в виде непосредственного исте­ чения самих продуктов расщепления атомов (фотонов) для полу­ чения тяги в настоящее время нереально. Однако если бы удалось

1 Jet. Propulsion, v. 28, No. 4, 1958. Missiles and Rockets, v. 1, No. 1, 1956.

206 Гл. 5Л Характеристики топлив ЖРД

практически освоить этот метод использования атомной энергии, можно было бы получить удельную тягу двигателя, почти в 1000 раз большую, чем в обычном химическом ЖРД, так как согласно за-

возможно меньшим и чтобы оно нагревалось в реакторе до возмож­ но высокой температуры.

Температура нагревания рабочего тела в реакторе и, следова­ тельно, скорость истечения будут зависеть от того, какое количе­