ملحمة وقود الصواريخ
"... ولا يوجد شيء جديد تحت الشمس"(جامعة 1: 9).
الوقود والصواريخ ومحركات الصواريخ تمت كتابتها ، وهي قيد الكتابة وسيستمر كتابتها.
يمكن اعتبار أحد الأعمال الأولى على وقود LRE كتابًا من تأليف V.P. Glushko "وقود سائل لمحركات الطائرات" ، نُشر عام 1936.
بالنسبة لي ، بدا الموضوع مثيرًا للاهتمام ، ويتعلق بتخصصي السابق والدراسة في الجامعة ، والأكثر من ذلك أن ذريتي الصغيرة "جرها": "أيها الرئيس ، دعنا نعجن ما هو الموضوع ونبدأ به ، وإذا كان الكسل ، ثم نحن أنفسنا "لنكتشف ذلك". فيما يبدو أمجاد قصوى من "Lin Industrial" لا ترتاح.
سوف "نفكر" معًا ، تحت رقابة أبوية صارمة. يجب أن تكون الأيدي والأقدام سليمة ، حتى بالنسبة للغرباء.
"مفتاح البدء" ... "يذهب"! (يو إيه جاجارين ، إس بي كوروليف)
أيا كان نوع RD (المخطط ، طبيعة العملية) المستخدم في تكنولوجيا الصواريخ ، فإن الغرض المقصود منه هو خلق قوة دفع عن طريق تحويل الطاقة الأولية المخزنة في RT إلى طاقة حركية (Ek) للتيار النفاث للعمل سائل.
يتم تحويل التيار النفاث Ek في RD إلى أنواع مختلفة من الطاقة (الكيميائية والنووية والكهربائية).
بالنسبة للمحركات الكيميائية ، يمكن تقسيم الوقود وفقًا لحالة طورته: غازي ، سائل ، صلب ، مختلط.
الجزء # 1 - وقود LRE أو وقود سائل
تصنيف الوقود الكيميائي لمحركات الصواريخ (مقبول بشكل عام):
->المصطلحات والاختصارات.
بالإضافة إلى ذلك (علامات HTML الموجودة في TopWar هي من النظام الخاطئ ، لذا يجب تنظيم المفسدين والتخفيضات بهذه الطريقة):
الدافع المحدد (ISP).
الدفع النفاث (P أو Fr).
النسبة المتكافئة لمكونات الوقود (كم 0)(انقر للاطلاع على التفاصيل) هي نسبة كتلة المؤكسد إلى كتلة الوقود في التفاعلات المتكافئة.
تكوين الوقود - الأجزاء القابلة للاحتراق وغير القابلة للاحتراق (بشكل عام).
أنواع الوقود(على العموم).
في الحالة العامة ، يمكن اعتبار التفاعل الكيميائي لمكونات RT كمصدر كيميائي للطاقة الحرارية لـ RD.
سأبدأ البث من Km0. هذه علاقة مهمة جدًا بالنسبة إلى RJ: يمكن أن يحترق الوقود بشكل مختلف في RJ (التفاعل الكيميائي في RJ ليس طبيعيًا حرق الخشب في الموقدحيث يعمل الأكسجين الهوائي كعامل مؤكسد). إن احتراق الوقود (بتعبير أدق ، الأكسدة) في حجرة المحرك الصاروخي هو ، أولاً وقبل كل شيء ، تفاعل أكسدة كيميائي مع إطلاق حرارة. ويعتمد مسار التفاعلات الكيميائية بشكل كبير على عدد المواد (نسبتها) التي تدخل في التفاعل.
كيف تغفو عند الدفاع عن مشروع الدورة أو الامتحان أو اجتياز الاختبار. / ديمتري زافيستوفسكي
تعتمد قيمة Km0 على التكافؤ الذي يمكن أن تظهره العناصر الكيميائية في الشكل النظري لمعادلة تفاعل كيميائي. مثال على ZhRT: AT + UDMH.
المعلمة الهامة هي المعامل الزائد للعامل المؤكسد (يُشار إليه باليونانية "α" مع المؤشر "تقريبًا") ونسبة الكتلة للمكونات Km.
كم = (dmoc./dt) / (dmg ../ dt) ، أي نسبة معدل التدفق الكتلي للمؤكسد إلى معدل تدفق كتلة الوقود. إنه خاص بكل وقود. من الناحية المثالية ، إنها نسبة متكافئة من المؤكسد والوقود ، أي يوضح عدد كيلوغرامات من المؤكسد اللازمة لأكسدة 1 كجم من الوقود. ومع ذلك ، فإن القيم الحقيقية تختلف عن القيم المثالية. نسبة الكيلومتر الحقيقي إلى المثالي هي معامل المؤكسد الزائد.
كقاعدة عامة ، αok. <= 1. وهذا هو السبب. التبعيات Tk (αok.) و Isp. (αok.) غير خطية وبالنسبة للعديد من أنواع الوقود ، فإن هذا الأخير له حد أقصى عند αok. ليس في نسبة الاختلاط المتكافئ ، أي كحد أقصى. اللولب. يتم الحصول عليها مع انخفاض طفيف في كمية العامل المؤكسد بالنسبة إلى مقياس التكافؤ. مزيد من الصبر لأن. لا يمكن الالتفاف حول المفهوم: الطاقة الداخلية الكامنة. سيكون هذا مفيدًا سواء في المقالة أو في الحياة اليومية.
باختصار ، المحتوى الحراري هو طاقة. اثنان من "أقنومه" مهمان للمقال:
المحتوى الحراري الديناميكي- مقدار الطاقة المستهلكة في تكوين مادة من العناصر الكيميائية الأولية. للمواد التي تتكون من جزيئات متطابقة (H2، و2 إلخ) ، فهو يساوي صفرًا.
المحتوى الحراري للاحتراق- يكون منطقيًا فقط في حالة حدوث تفاعل كيميائي. في الكتب المرجعية ، يمكن للمرء أن يجد قيمًا تم الحصول عليها تجريبيًا لهذه الكمية في ظل الظروف العادية. في أغلب الأحيان ، بالنسبة للمواد القابلة للاحتراق ، يكون هذا هو الأكسدة الكاملة في بيئة الأكسجين ، والعوامل المؤكسدة ، وأكسدة الهيدروجين مع عامل مؤكسد معين. علاوة على ذلك ، يمكن أن تكون القيم موجبة وسالبة ، حسب نوع التفاعل.
"يُطلق على مجموع المحتوى الحراري الديناميكي الحراري ومحتوى المحتوى الحراري للاحتراق إجمالي المحتوى الحراري للمادة. في الواقع ، يتم استخدام هذه القيمة في الحساب الحراري لغرف LRE."
- كمصدر للطاقة ؛
- كمادة يجب استخدامها (عند مستوى معين من التطور التكنولوجي) لتبريد RD و HP ، وأحيانًا لضغط الخزانات باستخدام RT ، وتزويدها بالحجم (خزانات الجهد المنخفض) ، وما إلى ذلك ؛
- فيما يتعلق بالمواد خارج LRE ، أي أثناء التخزين ، النقل ، التزود بالوقود ، الاختبار ، السلامة البيئية ، إلخ.
هذا التدرج مشروط نسبيًا ، لكنه يعكس الجوهر من حيث المبدأ. سأطلق على هذه المتطلبات على النحو التالي: رقم 1 ، رقم 2 ، رقم 3. يمكن لأي شخص إضافة إلى القائمة في التعليقات.
هذه المتطلبات هي مثال كلاسيكي. "سرطان البجعة والبايك"، والتي "تجذب" مبتكري RD في اتجاهات مختلفة:
# من وجهة نظر مصدر الطاقة في LRE (رقم 1)
أولئك. تحتاج إلى الحصول على الحد الأقصى. اللولب. لن أزعج الجميع ، في الحالة العامة:
مع المعلمات المهمة الأخرى للرقم 1 ، نحن مهتمون بـ R و T (مع جميع المؤشرات).
بحاجة ل: كان الوزن الجزيئي لمنتجات الاحتراق في حده الأدنى ، وكان الحد الأقصى هو المحتوى الحراري النوعي.
# من وجهة نظر مصمم مركبة الإطلاق (رقم 2):
يجب أن تتمتع TCs بكثافة قصوى ، خاصة في المراحل الأولى من الصواريخ ، لأن. هم الأكثر ضخامة ولديهم أقوى RD ، مع استهلاك ثانٍ كبير. من الواضح أن هذا لا يتوافق مع المتطلبات الواردة تحت رقم 1.
# من المهام التشغيلية مهمة (# 3):
- الاستقرار الكيميائي لـ TC ؛
- سهولة التزود بالوقود والتخزين والنقل والتصنيع ؛
- سلامة البيئة (في "مجال" التطبيق بأكمله) ، أي السمية ، وتكلفة الإنتاج والنقل ، إلخ. والسلامة أثناء تشغيل الممر (خطر الانفجار).
بالطبع ، هذا مجرد غيض من فيض. تتلاءم المتطلبات الإضافية هنا أيضًا ، بسبب التنازلات والتنازلات التي يجب البحث عنها. يجب أن يكون لأحد المكونات بالضرورة خصائص مبرد مرضية (يفضل أن تكون ممتازة) ، منذ ذلك الحين في هذا المستوى من التكنولوجيا ، من الضروري تبريد CS والفوهة ، وكذلك حماية القسم الحرج من RD:
تُظهر الصورة فوهة محرك الصاروخ XLR-99: من الواضح أن السمة المميزة لتصميم محركات الصواريخ الأمريكية في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي - غرفة أنبوبية:
مطلوب أيضًا (كقاعدة عامة) استخدام أحد المكونات كسائل عامل لتوربين THA:
بالنسبة لمكونات الوقود ، فإن "ضغط البخار المشبع له أهمية كبيرة (بالمعنى التقريبي ، هذا هو الضغط الذي يبدأ عنده السائل في الغليان عند درجة حرارة معينة). تؤثر هذه المعلمة بشكل كبير على تصميم المضخات ووزن الخزانات." / SS. الاسئلة الشائعة /
عامل مهم هو عدوانية TC للمواد (CM) من LRE والخزانات لتخزينها.
إذا كانت FCs "ضارة" للغاية (مثل بعض الأشخاص) ، فيجب على المهندسين أن ينفقوا الأموال على عدد من التدابير الخاصة لحماية هياكلهم من الوقود.
-الاشتعال الذاتي مكونات الوقود مثل يانوس ذو الوجهين: في بعض الأحيان يكون ضروريا ، ولكن في بعض الأحيان يؤلم. هناك خاصية سيئة أخرى: الانفجار
للعديد من الصناعات الصاروخية (العسكرية أو الفضاء السحيق)
يشترط أن يكون الوقود مستقرًا كيميائيًا ، وتخزينه ، وإعادة التزود بالوقود (بشكل عام ، كل ما يسمى: اللوجيستيات) والتخلص منه لا يسبب "صداعا" للمشغلين والبيئة.
معلمة مهمة هي سمية منتجات الاحتراق. الآن هو وثيق الصلة بالموضوع.
تكلفة إنتاج كل من المساهمين الأساسيين أنفسهم والخزانات والقوالب التي ترضي خصائص هذه المكونات (شديدة أحيانًا): العبء على اقتصاد بلد يدعي أنه "كابينة فضائية".
هذه المتطلبات كثيرة وكقاعدة عامة فهي معادية لبعضها البعض.
الخلاصة: يجب أن يحتوي الوقود أو مكوناته على (أو أن يكون):
2. أعلى كثافة وأقل سمية واستقرار وتكلفة منخفضة (في الإنتاج واللوجستيات والتخلص).
3. أعلى قيمة لثابت الغاز أو أدنى وزن جزيئي لنواتج الاحتراق ، والتي ستعطي عادم Vmax ودفعًا نوعيًا ممتازًا.
4. درجة حرارة احتراق معتدلة (لا تزيد عن 4500 كلفن) ، وإلا فإن كل شيء سوف يحترق أو يحترق. لا تكن متفجرا. إشعال ذاتي في ظل ظروف معينة.
5. معدل الاحتراق الأقصى. سيضمن هذا الحد الأدنى من وزن وحجم مؤتمر الأطراف.
6. فترة تأخير الاشتعال الدنيا ، كما يلعب الإطلاق السلس والموثوق لـ RD دورًا مهمًا.
مجموعة كاملة من المشاكل والمتطلبات: اللزوجة ، T من الذوبان والتصلب ، T من الغليان ، التقلب ، ضغط البخار والحرارة الكامنة للتبخر ، إلخ. إلخ.
تتجلى التنازلات بوضوح في ISP.2 و LOX ، والتي تستخدم بدورها في المراحل العليا من مركبة الإطلاق ("الطاقة" 11K25).
ومرة أخرى ، زوجان جميلان2+ لا يمكن استخدام LOX في الفضاء السحيق أو للإقامة الطويلة الأمد في المدار (فوييجر -2 ، المرحلة العليا بريز- M ، محطة الفضاء الدولية ، إلخ.)
لحظة مذهلة لإلغاء إرساء ساتل الأرصاد الجوية GOES-R من المرحلة العليا Centaur لمركبة الإطلاق Atlas V 541 (فصل المركبات الفضائية GOES-R)
تصنيف ZhRT - في أغلب الأحيان عن طريق ضغط البخار المشبع أو درجة حرارة النقطة الثلاثية، أو ببساطة أكثر - نقطة الغليان عند الضغط العادي.
مكونات عالية الغليان للمفاعل السائل.
مادة كيميائية وجود درجة حرارة التشغيل القصوى التي عندها ضغط البخار المشبع (سأشير إلى R.على سبيل المثال) في خزانات الصواريخ أقل بكثير من مستوى الضغط المسموح به في الخزانات وفقًا لقوتها الهيكلية.
على سبيل المثال:
وفقًا لذلك ، يتم تخزينها دون معالجة خاصة مع تبريد الخزانات.
أنا شخصيا أحب مصطلح "الفارغة" أفضل. على الرغم من أن هذا ليس صحيحًا تمامًا ، إلا أنه قريب من المعنى اليومي. هذا ، ما يسمى ب. المعارف التقليدية طويلة الأجل.
مكونات الغليان المنخفض للمفاعل السائل.
هنا Rnp قريب بالفعل من الحد الأقصى المسموح به للضغط في الخزانات (وفقًا لمعيار قوتها). التخزين في صهاريج محكمة الغلق بدون تدابير خاصة للتبريد (و / أو التبريد) وعودة المكثفات غير ممكن. نفس المتطلبات (والمشاكل) مع تركيبات LRE وخطوط أنابيب التزود بالوقود / التصريف.
على سبيل المثال:
تنظر وزارة الدفاع في الاتحاد الروسي (MO RF) في المكونات منخفضة الغليان جميعالتي نقطة غليانها أقل من 298 ألفًا في ظل الظروف القياسية.
المكونات المبردة من ZhRT.
في الواقع ، هذه فئة فرعية من المكونات منخفضة الغليان. أولئك. المواد التي تقل درجة غليانها عن 120 كلفن. تشتمل المكونات المبردة على الغازات المسيلة: الأكسجين ، الهيدروجين ، الفلور ، إلخ. لتقليل فقد التبخر وزيادة الكثافة ، من الممكن استخدام مكون مبرد في حالة طينية ، في شكل خليط من الأطوار الصلبة والسائلة من هذا المكون.
يجب اتخاذ تدابير خاصة أثناء النقل وإعادة التزود بالوقود (تبريد الخزانات والخطوط ، والعزل الحراري لتركيبات LRE ، وما إلى ذلك) والتفريغ.
درجة حرارة النقطة الحرجة الخاصة بهم أقل بكثير من درجة الحرارة التشغيلية. التخزين في خزانات الأس الهيدروجيني المحكم مستحيل أو صعب للغاية. الممثلون النموذجيون هم الأكسجين والهيدروجين في حالة المرحلة السائلة.
علاوة على ذلك ، سأستخدم النمط الأمريكي لتسمية LOX و LН2 أو هكذا ZhK و ZhV.
لدينا "وسيم" RD-0120 (الهيدروجين والأكسجين):
يمكن ملاحظة أنه مملوء بالكامل بمادة عازلة للحرارة من الخارج (تقوية ، خطوط).
عندما يتم العثور على مكونات RT في LRE CS (تتفاعل "بذكاء") ، يجب تقسيمها إلى:
STK: عند ملامسة المؤكسد والوقود في الحالة السائلة ، يشتعلان (على نطاق كامل من ضغوط التشغيل ودرجات الحرارة).
هذا يبسط بشكل كبير نظام الإشعال RD ، ومع ذلك ، إذا اجتمعت المكونات خارج غرفة الاحتراق (تسربات ، حوادث) ، فعندئذ سيكون هناك حريق ، أو "انفجار كبير". الإطفاء صعب.
على سبيل المثال:N204 (رابع أكسيد النيتريك) + MMG (مونوميثيل هيدرازين) ، N204 + N2H4 (هيدرازين) ، N2О4+ UDMH وجميع أنواع الوقود المحتوية على الفلور.
OSTK: هنا ، يجب اتخاذ تدابير خاصة للاشتعال. تتطلب أنواع الوقود غير القابلة للاشتعال نظام إشعال.
على سبيل المثال:الكيروسين + LOX أو LH2+ LOX.
NTC: أعتقد أن التعليقات غير ضرورية هنا. مطلوب إما محفز أو اشتعال ثابت (أو درجة حرارة و / أو ضغط ، إلخ) أو مكون ثالث.
مثالية للنقل والتخزين ومانعة للتسرب.
هناك خيار آخر للفصل وفقًا لمستوى خصائص الطاقة في ZhRT:
* طاقة متوسطة (مع اندفاع محدد متوسط - (02 جرام) + الكيروسين ، ن204 + MMG ، إلخ) ؛
* طاقة عالية (نبضة نوعية عالية: (02) ز + (H2) Ж ، (ف2) ث + (H2) و اخرين).
وفقًا للسمية ونشاط التآكل للمكونات ، يتميز LRT:
* على مكونات وقود غير سامة وغير قابلة للتآكل - (02) ز ، الوقود الهيدروكربوني ، إلخ ؛
* على مكونات الوقود السامة والمسببة للتآكل - MMG و UDMH وخاصة (F2)و.
وفقًا لعدد مكونات الوقود المستخدمة ، يتم تمييز PS المكون من واحد وثنائي وثلاثة مكونات.
في أنظمة التحكم المكونة من عنصر واحد ، حيث يتم استخدام تدفق الإزاحة في أغلب الأحيان.
تم استخدام بيروكسيد الهيدروجين عالي التركيز (80 ... 95 ٪) كوقود أحادي المكون في المرحلة الأولية من تطوير أنظمة الدفع الإضافية أحادية المكون للأقمار الصناعية والمركبات الفضائية والمركبات الفضائية.
في الوقت الحاضر ، يتم استخدام أنظمة الدفع المساعدة هذه فقط في أنظمة توجيه المرحلة لبعض مركبات الإطلاق اليابانية.
بالنسبة لـ PSs الإضافية المكونة من عنصر واحد ، يتم "إزاحة" بيروكسيد الهيدروجين بواسطة الهيدرازين ، مع توفير زيادة في الدافع المحدد بحوالي 30٪.
على نطاق واسع ، يستخدم الجنس البشري FCs المكونة من عنصرين ، والتي تتمتع بخصائص طاقة أعلى مقارنةً بخصائص أحادية المكون. لكن LREs المكونة من عنصرين أكثر تعقيدًا في التصميم من تلك المكونة من عنصر واحد. نظرًا لوجود مؤكسد وخزانات وقود ، ونظام أنابيب أكثر تعقيدًا والحاجة إلى ضمان النسبة المطلوبة لمكونات الوقود (معامل Kmo). في PS لـ AES و SC و SC ، غالبًا ما يتم استخدام خزانات مؤكسدة ووقود متعددة ، وليس واحدًا ، مما يزيد من تعقيد نظام أنابيب PS المكون من عنصرين.
ثلاثة مكونات RT قيد التطوير. هذا غريب حقيقي.
براءة اختراع RF لمحرك صاروخي ثلاثي المكونات.
مخطط محرك الصاروخ هذا .
يمكن تصنيف محركات الصواريخ هذه على أنها متعددة الوقود.
تم تطوير LRE على وقود ثلاثي المكونات (الفلور + الهيدروجين + الليثيوم) في OKB-456.
تتكون البروبيلانتس من عامل مؤكسد ووقود.
LRE Bristol Siddeley BSSt.1 Stentor: مكونان LRE (H2O2 + الكيروسين)
عامل مؤكسد
أكسجين
يستخدم LRE السائل بدلاً من الأكسجين السائل الغازي (LOX- لفترة وجيزة وكل شيء واضح).
الوزن الجزيئي (للجزيء) -32 جم / مول. لمحبي الدقة: الكتلة الذرية (الكتلة المولية) = 15,99903 ؛
الكثافة = 1,141 جم / سم مكعب
نقطة الغليان = 90,188 كلفن (−182,96 درجة مئوية)
من وجهة نظر كيميائية ، عامل مؤكسد مثالي. تم استخدامه في الصواريخ الباليستية الأولى من FAA ، نسخها الأمريكية والسوفياتية. لكن نقطة الغليان لم تناسب الجيش. تتراوح درجة حرارة التشغيل المطلوبة من -55 درجة مئوية إلى + 55 درجة مئوية (وقت التحضير الطويل للإطلاق ، ووقت قصير في المهام القتالية).
تآكل منخفض جدا. لقد تم إتقان الإنتاج لفترة طويلة ، التكلفة صغيرة: أقل من 0,1 دولار (في رأيي ، أرخص بعدة مرات من لتر الحليب).
العيوب:
المبردة - التبريد والتزود بالوقود المستمر ضروريان للتعويض عن الخسائر قبل الإطلاق. يمكن أن يفسد أيضًا المساهمات الأساسية الأخرى (الكيروسين):
في الصورة: مصاريع للأجهزة الواقية لتوصيل الكيروسين التلقائي (ZU-2) ، قبل دقيقتين من نهاية مخطط التسلسل عند إجراء العملية CLOSE ZU غير مغلق بالكامل بسبب الجليد. في الوقت نفسه ، بسبب الجليد ، لم تمر إشارة خروج TUA من المشغل. تم الإطلاق في اليوم التالي.
تمت إزالة وحدة ناقلة RB مع الأكسجين السائل من العجلات وتركيبها على الأساس.
من الصعب استخدام فوهة COP و LRE كمبرد.
شاهد
يدرس الجميع الآن إمكانية استخدام أكسجين أو أكسجين فائق التبريد في حالة طينية ، في شكل خليط من الأطوار الصلبة والسائلة من هذا المكون. سيكون المنظر هو نفسه تقريبًا مثل هذا الجليد الجليدي الجميل في الخليج على يمين شامورا:
أحلم: بدلاً من H2حول تخيل شاشة LCD (LOX).
سوف Shugirovanie زيادة الكثافة الإجمالية للمؤكسد.
مثال على التهدئة (التبريد الفائق) لـ R-9A BR: لأول مرة ، تقرر استخدام الأكسجين السائل فائق التبريد كمؤكسد في الصاروخ ، مما جعل من الممكن تقليل الوقت الإجمالي لإعداد الصاروخ للإطلاق و زيادة استعدادها القتالي.
ملاحظة: لسبب ما ، وللإجراء نفسه ، انحنى الكاتب الشهير ديمتري كونانيخين (تقريبًا "مصفوعًا") إيلون ماسك.
سم:
دفاعًا عن وحش السباغيتي إيلون ماسك ، دعنا نضع كلمة واحدة. الجزء 1
دفاعًا عن وحش السباغيتي إيلون ماسك ، دعنا نضع كلمة واحدة. الجزء 2
الأوزون-O3
كثافة السائل عند -188 درجة مئوية (85,2 كلفن) هي 1,59 (7) جم / سم مكعب
كثافة الأوزون الصلب عند −195,7 درجة مئوية (77,4 كلفن) هي 1,73 (2) جم / سم مكعب
نقطة الانصهار -197,2 (2) درجة مئوية (75,9 كلفن)
لفترة طويلة ، كان المهندسون يكافحون معها ، محاولين استخدامها كمؤكسد عالي الطاقة وفي نفس الوقت مؤكسد صديق للبيئة في تكنولوجيا الصواريخ.
إجمالي الطاقة الكيميائية المنبعثة أثناء تفاعل الاحتراق بمشاركة الأوزون أكثر من الأكسجين البسيط ، بحوالي الربع (719 كيلو كالوري / كجم). سيكون هناك المزيد ، على التوالي ، و Iud. الأوزون السائل له كثافة أعلى من الأكسجين السائل (1,35 مقابل 1,14 جم / سم مكعب ، على التوالي) ، ونقطة غليانه أعلى (-112 درجة مئوية و -183 درجة مئوية ، على التوالي).
حتى الآن ، هناك عقبة لا يمكن التغلب عليها تتمثل في عدم الاستقرار الكيميائي وانفجار الأوزون السائل مع تحللها إلى O و O2 ، حيث تظهر موجة تفجير تتحرك بسرعة حوالي 2 كم / ثانية وضغط تفجير مدمر يزيد عن 3 دينات / سم 107 (2 ميجا باسكال) ، مما يجعل استخدام الأوزون السائل أمرًا مستحيلًا على المستوى الحالي للتكنولوجيا ، باستثناء استخدام مخاليط الأكسجين والأوزون المستقرة (حتى 3٪ أوزون). ميزة هذا المزيج هي أيضًا دافع خاص أكبر لمحركات الهيدروجين مقارنة بمحركات الأوزون والهيدروجين. حتى الآن ، وصلت محركات عالية الكفاءة مثل RD-24 ، و RD-170 ، و RD-180 ، بالإضافة إلى محركات التفريغ المتسارعة ، إلى معلمات قريبة من القيم الحدية فيما يتعلق بـ ISp ، ولم يتبق سوى فرصة واحدة زيادة RI المرتبط بالانتقال إلى أنواع جديدة من الوقود.
حمض النيتريك-HNO3
الكتلة المولية 63.012 جم / مول (بغض النظر عن ما أستخدمه الكتلة المولية أو الوزن الجزيئي - لا يغير الجوهر)
الكثافة = 1,513 جم / سم مكعب
ذوبان T. = -41,59 درجة مئوية ، T. bp = 82,6 درجة مئوية
يتميز HNO3 بكثافة عالية ، وتكلفة منخفضة ، ويتم إنتاجه بكميات كبيرة ، وهو مستقر تمامًا ، بما في ذلك درجات الحرارة المرتفعة ، وهو آمن للحريق والانفجار. ميزته الرئيسية على الأكسجين السائل هي نقطة غليانه العالية ، وبالتالي ، قدرته على التخزين إلى أجل غير مسمى دون أي عزل حراري. جزيء حمض النيتريك HNO3 هو عامل مؤكسد مثالي تقريبًا. يحتوي على "ثقل" ذرة نيتروجين و "نصف" من جزيء الماء ، ويمكن استخدام ذرتين ونصف من الأكسجين لأكسدة الوقود. لكنها لم تكن هناك! يعتبر حمض النيتريك مادة عدوانية تتفاعل مع نفسها باستمرار - تنفصل ذرات الهيدروجين من جزيء حمض واحد وترتبط مع الجزيئات المجاورة ، وتشكل مجاميع هشة ولكنها نشطة كيميائيًا للغاية. حتى أكثر درجات الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة يتم تدميرها ببطء بواسطة حمض النيتريك المركز (نتيجة لذلك ، "هلام" سميك مخضر ، خليط من الأملاح المعدنية ، يتكون في قاع الخزان). للحد من التآكل ، بدأت إضافة مواد مختلفة إلى حمض النيتريك ؛ فقط 0,5 ٪ حمض الهيدروفلوريك (الهيدروفلوريك) يقلل من معدل تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ عشرة أضعاف.
منذ ما يقرب من 20 عامًا ، كنا نبحث عن الحاوية المناسبة لحمض النيتريك. في الوقت نفسه ، من الصعب جدًا اختيار المواد الهيكلية للخزانات والأنابيب وغرف الاحتراق من LRE.
نوع آخر من المؤكسد تم اختياره في الولايات المتحدة ، ويحتوي على 14٪ من ثاني أكسيد النيتروجين. لكن علماء الصواريخ لدينا تصرفوا بشكل مختلف. كان من الضروري اللحاق بالولايات المتحدة بأي ثمن ، لذلك احتوت مؤكسدات العلامات التجارية السوفيتية - AK-20 و AK-27 - على 20 و 27 ٪ رباعي أكسيد.
حقيقة مثيرة للاهتمام: في أول صاروخ سوفييتي BI-1 ، تم استخدام حامض النيتريك والكيروسين في الرحلات الجوية.
يجب أن تكون الدبابات والأنابيب مصنوعة من معدن المونيل: سبيكة من النيكل والنحاس ، أصبحت مادة هيكلية شائعة جدًا بين علماء الصواريخ. كان الروبل السوفيتي مصنوعًا من هذه السبائك بنسبة 95 ٪ تقريبًا.
العيوب: "الوحل" مقبول. التآكل نشط. الدافع المحدد ليس مرتفعًا بدرجة كافية. حاليًا ، لا يتم استخدامه تقريبًا في شكله النقي.
رابع أكسيد النيتروجين-AT (ن2O4)
الكثافة = 1,443 جم / سم مكعب
"تولى" من حامض النيتريك في المحركات العسكرية. يمتلك الاشتعال الذاتي مع الهيدرازين ، UDMH. مكون منخفض الغليان ، ولكن يمكن تخزينه لفترة طويلة إذا تم اتخاذ تدابير خاصة.
السلبيات: سيء مثل HNO3ولكن مع المراوغات الخاصة بهم. قد يتحلل إلى أكسيد النيتريك. سامة. دافع محدد منخفض. غالبًا ما يتم استخدام مؤكسد AK-NN ولا يزال قيد الاستخدام. إنه خليط من حمض النيتريك ورباعي أكسيد النيتريك ، يشار إليه أحيانًا باسم "حمض النيتريك المدخن الأحمر". تشير الأرقام إلى النسبة المئوية لـ N2O4.
في الأساس ، تُستخدم هذه المؤكسدات في LRE و LRE KA العسكرية نظرًا لخصائصها: المتانة والاشتعال الذاتي. المواد القابلة للاحتراق النموذجية لـ AT هي UDMH والهيدرازين.
الفلور-F2
الكتلة المولية F2 ، 37,997 جم / مول
نقطة الانصهار = 53,53 كلفن (−219,70 درجة مئوية)
نقطة الغليان = 85,03 كلفن (−188,12 درجة مئوية)
الكثافة (للطور السائل) ρ = 1,5127 جم / سم مكعب
بدأت كيمياء الفلور في التطور في الثلاثينيات ، وخاصة بسرعة - خلال سنوات الحرب العالمية الثانية من 1930-2 وبعدها فيما يتعلق باحتياجات الصناعة النووية وتكنولوجيا الصواريخ. يستخدم الاسم "فلورين" (من الكلمة اليونانية phthoros - تدمير ، موت) ، الذي اقترحه A. Ampère في عام 1939 ، باللغة الروسية فقط ؛ الاسم المعتمد في العديد من البلدان "فلور". إنه عامل مؤكسد ممتاز من حيث الكيمياء. يؤكسد كلاً من الأكسجين والماء ، وبشكل عام كل شيء تقريبًا. تظهر الحسابات أنه يمكن الحصول على الحد الأقصى النظري لـ Isp على زوج من F2-Be (البريليوم) - حوالي 6000 م / ث!
ممتاز؟ المشكله ، وليس "السوبر" ...
لن تتمنى مثل هذا العامل المؤكسد على عدوك.شديدة التآكل ، وسامة ، وعرضة للانفجارات عند ملامستها للمواد المؤكسدة. مبردة. أي منتج احتراق له نفس "الخطايا" تقريبًا: أكالة بشكل رهيب وسامة.
هندسة السلامة. الفلور مادة سامة ، وتركيزه الأقصى المسموح به في الهواء هو حوالي 2 · 10-4 مجم / لتر ، وأقصى تركيز مسموح به عند التعرض لمدة لا تزيد عن ساعة هو 1 · 1,5-10 مجم / لتر.
LRE 8D21 ، أعطى استخدام زوج من الفلور + الأمونيا دفعة محددة عند مستوى 4000 م / ث.
للزوجين F2+H2 اتضح ISp \ u4020d XNUMX م / ث!
المشكلة: فلوريد الهيدروجين HF على "العادم".
موقف الانطلاق بعد إطلاق مثل هذا "المحرك النشط"؟
بركة من المعادن السائلة والأشياء الكيميائية والعضوية الأخرى المذابة في حمض الهيدروفلوريك!
Н2+ 2F = 2HF ، موجود في درجة حرارة الغرفة كثنائي H2F2.
قابل للاختلاط مع الماء بأي نسبة لتشكيل حمض الهيدروفلوريك (الهيدروفلوريك). واستخدامه في المركبات الفضائية LRE غير واقعي بسبب التعقيد القاتل للتخزين والتأثير المدمر لمنتجات الاحتراق.
كل هذا ينطبق على الهالوجينات السائلة الأخرى ، مثل الكلور.
محرك صاروخي يعمل بفلوريد الهيدروجين يعمل بالوقود السائل بقوة دفع 25 طنًا لتجهيز كلا المرحلتين من معزز الصاروخ AKS "لولبية" كان من المفترض أن يتم تطويره في OKB-456 ف. Glushko على أساس محرك صاروخي مستهلك بقوة دفع 10 أطنان على فلورو أمونيا (F2+ نيو هامبشاير3) الوقود.
بيروكسيد الهيدروجين-H2O2.
لقد ذكرتها أعلاه في أنواع الوقود أحادي المكون.
والتر HWK 109-507: مزايا في بساطة تصميم LRE. ومن الأمثلة الصارخة على مثل هذا الوقود بيروكسيد الهيدروجين.
بيروكسيد الهيدروجين للشعر الأشقر الفاخر "الطبيعي" و 14 أسرار أخرى لاستخدامه.
Alles: انتهت قائمة المؤكسدات الحقيقية أكثر أو أقل. التركيز على حمض الهيدروكلوريكО4. كمؤكسدات مستقلة تعتمد على حمض البيركلوريك ، فإن ما يلي هو فقط المهم: أحادي الهيدرات (H2O + ClO4) - مادة بلورية صلبة وثنائي هيدرات (2H O + HClO4) سائل لزج كثيف. حمض البيركلوريك (الذي ، بسبب ISP ، غير واعد في حد ذاته) ، له أهمية باعتباره مادة مضافة للمؤكسدات ، مما يضمن موثوقية الاشتعال الذاتي للوقود.
يمكن أيضًا تصنيف المؤكسدات على النحو التالي:
القائمة النهائية (الأكثر استخدامًا) للمؤكسدات بالاقتران مع الوقود الحقيقي:
ملاحظة: إذا كنت ترغب في تحويل خيار نبضة معين إلى خيار آخر ، فيمكنك استخدام صيغة بسيطة: 1 م / ث \ u9,81d XNUMX ث.
على عكسهم - قابل للاحتراق معنا "يملأ".
قابلة للاشتعال
الخصائص الرئيسية ل LRT المكون من عنصرين عند pk / pa = 7 / 0,1 ميجا باسكال
وفقًا لتركيبها الفيزيائي والكيميائي ، يمكن تقسيمها إلى عدة مجموعات:
الهيدروكربونات منخفضة الوزن الجزيئي.
مواد بسيطة: ذرية وجزيئية.
حتى الآن ، الهيدروجين (Hydrogenium) فقط هو ذو أهمية عملية لهذا الموضوع.
Na ، Mg ، Al ، Bi ، He ، Ar ، N2، بر2، سي ، كل2، I2 وآخرين لن أعتبرهم في هذه المقالة.
وقود الهيدرازين ("النتن").
استيقظ سوني - لقد وصلنا بالفعل إلى الكحول (C2H5OH).
بدأ البحث عن الوقود الأمثل مع تطوير LRE من قبل المتحمسين. كان أول وقود مستخدم على نطاق واسع الإيثانول)، المستخدمة في الأول
الصواريخ السوفيتية R-1 و R-2 و R-5 ("تراث" FAU-2) وعلى Vergeltungswaffe-2 نفسها.
بدلاً من ذلك ، يكون محلول 75٪ من كحول الإيثيل (إيثانول ، أو كحول إيثيلي ، أو ميثيل كاربينول ، أو كحول إيثيلي ، أو كحول ، غالبًا "كحول" بالعامية فقط) عبارة عن كحول أحادي الهيدرات بالصيغة C2H5OH (الصيغة التجريبية C2H6O) ، خيار آخر: CH3CH2-أوه
هذا الوقود اثنين من أوجه القصور الخطيرةالتي من الواضح أنها لا تناسب الجيش: أداء منخفض للطاقة و انخفاض مقاومة الأفراد "للتسمم" بمثل هذا الوقود.
حاول أنصار أسلوب الحياة الصحي (spirtophobes) حل المشكلة الثانية بمساعدة كحول فورفوريل. وهو سائل سام ومتحرك وشفاف وأحيانًا مصفر (إلى بني غامق) يتحول في النهاية إلى اللون الأحمر في الهواء. باربار!
تشيم. الصيغة: ج4H3و2أوه ، فأر. الصيغة: ج5H6O2. ملاط مثير للاشمئزاز ، لا يصلح للشرب.
مجموعة الهيدروكربونات.
كيروسين
خليط قابل للاشتعال من الهيدروكربونات السائلة (من C.8 إلى ج15) بنقطة غليان في حدود 150-250 درجة مئوية ، شفافة ، عديمة اللون (أو صفراء قليلاً) ، زيتية قليلاً عند اللمس
الكثافة - من 0,78 إلى 0,85 جم / سم مكعب (عند درجة حرارة 20 درجة مئوية) ؛
اللزوجة - من 1,2 - 4,5 مم 20 / ثانية (عند درجة حرارة XNUMX درجة مئوية) ؛
نقطة الوميض - من 28 درجة مئوية إلى 72 درجة مئوية ؛
القيمة الحرارية - 43 ميجا جول / كجم.
رأيي: لا جدوى من الكتابة عن الكتلة المولية الدقيقة
الكيروسين عبارة عن مزيج من الهيدروكربونات المختلفة ، لذلك هناك كسور رهيبة (في الصيغة الكيميائية) ونقطة غليان "ملطخة". وقود مناسب عالي الغليان. لقد تم استخدامه لفترة طويلة وبنجاح في جميع أنحاء العالم في المحركات وفي طيران. وما زالت سويوز تطير عليها. سمية منخفضة (لا ينصح بشدة الشرب) ومستقرة. ومع ذلك ، فإن الكيروسين خطير وضار بالصحة (الابتلاع).
لكن هناك من يعاملهم بكل شيء! وزارة الصحة تعارض بشكل قاطع!
حكايات الجندي: جيدة للتخلص من الحكايات السيئة فيروس العانة.
ومع ذلك ، فإنه يتطلب أيضًا الحذر في التعامل أثناء التشغيل: فيديو تحطم طائرة ركاب
مزايا كبيرة: غير مكلفة نسبيًا ، ومتقنة في الإنتاج. يعتبر زوج الكيروسين والأكسجين مثاليًا للمرحلة الأولى. نبضة محددة على الأرض هي 3283 م / ث ، فارغة 3475 م / ث. عيوب. كثافة منخفضة نسبيًا.
صاروخ الكيروسين الأمريكي Rocket Propellant-1 أو البترول المكرر -1
حول رخيص كان قبل.
لزيادة الكثافة ، طور قادة استكشاف الفضاء Sintin (اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) و RJ-5 (الولايات المتحدة الأمريكية).
التوليف التركيبي.
يميل الكيروسين إلى إيداع رواسب القطران في الخطوط ومسار التبريد ، مما يؤثر سلبًا على التبريد. في هذه الخاصية السيئة يقومون بالدواسة موخين ، Velyurov @ كو.
محركات الكيروسين هي الأكثر إتقانًا في الاتحاد السوفياتي.
تحفة من عقل وهندسة الإنسان ، "لؤلؤتنا" RD-170/171:
الآن الاسم الأكثر صحة للوقود القائم على الكيروسين هو المصطلح UVG- "الوقود الهيدروكربوني" لأن من الكيروسين ، الذي تم حرقه في مصابيح كيروسين آمنة بواسطة I. Lukasevich و J. Zekh ، UVG المطبق "يسار" جدًا بعيد.
وكمثال على ذلك:النفتيل.
في الواقع ، يقدم روسكوزموس معلومات مضللة:
الهيدروكربونات منخفضة الوزن الجزيئي
الميثان-CH4
كثافة الغاز (0 درجة مئوية) 0,7168 كجم / م XNUMX ؛
سائل (−164,6 درجة مئوية) 415 كجم / متر مكعب
T. fl. = - 182,49 درجة مئوية
bp = -161,58 درجة مئوية
يعتبر الجميع الآن وقودًا واعدًا ورخيصًا ، كبديل للكيروسين والهيدروجين.
رئيس المصممين NPO Energomash فلاديمير تشفانوف:
غير مكلف وشائع ومستقر ومنخفض السمية. بالمقارنة مع الهيدروجين ، فإن لديها نقطة غليان أعلى ، والدافع المحدد عند إقرانه بالأكسجين يكون أعلى من الكيروسين: حوالي 3250-3300 م / ث على الأرض. برودة جيدة.
عيوب. كثافة منخفضة (ضعف كثافة الكيروسين). في ظل بعض أنظمة الاحتراق ، يمكن أن تتحلل مع إطلاق الكربون في المرحلة الصلبة ، مما قد يؤدي إلى انخفاض الزخم بسبب التدفق ثنائي الطور والتدهور الحاد في وضع التبريد في الغرفة بسبب ترسب السخام على جدران غرفة الاحتراق. في الآونة الأخيرة ، كانت هناك أنشطة بحث وتطوير نشطة في مجال تطبيقه (إلى جانب البروبان والغاز الطبيعي) ، حتى في اتجاه تعديل موجود بالفعل. LRE (على وجه الخصوص ، تم تنفيذ هذا العمل على RD-0120).
أو "Kinder Surpeis" كمثال: محرك American Raptor من Space X:
وتشمل هذه الأنواع من الوقود البروبان والغاز الطبيعي. خصائصها الرئيسية ، مثل المواد القابلة للاحتراق ، قريبة (باستثناء الكثافة العالية ونقطة الغليان الأعلى) من الغازات الهيدروكربونية. وهناك نفس المشاكل عند استخدامها.
يقف بعيدًا بين المواد القابلة للاحتراق هيدروجين-H2 (سائل: LH2).
الكثافة (عند n.a) = 0,0000899 (عند 273 كلفن (0 درجة مئوية)) جم / سم مكعب
نقطة الانصهار = 14,01 كلفن (-259,14 درجة مئوية) ؛
نقطة الغليان = 20,28 كلفن (-252,87 درجة مئوية) ؛
استخدام زوج من LOX-LH2 اقترحه تسيولكوفسكي ، لكن تم تنفيذه من قبل الآخرين:
من وجهة نظر الديناميكا الحرارية ، H2 سائل عمل مثالي لكل من LRE نفسه وتوربينات HP. سائل تبريد ممتاز ، سواء في الحالة السائلة أو الغازية. الحقيقة الأخيرة تجعل من الممكن عدم الخوف بشكل خاص من غليان الهيدروجين في مسار التبريد واستخدام الهيدروجين الغازي بهذه الطريقة لدفع HP.
يتم تنفيذ مثل هذا المخطط في Aerojet Rocketdyne RL-10 - مجرد محرك أنيق (من وجهة نظر هندسية):
التناظرية لدينا (حتى أفضل، لان أصغر): RD-0146 (D ، DM) هو محرك صاروخي يعمل بالوقود السائل خالٍ من الغاز تم تطويره بواسطة مكتب تصميم الأتمتة الكيميائية في فورونيج.
إنه فعال بشكل خاص مع فوهة Grauris. لكن لم تطير بعد
يوفر TC دفعة نوعية عالية - مقترنة بالأكسجين 3835 م / ث.
من بين المستخدم بالفعل ، هذا هو الرقم الأعلى. هذه العوامل تسبب اهتماما كبيرا بهذا الوقود. صديقة للبيئة ، عند "الخروج" في اتصال مع O2: بخار الماء). إمداد واسع الانتشار وغير محدود تقريبًا. يتقن في الإنتاج. غير سام. ومع ذلك ، هناك الكثير من الذباب في المرهم في برميل العسل هذا.
1. كثافة منخفضة للغاية. شاهد الجميع خزانات الهيدروجين الضخمة لمركبة الإطلاق Energia والمكوك MTKK. نظرًا للكثافة المنخفضة ، فهي قابلة للتطبيق (كقاعدة عامة) في المراحل العليا من مركبة الإطلاق.
بالإضافة إلى ذلك ، تشكل الكثافة المنخفضة تحديًا للمضخات: مضخات الهيدروجين متعددة المراحل من أجل توفير التدفق الكتلي المطلوب دون تجويف.
للسبب نفسه ، من الضروري وضع ما يسمى ب. وحدات ضخ الوقود المعزز (BNAG) مباشرة خلف جهاز السحب في الخزانات من أجل تسهيل الحياة لـ TNA الرئيسي.
تتطلب مضخات الهيدروجين للأوضاع المثلى أيضًا سرعة دوران أعلى بكثير من HP.
2. درجة حرارة منخفضة. وقود مبرد. قبل التزود بالوقود ، من الضروري تبريد (و / أو التبريد الفائق) الخزانات والمسالك بأكملها لعدة ساعات. مركبة إطلاق الدبابات "Falocn 9FT" - منظر داخلي:
المزيد عن "المفاجآت":
"النمذجة الرياضية لعمليات نقل الحرارة والكتلة في أنظمة الهيدروجين" Н0Р V.А. جوردييف فيرسوف ، أ. غنيفاشيف ، إي. postoyuk
مؤسسة الوحدوية الفيدرالية الحكومية GKNPTs im. م. خرونيتشيف ، ك. ب. "ساليوت" ؛ "معهد موسكو للطيران (الجامعة التقنية الحكومية)
تجعل نقطة الغليان المنخفضة من الصعب ضخه في الخزانات وتخزين هذا الوقود في الخزانات والمخازن.
3. للهيدروجين السائل بعض خصائص الغاز:
يمكن أن يكون الهيدروجين في حالات ortho و para. يحتوي Orthohydrogen (o-H2) على اتجاه موازٍ (من نفس العلامة) من الدورات النووية. هيدروجين (n-H2) - مضاد متوازي.
في درجات الحرارة العادية والعالية ح2 (هيدروجين عادي ، n-H2) هو خليط من 75٪ ortho و 25٪ para modifications ، والتي يمكن أن تتحول بشكل متبادل إلى بعضها البعض (تحويل ortho-para). عند تحويل o-H2 في ص ن2 يتم إطلاق الحرارة (1418 جول / مول).
كل هذا يفرض صعوبات إضافية في تصميم الطرق السريعة ، و LRE ، و TNA ، و cyclograms العملية ، وخاصة المضخات.
4. ينتشر الهيدروجين الغازي أسرع من الغازات الأخرى في الفضاء ، ويمر عبر المسام الصغيرة ، وفي درجات الحرارة العالية يخترق بسهولة نسبيًا من خلال الفولاذ والمواد الأخرى. ح2g لديه موصلية حرارية عالية ، تساوي 273,15 واط / (م * كلفن) عند 1013 كلفن و 0,1717 هكتو باسكال (7,3 بالنسبة للهواء).
الهيدروجين في حالته الطبيعية عند درجات حرارة منخفضة غير نشط ، وبدون تسخين يتفاعل فقط مع F2 وفي الضوء مع Cl2. يتفاعل الهيدروجين بشكل أكثر فاعلية مع اللافلزات أكثر من تفاعله مع المعادن. يتفاعل مع الأكسجين بشكل لا رجعة فيه تقريبًا ، ويشكل الماء بإطلاق 285,75 ميجا جول / مول من الحرارة ؛
5. مع المعادن الأرضية القلوية والقلوية ، عناصر المجموعات III و IV و V و VI من النظام الدوري ، وكذلك مع المركبات بين الفلزات ، يشكل الهيدروجين هيدريد. يقلل الهيدروجين أكاسيد وهاليدات العديد من المعادن إلى معادن ، والهيدروكربونات غير المشبعة إلى المعادن المشبعة (انظر الشكل. الهدرجة).
يتخلى الهيدروجين عن الإلكترون بسهولة بالغة. في المحلول ، يأتي على شكل بروتون من العديد من المركبات ، مما يتسبب في خصائصها الحمضية. في المحاليل المائية ، تشكل H + أيون الهيدرونيوم H مع جزيء ماء3أ. كونه جزءًا من جزيئات المركبات المختلفة ، يميل الهيدروجين إلى تكوين رابطة هيدروجينية مع العديد من العناصر الكهربية (F ، O ، N ، C ، B ، Cl ، S ، P).
6. خطر الحريق والانفجار. ليس عليك أن تجادل: الكل يعرف الخليط المتفجر.
مزيج من الهيدروجين والهواء ينفجر من أدنى شرارة في أي تركيز - من 5 إلى 95 في المائة.
الذي - التي. هناك الهيدروجين والأمعاء (حتى جيد جدا) ، وفي نفس الوقت "صداع" (حتى صداع شديد).
القانون الأول للديالكتيك: "وحدة وصراع الأضداد" /جورج فيلهلم فريدريش هيجل/
محرك رئيسي مثير للإعجاب لمكوك الفضاء (SSME)؟
الآن تقدير قيمتها!
ربما ، بعد أن شاهدت هذا وحسبت التكاليف (تكلفة وضع 1 كجم من PN في المدار) ، قرر المشرعون وأولئك الذين يديرون ميزانية الولايات المتحدة ووكالة ناسا على وجه الخصوص ... "حسنًا ، اللعنة."
وأنا أفهمهم - إن مركبة الإطلاق Soyuz أرخص وأكثر أمانًا ، كما أن استخدام RD-180/181 يزيل العديد من مشاكل مركبات الإطلاق الأمريكية ويوفر المال بشكل كبير لدافعي الضرائب في أغنى دولة في العالم.
أكثر محركات الهيدروجين إتقانًا في الولايات المتحدة.
نحن الآن في المركزين الثالث والرابع في "نادي الهيدروجين" (بعد أوروبا واليابان والصين / الهند).
بشكل منفصل ، سوف أذكر الهيدروجين الصلب والمعدني.
يتبلور الهيدروجين الصلب في شبكة سداسية الشكل (أ = 0,378 نانومتر ، ج = 0,6167 نانومتر) ، عند العقد التي توجد بها جزيئات H2، مترابطة بواسطة قوى جزيئية ضعيفة ؛ الكثافة 86,67 كجم / متر مكعب ؛ С ° 4,618 J / (مول * ك) عند 13 ك ؛ عازل. عند ضغوط أعلى من 10000 ميجا باسكال ، يُفترض انتقال الطور بتكوين بنية مبنية من الذرات وامتلاك خصائص معدنية. يُتوقع نظريًا إمكانية الموصلية الفائقة "للهيدروجين المعدني".
نقطة الانصهار −259,2 درجة مئوية (14,16 كلفن).
الكثافة 0,08667 جم / سم مكعب (عند -262 درجة مئوية).
كتلة بيضاء تشبه الثلج ، بلورات سداسية.
كان الكيميائي الاسكتلندي جي ديوار في عام 1899 أول من حصل على الهيدروجين في الحالة الصلبة. للقيام بذلك ، استخدم آلة تبريد متجددة تعتمد على التأثير جول طومسون.
مشكلة معه. يستمر في الضياع: "فقد العلماء العينة الوحيدة في العالم من الهيدروجين المعدني". إنه أمر مفهوم: تم الحصول على مكعب من الجزيئات: 6 × 6 × 6. مجرد أحجام "عملاقة" - فقط الآن "تزود" الصاروخ بالوقود. لسبب ما ذكرني "Nanotank Chubais". لم يتم العثور على معجزة النانو هذه لمدة 7 سنوات أو أكثر.
Anameson، antimatter، metastable helium سأترك وراء الكواليس الآن.
وقود الهيدرازين ("كريات الرائحة")
الهيدرازين- N2H4
الحالة في n.o. - سائل عديم اللون
الكتلة المولية = 32.05 جم / مول
الكثافة = 1.01 جم / سم مكعب
وقود شائع جدا.
يتم تخزينها لفترة طويلة ، وهو "محبوب" من أجلها. يستخدم على نطاق واسع في التحكم عن بعد في المركبات الفضائية و ICBM / SLBMs ، حيث تعد المتانة أمرًا بالغ الأهمية.
الذي ارتبكه Iud في البعد N * s / kg ، أجيب: العسكري "أحب" هذا التعيين.
نيوتن هي وحدة مشتقة تعتمد على قانون نيوتن الثاني تُعرَّف بأنها القوة التي تغير سرعة جسم 1 كجم بمقدار 1 م / ث في اتجاه القوة في ثانية واحدة. وبالتالي ، 1 N = 1 كجم م / ث2.
وفقًا لذلك: 1 N * s / kg \ u1d XNUMX kg · m / s2* ق / كغ = م / ث.
يتقن في الإنتاج.
العيوب: سامة ، كريهة الرائحة.
تنفجر أبخرة الهيدرازين تحت ضغط ثابت الحرارة. إنه عرضة للتحلل ، والذي يسمح ، مع ذلك ، باستخدامه كمواد أحادية الاتجاه لمحركات الصواريخ منخفضة الدفع (LPRE). نظرًا لإتقان الإنتاج ، فهو أكثر شيوعًا في الولايات المتحدة الأمريكية.
ثنائي ميثيل هيدرازين غير متماثل (UDMH) -H2NN (CH3)2
الحالة في n.o. - سائل
الكتلة المولية = 60,1 جم / مول
الكثافة = 0,79 ± 0,01 جم / سم مكعب
تستخدم على نطاق واسع في المحركات العسكرية بسبب متانتها. عند إتقان تقنية الأمبولات ، اختفت جميع المشكلات عمليًا (باستثناء مخصصات التخلص والطوارئ).
لديه زخم أعلى مقارنة بالهيدرازين.
الكثافة والاندفاع المحدد مع المؤكسدات الأساسية أقل من الكيروسين مع نفس المؤكسدات. إشعال ذاتي بمؤكسدات النيتروجين. يتقن الإنتاج في الاتحاد السوفياتي.
الوقود المفضل نائب الرئيس غلوشكو. ليس الوقود المفضل لدي OZK والحياة البرية المحيطة.
يمكنني كتابة مقال كامل عن خصائصه السيئة (بناءً على تشغيل نظام الدفاع الجوي S-200).
يتم استخدامه ، كقاعدة عامة ، مع مؤكسدات النيتروجين في LREs لـ ICBMs و SLBMs والمركبات الفضائية وعلى مركبة الإطلاق Proton- * الخاصة بنا.
السلبيات: شديد السمية. نفس "الرائحة الكريهة" مثل بقية "النتن". أغلى بكثير من الكيروسين.
الهيدرازين شديد السمية
لزيادة الكثافة ، غالبًا ما يتم استخدامه في خليط مع الهيدرازين ، ما يسمى. aerozine-50 ، حيث 50 هي النسبة المئوية لـ UDMH. أكثر شيوعًا في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية.
وفي المحرك النفاث لطائرة قاذفة قنابل فرنسية داسو ميراج الثالثة (أوصي بفيديو جيد) يتم استخدام UDMH كمادة مضافة نشطة للوقود التقليدي.
حول وقود الهيدرازين.
الدفع المحدد يساوي نسبة الدفع إلى استهلاك الوقود بالوزن ؛ في هذه الحالة يقاس بالثواني (s = N · s / N = kgf · s / kgf). لترجمة الدفع النوعي للوزن إلى كتلة ، يجب ضربه في تسارع السقوط الحر (يساوي تقريبًا 9,81 م / ث²)
خلف الكواليس:
الأنيلين ، الميثيل ، ثنائي ميثيل وثلاثي ميثيل أمين و CH3NHNH2- ميثيل هيدرازين (المعروف أيضًا باسم مونوميثيل هيدرازين أو هيبتيل) ، إلخ.
في المصطلحات المهنية ، تسمى هذه الأنواع من الوقود "نتن" أو "نتن".
يمكن القول بدرجة عالية من اليقين أنه إذا كانت المحركات "كريهة الرائحة" موجودة على مركبة الإطلاق ، ثم "قبل الزواج" كانت صاروخًا قتاليًا (صواريخ باليستية عابرة للقارات أو صواريخ باليستية عابرة للقارات أو صواريخ - وهو أمر نادر بالفعل). الكيمياء في خدمة الجيش والمدنيين.
الاستثناء الوحيد ، ربما ، هو مركبة الإطلاق Ariane - إنشاء تعاونية: Aérospatiale ، و Matra Marconi Space ، و Alenia ، و Spazio ، و DASA ، وما إلى ذلك. لقد مرت بمثل هذا المصير القتالي في "طفولتها".
تحولت جميع القوات العسكرية تقريبًا إلى محركات الصواريخ التي تعمل بالوقود الصلب ، لأنها أكثر ملاءمة للاستخدام. تم تضييق مكانة الوقود "النتن" في الملاحة الفضائية لاستخدامها في التحكم في المركبات الفضائية ، حيث يلزم التخزين طويل الأمد دون أي مواد خاصة أو تكاليف طاقة.
ربما يمكن التعبير عن لمحة موجزة بيانيا:
رجال الصواريخ يعملون بنشاط مع الميثان. لا توجد صعوبات تشغيلية خاصة: فهي تسمح بزيادة جيدة في الضغط في الغرفة (حتى 40 МPa) واحصل على أداء جيد.
(RD0110MD ، RD0162. مشاريع الميثان. واعدة إطلاق مركبات قابلة لإعادة الاستخدام) والغازات الطبيعية الأخرى (LNG).
حول الاتجاهات الأخرى لتحسين خصائص LRE (تعدين المواد القابلة للاحتراق ، واستخدام He2، أسيتام ، إلخ.) سأكتب لاحقًا. إذا كان هناك مصلحة.
الاحتراق بالتفجير هو فرصة للقفز الذي طال انتظاره إلى المريخ.
الخاتمة:
بشكل عام ، جميع المساهمين الأساسيين للصواريخ (باستثناء NTC) ، وكذلك محاولة صنعها في المنزل ، تعتبر خطيرة للغاية. أقترح أن تقرأ بعناية:قرر كريس مونجر البالغ من العمر 26 عامًا ، وهو أب لطفلين ، صنع وقود الصواريخ في المنزل وفقًا للتعليمات التي شاهدها على موقع يوتيوب.. انفجر الخليط الذي كان يطبخه على الموقد في قدر كما هو متوقع. ونتيجة لذلك أصيب الرجل بعدد كبير من الحروق وقضى خمسة أيام في المستشفى.
جميع عمليات التلاعب في المنزل (المرآب) بمثل هذه المكونات الكيميائية خطيرة للغاية ، وأحيانًا تكون غير قانونية. من الأفضل عدم الاقتراب من أماكن الانسكاب بدون OZK وقناع الغاز:
كما هو الحال مع الزئبق المنسكب: اتصل بوزارة حالات الطوارئ ، وسوف يصلون بسرعة ويلتقطون كل شيء بشكل احترافي.
شكرا لكل من نجح في الوصول إلى النهاية.
المصادر الأولية:
Kachur P. I.، Glushko A. V. "Valentin Glushko. مصمم محركات الصواريخ وأنظمة الفضاء" ، 2008.
ج. جاهون "تصميم وتصميم محركات الصواريخ السائلة" موسكو "الهندسة 1989.
إمكانية زيادة الدافع المحدد لمحرك الصاروخ السائل
عند إضافة الهيليوم إلى غرفة الاحتراق S. Orlin MSTU im. م. بومان ، موسكو
MS شيختر. "الوقود والهيئات العاملة لمحركات الصواريخ" ، Mashinostroenie "1976
Zavistovsky D. I. "محادثات حول محركات الصواريخ".
فيليب تيريكوفlozga (www.geektimes.ru).
"أنواع الوقود وخصائصها. الوقود - المواد القابلة للاحتراق المستخدمة لإنتاج الحرارة. تكوين الوقود الجزء القابل للاحتراق - الكربون C- الهيدروجين H-الكبريت." - تقديم أوكسانا كاسييفا
Fakas S.S. "أساسيات LRE. الهيئات العاملة"
الصور ومقاطع الفيديو المستخدمة من المواقع:
استوديو تلفزيون روسكوزموس
http://technomag.bmstu.ru
www.abm-website-assets.s3.amazonaws.com
www.free-inform.ru
www.rusarchives.ru
www.epizodsspace.airbase.ru
www.polkovnik2000.narod.ru
www.avia-simply.ru
www.arms-expo.ru
www.npoenergomash.ru
www.buran.ru
www.fsmedia.imgix.net
www.wikimedia.org
www.youtu.be
www.cdn.tvc.ru
www.commi.narod.ru
www.dezinfo.net
www.nasa.gov
www.novosti-n.org
www.prirodasibiri.ru
www.radikal.ru
www.spacenews.com
www.esa.int
www.bse.sci-lib.com
www.kosmos-x.net.ru
www.rocketpolk44.narod.ru
www.criotehnika.ru
www.transavtocistern.rf
www.chistoprudov.livejournal.com/104041.html
www.cryogenmash.ru
www.eldeprocess.ru
www.chemistry-chemists.com
www.rusvesna.su
www.arms-expo.ru
www.armedman.ru
www.transavtocistern.rf
www.ec.europa.eu
www.mil.ru
www.kbkha.ru
www.naukarus.com
معلومات