火箭燃料传奇
“......在阳光下没有什么新东西”(Eccliaste 1:9)。
关于燃料,导弹,火箭发动机的编写,写作和写作。
关于燃料火箭发动机的第一批作品之一可以被认为是V.P.的书。 Glushko“液体喷气燃料”,发表于1936
对我来说,这个话题似乎很有趣,与我以前在大学的专业和学习有关,更不用说我年轻后代的“尾随”:“厨师,让我们揉捏它并运行线程,但如果它太懒, 然后我们自己 让我们弄明白。 显然, 来自“林工业”的Lavra Extremes 不要休息。
所以你想要正确炸毁火箭发动机。
“考虑”将在严格的父母控制下一起。 双脚必须完整,陌生人更多。
“开始的关键”...... “我们走吧!” (Yu.A. Gagarin和S.P. Korolev)
无论何种类型的RD(方案,过程的性质)都未用于火箭技术,其预期目的是:通过将存储在RT中的初始能量转换为工作流体射流的动能(Ec)来产生推力(力)。
RD中的Ek喷射射流将转换不同类型的能量(化学,核能,电能)。
对于化学发动机,燃料可以按相态分为:气态,液态,固态,混合型。
部分№1 - 火箭发动机或液体火箭燃料的燃料
火箭发动机化学燃料的分类(通用):
- >术语和缩写.
另外 (TopWar上错误系统的HTML标签,因此剧透和katas必须像这样组织):
特定冲动(Iud).
喷射推力(P或Fp).
燃料组分的化学计量比 (Km0)(更多点击- 化学计量反应期间氧化剂质量与燃料质量之比。
燃料的成分是可燃和不可燃的部分(一般而言).
燃料类型(在一般情况下)。
RD的热能的化学来源通常可以被认为是RT的组分的化学反应。
我将开始使用Km0进行广播。 这是RD的一个非常重要的相关性:燃料可以在RD中燃烧不同(RD中的化学反应不正常 木柴在壁炉里燃烧其中空气用作氧化剂)。 首先,火箭发动机腔室中燃料的燃烧(更确切地说,氧化)是与热量释放的化学氧化反应。 化学反应的过程主要取决于有多少物质(它们的比例)起反应。
如何在保护课程项目,考试或考试时入睡。 /德米特里扎维斯托夫斯基
Km0的值取决于化学元素在化学反应方程的理论形式中可能表现出的化合价。 ЖРТ的例子:АТ+НДМГ.
一个重要的参数是过量氧化剂的系数(符号化希腊语“α”,指数“约”)和Km组分的质量比。
Km =(dm。/ Dt)/(dmg ../ dt),即 氧化剂的质量流量与燃料的质量流量之比。 它特定于每种燃料。 在理想情况下,是氧化剂和燃料的化学计量比,即 表示氧化1 kg燃料需要多少kg氧化剂。 但是,实际值与理想值不同。 实际Km与理想值的比率是过量氧化剂的系数。
通常,αapp。<= 1。 这就是为什么。 依赖关系Tk(αok。)和Isp。(Αok。)是非线性的,对于许多燃料,后者在αok处具有最大值。 不具有化学计量混合比,即最大Iud的价值观与化学计量的氧化剂相比,获得的氧化剂的含量略有减少。 多一点耐心,因为 我无法理解这个概念: 焓。 它在文章和日常生活中都很有用。
简言之,焓是能量。 对于这篇文章来说,重要的是她的两个“化身”:
热力学焓 - 从原始化学元素中形成物质所消耗的能量。 对于由相同分子组成的物质(H.2,“2 等等,它是零。
燃烧焓 - 只有在化学反应的条件下才有意义。 在参考书中,人们可以找到在正常条件下通过实验获得的值。 最常见的可燃物是氧气环境中的完全氧化,氧化剂 - 通过给定的氧化剂氧化氢气。 此外,取决于反应类型,该值可以是正的和负的。
“热力学焓和燃烧焓之和称为物质的总焓。实际上,这个值用于LRE室的热计算。”
ЖРТ的要求:
- 作为电源;
- 用于冷却RD和THA的物质(在此技术开发水平),有时用RT加压罐,为其提供体积(RN罐)等;
- 对于LRE以外的物质,即 在储存,运输,加油,测试,环境安全等方面
- 作为电源;
- 用于冷却RD和THA的物质(在此技术开发水平),有时用RT加压罐,为其提供体积(RN罐)等;
- 对于LRE以外的物质,即 在储存,运输,加油,测试,环境安全等方面
这种等级是相对有条件的,但原则上反映了本质。 我将这些要求命名如下:№1,№2,№3。 有人可以在评论中添加到列表中。
这些要求是一个典型的例子。 “天鹅癌和梭子鱼”在不同的方向“拉”RD的创造者:
#从能源LRE(№1)的角度来看
即 需要得到最大化 宫内节育器。 一般来说,我不会继续用一切来锤头。
对于№1的其他重要参数,我们感兴趣的是R和T(所有指数)。
有必要: 燃烧产物的分子量最小,最大值是比热容。
#从PH设计师(№2)的角度来看:
TC应具有最大密度,特别是在火箭的第一阶段,因为 它们是最庞大的,拥有最强大的滑行道,消耗量很大。 显然,这与第XXUMX号的要求不一致。
#操作任务很重要(#3):
- TC的化学稳定性;
- 易于加油,储存,运输和制造;
- 生态安全(在整个“应用领域”),即毒性,生产和运输成本等。 操作滑行道(爆炸物)时的安全性。
有关详细信息,请参阅“火箭燃料的传奇,硬币的反面”。
我希望没有人睡着了吗? 我有一种感觉,我在和自己说话。 很快就会有酒精,不要断开!
当然,这只是冰山一角。 其他要求也在这里,因为应该寻求共识和不满。 其中一个组件必须具有令人满意的(更好的)冷却器特性,因为 在这种技术水平下,必须冷却CS和喷嘴,以及保护滑行道的关键部分:
在照片中,LRE XLR-99喷嘴:美国50-60 LRE设计的特征清晰可见 - 管状腔:
还需要(通常)使用其中一个组件作为THA涡轮机的工作流体:
对于燃料成分,“饱和蒸汽压力非常重要(这大致是液体在给定温度下开始沸腾的压力)。这个参数极大地影响了泵的设计和罐的重量。”/ S.S。 法卡斯/
一个重要的因素是TC对材料(KM)LRE和储存罐的侵略性。
如果TC非常“有害”(就像某些人一样),那么工程师就必须花钱购买一些特殊措施来保护他们的结构免受燃料侵害。
-自燃 燃料组件如 两面的Janus:有时是必要的,有时候很痛。 还有一个令人讨厌的财产:爆炸性的
对于许多使用导弹(军事或深空)的行业
燃料需要化学稳定,其储存,加油(一般来说,所谓的所有方式:物流)和回收不会引起运营商和环境之间的“头痛”。
一个重要的参数是燃烧产物的毒性。 现在它非常相关。
TC和坦克以及CM的生产成本,满足这些部件的性能(有时是侵略性的):对国家经济的负担,声称“太空驾驶室”的作用。
这些要求有很多,而且通常它们彼此对立。
结论:燃料或其组分必须具有(或拥有):
1。 最大的热量输出,最大的Iud。
2。 密度最大,毒性最小,稳定性和成本低(在生产,物流和处置中)。
3。 燃气常数的最高值或燃烧产物的最低分子量,这将给出Vmax流量和优异的特定推力脉冲。
4。 适中的燃烧温度(不超过4500K),否则一切都会燃烧或燃烧。 不要爆炸。 在某些条件下自燃。
5。 最大燃烧速率。 这将提供COP的最小重量和体积。
6。 最短点火延迟时间 滑行道平稳可靠的发射起着重要作用。
2。 密度最大,毒性最小,稳定性和成本低(在生产,物流和处置中)。
3。 燃气常数的最高值或燃烧产物的最低分子量,这将给出Vmax流量和优异的特定推力脉冲。
4。 适中的燃烧温度(不超过4500K),否则一切都会燃烧或燃烧。 不要爆炸。 在某些条件下自燃。
5。 最大燃烧速率。 这将提供COP的最小重量和体积。
6。 最短点火延迟时间 滑行道平稳可靠的发射起着重要作用。
一大堆问题和要求:粘度,熔化和凝固,沸腾温度,蒸发,蒸气压和汽化潜热等。 等等
妥协在Iud中生动地表现出来:TK高密度(煤油+ LOX)通常用于PH的较低阶段,尽管它们会失去相同的LH2 和LOX,它们又用于PH的上部(“能量”11-25)。
再一次,一对美丽的情侣LH2+ LOX不能用于深空或长期停留在轨道上(Voyager-2,Briz-M上层,国际空间站等)
从Atlas V 541运载火箭的Centaur上层移除GOES-R气象卫星的绝佳时刻(GOES-R航天器分离)
LCT分类 - 最常见的是饱和蒸气压或 三点温度更简单地说,在常压下沸点。
高沸点组分ЖРТ。
化学物质 具有最高工作温度 饱和蒸气压 (我将参考P.NP)由于其结构强度,在火箭的坦克中明显低于坦克中允许的压力水平。
示例:
煤油,UDMH,硝酸。
因此,它们在没有任何特殊操作的情况下存储在冷却罐中。
我个人更喜欢“容器”一词。 虽然它不完全正确,但它接近日常价值。 这就是所谓的。 长寿TC。
低沸点组分ЖРТ。
在这里,RNP接近罐中的最大允许压力(按其强度标准)。 在没有特殊冷却(和/或冷却)措施和返回冷凝水的密封罐中储存是不可能的。 LRE配件和加油/排放管道的相同要求(和问题)。
示例:
氨,丙烷,四氧化二氮。
俄罗斯联邦国防部(俄罗斯联邦的MO)认为低沸点成分 所有其沸点 低于298K 在标准条件下。
在火箭技术的工作温度范围内,低沸点组分通常处于气态。 对于液态低沸点组分的含量,使用特殊的技术设备。
低温成分ЖРТ。
实际上,它是低沸点组分的子类。 即 沸点低于120K的物质。 低温组分包括液化气体:氧气,氢气,氟气等。为了减少蒸发损失并增加密度,可以使用本体状态的低温组分,作为该组分的固相和液相的混合物。
在运输,加油(冷却水箱和高速公路,LRE阀门的隔热等)和排放期间需要采取特殊措施。
它们的临界点温度远低于运行温度。 在密封罐中储存PH是不可能或非常困难的。 典型的氧和氢的代表是液相状态。
此外,我将使用他们的指定LOX和LН的美国风格2 或者LCD和LW。
我们的“帅气”RD-0120(氢氧):
可以看出,它是在外面(阀门,高速公路)完全充满绝缘材料。
据一些专家称,RD-0120生产技术现已在俄罗斯联邦完全丧失。 然而,在其技术的基础上,在同一企业中创建了氧 - 氢发动机RD-0146。
当在COP LRE(智能反应)中找到RT的组件时,它们应分为:
自燃(STK),有限自燃(OSTK)和非自燃TK(NTK)。
STK:当氧化剂和处于液态的燃料接触时,它们点燃(在整个操作压力和温度范围内)。
这大大简化了RD点火系统,但是,如果组件在燃烧室外面遇到(泄漏,事故),就会发生火灾或大女人。 淬火困难。
示例:N204 (四氧化氮)+ MMG(单甲基肼),N204 + N2H4(肼),N2О4+ UDMH和所有氟基燃料。
OSTK:必须采取特别措施来点燃。 非易燃燃料需要点火系统。
示例:煤油+ LOX或LH2+ Lox。
NTK:我认为这里没有评论。 它需要催化剂或恒定点火(或温度和/或压力等)或第三组分。
非常适合运输,储存和防漏。
另一种分离选择是基于LRT的能量特征水平:
*低能量(具有相对较低的比冲量 - 单组分等);
*平均能量(具有平均比冲量 - (02zh)+煤油,N204 + MMG和其他人。);
*高能量(高比冲量:( 02)W +(N2)F,(F2)W +(N2好的和其他人一起。)
*平均能量(具有平均比冲量 - (02zh)+煤油,N204 + MMG和其他人。);
*高能量(高比冲量:( 02)W +(N2)F,(F2)W +(N2好的和其他人一起。)
关于组件的毒性和腐蚀性区分ЖРТ:
*关于无毒和非腐蚀性燃料组件 - (02g)碳氢化合物燃料等;
*关于燃料的有毒和腐蚀活性成分 - MMG,UDMH,尤其是(F2)g。
根据所使用的燃料组分的数量,区分单组分,双组分和三组分控制系统。
在单组分遥控器中,最常使用压力进给。
在卫星,航天器和航天器辅助单组件遥控系统开发的初始阶段,高浓度(80 ... 95%)过氧化氢被用作单组分燃料。
目前,这种辅助推进系统仅用于一些日本PH的阶段定向系统。
对于剩余的辅助单组分DU,过氧化氢被肼“置换”,同时确保比率脉冲增加约30%。
通过产生具有长资源的高可靠性催化剂,特别是Shell-405催化剂,极大地促进了肼在LRE中的广泛使用。
最广泛的人类使用双组分TC,与单组分TC相比,具有更高的能量特性。 但双组分燃料火箭发动机的设计比单组分燃料火箭发动机更复杂。 由于氧化剂罐和燃料的存在,更复杂的管道系统和需要确保所需的燃料成分比(系数Kto)。 在卫星遥控器中,KK和KA经常使用的不是一个而是几个氧化剂和燃料箱,这进一步使双组分遥控管道系统复杂化。
开发中的三个组件RT。 这是一个真正的异国情调。
三组分火箭发动机的射频专利.
这个LRE的计划 .
这种LRE可以归类为多种燃料。
开发了一种三组分燃料(氟+氢+锂)的LRE OKB-456.
双组分燃料由氧化剂和燃料组成。
LRE Bristol Siddeley BSSt.1 Stentor:双组分LRE(H2O2 +煤油)
氧化剂
氧
化学式-O2 (氧气,美国名称Oxygen-OX)。
在LRE中使用液体而不是气态氧 - 液氧(LOX-简单且一切都清楚)。
分子量(对于分子)是32g / mol。 对于准确的爱好者:原子质量(摩尔质量)= 15,99903;
密度= 1,141 g /cm³
沸点= 90,188K(-182,96°C)
在LRE中使用液体而不是气态氧 - 液氧(LOX-简单且一切都清楚)。
分子量(对于分子)是32g / mol。 对于准确的爱好者:原子质量(摩尔质量)= 15,99903;
密度= 1,141 g /cm³
沸点= 90,188K(-182,96°C)
在化学方面,理想的氧化剂。 它被用于美国联邦航空局的第一枚弹道导弹,美国和苏联的副本。 但他的沸点并不适合军方。 所需的工作温度范围为-55°C至+ 55°C(启动时间长,警报时间短)。
腐蚀性非常低。 生产早已掌握,成本很小:低于0,1(在我看来,有时比一升牛奶便宜)。
缺点:
低温 - 必要的冷却和恒定加油,以补偿启动前的损失。 也可以破坏其他TK(煤油):
照片中:煤油加油装置(ZU-2)的快门,在循环图结束前的2分钟执行操作时关闭 由于结冰没有完全关闭。 同时,由于结冰,关于TUA从发射器出口的信号没有通过。 第二天开始举行。
单元油罐车RB液氧从车轮上移除并安装在地基上。
很难用作COP和喷嘴火箭发动机的冷却器。
见。
“氧气应用作为液体火箭发动机相机冷却器效率的分析”,西伯利亚国立航空航天大学的VASYANINA P.Y.,SAMOSHKIN V.M.,以M.F.命名。 列舍特涅夫
现在每个人都在研究使用过冷氧气或氧气处于团状状态的可能性,这种状态是该组分的固相和液相的混合物。 这个景色与Shamora右边海湾中的这个美丽的冰雪浆大致相同:
梦想:而不是H.2关于想象LCD(LOX)。
Scrooping将增加氧化剂的总密度。
冷却(过冷却)BR P-9A的例子:如在火箭氧化剂首先决定采用过冷液体氧,从而减少总的准备时间发射火箭和增加它的准备。
注: 出于某种原因,对于同样的程序,他弯曲(几乎是“chmoril”)Ilona Mask着名作家Dmitry Konanykhin。
见:
在防御意大利面怪物伊洛娜面具一句话。 1的一部分
在防御意大利面怪物伊洛娜面具一句话。 2的一部分
臭氧-O3
分子量= 48 Amu,摩尔质量= 47,998 g / mol
-188°C(85,2 K)的流体密度为1,59(7)g /cm³
在-195,7°С(77,4К)的固体臭氧浓度等于1,73(2)g /cm³
熔点-197,2(2)°С(75,9К)
-188°C(85,2 K)的流体密度为1,59(7)g /cm³
在-195,7°С(77,4К)的固体臭氧浓度等于1,73(2)g /cm³
熔点-197,2(2)°С(75,9К)
很长一段时间,工程师一直与他一起受苦,试图在火箭技术中使用高能量同时使用环保氧化剂。
通过涉及臭氧的燃烧反应释放的总化学能大于对于简单氧的大约四分之一(719 kcal / kg)。 更多的将分别和Jud。 液态臭氧的密度高于液态氧(分别为1,35对1,14 g / cm 3),其沸腾温度较高(分别为-112°C和-183°C)。
而难以逾越的障碍是化学不稳定性和其液体的臭氧分解以O和O2的爆炸,其中有在约2公里/秒爆轰波的速度移动并经3开发破坏性爆轰压力·107达因/ sm2(3兆帕),这使得目前的技术水平不可能使用液态臭氧,但使用稳定的氧 - 臭氧混合物(高达24%臭氧)除外。 与臭氧 - 氢相比,这种混合物的优点还在于氢发动机的更大的比冲量。 迄今为止,这些高效率的电动机作为RD-170,RD-180,RD-191和超频真空马达出子宫内节育器的收到了极限,只有一种可能,与过渡到新的燃料相关联的左增加UI 。
硝酸-HNO3
条件 - 液体在n。
63.012的摩尔质量g / mol(无论我使用什么 摩尔质量 或分子量不改变本质)
密度= 1,513 g /cm³
T. melt = - 41,59°C,T。 kip。= 82,6°C
63.012的摩尔质量g / mol(无论我使用什么 摩尔质量 或分子量不改变本质)
密度= 1,513 g /cm³
T. melt = - 41,59°C,T。 kip。= 82,6°C
HNO3具有高密度,低成本,大批量生产,相当稳定,包括在高温,防火和防爆。 它的主要优点是高沸点的液态氧,因此可以无限期地储存而不需要任何隔热。 HNO硝酸分子3 - 几乎完美的氧化剂。 它包含氮原子和水分子“半”的“镇流器”,并且可以使用两个半氧原子来氧化燃料。 但它不在那里! 硝酸是如此具有侵蚀性,它会不断地与自身发生反应 - 氢原子从一个酸分子中分离出来并与相邻的酸分子结合,形成脆弱但极其化学活性的聚集体。 即使最耐腐蚀等级的不锈钢也会被浓硝酸缓慢破坏(因此,在罐底部形成厚厚的绿色果冻,金属盐的混合物)。 为了降低钢的腐蚀性,在硝酸中加入各种物质;总的来说,0,5%氢氟酸(氢氟酸)使不锈钢的腐蚀速率降低10倍。
为了增加脉冲率,二氧化氮(NO2)。 向酸中加入二氧化氮会使进入氧化剂的水结合,从而降低酸的腐蚀活性,增加溶液的密度,在14%溶解NO时达到最大值2。 美国人将这种浓度用于他们的战斗导弹。
几乎在20年,我们一直在寻找合适的硝酸容器。 选择用于储罐,管道和LRE燃烧室的建筑材料是非常困难的。
可选择在美国选择的氧化剂,含有14%二氧化氮。 而我们的导弹员采取了不同的行动。 有必要不惜一切代价赶上美国,因此苏联品牌的氧化剂 - AK-20和AK-27 - 含有20和27%四氧化物。
一个有趣的事实: 在第一架苏联火箭战斗机BI-1中,硝酸和煤油被用于飞行。
坦克和管道必须由蒙乃尔合金制成:镍和铜的合金,它成为火箭人中非常受欢迎的建筑材料。 苏联卢布几乎是由这种合金制成的95%。
缺点:宽容“恶心”。 腐蚀性活性物质。 具体的冲动不够高。 目前以其纯粹的形式几乎从未使用过。
四氧化氮-AT(N2O4)
摩尔质量= 92,011 g / mol
密度= 1,443 g /cm³
密度= 1,443 g /cm³
“从军用发动机中的硝酸中取出接力棒”。 含有肼,UDMH的saomovosplamene。 低沸点成分,但采取特殊措施可长期保存。
缺点:与HNO相同的废话3但有它的怪癖。 可能会分解成一氧化氮。 有毒。 低比冲动。 经常使用和使用的氧化剂AK-NN。 它是硝酸和四氧化二氮的混合物,有时被称为“红色发烟硝酸”。 数字表示百分比N.2O4.
基本上,这些氧化剂用于LRE用于军事目的和LRE航天器由于它们的特性:长持续时间和自燃。 AT的特征可燃物是UDMH和肼。
氟-F2
原子质量= 18,998403163 a。 e。m。(g / mol)
摩尔质量F2,37,997 g / mol
熔点= 53,53 K(-219,70°C)
沸点= 85,03 K(-188,12°C)
密度(液相),ρ= 1,5127 g /cm³
摩尔质量F2,37,997 g / mol
熔点= 53,53 K(-219,70°C)
沸点= 85,03 K(-188,12°C)
密度(液相),ρ= 1,5127 g /cm³
自1930以来,氟化学开始发展,特别是迅速 - 在2第一次世界大战1939-45期间以及与核工业和火箭技术的需求相关之后。 A. Ampere在1810年提出的名称“Fluorine”(来自希腊语.Phthoros - 毁灭,死亡)仅用于俄语; 在许多国家,采用了这个名称 “氟”。 就化学而言,这是一种优异的氧化剂。 氧化,氧气和水,一般几乎所有东西。 计算表明,在一对F2-Be(铍)-6000阶m / s上可以得到最大理论Iud!
超级? 糟糕,不是“超级”......
敌人不想要这样的氧化剂。极易腐蚀,有毒,与氧化物质接触时容易发生爆炸。 低温。 任何燃烧产物也具有几乎相同的“罪恶”:极具腐蚀性和毒性。
安全说明 氟是有毒的,其在空气中的最大允许浓度约为2·10-4 mg / l,暴露时不超过1 h的最大允许浓度为1,5·10-3mg / l。
使用一对氟+氨的LRE8Д21在4000 m / s的水平上产生特定的脉冲。
对于一对F.2+H2 结果是Iud = 4020 m / s!
麻烦:HF-氟化氢就“排气”了。
这种“精力充沛的发动机”推出后的起始位置?
一堆液态金属和其他化学和有机物质溶解在氢氟酸中!
Н2+ 2F = 2HF,在室温下,以H二聚体形式存在2F2.
在任何方面它都与水混合形成氢氟酸(氢氟酸)。 由于存储的复杂性和燃烧产物的破坏性作用,它在LRE KA中的使用是不现实的。
所有这些都适用于剩余的液态卤素,例如氯。
氟化氢LRE 25 t用于装备火箭助推器的两个阶段 AKC螺旋 应该是开发的 OKB-456 VP Glushko基于花费的LRE 10 t on fluoroammic(F2+ NH3)燃料。
过氧化氢-H2O2.
我在上面提到了单组分燃料。
Walter HWK 109-507:LRE设计简单的优点。 这种燃料的生动例子是过氧化氢。
过氧化氢为奢华的头发“天然”金发和14更多的秘密使用.
Alles:或多或少真正的氧化剂清单已经结束。 专注于HClО4。 作为基于高氯酸的独立氧化剂,它们仅受到关注:一水合物(H2O + ClO4) - 固体结晶物质和二水合物(2NO + HClO4) - 紧密粘稠的液体。 高氯酸(由于Iod本身没有前景),作为氧化剂的添加剂是有意义的,这保证了燃料自燃的可靠性。
氧化剂可分为以下几类:
最终(更常用的)氧化剂清单与真正易燃的氧化剂相结合:
注意:如果要将特定脉冲的一个变体转换为另一个变体,可以使用一个简单的公式:1 m / s = 9,81 with。
相比之下,它们在这里是可燃的。 “堆”.
易燃的
双组分LRT的主要特征是pc / pa = 7 / 0,1 MPa
根据物理化学成分,它们可分为几组:
碳氢化合物可燃。
低分子量碳氢化合物。
简单物质:原子和分子。
对于这个主题,目前只有氢(氢)才具有实际意义。
Na,Mg,Al,Bi,He,Ar,N2,Br2Si,Cl2,我2 和其他人。我不会在这篇文章中考虑。
肼燃料(“stinkers”)。
低分子量碳氢化合物。
简单物质:原子和分子。
对于这个主题,目前只有氢(氢)才具有实际意义。
Na,Mg,Al,Bi,He,Ar,N2,Br2Si,Cl2,我2 和其他人。我不会在这篇文章中考虑。
肼燃料(“stinkers”)。
醒来索尼 - 我们喝酒(С2Н5ОН)。
寻找最佳燃料始于LRE爱好者的发展。 第一种广泛使用的燃料是 酒精(乙基)先用了
苏联导弹Р-1,Р-2,Р-5(“遗产”ФАУ-2)和Vergeltungswaffe-2本身。
相反,溶液75%乙醇(乙醇,乙醇,甲醇,酒精或酒精,通常简称俗称“醇”)是一种具有式C的一元醇2H5OH(经验式C2H6O),另一种选择:CH3-CH2-OH
这种燃料 两个严重的缺点,显然不适合军队:低能耗指标和 人员对这种燃料“中毒”的抵抗力低.
健康生活方式的支持者(烈酒)试图在糠醇的帮助下解决第二个问题。 它有毒,流动,透明,有时呈黄色(至深棕色),随着时间在空气中液体变红。 野蛮人!
化学。 公式:C4H3与2哦,老鼠。 公式:C5H6O2。 令人作呕的sw水。喝不适合。
碳氢化合物组。
煤油
条件式C7,2107H13,2936
液态烃的可燃混合物(来自C.8 到C.15)沸点在150 - 250°C范围内,清澈,无色(或略带黄色),略带油腻感
密度 - 从0,78到0,85 g /cm³(温度20°С);
粘度 - 来自1,2 - 4,5mm²/ s(温度20°С);
闪点从28°С到72°С;
热值 - 43 MJ / kg。
我的观点:写下确切的摩尔质量是没有意义的
液态烃的可燃混合物(来自C.8 到C.15)沸点在150 - 250°C范围内,清澈,无色(或略带黄色),略带油腻感
密度 - 从0,78到0,85 g /cm³(温度20°С);
粘度 - 来自1,2 - 4,5mm²/ s(温度20°С);
闪点从28°С到72°С;
热值 - 43 MJ / kg。
我的观点:写下确切的摩尔质量是没有意义的
煤油是各种碳氢化合物的混合物,因此存在可怕的馏分(化学式中)和“涂污”沸点。 方便的高沸点燃料。 在引擎和 航空。 工会仍在此飞行。 低毒(强烈不建议饮用),稳定。 然而,煤油是危险且不健康的(摄入)。
但有些人对他们一无所知! 卫生部强烈反对!
士兵故事:很有助于摆脱讨厌 Pthirus pubis.
但是,处理时也需要小心: 客机坠毁视频
显着优势:相对便宜,掌握在生产中。 煤油 - 氧气对是第一阶段的理想选择。 它在地面上的特定脉冲是3283 m / s,空3475 m / s。 缺点。 密度相对较低。
美国火箭煤油火箭推进剂-1或精制石油-1
关于 最便宜 是 前.
为了提高密度,太空探索的领导者由Sintine(苏联)和RJ-5(美国)开发。
Sintine合成.
煤油倾向于在高速公路和冷却路径中沉积焦油,这对冷却有负面影响。 在这个他糟糕的属性踏板 Mukhin,Velor @Co.
煤油发动机在苏联最为掌握。
人类理性和工程的杰作我们的“珍珠”RD-170 / 171:
现在这个术语已成为煤油基础上可燃物的更正确的名称 HCG - “碳氢化合物燃料”,因为 来自煤油,在I.Lukasevich和J. Zeh的安全煤油灯中燃烧,UVG使用“离开”非常 很远.
作为一个例子:萘.
事实上,“Roskosmos”dezu给出:
燃料组件被泵入她的坦克后 - 萘基(火箭煤油),液化氧和过氧化氢,空间运输系统将重量超过300吨(取决于PH修改。
低分子量碳氢化合物
甲烷-CH4
摩尔质量:16,04 g / mol
气体密度(0℃)0,7168千克/立方米;
液体(-164,6°C)415 kg /m³
T.fusion = - 182,49°C
T. Kip。= - 161,58°C
气体密度(0℃)0,7168千克/立方米;
液体(-164,6°C)415 kg /m³
T.fusion = - 182,49°C
T. Kip。= - 161,58°C
现在,每个人都被认为是一种有前途的廉价燃料,可替代煤油和氢气。
首席设计师 NPO Energomash 弗拉基米尔·奇瓦诺夫:
- LNG发动机的特定冲量很高,但甲烷燃料密度较低的事实使这一优势得以平衡,因此总量略有能量优势。 从结构的角度来看,甲烷是有吸引力的。 为了释放发动机的空腔,您只需要经历一个蒸发循环 - 也就是说,发动机更容易摆脱残余产品。 因此,从产生可重复使用的发动机和可重复使用的飞机的角度来看,甲烷燃料更可接受。
价格低廉,常见,稳定,毒性低。 与氢气相比,它具有更高的沸点,与氧气配对的比冲量高于煤油:在地面上约为3250-3300 m / s。 好凉爽。
缺点。 密度低(比煤油低两倍)。 在一些燃烧模式中,它可以在固相中与碳分解,这可能由于两相流而导致脉冲下降,并且由于烟灰在CS壁上的沉积而导致腔室中的冷却模式急剧恶化。 最近,在其应用领域(以及丙烷和天然气)中的有源NOR和R&D,即使在改性方向上,也已经存在。 LRE(特别是,这样的工作是在 RD-0120).
已经在2016年度的“Roskosmos”开始开发液化天然气发电厂。
或者以“Kinder Surpeis”为例:Space X American Raptor引擎:
这些燃料包括丙烷和天然气。 它们的主要特征,如可燃物,与HCG密切相关(除了更高的密度和更高的沸点)。 它们的使用也存在同样的问题。
除了可燃物之外 氢-H2 (液体:lh2).
氢的摩尔质量为2 016 g / mol或约2 g / mol。
密度(当n.U.)= 0,0000899(在273 K(0°C))g /cm³
熔点= 14,01K(-259,14°C);
沸点= 20,28K(-252,87°C);
密度(当n.U.)= 0,0000899(在273 K(0°C))g /cm³
熔点= 14,01K(-259,14°C);
沸点= 20,28K(-252,87°C);
使用LOX-LH对2 由齐奥尔科夫斯基提出,但由其他人实施:
就热力学而言2 LRE本身和TNA涡轮机的理想工作体。 优良的冷却器,具有液态和气态。 后一事实使得可以不特别害怕冷却路径中氢的沸腾并且因此使用气化的氢来驱动THA。
该方案在Aerojet Rocketdyne RL-10中实现 - 只是智能(从工程角度来看)引擎:
我们的同行(甚至更好因为 年轻):RD-0146(D,DM)是由沃罗涅日化学自动化设计局开发的无气体液体推进剂火箭发动机。
使用材料“Grauris”的喷嘴喷嘴特别有效。 但还没飞
该TC提供高比率脉冲 - 与氧气3835 m / s配对。
实际使用的是最高的比率。 这些因素引起人们对这种燃料的浓厚兴趣。 环保,在与O接触的“出口”2:水(水蒸气)。 分布式,几乎无限储备。 掌握了生产。 它是无毒的。 然而,在这桶蜂蜜中有很多药膏。
1。 密度极低。 每个人都看到了PH Energia和航天飞机航天飞机的巨大氢气罐。 由于其低密度,它适用于(通常)在LV的上部阶段。
此外,低密度对泵来说是一项艰巨的任务:多级氢泵可确保所需的质量流量而不会产生气穴现象。
出于同样的原因,你必须把所谓的。 增压燃油抽油机(BNAG)立即在油箱内的进气装置后面,以利于主TNA的使用寿命。
而且,用于最佳条件的氢泵需要显着更高的TNA旋转速度。
2。 低温 低温燃料。 在加油之前,必须对油箱和整个路径进行多个小时的冷却(和/或过冷)。 Bucky PH“Falocn 9FT” - 内部视图:
更多关于“惊喜”:
“氢系统中热量和质量交换过程的数学建模”H0P VA GordeevV.P。 Firsov,A.P。 Gnevashev,E.I。 Postoyuk
FSUE“GKNPT他们。 MV Khrunicheva,Salyut; “莫斯科航空学院(国立技术大学)
本文描述了氧气 - 氢超频区块12KRB的储罐和高速公路中的传热和传质过程的主要数学模型。 揭示了LRE中氢供应的异常,并提出了它们的数学描述。 这些模型是在台架和飞行测试期间制定的,这使得可以在其基础上预测各种修改的连续超频单元的参数,并做出必要的技术决策来改进气动液压系统。
低沸点使得难以将其泵入罐中并将该燃料储存在罐和储存器中。
3。 液态氢具有一些气体特性:
压缩系数(pv / RT)与273,15 K:1,0006(0,1013 MPa),1,0124(2,0266 MPa),1,0644(10,133 MPa),1,134(20,266 MPa), 1,277(40,532 MPa);
氢可以处于邻位和对位状态。 正氢(o-H2)具有核自旋的平行(相同符号)取向。 对氢(p-H2) - 反平行。
在正常和高温H2 (正氢,n-Н2)是75%邻位和25%对位修饰的混合物,它们可以相互转化(邻位 - 对位转化)。 转弯的时候哦2 在pn2 释放热量(1418 j / mol).
氢可以处于邻位和对位状态。 正氢(o-H2)具有核自旋的平行(相同符号)取向。 对氢(p-H2) - 反平行。
在正常和高温H2 (正氢,n-Н2)是75%邻位和25%对位修饰的混合物,它们可以相互转化(邻位 - 对位转化)。 转弯的时候哦2 在pn2 释放热量(1418 j / mol).
这在公路设计,LRE,THA,工作循环图,尤其是泵方面都存在额外的困难。
4。 氢气比其他气体更快,通过空间传播,穿过小孔,在高温下相对容易地穿透钢和其他材料。 ^ h2g 具有高导热率,当273,15 K和1013 hPa 0,1717 W /(m * K)(相对于空气为7,3)时相等。
在低温下处于正常状态的氢是无效的,在没有加热的情况下它仅与F反应2 并且在cl2。 与金属相比,氢与非金属的相互作用更活跃。 它几乎不可逆地与氧气反应,形成水,释放出285,75 MJ / mol的热量;
5。 对于碱金属和碱土金属,周期系统的III,IV,V和VI族元素,以及金属间化合物,氢形成氢化物。 氢将许多金属的氧化物和卤化物还原为金属,不饱和烃变为饱和烃(参见 氢化).
氢很容易放弃它的电子。 在溶液中,它以许多化合物的质子形式分离,产生其酸性。 在水溶液中,H +与水分子形成羟鎓离子H.3A.作为各种化合物分子的一部分,氢倾向于与许多电负性元素(F,O,N,C,B,Cl,S,P)形成氢键。
6。 火灾和爆炸性。 你不能rassusolivat:每个人都知道爆炸性混合物。
氢与空气的混合物从任何浓度的最轻微的火花中爆炸 - 从5到95百分比。
从而 有氢和肠(甚至 非常好),同时“头痛”(甚至是剧烈头痛)。
辩证法的第一定律:“团结与对立的斗争”/格奥尔格·威廉·弗里德里希黑格尔/
令人印象深刻的航天飞机主机(SSME)?
现在估计它的成本!
也许,在看到这一点并考虑成本(将1公斤投入PN轨道的成本后,立法者和那些特别指导美国预算和美国国家航空航天局的人......决定“很好,就在图中”。
我理解它们 - 在联盟号RN上它既便宜又安全,使用RD-180 / 181消除了美国RN的许多问题,并大大节省了纳税人在世界上最富裕国家的钱。
最好的火箭发动机是这样一种发动机,你可以生产/购买,同时它将有一个在所需范围内的载荷(不是太大或太小)并且它的价格会如此有效(特定的冲量,燃烧室中的压力)对你来说不会变得太沉重。 / Philip Terekhov @ lozga
美国最熟悉的氢发动机。
现在我们定位于“氢气俱乐部”(欧洲,日本和中国/印度之后)的3-4位置。
分别提到固体和金属氢。
固体氢在六方晶格中结晶(a = = 0,378 nm,c = 0,6167 nm),在H分子所在的节点中2相互作用的弱分子间力; 密度86,67 kg /m³; C°4,618 J /(mol * K)在13 K; 介质。 在高于10000 MPa的压力下,预期会发生相变,形成由原子构成并具有金属性质的结构。 从理论上预测了超导“金属氢”的可能性。
固态氢是氢的固态。
熔点-259,2°C(14,16 K)。
密度0,08667 g /cm³(-262°C)。
白色雪状物质,六角形syngony晶体。
熔点-259,2°C(14,16 K)。
密度0,08667 g /cm³(-262°C)。
白色雪状物质,六角形syngony晶体。
苏格兰化学家J. Dewar首次在1899中获得固态氢。 为此,他使用了基于效果的再生冷却机 JT.
麻烦他。 他经常迷路: “科学家已经失去了世界上唯一的金属氢样品”。 这是可以理解的:从分子中获得立方体:6х6х6 只是“巨型”卷 - 现在,“重新填充”火箭。 出于某种原因,它提醒了我 “Nanotank Chubais”。 这个纳米奇迹已经找不到7年或更长时间了。
当我离开幕后时,Anamason,反物质,亚稳态氦。
...
肼燃料(“Stinkers”)
肼N2H4
NU的条件 - 无色液体
摩尔质量= 32.05 g / mol
密度= 1.01 g /cm³
很常见的燃料。
它被存储了很长时间,它被“爱”了。 它广泛用于航天器和ICBM / SLBM的远程控制,其持续时间至关重要。
在H * s / kg的维度上,我被Iud尴尬地回答:这个名称被军方“爱”了。
牛顿是一个派生单位,基于 牛顿第二定律 它被定义为在1秒内以力的方向改变身体速度的力,每1 m / s的质量为1 kg。 因此,1 H = 1 kg·m / s2.
因此:1 N * s / kg = 1 kg·m / s2* s / kg = m / s。
掌握了生产。
缺点:有毒,有臭味。
对于人类,未确定肼的毒性程度。 根据S. Krop的计算,0,4 mg / l应被视为危险浓度。 CH。 Comstock与员工认为,最大允许浓度不应超过0,006 mg / l。 根据后来的美国数据,该浓度在8小时暴露时降至0,0013 mg / l。 重要的是同时注意到人体中肼的嗅觉阈值显着超过指示的数量并且等于0,014-0,030 mg / l。 在这方面必不可少的是,许多肼基衍生物的特征气味仅在与它们接触的最初几分钟内感觉到。 随后,由于嗅觉器官的适应性,这种感觉消失,并且没有注意到的人可以在含有有毒浓度的物质的感染气氛中停留很长时间。
肼蒸气在绝热压缩期间爆炸。 它易于分解,但是,它可以用作低推力火箭发动机(LPDMT)的单燃料。 由于生产的发展在美国比较常见。
不对称二甲基肼(UDMH)-H2NN(CH3)2
Хим. формула:C2H8N2,Рац. формула:(CH3)2NNH2
NU的条件 - 液体
摩尔质量= 60,1 g / mol
密度= 0,79±0,01 g /cm³
NU的条件 - 液体
摩尔质量= 60,1 g / mol
密度= 0,79±0,01 g /cm³
由于其耐用性,广泛用于军用发动机。 随着技术ampulyatsii的发展 - 几乎所有的问题都消失了(除了处置和事故津贴)。
与肼相比,它具有更高的冲动力。
密度和比冲量与主要氧化剂低于煤油与相同的氧化剂。 用硝酸氧化剂自燃。 掌握在苏联的生产。
最喜欢的燃料 格鲁什科。 不是我的OZK和周围野生动物最喜欢的燃料。
我可以写一篇关于它讨厌的属性的文章(基于C-200防空系统的操作)。
它通常与LRE MBR,SLBM,KA和我们的Proton- *上的硝酸氧化剂一起使用。
缺点:毒性极大。 同样的“臭鼬”,就像“臭鼬”的其余部分一样。 比煤油贵一个数量级。
肼是非常有毒的
为了增加密度,通常使用与肼的混合物,即所谓的肼。 aerosin-50,其中50是UDMH的百分比。 在苏联更常见。
而在法国战斗机轰炸机的喷气发动机中 达索幻影III (我推荐一个好的视频)UDMH被用作传统燃料的活化添加剂。
关于肼燃料。
比推力等于推力与重量燃料消耗的比率; 在这种情况下,以秒为单位测量(s = N·s / N = kgf·s / kgf)。 要将重量比重转换为质量,必须乘以重力加速度(约等于9,81 m /s²)
幕后留下:
苯胺,甲基,二甲基和三甲基胺和CH3NHNH2- 甲基肼(又名单甲基肼或庚基)等
它们并不常见。 易燃肼组的主要优点是使用高沸点氧化剂时可长期保留。 与它们一起使用是非常令人不愉快的有毒可燃物,侵蚀性氧化剂,有毒的燃烧产物。
用专业术语来说,这些燃料被称为“臭”或“臭”。
可以高度自信地说,如果LV上有“臭”发动机, 然后“结婚前”她是一种战斗导弹(洲际弹道导弹,SLBM或防空导弹 - 这种情况已经很少见)。 服务化学,军队和公民。
也许唯一的例外是阿丽亚娜PH--合作社的创立:Aérospatiale,Matra Marconi Space,Alenia,Spazio,DASA等。
军方几乎都改用固体推进剂火箭发动机,操作起来更方便。 太空计划中有臭味燃料的利基已经缩小到航天器遥控器的使用范围,在那里需要长期存储而没有任何特殊的材料或能源成本。
或许可以用图形表达简要概述:
火箭男子正积极使用甲烷。 没有特别的操作困难:它可以在腔室内提供良好的压力增加(最高可达 40МPa)并获得良好的表现。
(РД0110МД,РД0162。 甲烷项目。 透视可重复使用的运载火箭)和其他天然气(LNG)。
在其他方向改善LRE的特性(可燃金属化,使用何2,acetam等)我稍后会写。 如果有兴趣的话。
利用自由基的效果是一个很好的视角。
爆炸燃烧是期待已久的火星跳跃的机会。
爆炸燃烧是期待已久的火星跳跃的机会。
后记:
一般来说,所有导弹发射器(NTK除外)以及试图在家中制造它们都是非常危险的。 我建议仔细阅读:26岁的两个孩子的父亲克里斯·蒙格决定按照指示在家中准备火箭燃料。 他在炉子上的平底锅上煮熟的混合物按预期爆炸了。 结果,该男子接受了大量烧伤,并在医院度过了五天。
所有带有这些化学成分的家庭(车库)操作都非常危险,有时甚至是非法的。 如果没有OZK和防毒面具,最好不要接近泄漏的地方:
与溢出的汞一样:致电紧急情况部,他们将很快到达,他们将专业地选择一切。
谢谢所有能够忍受这一切的人。
РџРμСЂРІРѕРёСЃС,очники:
Kachur P. I.,Glushko A.V.“Valentin Glushko。火箭发动机和太空系统设计师”,2008。
GG Gahun“液体火箭发动机的设计和设计”,莫斯科,“机械工程,1989。
增加液体火箭发动机比冲的可能性
当氦SA加入燃烧室时。 Orlin MGTU他们。 NE 鲍曼,莫斯科
M.S.Shehter。 “火箭发动机的燃料和工作体”,机械工程“1976
Zavistovsky D. I.“关于火箭发动机的对话”。
Phillip Terekhov @lozga(www.geektimes.ru)。
“燃料类型及其特性。燃料是用于产生热量的可燃物质。燃料成分燃料部分是碳C-氢H-硫。” - Oksana Kaseeva
Fakas SS“LPRE的基础。工作机构”
使用来自网站的照片和视频材料:
电视演播室Roscosmos
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.transavtotsisterna.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.transavtotsisterna.rf
www.ec.europa.eu
www.mil.ru
www.kbkha.ru
www.naukarus.com
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