ЧЕМ ЗАПРАВЛЯЮТ РАКЕТЫ?

ЧЕМ ЗАПРАВЛЯЮТ РАКЕТЫ?

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», грант 14.B37.21.0827

РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА (РТ) – это индивидуальные вещества или смеси веществ, используемые в ракетных двигателях различных конструкций для получения тяги и ускорения ракеты посредством энергии химической реакции горения.

жидкие твердыегелеобразные гибридные

ЖИДКИЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА

ОДНОКОМПОНЕНТНЫЕ ДВУХКОМПОНЕНТНЫЕ

ГОРЮЧЕЕ ОКИСЛИТЕЛЬ+

ОДНОКОМПОНЕНТНЫЕ ЖИДКИЕ РК – соединения, в присутствии катализатора и/или при нагревании разлагающиеся с выделением большого количества тепла и газообразных продуктов

3N2H4N2 + 4NH3 + Q

[Fe2O3]

2H2O2 2H2O + O2 + Q

- гидразин

- пероксид водорода

- тринитроглицерин

4C3H5N3O9 12CO2 + 6N2 + O2 + 10H2O + Q

t

t

ДВУХКОМПОНЕНТНЫЕ ЖИДКИЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА

окислители:

- жидкий O2

- H2O2

- конц. HNO3

- NO - N2O4

- жидкий F2

- жидкий Cl2

- тетранитрометан С(NO2)4

- OF2

- СlF3

- NO3F

горючее:

- лигроино-керосиновые и ккеросино-газойлевые нефтяные фракции (Ткип =

150-315 оС) - жидкий H2

- жидкий СH4

- этиловый спирт - N2H4 и его производные

- NH3

- бороводороды BnHn+4, BnHn+6

- боргидриды Me(BH4)n, где Me –

Li, Be, Al

КРИТЕРИИ ПОДБОРА КОМПОНЕНТОВ ЖИДКИХ РТ

- плотность H2 + O2 < NH3 + O2 < керосин + N2O4 < N2H4 + F2

- температура кипения - криогенные (Ткип < 0 oC): H2, O2, NH3, N2H4, F2

- высококипящие (Ткип > 0 oC): H2NN(CH3)2, N2O4

- химическая агрессивность O2 < HNO3 (конц.) < N2O4

- токсичность H2 + F2 H2 + O2

HF – чрезвычайно токсичен

H2O - нетоксично

ОДНОКОМПОНЕНТНЫЕ ЖИДКИЕ РТ

достоинства:- простота конструкции двигателя

недостатки:- невысокая эффективность-токсичность- пожароопасность

ДВУХКОМПОНЕНТНЫЕ ЖИДКИЕ РТ

достоинства:- высокая эффективность

недостатки:- токсичность- пожароопасность- сложность конструкции двигателя

ТВЕРДЫЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА

СМЕСЕВЫЕ

ГОМОГЕННЫЕ ГЕТЕРОГЕННЫЕ

БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ

БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ (ПРЕССОВАННЫЕ) ТВЕРДЫЕ РТ – твердые гомогенные растворы в нелетучем растворителе.

НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗА НИТРОГЛИЦЕРИН+

СМЕСЕВЫЕ (ЛИТЫЕ) ТВЕРДЫЕ РТ - многокомпонентные грубодисперсные смеси, состоящие из окислителя, связующего-горючего и специальных добавок. 

ОКИСЛИТЕЛИ:- NH4ClO4

- KClO4

- NH4NO3

- KNO3

СВЯЗУЮЩЕЕ-ГОЮЧЕЕ:- каучуки- полиуретан- полиэфирные смолы- эпоксидные смолы

ДОБАВКИ:- катализаторы горения- пластификаторы- порошки металлов- отвердители

ГИБРИДНЫЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА - топлива, содержащие горючее в твердом состоянии (в камере сгорания), а окислитель - в жидкой фазе (в отдельной емкости) или наоборот.

 BeH2 - F2 ВеН2 - Н2О2ВеН2 - О2

горючее:

-отвержденные нефтепродукты- N2H4

-полимеры с добавками порошка Al - BeH2

- LiH

окислители:

- HNO3

- N2O4

- H2O2

- FClO3

- ClF3

- О2

- F2

- OF2

ГЕЛЕОБРАЗНЫЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА – однокомпо-нентные или двухкомпонентные жидкие РТ, загущен-ные специальными добавками до состояния консис-тентных жидкостей или упругих гелей.

горючее:

- N2H4 -углеводородное горючее- H2

- CH4

- NH3

загустители:

- соли высокомолекулярных органических кислот (стеараты и пальмитаты)- синтетический каучук- полиизобутилен

окислители:

- F2

- O2 - N2O4 - NH4ClO4 - NH3

- С(NO2)4

- ClF3

ТВЕРДЫЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА

достоинства:-относительная простота- нетоксичность- низкая пожароопасность

недостатки:- невысокая эффективность

ГЕЛЕОБРАЗНЫЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА

достоинства:- высокая эффективность

недостатки:- сложность конструкции двигателя

ГИБРИДНЫЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА

достоинства:- более простоты, чем жидкие РТ- эффективнее твердых РТ и не уступают в этом жидким РТ

недостатки:- пожароопасность

N

NN

NO2N

NO2

NO2

O2NN N

N

NO2

NO2

NO2O2N

O2N

NO2

O2N NO2

NO2

N N

NO2

N NN

N

NN

O2N

O2N

NO2

NO2

N

N

HN

NH2

O2N N

HN NN

NNH

N

N NO2O2N

ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ДОБАВКИ ДЛЯ ТВЕРДЫХ РТ