Химические ракетные топлива

93 
Рисунок 3.4 – Зависимость термодинамических характеристик
СТРТ от содержания ПХА 
Повышение J
уд
с увеличением С
пха
обусловлено повышением ко-
эффициента обеспеченности окислительными элементами (α) в топли-
ве. При этом возрастает температура и молярная масса продуктов сго-
рания в камере, а также плотность топлива. Максимальные значения J
уд
и Т
к
реализуются при различных содержаниях ПХА. Это обусловлено 
тем, что J
уд
достигает максимума при α<1 (~80 % ПХА),
Т
к
– при α ≈1,0 (~90 % ПХА, пунктирная линия на рисунке 3.5 соответ-
ствует стехиометрическому соотношению элементов). 
С введением в состав СТРТ металлического горючего, в частно-
сти 
алюминия, 
энергомассовые 
характеристики 
возрастают
(рисунок 3.5). 
Т, К 

94 
Рисунок 3.5 – Зависимость J
уд
от содержания ГСВ и алюминия Al 
Согласно расчетам максимальный термодинамический удельный 
импульс равный 247 с при Р
к
/Р
а
=40/1, соответствует составу:
ПХА=69 %, Al≈21 %, ГСВ на основе бутадиенового каучука≈10 %. 
Плотность этого состава ρ≈1,83 г/см
3
. 
При замене части ПХА на октоген (до25-30 %) удельный импульс 
топлива увеличивается на 4-5 с, а плотность изменяется незначительно, 
так как плотности ПХА и октогена близки. Дальнейшее увеличение 
содержания октогена в топливе на «инертном» ГСВ неэффективно, так 
как наряду с ростом энтальпии уменьшается коэффициент обеспечен-
ности окислительными элементами(α
пха
≈2,25, α
ог
=0,67). В случае ис-
пользования «активного» ГСВ, имеющего окислительные элементы, 
содержание октогена может быть увеличено до 40 %. При этом J
уд
воз-
растает до 255 с, а плотность увеличивается до 1,9 г/см
3
. 
Замена ПХА на ADN, имеющую более высокую энтальпию обра-
зования и удельный объем газов, приводит к повышению J
уд
~ на 10 с. 
При этом плотность несколько уменьшается. 
Дальнейшее увеличение удельного импульса может быть достиг-
нуто за счет замены алюминия на гидроалюминий вследствие умень-
шения массы продуктов сгорания. При этом плотность топлива 
уменьшается. Наиболее эффективно использование гидрида алюминия 
в составах с «активным» ГСВ, в которых массовая доля AlH
3
может 
достигать 25 %. При этом J
уд
увеличивается до 270 с, а плотность со-
ставляет 1,62-1,64 г/см
3
. 
СТРТ для многоступенчатыхМБР в соответствии с критериями 
эффективности принято подразделять на высокоплотные – для нижних 

95 
ступеней и высокоимпульсные – для верхних. Достигнутый уровень 
энергомассовых характеристик для высокоплотных СТРТ составляет 
J
уд
=250-255 с (земной), ρ=1,85-1,90 г/см
3
, а для высокоимпульсных – 
J
уд
=265-275 с, ρ=1,62-1,65 г/см
3
при стандартных условиях. 
Повышение удельного импульса всех классов ракетных топлив 
достигается увеличением давления в камере сгорания. Расчеты пока-
зывают, что зависимость J
уд
(Р
к
) имеет нелинейный характер
(рисунок 3.6).
Рисунок 3.6 – Зависимость J
уд
от давления в камере: 
I – СТРТ без металла,II – СТРТ с металлом, 
III – СТРТ – с гидридом алюминия 
По мере увеличения давления Р
к
прирост J
уд
уменьшается: при 
переходе от 4 до 10 МПа он составляет 9-9,5 %, от 10 до
5 МПа – 3-3,5 % и от 15 до 20 МПа – 2-2,5 %. 
Дальнейшее повышение плотности и удельного импульса СТРТ 
может быть достигнуто увеличением степени его наполненияэнергети-
ческими добавками путем совершенствования его гранулометрическо-
го состава и формы частиц окислителя и металлического горючего, а 
также улучшением реологических свойств ГСВ. 

жүктеу/скачать 1.91 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: