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.B

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. жидкиетвердыегелеобразныегибридные

ЖИДКИЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА ОДНОКОМПОНЕНТНЫЕДВУХКОМПОНЕНТНЫЕ ГОРЮЧЕЕОКИСЛИТЕЛЬ +

ОДНОКОМПОНЕНТНЫЕ ЖИДКИЕ РК – соединения, в присутствии катализатора и/или при нагревании разлагающиеся с выделением большого количества тепла и газообразных продуктов 3N 2 H 4 N 2 + 4NH 3 + Q [Fe 2 O 3 ] 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 + Q - гидразин - пероксид водорода - тринитроглицерин 4C 3 H 5 N 3 O 9 12CO 2 + 6N 2 + O H 2 O + Q t t

ДВУХКОМПОНЕНТНЫЕ ЖИДКИЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА окислители: - жидкий O 2 - H 2 O 2 - конц. HNO 3 - NO - N 2 O 4 - жидкий F 2 - жидкий Cl 2 - тетранитрометан С(NO 2 ) 4 - OF 2 - СlF 3 - NO 3 F горючее: - лигроино-керосиновые и ккеросино-газойлевые нефтяные фракции (Т кип = о С) - жидкий H 2 - жидкий СH 4 - этиловый спирт - N 2 H 4 и его производные - NH 3 - бороводороды BnH n+4, BnH n+6 - боргидриды Me(BH 4 ) n, где Me – Li, Be, Al

КРИТЕРИИ ПОДБОРА КОМПОНЕНТОВ ЖИДКИХ РТ - плотность H 2 + O 2 < NH 3 + O 2 < керосин + N 2 O 4 < N 2 H 4 + F 2 - температура кипения - криогенные (Т кип < 0 o C): H 2, O 2, NH 3, N 2 H 4, F 2 - высококипящие (Т кип > 0 o C): H 2 NN(CH 3 ) 2, N 2 O 4 - химическая агрессивность O 2 < HNO 3 (конц.) < N 2 O 4 - токсичность H 2 + F 2 H 2 + O 2 HF – чрезвычайно токсичен H 2 O - 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 ГОМОГЕННЫЕГЕТЕРОГЕННЫЕ БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ

БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ (ПРЕССОВАННЫЕ) ТВЕРДЫЕ РТ – твердые гомогенные растворы в нелетучем растворителе. НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗАНИТРОГЛИЦЕРИН + СМЕСЕВЫЕ (ЛИТЫЕ) ТВЕРДЫЕ РТ - многокомпонентные грубодисперсные смеси, состоящие из окислителя, связующего-горючего и специальных добавок. ОКИСЛИТЕЛИ: - NH 4 ClO 4 - KClO 4 - NH 4 NO 3 - KNO 3 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. BeH 2 - F 2 ВеН 2 - Н 2 О 2 ВеН 2 - О 2 горючее: -отвержденные нефтепродукты - N 2 H 4 -полимеры с добавками порошка Al - BeH 2 - LiH окислители: - HNO 3 - N 2 O 4 - H 2 O 2 - FClO 3 - ClF 3 - О 2 - F 2 - OF 2

ГЕЛЕОБРАЗНЫЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА – однокомпо- нентные или двухкомпонентные жидкие РТ, загущен- ные специальными добавками до состояния консис- тентных жидкостей или упругих гелей. горючее: - N 2 H 4 -углеводородное горючее - H 2 - CH 4 - NH 3 загустители: - соли высокомолекулярных органических кислот (стеараты и пальмитаты) - синтетический каучук - полиизобутилен окислители: - F 2 - O 2 - N 2 O 4 - NH 4 ClO 4 - NH 3 - С(NO 2 ) 4 - ClF 3

ТВЕРДЫЕ РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА достоинства: -относительная простота - нетоксичность - низкая пожароопасность недостатки: - невысокая эффектив ность 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

ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ДОБАВКИ ДЛЯ ТВЕРДЫХ РТ