Химические ракетные топлива
Основные применяемые топлива для маршевых
жүктеу/скачать 1.91 Mb. Pdf көрінісі
|
| 2.5.2 Основные применяемые топлива для маршевых
двигателей Для оценки целесообразности применения того или иного окис- лителя или горючего необходимо знать их основные характеристики при различных сочетаниях в топливе. В ЖРТ раздельной подачи бал- листическая эффективность во многом зависит от сочетания и соотно- шения горючего и окислителя. Например, керосин Т-1 эффективно применять в сочетании с жидким кислородом, а гептил с N 2 O 4 . Каждая топливная пара имеет максимальное значение импульса удельной тяги при определенном соотношении компонентов, почти во всех случаях, отличающихся от стехиометрического в сторону мень- шего содержания окислителя. Зависимость равновесного состава и температуры продуктов сгорания от α ок имеет сложный характер, спе- цифичный для каждого определенного состава. Для топлива гептил + азотный тетраоксид такие зависимости для разных давлений в камере представлены на рисунке 2.5. При отсутствии диссоциации молекул продуктов сгорания мак- симум температуры Т должен соответствовать стехиометрическому соотношению α=1,0, однако вследствие диссоциации он смещается в сторону α< 1,0. Точное положение максимума определяется термоди- намическим расчетом. Характерно значительное уменьшение молеку- лярной массы продуктов сгорания при уменьшении α, то есть при уве- личении содержания в смеси продуктов неполного сгорания. В зависимости от назначения ракетного комплекса различны тре- бования к физическим, эксплуатационным и экономическим показате- лям топлив. Так, в случае, когда топливо выбирается для ДУ ракеты военного назначения, требование высокой боеготовности позволяет применять лишь топлива, допускающие хранение заправленной, гото- 57 вой к пуску ракеты. Ракеты-носители, предназначенные для вывода на орбиту искусственных спутников Земли, как правило, запускаются в известный заранее момент времени, и их предстартовая подготовка может быть спланирована так, как это требует применяемое топливо. Рисунок 2.5 – Зависимость средней молекулярной массы и температуры продуктов сгорания для топлива гептил + азотный тетраоксид В этом случае возможно применение криогенного топлива жид- кий водород + жидкий кислород. По требованиям, предъявляемым к энергетическим и эксплуата- ционным характеристикам, ракетные топлива могут быть разбиты на топлива для маршевых двигателей и топлива для вспомогательных ДУ и газогенераторов. В первом случае требуются большие объемы топли- ва, особенно для нижних ступеней, имеющие высокие энергетические характеристики. Для рулевых, корректирующих двигателей и газогене- раторов энергетические возможности топлива не являются опреде- ляющими, но требуются хорошие пусковые свойства и т.п. 58 Для маршевых двигателей в настоящее время применяют крио- генное топливо жидкий водород + жидкий кислород, керосин + жидкий кислород, высококипящее топливо гептил + тетраоксид азота. Таблица 2.5 –ЖРТ для маршевых двигателей Топли- во Плот- ность при 20 С, г/см 3 Температурапродуктовсгора- ния, К Удельныйим- пульс тяги,с Н 2 ж + О 2 ж 0,280 2980 440 Т-1 + О 2 ж 1,020 3690 347 НДМГ + N 2 O 4 1,310 3420 312 Топливо Н 2 ж + О 2 ж имеет наибольшее значение удельного им- пульса, однако исключительно низкая плотность снижает эффектив- ность этого топлива. На рисунке 2.6 показана зависимость удельного импульса и плотности водород-кислородного топлива от коэффициен- та избытка окислителя α Максимальное значение удельного импульса достигается при α=0,55. Водород-кислородное топливо применяется главным образом, начиная со вторых ступеней ракет-носителей. Отри- цательными качествами топлива являются низкая плотность и легкая испаряемость. Однако, успехи, достигнутые в конструировании легких теплоизолированных баков, позволили в значительной мере реализо- вать главное преимущество топлива – высокий удельный импульс. 59 Рисунок 2.6 – Зависимость удельного импульса и плотности водород-кислородного топлива от α Топливо керосин Т-1 + жидкий кислород является основным для маршевых двигателей тяжелых ракет-носителей. Оно отличается дос- тупностью, широкой сырьевой базой для получения составляющих компонентов и используется в основном в нижних ступенях тяжелых ракет-носителей. Топливо НДМГ + АТ (азотный тетраоксид) в отличие от криоген- ных является самовоспламеняющимся, имеет высокие энергетические характеристики и применяется в ДУ баллистических ракет и ракет- носителей. В таблице 2.5 приведены характеристики рассмотренных топлив. Для топлив, имеющих большую плотность, характерно мень- шее значение удельного импульса. Одновременно с увеличением плот- ности топлива снижается относительная масса топливного отсека, это видно из рисунка 2.7. Рисунок 2.7 – Статистическая связь характеристик топлива и двигателя (ρ – плотность топлива, J уд – удельный импульс, α – относительная масса топливного отсека) В качестве перспективного горючего для данных топлив рассмат- ривается метан (Приложение А). жүктеу/скачать 1.91 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|