ملحمة دافعة

مقدمة

ولن يكون ، حتى لا البريد المزعج ، كل شيء موصوف في "الكلمة التالية". تأكد من قراءتها حتى لا يكون هناك تنافر مع التعليقات السابقة.
يجب إعادة صياغة المقال 03/01/2017 وهو يختلف عن الأصل.

Achtung! لا يجب أن تعتبر هذه المقالة نوعًا من العمل العلمي أو مطالبة لجائزة نوبل.
علاوة على ذلك:

"... ولا جديد تحت الشمس"

(جامعة 1: 9).
حول الوقود والصواريخ ومحركات الصواريخ ، تمت كتابتها وكتابتها.

يمكن اعتبار أحد الأعمال الأولى على وقود LPRE كتابًا من V.P. Glushko "الوقود السائل لمحركات الطائرات" ، نُشر عام 1936.


بالنسبة لي ، بدا الموضوع مثيرًا للاهتمام ، متعلقًا بتخصصي السابق ودراساتي في الجامعة ، أكثر من ذلك "جر" ذريتها الأصغر "دعنا نعجن الشيف وندير هذا الخيط ، وإذا كنا كسالى جدًا ، يمكننا معرفة ذلك ". على ما يبدو ، تطارد الغار لين الصناعية .

لذلك تريد تفجير محرك الصاروخ بشكل صحيح.

سوف "نفهم" معا ، تحت رقابة أبوية صارمة.

"مفتاح البداية" ... "لنذهب!" (Yu.A.Gagarin & S.P. Korolev)


أياً كان نوع RD (المخطط ، طبيعة العملية) المستخدم في الصواريخ ، فإن الغرض المقصود منه هو خلق الدفع (القوة) عن طريق تحويل الطاقة الأولية المخزنة في RT إلى طاقة حركية (Ek) من نفاثة مائع العمل.
يتم تحويل Ek من تيار نفاث في RD أنواع مختلفة من الطاقة (الكيميائية والنووية والكهربائية).
بالنسبة للمحركات الكيميائية ، يمكن تقسيم الوقود حسب حالة الطور: غازية ، سائلة ، صلبة ، مختلطة.

الجزء رقم 1 - الوقود لمحركات الصواريخ التي تعمل بالوقود السائل أو وقود الصواريخ السائل.

تصنيف الوقود الكيميائي لمحركات الصواريخ (التقليدية):




بشكل عام ، يمكن اعتبار التفاعل الكيميائي لمكونات RT مصدرًا كيميائيًا للطاقة الحرارية لـ RD.

سأبدأ البث مع Km0. هذه نسبة مهمة جدًا لممرات السيارات: يمكن أن يحترق الوقود بشكل مختلف في ممرات السيارات (لا يعد التفاعل الكيميائي في ممرات السيارات هو حرق الحطب المعتاد في الموقد ، حيث يعمل الأكسجين كعامل مؤكسد). إن احتراق الوقود (بشكل أكثر دقة ، أكسدة) الوقود في غرفة محرك الصواريخ هو ، أولاً وقبل كل شيء ، تفاعل أكسدة كيميائي مع تطور الحرارة. ويعتمد مسار التفاعلات الكيميائية بشكل كبير على عدد المواد (نسبتها) التي تدخل في التفاعل.
كيفية الاستغراق في الدفاع عن مشروع الدورة التدريبية أو الاختبار أو اجتياز الاختبار. / دميتري زافيستوفسكي

تعتمد قيمة Km0 على التكافؤ الذي يمكن أن تظهره العناصر الكيميائية في الشكل النظري لمعادلة التفاعل الكيميائي. مثال لـ ZhRT: AT + UDMH .

معلمة مهمة هي معامل المؤكسد الزائد (اليونانية اليونانية "α" بمؤشر "تقريبًا") ونسبة الكتلة للمكونات Km.

Km = (dmok. / Dt) / (dmg ../ dt) ، أي نسبة معدل تدفق الكتلة للعامل المؤكسد إلى معدل تدفق الكتلة للوقود. وهي مخصصة لكل وقود. في الحالة المثالية ، هي النسبة المتكافئة لعامل الأكسدة إلى الوقود ، أي يوضح عدد كيلوغرام من المؤكسد اللازم لأكسدة 1 كيلوجرام من الوقود. ومع ذلك ، تختلف القيم الحقيقية عن القيم المثالية. نسبة الكيلومتر الحقيقي إلى المثالية هي معامل المؤكسد الزائد.


كقاعدة ، αok. <= 1. وها هو السبب. التبعيات Tk (αok.) و Isp. (Αok.) غير خطية وبالنسبة للعديد من أنواع الوقود فإن الأخير له حد أقصى عند αok. ليس بنسبة العناصر المتكافئة ، أي كحد أقصى. قيم Iud. تم الحصول عليها مع انخفاض طفيف في كمية العامل المؤكسد فيما يتعلق بالتكافؤ في القياس.

قليلا من الصبر ، لأنه لا أستطيع الالتفاف حول المفهوم: المحتوى الحراري . هذا مفيد في المقالة وفي الحياة اليومية.
باختصار ، المحتوى الحراري هو الطاقة. اثنان من "أقانيمها" مهمة للمقال:
المحتوى الحراري الديناميكي الحراري - كمية الطاقة المستهلكة في تكوين مادة من العناصر الكيميائية الأصلية. بالنسبة للمواد التي تتكون من جزيئات متطابقة (H2 ، O2 ، وما إلى ذلك) ، فإنها تساوي صفر.
المحتوى الحراري للاحتراق - لا معنى له إلا إذا حدث تفاعل كيميائي. في الكتب المرجعية يمكن للمرء أن يجد قيم هذه الكمية التي تم الحصول عليها تجريبياً في ظل الظروف العادية. في معظم الأحيان بالنسبة للوقود ، يكون هذا الأكسدة الكاملة في بيئة الأكسجين ، للأكسدة - أكسدة الهيدروجين بواسطة عامل مؤكسد معين. علاوة على ذلك ، يمكن أن تكون القيم موجبة وسالبة ، اعتمادًا على نوع التفاعل.
"مجموع المحتوى الحراري الديناميكي و المحتوى الحراري للاحتراق يسمى المحتوى الحراري الكلي للمادة. في الواقع ، يتم استخدام هذه القيمة أيضًا في الحساب الحراري لغرف LRE ".

متطلبات ZhRT:

- كمصدر للطاقة ؛
- كمصدر للطاقة ؛
- فيما يتعلق بالمادة التي يجب استخدامها (على مستوى معين من التطور التكنولوجي) لتبريد الممرات و TNA ، وأحيانًا للضغط على الدبابات باستخدام RT ، وتزويدها بالحجم (خزانات الأس الهيدروجيني) ، وما إلى ذلك ؛
- فيما يتعلق بمادة خارج LRE ، أي أثناء التخزين والنقل والتزود بالوقود والاختبار والسلامة البيئية ، إلخ.

مثل هذا التدرج تعسفي نسبيًا ، لكنه يعكس من حيث المبدأ الجوهر.
سأدعو هذه المتطلبات على النحو التالي: رقم 1 ، رقم 2 ، رقم 3.
يمكن لشخص ما أن يضيف إلى القائمة في التعليقات.

هذه المتطلبات هي مثال كلاسيكي على "سوان كراب وبايك" ، والتي "تسحب" مبدعي الممر في اتجاهات مختلفة:

# من وجهة نظر مصدر الطاقة لمحرك الصواريخ (رقم 1)

على سبيل المثال بحاجة للحصول على الحد الأقصى. Iud.
لن أزعج الجميع أكثر ، في الحالة العامة:

مع المعلمات الهامة الأخرى للرقم 1 ، نحن مهتمون بـ R و T (مع جميع المؤشرات).
من الضروري أن: كانت الكتلة الجزيئية لمنتجات الاحتراق في حدها الأدنى ، وكان المحتوى الحراري المحدد أقصى.

# من وجهة نظر مصمم مركبة الإطلاق (رقم 2):

يجب أن يكون للمساهمين الأساسيين كثافة قصوى ، خاصة في المراحل الأولى من الصواريخ ، لأن هم الأكثر ضخامة ولها RD قوية ، مع معدل تدفق ثاني كبير.
من الواضح أن هذا لا يتفق مع المتطلبات بموجب الرقم 1

# من المهام التشغيلية مهمة (رقم 3):

- الاستقرار الكيميائي ل TC.
- بساطة التزويد بالوقود والتخزين والنقل والتصنيع ؛
السلامة البيئية (في "مجال" التطبيق بأكمله) ، أي السمية ، تكلفة الإنتاج والنقل ، إلخ. والسلامة أثناء تشغيل سيارات الأجرة (خطر الانفجار).
لمزيد من المعلومات ، راجع "ملحمة وقود الصواريخ - الجانب الآخر للعملة" .



بالطبع ، هذا مجرد غيض من فيض. تتطابق أيضًا المتطلبات الإضافية هنا ، نظرًا لما يجب السعي وراءه من حلول توافقية وتضحيات:

يجب أن يكون لأحد المكونات بالضرورة خصائص مرضية (أفضل ممتازة) للمبرد ، مثل في هذا المستوى من التكنولوجيا ، من الضروري تبريد KP RD:



مطلوب أيضًا (كقاعدة) استخدام أحد المكونات كسائل عامل لتوربين TNA:


بالنسبة لمكونات الوقود ، "ضغط البخار المشبع له أهمية كبيرة (وهذا هو تقريبًا الضغط الذي يبدأ عنده السائل في الغليان عند درجة حرارة معينة). تؤثر هذه المعلمة بشدة على تصميم المضخات ووزن الخزانات. ”/ S.S. فقاس



عامل مهم هو عدوانية المساهمين الأساسيين للمواد (CM) لمحركات الصواريخ والدبابات لتخزينها.
إذا كانت المعارف التقليدية "ضارة" للغاية (مثل بعض الأشخاص) ، فيجب على المهندسين أن ينفقوا عددًا من الإجراءات الخاصة لحماية هياكلهم من الوقود.



- قابلية الاشتعال الذاتي لمكونات الوقود مثل يانوس ذات وجهين : في بعض الأحيان يكون ذلك ضروريًا ، وأحيانًا يؤلم. هناك خاصية سيئة أخرى: خطر الانفجار
بالنسبة للعديد من الصناعات التي تستخدم الصواريخ (الاستخدام العسكري أو الفضاء العميق)
مطلوب أن يكون الوقود مستقرًا كيميائيًا ، وأن تخزينه وإعادة تزويده بالوقود (بشكل عام ، كل ما يسمى اللوجستيات) والتخلص منه لا يسبب "صداعًا" للمشغلين والبيئة.



معلمة مهمة هي سمية منتجات الاحتراق. الآن هي وثيقة الصلة للغاية.


تكلفة الإنتاج: العبء على اقتصاد بلد يدعي أنه "تاكسي فضاء".
هناك العديد من هذه المتطلبات ، وكقاعدة عامة ، فهي معادية لبعضها البعض.

الخلاصة: الوقود أو مكوناته يجب أن يكون (أو يمتلك):

1. أعلى إنتاج للحرارة ، للحصول على أقصى اللولب.
2. أعلى كثافة وأقل سمية واستقرار وتكلفة منخفضة (في الإنتاج والخدمات اللوجستية والتخلص).
3. أعلى قيمة لثابت الغاز أو أصغر وزن جزيئي لمنتجات الاحتراق ، والذي سيعطي تدفق Vmax ودفعًا ممتازًا محددًا للدفع.
4. درجة حرارة احتراق معتدلة (لا تزيد عن 4500 كلفن) ، وإلا فإن كل شيء سوف يحترق أو يحترق. لا تكون متفجرة. إشعال الذات في ظل ظروف معينة.
5. الحد الأقصى لمعدل الاحتراق. وهذا سيضمن الحد الأدنى من وزن وحجم مؤتمر الأطراف.
6. فترة التأخير الدنيا للاشتعال ، مثل يلعب إطلاق الممر بسلاسة وموثوقية دورًا مهمًا.

مجموعة كاملة من المشاكل والمتطلبات: اللزوجة ، ذوبان T والتصلب ، الغليان T ، التبخر ، ضغط البخار والحرارة الكامنة للتبخر ، إلخ. الخ.

تُظهر المقايضات نفسها بوضوح وفقًا للـ Iud.: عادةً ما يتم استخدام المساهمين الأساسيين ذوي الكثافة العالية (الكيروسين + LOX) في المراحل الدنيا من PH ، على الرغم من أنهم يفقدون نفس LH2 و LOX ، والتي تستخدم بدورها في الخطوات العليا من PH (الطاقة 11K25) .


ومرة أخرى ، لا يمكن استخدام الزوج الجميل LH2 + LOX للمساحة العميقة أو للبقاء على المدى الطويل في المدار (فوييجر 2 ، المرحلة العليا Breeze-M ، ISS ، إلخ.)

اللحظة المذهلة لإلغاء إرساء الأقمار الصناعية للأحوال الجوية GOES-R من المرحلة العليا من Centaur من قاذفة Atlas V 541 ( فصل المركبات الفضائية GOES-R )

تصنيف ZhRT في الغالب عن طريق ضغط الأبخرة المشبعة أو درجة حرارة النقطة الثلاثية ، أو ببساطة درجة الغليان عند الضغط العادي.

مكونات عالية الغليان من ZhRT.
المواد الكيميائية ذات درجة حرارة التشغيل القصوى التي يكون عندها ضغط البخار المشبع (الذي سيشار إليه فيما يلي باسم Rnp) في خزانات الصواريخ أقل بكثير من مستوى الضغط المسموح به في الخزانات من خلال قوتها الهيكلية.
مثال:

الكيروسين ، UDMH ، حمض النتريك.

وفقا لذلك ، يتم تخزينها دون معالجة خاصة مع خزانات التبريد.


أنا شخصياً أحب مصطلح "التغليف" أكثر. على الرغم من أن هذا ليس صحيحًا تمامًا ، إلا أنه قريب من القيمة اليومية. هذا ما يسمى ب مراكز التسوق المخزنة منذ فترة طويلة.

مكونات منخفضة الغليان من الأحماض الدهنية.
هنا Rnp قريب من أقصى ضغط مسموح به في الخزانات (وفقًا لمعيار قوتها). لا يُسمح بالتخزين في خزانات محكمة الإغلاق بدون تدابير خاصة للتبريد (و / أو التبريد) وإرجاع المكثفات. نفس المتطلبات (والمشكلات) مع صمامات LRE وأنابيب التزود بالوقود / التفريغ.
مثال:

الأمونيا والبروبان ورباعي أكسيد النيتروجين.

تعتبر وزارة الدفاع في الاتحاد الروسي (وزارة الدفاع في الاتحاد الروسي) كل شيء عبارة عن مكونات منخفضة الغليان ، تكون درجة غليانها أقل من 298 ألفًا في ظل الظروف القياسية.

في نطاق درجة حرارة تشغيل تكنولوجيا الصواريخ ، تكون المكونات منخفضة الغليان عادة في حالة غازية. للحفاظ على المكونات منخفضة الغليان في حالة سائلة ، يتم استخدام المعدات التكنولوجية الخاصة.

المكونات المبردة للجهاز الهضمي.
بالمعنى الدقيق للكلمة ، هذه فئة فرعية من المكونات منخفضة الغليان.
على سبيل المثال المواد التي لها نقطة غليان أقل من 120 ألف.
تشمل المكونات المبردة الغازات المسيلة: الأكسجين والهيدروجين والفلور ، وما إلى ذلك. للحد من خسائر التبخر وزيادة الكثافة ، من الممكن استخدام المكون المبرد في حالة شبيهة بالطين ، في شكل خليط من المراحل الصلبة والسائلة لهذا المكون.
يلزم اتخاذ تدابير خاصة أثناء إعادة التزود بالوقود (تبريد الخزانات والطرق السريعة ، والعزل الحراري لصمامات LRE ، وما إلى ذلك)



درجة حرارة نقطتهم الحرجة أقل بكثير من درجة الحرارة التشغيلية. التخزين في خزانات الأس الهيدروجيني المختومة أمر مستحيل أو صعب للغاية.
الممثلون النموذجيون هم الأكسجين والهيدروجين في حالة الطور السائل.
علاوة على ذلك ، سأستخدم النمط الأمريكي لتعيينهم LOX و LH2 ، على التوالي ، أو كذلك LCD و LW.
لدينا "وسيم" RD-0120 (الهيدروجين والأكسجين):

وهي بالخارج (التركيبات ، الطرق السريعة) مملوءة بالكامل بمواد عازلة.

وفقًا لبعض الخبراء ، يتم فقدان تكنولوجيا إنتاج RD-0120 تمامًا حاليًا في الاتحاد الروسي. ومع ذلك ، استنادًا إلى تقنياته ، يتم إنشاء محرك الأكسجين والهيدروجين RD-0146 في نفس المؤسسة.

عندما يتم العثور على مكونات RT في CS لمحرك الصاروخ الذي يعمل بالوقود السائل (تتفاعل بطريقة ذكية) ، يجب تقسيمها إلى:

إشعال ذاتي (STK) ، إشعال ذاتي محدود (OSTK) وعدم إشعال ذاتي ().

STK: عندما يتلامس المؤكسد والوقود في حالة سائلة ، يشتعلان (على مدى كامل لضغوط التشغيل ودرجات الحرارة).
هذا يبسط إلى حد كبير نظام الإشعال في الممر ، ومع ذلك ، إذا اجتمعت المكونات خارج غرفة الاحتراق (تسرب ، حوادث) ، فسيكون هناك حريق ، أو "ساحرة" كبيرة. الإطفاء صعب.


مثال: N204 (رابع أكسيد النيتروجين) + MMG (مونوميثيل هيدرازين) ، N204 + N2H4 (هيدرازين) ، N2O4 + UDMH وجميع أنواع الوقود المستندة إلى الفلور.

OSTK: هنا للاشتعال من الضروري اتخاذ تدابير خاصة. يتطلب الوقود غير القابل للاشتعال نظام إشعال.


مثال: الكيروسين + LOX أو LH2 + LOX.

NTK: التعليقات زائدة عن الحاجة هنا. مطلوب إما محفز ، أو اشتعال مستمر (أو درجة الحرارة و / أو الضغط ، وما إلى ذلك) ، أو مكون ثالث.


مثالية للنقل والتخزين ومانعة للتسرب.

خيار آخر للفصل ، وفقًا لمستوى خصائص الطاقة لـ ZhRT:

* منخفضة الطاقة (مع دفعة محددة منخفضة نسبيًا - مكون واحد ، وما إلى ذلك) ؛
* طاقة متوسطة (بمتوسط ​​دفعة محددة - (02zh) + كيروسين ، N204 + MMG ، وما إلى ذلك) ؛
* طاقة عالية (مع دفعة محددة عالية: (02) W + (H2) W ، (F2) W + (H2) W ، إلخ).

وفقًا لنشاط السمية والتآكل للمكونات ، هناك أحماض دهنية:

* على مكونات الوقود النشط غير السامة وغير المسببة للتآكل - (02) جم ، وأنواع الوقود الهيدروكربوني ، وما إلى ذلك ؛
* على مكونات الوقود السام والتآكل - MMG ، UDMH وخاصة (F2) ز.

وفقًا لعدد مكونات الوقود المستخدمة ، يتم تمييز أجهزة التحكم عن بُعد أحادية وثنائية وثلاثية المكونات.
في أجهزة التحكم عن بعد أحادية المكون ، حيث يتم تغذية الإزاحة الأكثر استخدامًا.
في المرحلة الأولى من تطوير أنظمة التحكم عن بعد المساعدة أحادية المكون للسواتل والمركبات الفضائية والمركبات الفضائية ، تم استخدام بيروكسيد الهيدروجين عالي التركيز (80 ... 95٪) كوقود أحادي المكون.
في الوقت الحالي ، يتم استخدام أنظمة الدفع المساعدة هذه فقط في أنظمة التوجيه لبعض منصات إطلاق الصواريخ اليابانية.


في وحدات التحكم الإضافية المتبقية المكونة من عنصر واحد ، يتم "تحريك" بيروكسيد الهيدروجين بواسطة هيدرازين ، بينما يزداد النبض المحدد بنحو 30٪.

تم تسهيل الاستخدام الواسع للهيدرازين في LRE بشكل كبير من خلال إنشاء محفزات موثوقة للغاية ذات مورد طويل ، ولا سيما محفز Shell-405.

على نطاق واسع ، تستخدم البشرية المساهمين الأساسيين المكونين ، اللذين يتمتعان بخصائص طاقة أعلى مقارنةً بالمكونات الفردية. لكن محركات الصواريخ التي تعمل بالوقود السائل ذات المكونين أكثر تعقيدًا في التصميم من محركات الصواريخ ذات المكون الواحد. بسبب وجود المؤكسد وخزانات الوقود ، ونظام الأنابيب أكثر تعقيدا والحاجة إلى ضمان النسبة المطلوبة لمكونات الوقود (معامل الكيلومتر). في جهاز التحكم عن بعد للأقمار الصناعية والمركبات الفضائية والمركبات الفضائية ، غالبًا ما لا يتم استخدام خزانات مؤكسدة ووقود واحدة ولكن عدة ، مما يزيد من تعقيد نظام الأنابيب لجهاز التحكم عن بعد المكون من عنصرين.


ثلاثة مكونات رئيسية قيد التطوير. هذا غريب حقا.
براءة اختراع RF لمحرك صاروخي ثلاثي المكونات .
مخطط محرك الصاروخ هذا .

يمكن تصنيف محركات الصواريخ هذه على أنها وقود متعدد.
تم تطوير محرك صاروخي يعمل بالوقود السائل مكون من ثلاثة مكونات (الفلور + الهيدروجين + الليثيوم) في OKB-456 .

يتكون الوقود ذو المكونين من عامل مؤكسد ووقود.
Bristol Siddeley BSSt.1 Stentor LRE: LRE ثنائي المكون (H2O2 + الكيروسين)

عوامل مؤكسدة.

الأكسجين

الصيغة الكيميائية O2 (ثاني أكسيد ، تسمية أمريكية أكسجين أوكس).
في LRE ، يتم استخدام الأكسجين السائل بدلاً من الأكسجين السائل (LOX قصير وكل شيء واضح).
الكتلة الجزيئية (للجزيء) -32 جم / مول. لعشاق الدقة: الكتلة الذرية (الكتلة المولية) = 15.99903 ؛
الكثافة = 1،141 جم / سم مكعب
درجة الغليان = 90.188 كلفن (2182.96 درجة مئوية)

من وجهة نظر الكيمياء ، عامل مؤكسد مثالي. تم استخدامه في أول صواريخ باليستية FAA ، نظيره الأمريكي والسوفياتي. لكن نقطة غليانها لا تناسب الجيش. تتراوح درجة حرارة التشغيل المطلوبة من -55 درجة مئوية إلى +55 درجة مئوية (وقت تحضير طويل للإطلاق ، ووقت قصير في مهمة قتالية).


تآكل منخفضة للغاية. لقد تم إتقان الإنتاج لفترة طويلة ، والتكلفة صغيرة - أقل من 0.1 دولار (في رأيي ، لتر الحليب أرخص بكثير).
العيوب:


المبردة - يتطلب التبريد والتزود بالوقود المستمر للتعويض عن الخسائر قبل البدء.

في الصورة: مصاريع الأجهزة الواقية من الكيروسين للتزود بالوقود التلقائي (ZU-2) ، قبل دقيقتين من نهاية cyclogram أثناء عملية الإغلاق ، لم يتم إغلاق ZU تمامًا بسبب الجليد. في الوقت نفسه ، وبسبب الجليد ، لم تمر إشارة خروج TUA من المشغل. تم البدء في اليوم التالي.

من الصعب استخدامه كمحرك صاروخي KS ومحرك فوهة.

تتم إزالة وحدة وقود RB من العجلات وتركيبها على الأساس.

يدرس الجميع الآن إمكانية استخدام الأكسجين شديد البرودة أو الأكسجين في حالة شبيهة بالطين ، على شكل خليط من المراحل الصلبة والسائلة لهذا المكون.
سيكون المشهد مشابهًا لهذا الجليد الجليدي الجميل في الخليج على يمين شامورا:


تخيل: بدلاً من H2O ، تخيل شاشة LCD (LOX).
سوف يزيد السحب من الكثافة الإجمالية لعامل الأكسدة.

مثال على التبريد (التبريد الفرعي) لـ BR R-9A: لأول مرة ، تقرر استخدام الأكسجين السائل المبرد للغاية كعامل مؤكسد في صاروخ ، مما جعل من الممكن تقليل الوقت الإجمالي لتحضير الصاروخ للإطلاق وزيادة جاهزيته.


الأوزون -O3

الكتلة الجزيئية = 48 amu ، الكتلة المولية = 47.998 جم / مول
كثافة السائل عند -188 درجة مئوية (85.2 كلفن) هي 1.59 (7) جم / سم مكعب
كثافة الأوزون الصلب عند .7195.7 درجة مئوية (77.4 كلفن) هي 1.73 (2) جم / سم مكعب
نقطة الانصهار −197.2 (2) درجة مئوية (75.9 كلفن)

لفترة طويلة ، تم تعذيب المهندسين معه ، في محاولة لاستخدامه كمصدر طاقة عالي وفي الوقت نفسه مؤكسد صديق للبيئة في تكنولوجيا الصواريخ.
إجمالي الطاقة الكيميائية التي تم إطلاقها أثناء تفاعل الاحتراق بمشاركة الأوزون أكبر من الأكسجين البسيط بنحو ربع (719 سعرة حرارية / كجم). سيكون المزيد ، على التوالي ، واللولب. الأوزون السائل لديه كثافة أعلى من الأكسجين السائل (1.35 مقابل 1.14 جم / سم مكعب ، على التوالي) ، ونقطة الغليان أعلى (12112 درجة مئوية و -183 درجة مئوية ، على التوالي).
حتى الآن ، هناك عقبة لا يمكن التغلب عليها هي عدم الاستقرار الكيميائي وانفجار الأوزون السائل مع تحلله إلى O و O2 ، حيث تنشأ موجة تفجير تتحرك بسرعة حوالي 2 كم / ثانية ويتطور ضغط تفجير مدمر لأكثر من 3 · 107 داين / سم 2 (3 ميجا باسكال) ، مما يجعل استخدام الأوزون السائل مستحيل على المستوى الحالي للتكنولوجيا ، باستثناء استخدام مخاليط الأوكسجين والأوزون المستقرة (حتى 24٪ من الأوزون). ميزة هذا المزيج هي أيضًا دفعة محددة أعلى لمحركات الهيدروجين ، مقارنة بالأوزون الهيدروجين. اليوم ، وصلت المحركات عالية الكفاءة مثل RD-170 ، RD-180 ، RD-191 ، بالإضافة إلى المحركات الفراغية المتسارعة ، إلى معلمات قريبة من القيم المقيدة لمعرف الهوية ، ولا يوجد سوى خيار واحد متبقي لزيادة الذكاء الاصطناعي المرتبط بالانتقال إلى أنواع وقود جديدة .

حمض النيتريك HNO3

حالة السوائل في نو
الكتلة المولية 63.012 جم / مول (لا يهم أن أستخدم الكتلة المولية أو الكتلة الجزيئية - هذا لا يغير الجوهر)
الكثافة 1،513 جم / سم مكعب
T. نقطة انصهار = - 41.59 درجة مئوية ، نقطة الغليان T. 82.6 درجة مئوية

يحتوي HNO3 على كثافة عالية ومنخفضة التكلفة ، ويتم إنتاجه بكميات كبيرة ، وهو مستقر تمامًا ، بما في ذلك في درجات الحرارة العالية والحريق والانفجار. ميزته الرئيسية على الأكسجين السائل عند نقطة غليان عالية ، وبالتالي القدرة على التخزين إلى أجل غير مسمى دون أي عزل حراري. جزيء حمض النيتريك HNO3 هو عامل مؤكسد مثالي تقريبًا. يحتوي على "صابورة" ذرة نيتروجين و "نصف" من جزيء الماء ، ويمكن استخدام ذرتي أكسجين ونصف لتأكسد الوقود. ولكن كان هناك! حمض النتريك عدواني لدرجة أنه يتفاعل بشكل مستمر مع نفسه - ذرات الهيدروجين تنفصل عن جزيء حمض واحد وتلتصق بالجزيئات المجاورة ، لتشكيل تجمعات هشة ، ولكنها نشطة كيميائيا للغاية. حتى أكثر درجات مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ تدمر ببطء بواسطة حمض النيتريك المركز (ونتيجة لذلك ، تم تشكيل "هلام" أخضر مخضر سميك ، وهو مزيج من أملاح معدنية ، في قاع الخزان). بدأت إضافة مواد مختلفة إلى حمض النيتريك لتقليل النشاط التآكل ، 0.5٪ فقط من حمض الهيدروفلوريك (الهيدروفلوريك) يقلل من معدل تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ بعشر مرات.

لزيادة النبض المحدد ، يضاف ثاني أكسيد النيتروجين (NO2) إلى الحمض. إضافة ثاني أكسيد النيتروجين إلى الحمض يربط الماء الذي يدخل عامل الأكسدة ، مما يقلل من النشاط التآكل للحامض ، ويزيد من كثافة المحلول ، ويصل إلى الحد الأقصى عند 14 ٪ NO2 المذاب. تم استخدام هذا التركيز من قبل الأمريكيين لصواريخهم العسكرية.

منذ ما يقرب من 20 عامًا كنا نبحث عن حاويات مناسبة لحمض النيتريك. من الصعب جدًا في نفس الوقت اختيار المواد الإنشائية للخزانات والأنابيب وغرف الاحتراق لمحركات الصواريخ.
نوع من العامل المؤكسد تم اختياره في الولايات المتحدة الأمريكية بنسبة 14٪ من ثاني أكسيد النيتروجين. وقد فعل رجال صواريخنا خلاف ذلك. كان من الضروري اللحاق بالولايات المتحدة بأي ثمن ، لذلك كانت العوامل المؤكسدة للعلامات التجارية السوفيتية - AK-20 و AK-27 - تحتوي على 20 و 27 ٪ من رباعي أكسيد.
حقيقة مثيرة للاهتمام: في مقاتلة الصواريخ السوفيتية الأولى BI-1 ، تم استخدام حمض النيتريك والكيروسين للرحلات.


كان يجب تصنيع الخزانات والأنابيب من معدن مونيل: سبيكة من النيكل والنحاس ؛ وأصبحت مادة هيكلية شائعة جدًا للصواريخ. تم تصنيع روبل سوفياتي بنسبة 95 ٪ تقريبًا من هذه السبيكة.


العيوب: "الوحل" مقبول. نشط أكال. الدافع المحدد ليس عاليًا بما يكفي. حاليا ، في شكلها النقي لا تستخدم أبدا.

رابع أكسيد النيتروجين - AT (N2O4)

الكتلة المولية = 92.011 جم / مول
الكثافة = 1،443 جم / سم مكعب

"أخذ العصا" من حمض النتريك في المحركات العسكرية. لديها قابلية للالتهاب الذاتي مع هيدرازين ، UDMH. مكون قليل الغليان ، ولكن يمكن تخزينه لفترة طويلة عند اتخاذ تدابير خاصة.

العيوب: مثيرة للاشمئزاز مثل HNO3 ، ولكن مع المراوغات الخاصة بها. قد يتحلل إلى أكسيد النيتريك. سام اندفاع محدد منخفض. كثيرا ما يستخدم ويستخدم مؤكسد AK-NN. هذا مزيج من حمض النيتريك ورباعي أكسيد النيتريك ، وأحيانًا يطلق عليه "حمض النيتريك الدخاني الأحمر". تشير الأرقام إلى نسبة N2O4.


بشكل أساسي ، يتم استخدام هذه العوامل المؤكسدة في LRE العسكرية و KA LRE بسبب خصائصها: العمر الطويل والإشعال الذاتي. أنواع وقود AT النموذجية هي UDMH و hydrazine.

الفلور -F2

الكتلة الذرية = 18.998403163 أ. E. م. (ز / مول)
الكتلة المولية F2 ، 37.997 جم / مول
نقطة الانصهار = 53.53 كلفن (19219.70 درجة مئوية)
درجة الغليان = 85.03 كلفن (.12188.12 درجة مئوية)
الكثافة (للمرحلة السائلة) ρ = 1.5127 جم / سم مكعب

بدأت كيمياء الفلور تتطور في ثلاثينيات القرن العشرين ، وخاصة بسرعة خلال سنوات الحرب العالمية الثانية 1939-1945 وبعد ذلك فيما يتعلق باحتياجات الصناعة النووية وتكنولوجيا الصواريخ. اسم "الفلور" (من اليونانية. Phthoros - التدمير والموت) ، الذي اقترحه A. Ampere في عام 1810 ، يستخدم فقط باللغة الروسية ؛ في كثير من البلدان يتم قبول اسم "فلور" .
وهو عامل مؤكسد ممتاز من حيث الكيمياء. يؤكسد كل من الأكسجين والماء. تظهر الحسابات أنه يمكن الحصول على أقصى ISP النظري على زوج من F2-Be (البريليوم) - أمر 6000 م / ث!
سوبر المشكله ، وليس "عظمى" ...
نشطة للغاية ، سامة ، معرضة للانفجارات التي تلامس المواد المؤكسدة. المبردة. أي منتج من منتجات الاحتراق له نفس "الخطايا" تقريبًا: تآكل وسامة بشكل رهيب.
احتياطات السلامة. الفلور مادة سامة ، أقصى تركيز مسموح به في الهواء حوالي 2 · 10-4 مجم / لتر ، والحد الأقصى للتركيز المسموح به عند تعرضه لأكثر من ساعة واحدة هو 1.5 · 10-3 مجم / لتر.
أعطى زوج الوقود الدافع السائل 8D21 + زوج الأمونيا دفعة قوية عند مستوى 4000 م / ث.
للزوج F2 + H2 ، Iud = 4020 م / ث!
المشكلة: فلوريد الهيدروجين عالي التردد عند "العادم".
بدء الموقف بعد إطلاق مثل هذا "المحرك النشط"؟
مجموعة من المعادن السائلة والعناصر الكيميائية الأخرى المذابة في حمض الهيدروفلوريك!
H2 + 2F = 2HF ؛ في درجة حرارة الغرفة ، يوجد كمخفف H2F2.
قابل للمزج مع الماء بأي شكل من الأشكال مع تكوين حمض الهيدروفلوريك (الهيدروفلوريك). واستخدامها في محرك الصاروخ غير واقعي بسبب صعوبات التخزين.


كل نفس ينطبق على الهالوجينات السائلة الأخرى ، مثل الكلور.

كان من المخطط تطوير V.P. Glushko OKB-456 في OKB-456 V.P.Glushko على أساس محرك صاروخي مدفوع بالوقود السائل يبلغ 10 أطنان باستخدام وقود الفلور-الأمونيوم (F2 + NH3) لمحركات الصواريخ التي تعمل بالوقود السائل فلوريد الهيدروجين مع دفع 25 طنًا.

بيروكسيد الهيدروجين H2O2.


لقد ذكرته أعلاه في الوقود أحادي المكون.

Walter HWK 109-507: مزايا بساطة تصميم محرك الصاروخ. مثال حي على مثل هذا الوقود هو بيروكسيد الهيدروجين.

بيروكسيد الهيدروجين للشعر الفاخر و 14 أسرار تطبيق إضافية.


Alles: قائمة عوامل الأكسدة الحقيقية أكثر أو أقل. أركز على HCl O4 . كعوامل مؤكسدة حمض البركلوريك القائمة بذاتها ، فقط: مونوهيدرات (2 + Cl4) هي مادة بلورية صلبة وثنائي هيدرات (2 + l4) هو سائل كثيف ولزج. حمض البركلوريك (وهو غير واعد بسبب Isp) ، هو الفائدة كمادة مضافة للعوامل المؤكسدة ، والتي تضمن موثوقية الاشتعال الذاتي للوقود.

يمكن تصنيف العوامل المؤكسدة على النحو التالي:


القائمة النهائية (التي غالبًا ما تستخدم) لعوامل الأكسدة بالتزامن مع المواد القابلة للاشتعال الحقيقية:

ملاحظة: إذا كنت ترغب في نقل متغير واحد من دفعة معينة إلى أخرى ، فيمكنك استخدام صيغة بسيطة: 1 م / ث = 9.81 ثانية.

على عكسهم ، لدينا احتراق ، لدينا أكوام .

قابل للاحتراق

الخصائص الرئيسية لـ LMRs المكونة في p / pa = 7 / 0.1 MPa


وفقًا للتركيب الفيزيائي الكيميائي ، يمكن تقسيمها إلى عدة مجموعات.

وقود الهيدروكربونات.
هيدروكربونات منخفضة الوزن الجزيئي.
مواد بسيطة: ذرية وجزيئية.
بالنسبة لهذا الموضوع ، حتى الآن فقط الهيدروجين (الهيدروجين) هو ذو أهمية عملية.
Na و Mg و Al و Bi و He و Ar و N2 و Br2 و Si و Cl2 و I2 وغيرها. لن أعتبر هذه المقالة.
وقود الهيدرازين ("كريه الرائحة").

بدأ البحث عن الوقود الأمثل بتطوير عشاق محركات الصواريخ.
كان أول وقود شائع الاستخدام هو الكحول (إيثيل) ، والذي تم استخدامه في الأول
الصواريخ السوفيتية R-1 و R-2 و R-5 ("الإرث" FAU-2) وعلى Vergeltungswaffe-2 نفسها.


بدلاً من ذلك ، فإن محلول 75٪ من الكحول الإيثيلي (الإيثانول ، الكحول الإيثيلي ، ميثيل كاربينول ، كحول الجير أو الكحول ، غالبًا ما يكون ببساطة "كحول") هو كحول أحادي الهيدروكسي مع الصيغة C2H5OH (الصيغة التجريبية C2H6O) ، خيار آخر: CH3-CH2-OH
هذا الوقود له عيبان خطيران على ما يبدو لم يكن الجيش يناسبهما: أداء منخفض للطاقة ومقاومة منخفضة للأفراد "للتسمم" بمثل هذا الوقود.

حاول أنصار أسلوب الحياة الصحي (رهاب الكحول) استخدام كحول الفورفوريل ، وهو سامة ومتنقلة وشفافة وأحيانًا مصفر (إلى بني داكن) ، سائل محمر في الهواء بمرور الوقت.

كيم. الصيغة: C4H3OCH2OH ، الجرذ. الصيغة: C5H6O2. ملاط مثير للاشمئزاز.
غير مخصص للشرب.

مجموعة الهيدروكربونات.
الكيروسين

الصيغة الشرطية C7،2107H13،2936
مزيج قابل للاشتعال من الهيدروكربونات السائلة (من C8 إلى C15) مع نقطة غليان في نطاق 150-250 درجة مئوية ، شفاف ، عديم اللون (أو مصفر قليلاً) ، زيتي 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 مم² / ثانية (عند درجة حرارة 20 درجة مئوية) ؛
نقطة الوميض - من 28 درجة مئوية إلى 72 درجة مئوية ؛
القيمة الحرارية - 43 ميجا جول / كجم.
رأيي: لا معنى للكتابة عن الكتلة المولية الدقيقة

الكيروسين هو خليط من مختلف الهيدروكربونات ، لذلك تظهر الكسور المخيفة (في الصيغة الكيميائية) ونقطة الغليان "الملطخة".

وقود غليان عالي ملائم. تم استخدامه لفترة طويلة وبنجاح في جميع أنحاء العالم في المحركات والطيران. عليه لا تزال النقابات تطير. سمية منخفضة (لا نوصي بشدة الشرب) ، مستقر. ومع ذلك ، فإن الكيروسين خطير وغير صحي (الابتلاع).
ولكن هناك أناس يعاملونهم فقط! وزارة الصحة تعارض ذلك بشكل قاطع!
حكايات الجندي: يساعد على التخلص من Pthirus العانة بشكل جيد .

ومع ذلك ، فإنه يتطلب أيضا الحذر في التعامل أثناء العملية: تحطم طائرة ركاب
مزايا كبيرة: غير مكلفة نسبيًا ، تتقن الإنتاج.

زوج من الكيروسين - الأكسجين مثالي للمرحلة الأولى. نبضها المحدد على الأرض هو 3283 م / ث ، أجوف 3475 م / ث. المساوئ. كثافة منخفضة نسبيًا.


صاروخ كيروسين أمريكي صاروخ دافع 1 أو بترول مكرر -1

رخيصة نسبيا (كانت):


لزيادة الكثافة ، طور قادة استكشاف الفضاء Sintin (USSR) و RJ-5 (الولايات المتحدة الأمريكية).
توليف نحوي.

يميل الكيروسين إلى إيداع رواسب القطران في التيار الكهربائي ومسار التبريد ، مما يؤثر سلبًا على التبريد.
Mukhin ، VelourCo دواسة في هذا العقار .
محركات الكيروسين هي الأكثر تطوراً في الاتحاد السوفييتي.

تحفة العقل البشري والهندسة هي "لؤلؤتنا" RD-170/171:


"أين تفعل أفضل محركات الصواريخ في العالم . "

الآن الاسم الأكثر صحة لوقود الكيروسين هو مصطلح UVG - "وقود الهيدروكربون" ، لأن من الكيروسين ، الذي تم حرقه في مصابيح الكيروسين الآمنة من قبل I. Lukasevich و Y. Zekh ، فإن الأشعة فوق البنفسجية المطبقة "ذهبت" إلى حد بعيد .
كمثال: النفثيل .



هيدروكربونات منخفضة الوزن الجزيئي

الميثان- CH4

الكتلة المولية: 16.04 جم / مول
كثافة الغاز (0 درجة مئوية) 0.7168 كجم / م 3 ؛
سائل (−164.6 درجة مئوية) 415 كجم / م 3
T. نقطة انصهار = - 182.49 درجة مئوية
T. يغلي. - - 161.58 درجة مئوية

يعتبر الجميع الآن وقودًا واعدًا ورخيصًا ، كبديل للكيروسين والهيدروجين.
كبير مصممي NPO Energomash Vladimir Chvanov:

- الدافع المحدد لمحرك LNG مرتفع ، ولكن هذه الميزة يقابلها حقيقة أن وقود الميثان له كثافة أقل ، وبالتالي فإن النتيجة هي ميزة طفيفة في الطاقة. من وجهة نظر هيكلية ، الميثان جذاب. لتحرير تجاويف المحرك ، تحتاج فقط إلى المرور بدورة التبخر - أي ، يتم تحرير المحرك بسهولة أكبر من بقايا المنتج. ونتيجة لذلك ، فإن وقود الميثان مقبول أكثر من وجهة نظر إنشاء محرك قابل لإعادة الاستخدام وطائرة قابلة لإعادة الاستخدام.

غير مكلفة وواسعة الانتشار ومستقرة ومنخفضة السمية. بالمقارنة مع الهيدروجين ، فإنه يحتوي على درجة غليان أعلى ، والاندفاع المحدد المقترن بالأكسجين أعلى من الكيروسين: حوالي 3250-3300 م / ث على الأرض.

برودة لطيفة.
المساوئ. كثافة منخفضة (مرتين أقل من الكيروسين). في ظروف احتراق معينة ، يمكن أن تتحلل مع إطلاق الكربون في المرحلة الصلبة ، مما قد يؤدي إلى انخفاض في الزخم بسبب التدفق على مرحلتين والتدهور الحاد في نظام التبريد في الغرفة بسبب ترسب السخام على جدران COP. في الآونة الأخيرة ، لا يزال NOR و R&D النشطان قيد التنفيذ في مجال تطبيقه (إلى جانب البروبان والغاز الطبيعي) حتى في اتجاه التعديل موجود بالفعل. LRE (على وجه الخصوص ، تم تنفيذ هذا العمل على RD-0120 ).


أو كمثال "جديد" ، محرك Raptor الأمريكي من Space X:


وتشمل هذه أنواع الوقود البروبان والغاز الطبيعي. خصائصها الرئيسية ، باعتبارها قابلة للاحتراق ، قريبة (باستثناء كثافة أعلى ونقطة غليان أعلى) من الأشعة فوق البنفسجية. وهناك نفس المشاكل عند استخدامها.

يتم وضع الهيدروجين -H2 (السائل: LH2) بشكل منفصل بين الوقود.

الكتلة المولية للهيدروجين هي 016 جم / مول أو حوالي 2 جم / مول.
الكثافة (عند نسبة غير محددة) = 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) ؛

اقترح Tsiolkovsky استخدام زوج من LOX-LH2 ، ولكن تم تنفيذه من قبل الآخرين:


من وجهة نظر الديناميكا الحرارية H2 ، هو سائل عمل مثالي لكل من محرك الصاروخ الذي يعمل بالوقود السائل وللتوربينات . مبرد ممتاز ، سواء في حالة سائلة أو غازية. الحقيقة الأخيرة تسمح لنا ألا نخاف بشكل خاص من غليان الهيدروجين في مسار التبريد واستخدام الهيدروجين الذي يتحول إلى غازات لدفع TNA.
يتم تنفيذ مثل هذا المخطط في محرك Aerojet Rocketdyne RL-10 - مجرد محرك أنيق (من وجهة نظر هندسية):


نظيرتنا التناظرية (حتى الأصغر سنًا): RD-0146 (D ، DM) هو محرك صاروخي يعمل بالوقود السائل يعمل بالوقود السائل طوره مكتب تصميم الهندسة الكيميائية في فورونيج.

وهي فعالة بشكل خاص مع فوهة فوهة من مادة "Grauris".

- 3835 /.


. . , «» 2: ( ).
, . . .

.

1. . «» «». - ( ) .



: .


.. () , .


.

2. . . (/ ) . «Falocn 9FT» :


«»:
« » 0 .. .. , .. , ..
« . .. , «»; « ( )

- 12. . , .

.

3. :

(pv/RT) 273,15 : 1,0006 (0,1013 ), 1,0124 (2,0266 ), 1,0644 (10,133 ), 1,134 (20,266 ), 1,277 (40,532 ) ;
- -. (-2) ( ) . - (-2)-.
2 ( , -2) 75% - 25% -, (--). -2 -2 (1418 /) .

, , , , .

4. , , . 2 , 273,15 1013 0,1717 /(*) (7,3 ).
, F2 l2. , . , 285,75 / ;

5. - , III, IV, V VI , . , – (. ).
. , . + 3. , (F, , N, , , Cl, S, ) .

6. . : .
— 5 95 .


.. Gut ( Sehr Gut ), „ “ ( ).
: „ “ / Georg Wilhelm Friedrich Hegel /

Space Shuttle Main Engine (SSME)?



( 1 ) NASA … „ “.
- „“ , -180/181 .

— , /, ( ) ( , ), .

@lozga

.
3-4 „ “ ( , /).

.

( = = 0,378 , = 0,6167 ), 2, ; 86,67 /³; ° 4,618 /(*) 13 ; . 10000 , . „ “.

— .
−259,2 °C (14,16 ).
0,08667 /³ ( −262 °C).
, .

. 1899 .
, — .


. : » " .
- « » . - 7 .

, , .

...
(«»)
-N2H4

..-
=32.05 /
=1.01 /³

.
, «». , .. , .


I */ : .
— , , 1 1 1 / . , 1 = 1 ·/ ² .
: 1 */ =1 ·/ ² */=/.
.


: , .

. S. Krop 0,4 /. Ch. Comstock , 0,006 /. , 8- 0,0013 /. , 0,014-0,030 /. , . , , , , , .

. , (). .

()-H2N-N(CH3)2

. :C2H8N2, . :(CH3)2NNH2
..-
=60,1 /
=0,79±0,01 /³

. - .
.


.
. .
... .


( -200).


, , , .


: . «». .

-.. -50, 50- . .
- Dassault Mirage III ( -) .

.

; ( = ·/ = ·/). ( 9,81 /²)

:
, -, - CH3NHNH2- ( ) .

. - . - , , .

«» «».

, «» , « » (, - ). .



, , Ariane- : Aérospatiale, Matra Marconi Space, Alenia, Spazio, DASA . «» .


, . «» , .
:


. : ( 40 ) .
( 0110, 0162. . - ) ().

«» ,

( , 2, ) . .
- .
- .

():

( ), - . :

26- , , , YouTube. , , . .



() - :


: , .

,