În general, încălzirea fluidului de lucru este prezentă ca o componentă a procesului de lucru al motorului cu rachetă termică. Și prezența unei surse de căldură - un încălzitor este formal necesar (într-un caz particular, puterea sa termică poate fi zero). Tipul său poate fi caracterizat de tipul de energie transferată la căldură. Astfel obținem indicarea clasificării prin care motoarele de rachetă cu energie termică medie transformată în energie termică a corpului de lucru pentru a cădea în electrice nucleare (ris.10.1.) Și chimice (Figura 13.1, nivelul 2).
Schema, proiectarea și parametrii realizabili ai unui motor cu rachetă pe combustibilul chimic sunt în mare parte determinate de starea agregată a combustibilului cu rachete. Motoarele rachete cu combustibil chimic (în literatura străină, uneori numite motoare cu rachete chimice) sunt împărțite în funcție de această trăsătură în:
motoare cu rachete de lichid - LPRE, ale căror componente de combustibil în stare de depozitare la bord - lichid (Figura 13.1, nivel 3, fotografie, fotografie),
rachete cu combustibil solid - RDTT (figura 1.7, 9.4, fotografie, fotografie),
motoarele cu rachete hibride - motoare turbojet, ale căror componente de combustibil sunt la bord în diferite stări agregate (Figura 11.2).
Un semn evident al clasificării motoarelor pe combustibilul chimic este numărul componentelor combustibilului rachetă.
De exemplu, LPRE pentru combustibilul monocomponent sau bicomponent, turbofan pe combustibilul cu trei componente (în terminologie străină - pe combustibil triploid) (Figura 13.1, nivelul 4).
Prin proiectare caracteristici pot clasificarea motor racheta cu coloane de ordinul zecilor de alocare, dar principalele diferențe în performanța circuitului de alimentare cu componente funcție obiectiv definit în camera de ardere. Cea mai caracteristică clasificare este LPRE.
Clasificarea combustibililor rachetelor.
RT sunt împărțite în substanțe solide și lichide. Combustibilii rachete solizi au o serie de avantaje față de combustibilii lichizi, sunt depozitați mult timp, nu afectează carcasa rachetei, nu reprezintă o amenințare pentru personalul care lucrează cu racheta, din cauza toxicității reduse.
Cu toate acestea, natura explozivă a arderii lor creează dificultăți în aplicarea lor.
Combustibilii rachete solizi includ pulberile balistice și cordite pe bază de nitroceluloză.
Motorul cu reacție lichidă, ideea creării căruia aparține lui KE Tsiolkovsky, este cea mai comună în cosmonautică.
Liquid RT poate fi monocomponent și bicomponent (oxidant și combustibil).
Oxidatorii includ acidul azotic și oxizii de azot (dioxid, tetroxid), peroxid de hidrogen, oxigen lichid, fluor și compușii săi.
Ca combustibil se utilizează kerosen, hidrogen lichid, hidrazine. Cel mai des folosit hidrazină și dimetilhidrazină asimetrică (NDMG).
Substanțele care fac parte din RT lichid au o agresivitate și o toxicitate ridicată la om. Prin urmare, înainte ca serviciul medical să reprezinte problema efectuării unor măsuri preventive de protecție a personalului împotriva otrăvirii acute și cronice a CMT, organizarea asistenței medicale de urgență în caz de leziuni.
În acest sens, și de a studia patogeneza, leziunile clinice, mijloacele dezvoltate de ajutor de urgență și tratamentul infectate, sunt produse de îngrijire a pielii și a sistemului respirator, instalat MPC diferite CRT și standardele de igienă necesare.
Rachetele de rapel și sistemele de propulsie ale diferitelor vehicule spațiale reprezintă zona preferată de aplicare a LPRE.
Următoarele sunt avantajele LPRE:
Cel mai înalt impuls specific în clasa motorului rachetă chimice (peste 4500 m / s pentru o pereche de oxigen-hidrogen, oxigen-gaz lampant pentru - 3 500 m / s).
Controlul tracțiunii: Prin reglarea consumului de carburant, este posibilă modificarea tracțiunii într-un interval mare și oprirea completă a motorului, apoi repornirea acestuia. Acest lucru este necesar atunci când manevrați dispozitivul în spațiul cosmic.
Când creați o rachete de mari dimensiuni, de exemplu, operatorii de transport care aduc pe orbită sarcini multi-tone, utilizați LRE atinge un avantaj in greutate de peste motoare cu combustibil solid (SRM). În primul rând, din cauza unui anumit impuls mai mare, și în al doilea rând datorită faptului că racheta cu combustibil lichid conținut în rezervoare separate, din care este alimentat în camera de ardere cu ajutorul pompelor. Datorită acestui fapt, presiunea în rezervoare este substanțial (de zece ori) mai mică decât în camera de ardere, iar rezervoarele în sine sunt făcute cu pereți subțiri și relativ ușoare. Rezervorul de combustibil este un propulsor solid și camera de ardere, simultan, și trebuie să reziste la presiune ridicată (zeci de atmosfere), iar acest lucru atrage după sine o creștere a greutății sale. Cu cât mai mare volumul de combustibil în racheta, cu atât mai mare dimensiunea containerelor pentru al stoca, și cu atât mai mare impactul, avantajul de greutate al LRE comparativ cu SRM, și vice-versa pentru unitatea de rachete mici prezență turbopompe negates acest avantaj.
motor rachetă și racheta pe baza sa este mult mai dificil aranjate și sunt mai scumpe decât un combustibil solid echivalent în caracteristici (în ciuda faptului că 1 kg de combustibil lichid este de câteva ori mai ieftin solid). Transportul trebuie rachetă cu combustibil lichid cu mare precauție, și tehnologia pentru ao pregăti pentru start-up mai complicat, intensiv forța de muncă și necesită mai mult timp (în special atunci când se utilizează gazele lichefiate ca componente combustibile), așa că preferința militară de rachete, în prezent, este motoarele cu combustibil solid, din cauza lor mai mult fiabilitate ridicată, mobilitate și pregătire pentru luptă.
Componentele combustibilului lichid cu greutate zero se deplasează necontrolat în spațiul rezervoarelor. Pentru depunerea lor trebuie să se aplice măsuri speciale, de exemplu, pentru a include motoare auxiliare care funcționează pe combustibili solizi sau pe gaz.
În prezent, motoarele de rachetă chimice (inclusiv pentru LRE) a atins limita capacității de combustibil de energie, și, prin urmare, se prevede, teoretic, posibilitatea unei creșteri substanțiale în impulsul lor specific, iar acest lucru limitează capacitatea tehnologiei rachetelor, bazată pe utilizarea motoarelor chimice, stăpânit deja două direcții :
Zboruri spațiale în spațiul apropiat de Pământ (atât cu echipaj uman cât și fără pilot).
Explorarea cosmosului din sistemul solar folosind dispozitive automate (Voyager, Galileo).
Alegerea componentelor combustibilului este una dintre cele mai importante soluții în proiectarea LPRE, care predetermină multe detalii ale designului motorului și ale soluțiilor tehnice ulterioare. Prin urmare, alegerea de combustibil pentru motorul racheta se face cu luarea în considerare pe deplin a scopului și motorul rachetă pe care este montat, condițiile de funcționare, tehnologii de producție, depozitare, transport la locul de lansare, și așa mai departe. N.
Unul dintre cei mai importanți indicatori ai componentelor de amestec este impulsul specific, care este deosebit de important atunci când proiectarea rachetelor spațiale, din cauza aceasta, în cel mai înalt grad gr./gr de combustibil și o sarcină utilă depinde, în consecință, mărimea și greutatea întregului vehicul (a se vedea Formula lui Tsiolkovsky), care, dacă valoarea impulsului specific nu este suficient de mare, se poate dovedi a fi nerealistă. Tabelul 1 prezintă principalele caracteristici ale unor combinații de componente de combustibil lichid.
Pe lângă impulsul specific în selectarea componentelor combustibililor, alți parametri ai proprietăților combustibilului pot juca un rol decisiv, incluzând:
Densitatea care afectează mărimea rezervoarelor componente. După cum urmează din tabel. 1, hidrogenul este combustibil, cu cel mai mare impuls specific (cu orice oxidant), dar are o densitate extrem de scăzută. Prin urmare, prima (cea mai mare) vehicule de lansare etapă folosesc de obicei altele (mai puțin eficient, dar mai dens) combustibili, de exemplu, kerosen, reducând astfel dimensiunile primei etape a acceptabil. Exemple de astfel de „tactici“ sunt racheta Saturn 5, prima etapă utilizează componente care oxigen / petrol lampant, iar etapa 2 si 3 - oxigenul / hidrogen și sistemul Space Shuttle în care un rapel cu combustibil solid utilizat ca prima etapă.
Punctul de fierbere, care poate impune restricții grave asupra condițiilor de funcționare ale rachetei. Conform acestui indicator, componentele combustibilului lichid sunt împărțite în temperaturi criogenice - refrigerate până la temperaturi extrem de scăzute gaze lichefiate și lichide cu punct de fierbere mai mare de 0 ° C.
Componentele criogenică nu pot fi stocate pentru o lungă perioadă de timp, și să fie transportate pe distanțe lungi, astfel încât acestea trebuie să fie (cel puțin muia) pe anumite industrii mari consumatoare de energie în imediata vecinătate a site-ului de lansare, ceea ce face ca lansatorul în întregime imobil. În plus, componentele criogenice au și alte proprietăți fizice care necesită cerințe suplimentare pentru utilizarea lor. De exemplu, prezența unor cantități chiar mici de apă sau vapori de apă în containerele cu gaze lichefiate duce la formarea de cristale de gheață foarte dure care sunt în contact cu sistemul de combustibil al actului rachetelor din partea ei ca abraziv și poate provoca un accident grav. În timpul lungi ore de pregătire pentru rachete de lansare pe îngheață cantități mari de îngheț, transformându-se în gheață, și căderea pieselor sale de la o înălțime mare este un pericol pentru personalul implicat în pregătirea, precum și racheta în sine și echipamente de lansare. gaze lichefiate după racheta alimentând le începe să se evapore și înainte de începerea ei trebuie să fie completate în mod continuu printr-un sistem special de alimentare. Excesul de gaz produs prin evaporarea componentelor trebuie să fie eliminate, astfel încât agentul de oxidare nu este amestecat cu combustibil, formând un amestec exploziv.
Fierberea componente este mult mai convenabil pentru transport, depozitare și operare cu ei, astfel încât în anii '50 ai secolului XX, au înlocuit componentele criogenice ale câmpului de rachete militare. În viitor, acest domeniu a început din ce în ce mai mult să se ocupe de combustibilii solizi. Cu toate acestea, atunci când se creează un spațiu purtători de combustibil criogenic păstrează încă poziția lor datorită eficienței energetice ridicate, și de a efectua manevre în spațiu atunci când combustibilul trebuie să fie menținute în rezervoare timp de luni sau chiar ani, componente punct de fierbere ridicat sunt cele mai potrivite. O ilustrare a unei astfel de „diviziune a muncii“ poate servi ca un motor racheta implicate în proiect Apollo: toate cele trei etape ale rachetei purtătoare Saturn 5 utilizate componente criogenice si motoare de nave spațiale lunar, concepute pentru a corecta traiectoria pentru manevrele în orbita lunară - fierbere nesimetric dimetil hidrazină și diazot diazot.
Agresiunea chimică. Această calitate este posedată de toți oxidanții. Prin urmare, prezența în rezervoare, oxidantul destinate, chiar și cantități mici de substanțe organice (de exemplu, grăsimi, lăsat în urmă de degete umane) pot provoca un incendiu, în urma cărora se pot aprinde materialul din rezervor (aluminiu, magneziu, titan și fier foarte viguros arde în mediu oxidant rachetă ). Datorită oxidanți agresivi nu sunt utilizate în general ca agenți de răcire în sistemele de răcire cu LRE gazeificatoarele turbopompei și pentru a reduce sarcina termică a fluidului de lucru turbina devine suprasaturate cu combustibil și oxidant nu sunt. La temperaturi scăzute, oxigenul lichid este, probabil, cel mai sigur, deoarece oxidant oxidanți alternativi, cum ar fi tetroxid diazot sau acid azotic concentrat reacționează cu metale și, deși acestea sunt oxidanți punct de fierbere ridicat, care poate fi lung păstrată la temperatura normală, serviciul Tancurile în care sunt amplasate sunt limitate.
componente combustibile a toxicității și a produselor de combustie este o limitare serioasă a utilizării lor. De exemplu, fluor, după cum urmează din Tabelul 1. ca agent de oxidare, mai eficient decât oxigenul, totuși asociat cu hidrogen, formează acid fluorhidric - substanță foarte toxică și agresiv, și eliberarea de câteva sute, mai multe tone de astfel de produse de ardere în atmosferă în timpul pornirii unei rachete de mare, în sine, este un important de om o catastrofă, chiar și cu un început de succes. Iar în cazul unui accident și deversare a cantității de substanță, prejudiciul nu este incalculabil. Prin urmare, fluorul nu este utilizat ca component de combustibil. Ele sunt toxice și azot tetraoxid, acid azotic, dimetilhidrazină asimetric. preferat în mod curent (din punct de vedere ecologic) agentul de oxidare este oxigen și combustibil - hidrogen, urmată de parafină.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: