ракетные топлива

РАКЕТНЫЕ ТОПЛИВА

используют как источник энергии и рабочее тело для создания движущей силы в ракетных двигателях (РД), применяемых в космич., авиац., военной и др. областях техники. В зависимости от назначения и типа РД обычно различают жидкие, гелеобразные, твердые и гибридные Р. т. Энергетич. показатели и эффективность Р. т. характеризуется уд. единичным импульсом Р_уд (отношение тяги двигателя к расходу топлива в единицу времени), который определяется т. наз. теплопроизводительностью Я топлива и термич. кпд двигателя η_t:

Жидкие Р. т. (ЖРТ) подразделяют на одно- и двухком-понентные. Однокомпонентные топлива, не нуждающиеся при сгорании в подаче окислителя извне,-соединения типа гидразина N₂H₄, этиленоксид, H₂O₂ (при нагр. в камере РД распадаются с выделением большого количества теплоты и газообразных продуктов), орг. нитраты (типа метилнитрата, нитроглицерина), низшие нитропарафины — обладают относительно низкими энергетич. свойствами (напр., 100%-ный H₂O₂ имеет H = 2,9 МДж/кг и Р_уд = 145 с); применяют как вспомогат. топлива для систем управления и ориентации летательных аппаратов, приводов турбонасосов РД.

Двухкомпонентные топлива состоят из горючего и окислителя. Горючим служат: лигроино-керосиновые и ке-росино-газойлевые нефтяные фракции (пределы выкипания 150–315 °C), жидкий H₂, CH₄, C₃H₈, спирты (напр., этиловый, фурфуриловый); N₂H₄ и его производные (1,1-диметил- и фенилгидразины и др.); жидкий NH₃, анилин, метил-, диметил- и триметиламины; бороводороды типа В_nH_n+4-дека- и дибораны, дигидробораны В_nH_n+6 типа пентабора-на; металлсодержащие соед. (гомог. системы) — триэтил-алюминий, гидриды МеH₂, борогидриды Ме(BH₄)_n, где Ме-А1, Li, Be; гетерог. суспензии металлов в N₂H₄ и углеводородах. В качестве окислителя, напр., применяют: жидкий O₂, H₂O₂; конц. HNO₃, NO, N₂O₄, тетранитрометан; жидкие F₂ и Cl₂, OF₂, C1F₃, NO₃F. При подаче в камеру сгорания РД эти топлива могут самовоспламеняться (конц. HNO₃ с анилином, N₂O₄ с N₂H₄ и др.); иногда самовоспламенение не происходит (напр., смесь O₂-H₂). При использовании суспензий металлов в горючем, напр. Be в жидком H₂, удается повысить Р_уд; макс. импульс имеют ЖРТ: H₂-F₂, H₂-OF₂ (412 с), H₂-O₂ (391 с).

Гелеобразные Р. т. (ГРТ) — обычно загущенное солями высокомол. орг. кислот или спец. добавками горючее, напр. N₂H₄ либо углеводороды, реже — входящие в состав ЖРТ окислители. Повышение Р_уд достигается добавлением порошков металлов (N₂H₄-Be-O₂ и др.).

Твердые Р.т. (ТРТ), подразделяемые на баллиститные (прессованные — нитроглицериновые пороха) и смесевые (литые), применяют в виде канальных шашек, горящих по внешней либо внутр. поверхности зарядов. Смесевые топлива гетерог. смеси окислителя (как правило, NH₄C1O₄, 60 70%), горючего-связующего (разл. каучуки, напр. бутилкау-чук, нитрильные, полибутадиены, 10–15%), пластификатора (5–10%), металла (порошки Al, Be, Mg и их гидридов, 10–20%), отвердителя (0,5–2,0%) и катализатора горения (0,1–1,0%); Р_уд = 200 с. Осн. преимущества применения перед ЖРТ: отсутствие необходимости предварит. заправки им РД перед стартом и постоянная готовность к нему; относит. простота конструкции и эксплуатации двигателя.

Гибридные Р. т. — системы, содержащие горючее в твердом состоянии (в камере сгорания), а окислитель — в жидкой фазе (в отдельной емкости) или наоборот. Например, горючими могут служить: отвержденные нефтепродукты, N₂H₄, полимеры и их смеси с порошками — Al, Be, BeH₂, LiH₂ или окислителями-HNO₃, N₂O₄, H₂O₂, FC1O₃, C1F₃, O₂, F₂, OF₂. Макс. Р_уд имеют топлива: BeH₂-F₂ (395 с), BeH₂-H₂O₂(375 с), BeH₂-O₂ (371 с).

^{Лит.: Зрелов В.Н., Серегин Е.П., Жидкие ракетные топлива, М., 1975; Паушкин Я.М., Жидкие и твердые химические ракетные топлива, М., 1978; Большаков Г.Ф., Химия и технология компонентов жидкого ракетного топлива, Л., 1983; Химмотология ракетных и реактивных топлив, под ред. А. А. Браткова, М., 1987.}

_{В. Г. Спиркин}