Nədən raket yanacağı. Raket yanacağı (RT)

Raket yanacağı, raketi müəyyən bir istiqamətdə hərəkət etdirmək və təkan yaratmaq üçün raket mühərrikinin güc maddələrinin tərkib hissəsidir. Raket texnologiyasının inkişafı ilə yeni növlərin inkişafı gəlir raket mühərrikləri məsələn, nüvə raket mühərriki və ya ion və s. Raket yanacağı kimyəvi (maye və bərk), nüvə, termonüvə ola bilər.

Maye yanacaq oksidləşdirici və itələyiciyə bölünür. Bu komponentlər müxtəlif tanklarda maye vəziyyətdə raketdədir. Qarışdırma yanma kamerasında, adətən, enjektorlar vasitəsilə baş verir. Təzyiq turbonasos və ya yerdəyişmə sisteminin işləməsi ilə yaradılır. Həmçinin, yanacaq komponentləri raket mühərrikinin başlığını soyutmaq üçün istifadə olunur.

Eyni maddənin həm oksidləşdirici, həm də azaldıcı agent olduğu sözdə raket monopropellantları da istifadə olunur. Raket mühərriki monopropellantla işlədikdə, özünü oksidləşmə-özünü sağaltma kimyəvi reaksiyası baş verir və ya mühərrik yalnız monopropellant maddəsinin, məsələn, maye vəziyyətdən qaz halına keçidi hesabına işləyir.

Bərk raket yanacağı da oksidləşdirici və yanacaqdan ibarətdir, lakin onlar bərk maddələrin qarışığındadırlar.

Qruplar

Raket yanacağını kifayət qədər şərti dərəcədə müxtəlif qruplara bölmək olar; Əsas qruplar adətən aşağıdakı kimi hesab olunur:

• Elektroreaktiv: elektrik və işçi mayeləri.
• Nüvə: nüvə parçalanması, birləşmə, izotopların parçalanması.
• Kimyəvi: kimyəvi reaksiyalar, sərbəst radikalların rekombinasiya reaksiyaları.
• Fiziki: sıxılmış qazların potensial enerjisi.

Növlər

• Möhkəm .
  • Nitrogliserin, dinitroglikol və digər uçucu olmayan həlledicilər
  • Metalların karbidləri, nitridləri, azidləri və amidləri

• Maye:
  • qeyri-simmetrik dimetilhidrazin ( UDMH, heptil)

• Peroksidlər, superoksidlər və qeyri-üzvi ozonidlər
• üzvi nitro birləşmələri və azot turşusunun efirləri (alkil nitratlar)
• dinitrogen tetroksid ( AT, Amil)

• gel kimi.
• hibrid.

• Elektro üçün işçi orqanlar reaktiv mühərriklər.

Kosmik raketlər və nəqliyyat vasitələri üçün yanacaq

Kosmik gəmiləri yer atmosferindən çıxarmaq və orbital sürətlərə çatmaq böyük enerji xərcləri tələb edir. Hazırda istifadə olunan yanacaqlar və raketlərin struktur materialları başlanğıcda və orbitdə 30:1-dən yaxşı olmayan kütlə nisbətini təmin edir. Buna görə də kütlə kosmik raket başlanğıcda yüzlərlə və hətta minlərlə tondur. Belə bir kütlənin buraxılış meydançasından qaldırılması mühərriklərdən daha yüksək reaktiv zərbə tələb edir. Buna görə də, raketlərin birinci mərhələsinin yanacağı üçün əsas tələb, məqbul mühərrik ölçüləri və yanacaq ehtiyatları ilə əhəmiyyətli bir təkan yaratmaq qabiliyyətidir. İtki xüsusi impuls və yanacaq kütləsi axını ilə düz mütənasibdir. Bunlar. orbitə bərabər yük qoymaq üçün yüksək xüsusi impulslu daha az yanacaq tələb olunur. Xüsusi impuls yanma məhsullarının molekulyar çəkisi ilə tərs mütənasibdir, bu da yüksək performanslı yanacağın aşağı sıxlığı və müvafiq olaraq mühərrik və yanacaq sisteminin strukturunun əhəmiyyətli həcmi və çəkisi deməkdir. Buna görə də, yanacaqları seçərkən, strukturun çəkisi ilə yanacağın çəkisi arasında bir kompromis axtarılır. Bu seçimin bir ucunda ən yüksək xüsusi impuls və aşağı sıxlığa malik hidrogen + oksigen yanacaq cütü var. Digər ucunda aşağı spesifik impulslu, lakin yüksək sıxlığa malik ammonium perklorata əsaslanan bərk yanacaq var.

Yanacağın dartma imkanlarına əlavə olaraq, digər amillər də nəzərə alınır. Bəzi yanacaqların yanmasının qeyri-sabitliyi tez-tez mühərrik partlayışlarına səbəb olurdu. Bəzi yanacaqların yüksək yanma temperaturu mühərriklərin dizaynına, materiallarına və texnologiyasına artan tələblər qoydu. Kriogen yanacaqlar istilik izolyasiyası ilə raketi ağırlaşdırdı, soyuğa davamlı materialların seçilməsini çətinləşdirdi, mürəkkəb dizayn və inkişaf etdirdi. Buna görə də, kosmik əsrin başlanğıcında qeyri-simmetrik dimetilhidrazin (UDMH) kimi əldə etmək, saxlamaq və istifadə etmək asan yanacaqlar geniş yayılmışdır. Eyni zamanda, olduqca məqbul dartma xüsusiyyətlərinə sahib idi, buna görə də dövrümüzdə olduqca geniş istifadə olunur.

Texniki amillərlə yanaşı, iqtisadi, tarixi və sosial amillər də vacibdir. Kriogen yanacaqlar maye oksigen və hidrogen kimi kriogen materialları əldə etmək və saxlamaq üçün bahalı kompleks kosmos limanına xas infrastruktur tələb edir. UDMH kimi yüksək zəhərli yanacaqlar heyət və raket mərhələlərinin düşdüyü yerlər üçün ekoloji risklər, habelə fövqəladə hallarda ərazilərin çirklənməsinin nəticələrinin iqtisadi riskləri yaradır.

Hal-hazırda, kosmik gəmilərin buraxılması üçün raketlərdə əsasən dörd növ yanacaq istifadə olunur:

• Kerosin + maye oksigen. Mükəmməl inkişaf etmiş və sübut edilmiş mühərriklər və yanacaq infrastrukturu ilə məşhur, ucuz yanacaq. Yaxşı ekoloji təmizliyə malikdir. Ən yaxşı mühərriklər atmosfer təzyiqində 300 saniyədən bir qədər çox xüsusi impuls (SI) təmin edir.
• Qeyri-simmetrik dimetilhidrazin + azot tetroksid. Həddindən artıq zəhərli yanacaq. Bununla belə, yüksək yanma dayanıqlığı, yanacaq armaturlarının nisbi sadəliyi, saxlanma asanlığı, yaxşı yanacaq sıxlığı və yaxşı enerji xüsusiyyətləri onun geniş istifadəsini əvvəlcədən müəyyənləşdirdi. Bu gün UDMH-ni mərhələli şəkildə ləğv etmək üçün səylər göstərilir. UI təxminən oksigen-kerosin cütlüyünə bənzəyir.
• Maye hidrogen + maye oksigen. Hidrogenin aşağı sıxlığı və həddindən artıq aşağı saxlama temperaturu daşıyıcı buxarın buraxılış aparatlarının birinci mərhələsində istifadəsini çox çətinləşdirir. Bununla belə, yüksək səmərəlilik, atış maşınlarının yuxarı pillələrində geniş istifadəyə səbəb olur, burada itələmə prioriteti azalır və kütlənin dəyəri artar. Yanacaq əla ekoloji təmizliyə malikdir. UI ən yaxşı mühərriklər dəniz səviyyəsində 350 saniyədən çox, vakuumda - 450 saniyə.
• Ammonium perklorat əsasında qarışıq bərk yanacaq. Ucuz yanacaq, lakin yüksək istehsal mədəniyyəti tələb edir. O, əhəmiyyətli təkan əldə etmək asanlığına görə raketlərin birinci mərhələsində Qərb raket texnikasında geniş istifadə olunur. Bərk yanacaq mühərriklərini itələmə vektoru boyunca idarə etmək çətindir, buna görə də onlar tez-tez uçuşun idarə edilməsini təmin edən kiçik maye mühərriklərlə paralel qoyulur. Ətraf mühitə uyğunluğu aşağıdır. Tipik UI 250 saniyədir.

Perspektivli yanacaq cütlüyü metan + maye oksigenə də yüksək maraq var.

"Raket yanacağı" məqaləsinə rəy yazın

Qeydlər

Bağlantılar

Raket yanacağını xarakterizə edən bir parça

Niyyətini həyata keçirməzdən əvvəl nə rütbəsini, nə də fransız dili biliyini açıqlamağa ehtiyac olmadığına qərar verən Pierre, dəhlizin yarı açıq qapılarında dayanaraq fransızlar içəri girən kimi dərhal gizlənmək niyyətində idi. . Ancaq fransızlar içəri girdilər və Pierre hələ də qapıdan çıxmadı: qarşısıalınmaz maraq onu geri çəkdi.
Onlardan ikisi var idi. Biri zabitdir, hündürboy, cəsur və Yaraşıqlı kişi, digəri açıq-aydın əsgər və ya sərkərdə, çömbəlmiş, arıq, qaralı, yanaqları batmış, üzündə mat ifadəli bir kişidir. Çubuğuna söykənib, axsayan zabit qabağa gedirdi. Bir neçə addım atdıqdan sonra zabit, sanki bu mənzilin yaxşı olduğuna öz-özünə qərar verdi, dayandı, qapının ağzında dayanan əsgərlərə döndü və uca bir əmr səsi ilə atları gətirmək üçün qışqırdı. Bu işi başa vuran zabit cəsarətli jestlə dirsəyini yuxarı qaldıraraq bığlarını düzəltdi və əli ilə papağına toxundu.
Xoşbəxt olun! [Bütün şirkətə hörmətlə!] – o şən dedi, gülümsədi və ətrafa baxdı. Heç kim cavab vermədi.
– Vous etes le burjuais? [Sən rəissən?] – zabit Gerasimə döndü.
Gerasim qorxa-qorxa soruşaraq zabitə baxdı.
"Kvartire, quartire, logement" dedi zabit, kiçik adama aşağıdan aşağı və xoşxasiyyətli bir təbəssümlə baxdı. – Les Francais sont de bons infants. Que diaable! Voyons! Ne nous fachons pas, mon vieux, [Mənzillər, mənzillər... Fransızlar yaxşı uşaqlardır. Lənət olsun, dava etməyək, baba.] – o, qorxmuş və susmuş Gerasimin çiyninə vuraraq əlavə etdi.
- Bir az! Siz francais və cette butikini tapa bilərsinizmi? [Yaxşı, burada da kimsə fransızca danışmır?] o, ətrafa baxıb Pierrenin gözlərinə baxaraq əlavə etdi. Pierre qapıdan uzaqlaşdı.
Zabit yenə Gerasimə döndü. O, Gerasimdən evdəki otaqları göstərməsini tələb etdi.
“Ustad yoxdur – başa düşmədin... mənim səninki...” dedi Gerasim, sözlərini geriyə doğru deyərək aydınlaşdırmağa çalışdı.
Fransız zabit gülümsəyərək əllərini Gerasimin burnunun önünə uzatdı, onun da onu başa düşmədiyini hiss etdirdi və axsaya-ağlaya Pierrenin dayandığı qapıya tərəf getdi. Pierre ondan gizlənmək üçün uzaqlaşmaq istədi, amma elə bu anda Makar Alekseichin əlində tapança ilə mətbəxin qapısından çölə söykəndiyini gördü. Dəlinin hiyləsi ilə Makar Alekseeviç fransıza baxdı və tapançasını qaldıraraq nişan aldı.
- Gəmidə!!! – sərxoş tapançanın tətiyinə basaraq qışqırdı. Fransız zabiti fəryaddan geri döndü və eyni zamanda Pierre sərxoşun üstünə qaçdı. Pierre tapançanı tutub qaldırarkən, Makar Alekseich nəhayət barmağı ilə tətiyə basdı və bir atəş səsi eşidildi və hər kəsi toz tüstüsünə bürüdü. Fransız solğunlaşdı və yenidən qapıya tərəf qaçdı.
Fransız dilini bildiyini üzə çıxarmamaq niyyətini unudan Pierre, tapançanı götürüb atdı, zabitin yanına qaçdı və onunla fransızca danışdı.
- Vous n "etes pas decore? [Yaralısan?] - dedi.
"Je crois que non," zabit özünü hiss edərək cavab verdi, "mais je l "ai manque belle cette fois ci" dedi və divardakı yonmuş gipsə işarə edərək əlavə etdi. "Quel est cet homme? [Deyəsən, yox. .. amma bu bir dəfə yaxın idi.Bu adam kimdir?] - sərt şəkildə Pierre baxaraq, zabit dedi.
- Ah, je suis vraiment au desespoir de ce qui vient d "arriver, [Ah, həqiqətən baş verənlərdən ümidsizəm,] - Pierre rolunu tamamilə unudaraq cəld dedi. - C" est un fou, un malheureux qui ne savait pas ce qu "il faisait. [Bu, nə etdiyini bilməyən bədbəxt bir dəlidir.]
Zabit Makar Alekseeviçin yanına getdi və yaxasından tutdu.
Makar Alekseich, dodaqları ayrılmış, sanki yuxuya gedirmiş kimi, divara söykənərək yırğalandı.
"Briqand, tu me la payeras" dedi fransız əlini çəkərək.
– Nous autres nous sommes clements apres la victoire: mais nous ne pardonnons pas aux traitres, [Oğur, bunun üçün mənə pul ödəyəcəksən. Qardaşımız qələbədən sonra mərhəmətlidir, amma satqınları bağışlamırıq, - deyə üzünə tutqun təntənə ilə, gözəl enerjili jestlə əlavə etdi.
Pierre fransızca zabiti bu sərxoş, dəli adamdan tələb etməməyə inandırmağa davam etdi. Fransız tutqun görünüşünü dəyişmədən səssizcə qulaq asdı və birdən gülümsəyərək Pierre çevrildi. Bir neçə saniyə səssizcə ona baxdı. Onun yaraşıqlı sifəti faciəvi dərəcədə incə bir ifadə aldı və əlini uzatdı.
- Vous m "avez sauve la vie! Vous etes Francais, [Mənim həyatımı xilas etdin. Sən fransızsan,]" dedi. Bir fransız üçün bu nəticə danılmaz idi. Yalnız bir fransız böyük bir iş görə bilərdi və öz həyatını xilas edə bilərdi. həyat, m r Ramball capitaine du 13 me leger [Müsyö Rambal, 13-cü yüngül alayın kapitanı], heç şübhəsiz, ən böyük əməl idi.
Ancaq bu nəticə və məmurun ona əsaslanan məhkumluğu nə qədər şübhə doğursa da, Pierre onu məyus etməyi zəruri hesab etdi.
"Je suis Russe, [mən rusam]" dedi Pierre cəld.
- Ti ti ti, a d "autres, [başqalarına deyin] - fransız barmağını burnunun önündə yelləyib gülümsədi. - Tout a l "heure vous allez me conter tout ca" dedi. – Həmvətənimizdən olan Charme de rencontrer. Eh bien! qu "allons nous faire de cet homme? [İndi bütün bunları mənə deyəcəksən. Həmvətənlə tanış olmaq çox xoşdur. Yaxşı! bu adamla nə edək?] - o, Pyerə artıq qardaşı kimi müraciət edərək əlavə etdi. Əgər Pyer fransız olmasaydı, bir dəfə dünyanın bu ən yüksək titulu aldıqdan sonra ondan imtina edə bilməzdi, - dedi fransız zabitinin üzündəki ifadə və ton.Sonuncu suala Pyer bir daha Makar Alekseichin kim olduğunu izah etdi. , izah etdi ki, onların gəlişindən bir az əvvəl bu sərxoş, dəli adam ondan götürməyə vaxt tapmayan dolu tapançanı dartıb aparıb və əməlinin cəzasız qalmasını istəyib.
Fransız sinəsini çıxarıb əli ilə kral jesti etdi.
- Vous m "avez sauve la vie. Vous etes Francais. Vous me requestez sa grace? Je vous l" akkorde. Qu "on emmene cet homme, [Sən mənim həyatımı xilas etdin. Sən fransızsan. Onu bağışlamağımı istəyirsən? Mən onu bağışlayıram. Bu adamı götürün," fransız zabiti tez və enerjili şəkildə dedi və nə etdiyini qolundan tutdu. həyatını xilas etmək üçün Pierre'nin fransızcasına hazırladı və onunla birlikdə evə getdi.
Həyətdə olan əsgərlər güllə səsini eşidib keçidə daxil olub, nə baş verdiyini soruşur, günahkarları cəzalandırmağa hazır olduqlarını bildirirlər; lakin zabit onları sərt şəkildə dayandırdı.
“On vous requestera quand on aura besoin de vous, [Lazım olanda səni çağıracaqlar” dedi. Əsgərlər getdi. Bu vaxt mətbəxdə olan batman məmura yaxınlaşıb.
"Kapitain, şorba və mətbəxi çox sevirəm" dedi. - Faut il vous l "porter? [Kapitanın mətbəxdə şorba və quzu əti var. Onu gətirmək istərdinizmi?]
- Oui, et le vin, [Bəli və şərab,] - kapitan dedi.

Fransız zabiti Pierre ilə birlikdə evə girdi. Pierre kapitanı fransız olmadığına bir daha inandırmağı öz vəzifəsi hesab etdi və getmək istədi, lakin fransız zabiti bu barədə eşitmək istəmədi. O, o qədər nəzakətli, mehriban, yaxşı xasiyyətli və həyatını xilas etdiyinə görə həqiqətən minnətdar idi ki, Pierre ondan imtina etməyə cəsarət etmədi və içəri girdikləri birinci otaqda onunla birlikdə oturdu. Pierre'nin fransız olmadığına dair iddiasına görə, kapitan belə bir yaltaq tituldan imtina etməyin necə mümkün olduğunu başa düşməyərək çiyinlərini çəkdi və dedi ki, əgər o, şübhəsiz ki, rus kimi tanınmaq istəyirsə, belə də olsun, amma o, buna baxmayaraq, həyat qurtardığına görə minnətdarlıq hissi ilə həmişəlik onunla bağlı idi.
Əgər bu şəxs başqalarının hisslərini anlamaq qabiliyyətinə malik olsaydı və Pyerin hisslərini təxmin etsəydi, yəqin ki, Pierre onu tərk edərdi; lakin bu insanın özü olmayan hər şeyə canlı keçilməzliyi Pierre'i məğlub etdi.

Maye yanacaqla işləyən raket mühərriklərində yanacaq və oksidləşdirici ayrı-ayrı çənlərdə saxlanılır. Onlar borular, klapanlar və turbonasoslar sistemi vasitəsilə yanma kamerasına qidalanır, burada birləşərək təkan yaratmaq üçün yandırılır. Maye yanacaqla işləyən raket mühərrikləri bərk yanacaqlı həmkarlarından daha mürəkkəbdir. Bununla belə, onların bir sıra üstünlükləri var. Yanma kamerasına reaktivlərin axınına nəzarət etməklə, mühərriki tənzimləmək, dayandırmaq və ya yenidən işə salmaq olar.

Raket sənayesində istifadə olunan maye yanacaqları üç növə bölmək olar: karbohidrogen (neft əsaslı), kriogen və öz-özünə alışan.

Neft əsaslı yanacaq təmizlənmiş neftdir və mürəkkəb karbohidrogenlərin qarışığından ibarətdir. Belə bir raket yanacağının nümunəsi yüksək dərəcədə təmizlənmiş kerosin növlərindən biridir. Adətən oksidləşdirici maddə kimi maye oksigenlə birlikdə istifadə olunur.

Kriogen propellant əksər hallarda maye oksigenlə qarışdırılmış maye hidrogendir. Aşağı temperatur səbəbindən yanacağın uzun müddət saxlanılması çətindir. Bu çatışmazlığa baxmayaraq, maye yanacaq yandıqda çox miqdarda enerji buraxmaq üstünlüyünə malikdir.

Öz-özünə alovlanan yanacaq hava ilə təmasda alovlanan iki komponentli qarışıqdır. Bu yanacaq növü üzərində qurulmuş mühərriklərin sürətli işə salınması onu manevr sistemləri üçün ideal seçim edir. kosmik gəmilər. Bununla belə, belə yanacaq çox alovlanır, ona görə də onunla işləyərkən xüsusi təhlükəsizlik tədbirləri tələb olunur.

Bərk yanacaq

Bərk yanacaq mühərriklərinin dizaynı olduqca sadədir. O, bərk birləşmələrin (yanacaq və oksidləşdirici) qarışığı ilə doldurulmuş polad gövdədən ibarətdir. Bu komponentlər burundan çıxdıqda yüksək sürətlə yanır və itələmə yaradır. Bərk yanacağın alovlanması tankın mərkəzində baş verir və sonra proses işin yanlarına keçir. Mərkəzi kanalın forması yanmanın sürətini və xarakterini müəyyənləşdirir, beləliklə, itkiyə nəzarət etmək üçün bir yol təmin edir. Maye yanacaqla işləyən reaktiv mühərriklərdən fərqli olaraq, bərk vəziyyətdə olan mühərrik işə salındıqdan sonra dayandırıla bilməz. Proses başladıqdan sonra yanacaq bitənə qədər komponentlər yanacaq.

İki növ bərk yanacaq var: homojen və kompozit. Hər iki növ normal temperaturda çox dayanıqlıdır və saxlamaq üçün də asandır.

Homojen və kompozit yanacaqlar arasındakı fərq, birinci növün bir növ maddə olmasıdır - çox vaxt nitroselülozdur. Kompozit yanacaq növləri mineral duzlara əsaslanan heterojen tozlardan ibarətdir.

Hibrid yanacaq

Bu yanacaq növü ilə işləyən raket mühərrikləri bərk hal və maye arasında ara qrup təşkil edir güc blokları. Bu tip mühərriklərdə bir maddə bərk, digəri isə maye olur. Oksidləşdirici maddə adətən maye olur. Belə mühərriklərin əsas üstünlüyü onların yüksək effektivliyə malik olmasıdır. Bu vəziyyətdə yanacağın yanması dayandırıla və ya hətta mühərriki yenidən işə sala bilər.

İnsanın əbədi kosmos arzusu kimya sayəsində gerçəkləşdi. Baxmayaraq ki, raketlərin buraxılması üçün istifadə olunan yanacaq, əcdadlarımızın tonqallarda və çıraqlarda yandırdıqları ilə eyni karbohidrogendir.

Raketlə təyyarə arasındakı mühüm fərq ondan ibarətdir ki, o, təkcə yanacaq deyil, həm də onun yanması üçün lazım olan oksidləşdirici maddə daşımalıdır. -dən gələn maddələr mühit müraciət etmir.

Raketin uçuş sürəti uçuş zamanı atılan kütlənin sürəti və həcmi ilə müəyyən edilir. Yəni, o, daha sürətli uçur, daha ağır maddə tullana bilər və bunu daha sürətli edə bilər. Bu prosesi təmin etmək üçün yanacağın və oksidləşdiricinin enerjisini mümkün qədər səmərəli şəkildə reaktiv emissiyaya çevirmək lazımdır.

Raketlərin həqiqətən neçə yaşı var?

"Yüzdən az" demək olar ki, hər kəs əminliklə cavab verəcəkdir. O, səhv edəcək, çünki iki min il əvvəl Çində raket yaratmaq cəhdləri edilib. Sonra onlar kömür (yanacaq), selitra (oksidləşdirici) və kükürdün (katalizator) qarışığına raket atmağa çalışdılar.

Təbii ki, bu heç də təsirli nəticə vermədi.

Elm inkişaf etdikcə bəlli oldu ki, bərk yanacaq qazları bu məqsəd üçün qətiyyən uyğun deyil: onun səmərəliliyi çox aşağı idi və uçan raketdə yanmağı idarə etmək demək olar ki, mümkün deyildi.

Ən son raket nəzəriyyələri

20-ci əsrin əvvəllərində idarə olunan təzyiqli maye yanacaqlı raket mühərriklərinin ilk inkişafı ortaya çıxdı. Teorik olaraq, hər şey mükəmməl işlədi: biz spirt və oksidləşdirici maddə alırıq, xüsusi bir kamera qururuq. Maddələr yanar və burundan böyük sürətlə atılır, lazımi dərəcədə reaktiv qüvvə verir. Maddələrin tədarükünü tənzimləməklə dartıya nəzarət edirik.

Bəs yanacağın iki dəfə tələb olunduğu haqda nə demək olar? Axı raket əvvəlcə yerin orbitinə çıxır, sonra isə yerə qayıdır. Bunun üçün ilk növbədə sürətləndirilməli, sonra isə sürəti azaldılmalıdır, bütün bunlar yanacaq tələb edir və raket onu özü ilə aparmalıdır. Və çəki nə qədər çox olsa, ilk mərhələ bir o qədər güclü tələb olunur, əks halda raket yerdən ümumiyyətlə çıxmayacaq.

Tezliklə belə qənaətə gəldilər effektiv buraxılış müxtəlif yanacaqlara malik müxtəlif daşıyıcılara ehtiyac var. Seçim kerosin və spirt arasında idi və nitrat turşusu və ya maye oksigen oksidləşdirici maddə kimi çıxış etməli idi. SSRİ-də kerosin və maye oksigen qarışığından pilotlu buraxılışlar üçün istifadə olunurdu; məhz ilk peyk və insanın kosmosa ilk buraxılışı üçün istifadə edilmişdir.

Sonra başqa variantlar var idi. Azot turşusu ilə Heptil hələ də orbitə yüklərin çatdırılması üçün istifadə olunur. ABŞ-da Apollon kosmosu buraxılarkən birinci mərhələdə kerosin və oksigen kombinasiyası, ikinci və üçüncü mərhələlərdə isə maye hidrogen və maye oksigen tandemindən istifadə edilib. Sonuncu seçim əla effektivlik göstərdi və bu günə qədər geniş istifadə olunur.

Bu sənaye necə inkişaf edib?

Kerosinin səmərəliliyinin artırılması üzrə işlər 1950-ci illərdən bəri davam edir. Onların nəticəsi sintinin görünüşüdür, bununla belə müəyyən problemlər var və kerosin əldə etmək üçün resurslar sonsuz deyil. Bundan əlavə, yanacaq çənləri çox yer və həcm tələb edir və uçuş nə qədər uzun müddətə planlaşdırılarsa, bu problem daha da kəskinləşir.

Kerosin əvəzinə maye qazdan istifadə etmək ideyası ortaya çıxanda metan alimlərin diqqətini çəkdi. Onun üstünlüklərindən biri odur ki, yanma zamanı karbon çöküntüləri əmələ gəlmir ki, bu da təkrar istifadə oluna bilən raket mühərrikləri yaratmağa imkan verir.

İstifadə olunan oksidləşdiricilərə baxış da dəyişdi. Hidrogen peroksid, azot və perklor turşuları və tərkibində oksigen olan digər oksidləşdirici maddələr geniş yayılmışdır. Əslində, ən sərfəli oksidləşdirici maddə maye oksigendir - turşuların və digər oksidləşdirici maddələrin tərkibində ¾-dən çox deyil, qalan hissəsi əslində balastdır.

70-ci illərdən başlayaraq yanacağın yanmasının tamlığını artırmaq, yanmağı aradan qaldırmaq və mühərrikin səmərəliliyini artırmaq üçün yanma katalizatorlarından geniş istifadə olunmağa başlandı.

Kimyaçılar bu gün nə edirlər?

Daha səmərəli və daha ucuz yanacaq variantları əldə etməyə çalışır. Onlar hətta saf flüor, kobalt və berilyuma əsaslanan kompozisiyaları da sınadılar.

Əslində, raket yanacağı anlayışı hazırda bir qədər qeyri-müəyyənləşir. Biz artıq yanan və tullantılar yarada bilən maddələrdən deyil, əslində yanmadan onu buraxan yeni tərkiblərdən, yeni enerji mənbələrindən danışırıq.

Beləliklə, bir kiloqram miqdarında atomik (atomlara bölünmüş) hidrogeni götürsəniz və sonra onun atomlarını yenidən molekullara birləşdirsəniz, beş yüz litr su qaynatmaq üçün kifayət qədər nəhəng bir termal buraxılış əldə edə bilərsiniz. Yaxşı səslənir? Bəli, lakin çatışmazlıqlar da var - atom hidrogeninin həddindən artıq qeyri-sabitliyi və onu böyük miqdarda əldə etməkdə çətinlik.

Dizaynerlər isə raket yanacaq çənlərinin həcmini azaldacaq “kompakt” həllər tələb etməyə davam edirlər.

Yaxın gələcəkdə nə gözləmək olar?

On il ərzində uçan mühərriklərin inkişafı və sınaqdan keçirilməsi təbii qaz. Bu yanacağın üstünlüyü onun geniş əlçatanlığı, aşağı qiyməti və demək olar ki, tükənməz ehtiyatlarıdır.

İon və plazma itələyiciləri artıq işləyir və atom enerjisi ilə işləyən sistemlərdən ciddi söhbət gedir.

Görünür, yeni kosmik yanacaq dövrü gəlir - bu, sözün əsl mənasında bir onillik məsələsidir. Və çox güman ki, bu yeni kompozisiyalar nüvə yanacağının raket yanacağı kimi geniş istifadəsi üçün başlanğıc meydançasına çevriləcək.

Cədvəl 1. Fiziki-kimyəvi xüsusiyyətləri müəyyən raket yanacaqları və onların komponentləri

Cədvəl 2. Bəzi maye yanacaqların konstruksiya xarakteristikası

Ümumi halda, işləyən mayenin istiləşməsi istilik raket mühərrikinin iş prosesinin tərkib hissəsi kimi mövcuddur. Üstəlik, istilik mənbəyinin olması - bir qızdırıcının formal olaraq məcburi olması (müəyyən bir halda, onun istilik gücü sıfır ola bilər). Onun növü istiliyə çevrilən enerji növü ilə xarakterizə edilə bilər. Beləliklə, biz bir təsnifat xüsusiyyətini əldə edirik, buna görə istilik raket mühərrikləri işçi mayenin istilik enerjisinə çevrilən enerji növünə görə elektrik, nüvə (şəkil 10.1.) və kimyəvi (Şəkil 13.1, səviyyə) bölünür. 2).

Kimyəvi yanacaqla işləyən raket mühərrikinin quruluşu, dizaynı və əldə edilə bilən parametrləri əsasən raket yanacağının yığılma vəziyyəti ilə müəyyən edilir. Kimyəvi yanacaqla işləyən raket mühərrikləri (xarici ədəbiyyatda bəzən kimyəvi raket mühərrikləri adlanır) bu əsasda aşağıdakılara bölünür:

maye yanacaqla işləyən raket mühərrikləri - bortunda saxlama vəziyyətində yanacaq komponentləri maye olan maye yanacaqlı raket mühərrikləri (şək. 13.1, səviyyə 3; şəkil, şəkil),

bərk yanacaqlı raket mühərrikləri - bərk yanacaqlı raket mühərrikləri (şək. 1.7, 9.4, şəkil, şəkil),

hibrid raket mühərrikləri - yanacaq komponentləri müxtəlif birləşmə vəziyyətlərində olan GRE (Şəkil 11.2).

Kimyəvi yanacaqla işləyən mühərriklərin təsnifatının açıq göstəricisi yanacaq komponentlərinin sayıdır.

Məsələn, birkomponentli və ya ikikomponentli yanacaq üzrə LRE, üçkomponentli yanacaq üzrə GRE (xarici terminologiyaya görə - tribrid yanacaq üzrə) (Şəkil 13.1, səviyyə 4).

Dizayn xüsusiyyətlərinə görə, onlarla başlıqlı raket mühərriklərini təsnif etmək mümkündür, lakin hədəf funksiyasının performansındakı əsas fərqlər yanma kamerasına komponentlərin verilməsi sxemi ilə müəyyən edilir. Bu əsasda ən tipik təsnifat LRE-dir.

Raket yanacaqlarının təsnifatı.

RT bərk və maye bölünür. Bərk yanacaq maye yanacaqlara nisbətən bir sıra üstünlüklərə malikdir, onlar uzun müddət saxlanılır, raketin qabığına təsir göstərmir və aşağı toksikliyə görə onunla işləyən personal üçün təhlükə yaratmır.

Lakin onların yanmasının partlayıcı olması onların tətbiqində çətinliklər yaradır.

Bərk yanacaqlara nitroselüloza əsaslı ballistik və kordit yanacaqları daxildir.

İdeyası K.E. Tsiolkovskiyə məxsus olan maye yanacaq reaktiv mühərriki astronavtikada ən çox yayılmışdır.

Maye RT birkomponentli və ikikomponentli ola bilər (oksidləşdirici və yanar).

Oksidləşdirici maddələrə aşağıdakılar daxildir: azot turşusu və azot oksidləri (dioksid, tetroksid), hidrogen peroksid, maye oksigen, flüor və onun birləşmələri.

Yanacaq kimi kerosinlər, maye hidrogen, hidrazinlər istifadə olunur. Ən çox istifadə edilən hidrazin və qeyri-simmetrik dimetilhidrazindir (UDMH).

Maye RT-nin bir hissəsi olan maddələr insanlar üçün çox aqressiv və zəhərlidir. Buna görə də tibb xidməti personalı kəskin və xroniki MRT zəhərlənmələrindən qorumaq üçün profilaktik tədbirlərin aparılması, xəsarətlər zamanı təcili yardımın göstərilməsinin təşkili problemi ilə üzləşir.

Bununla əlaqədar olaraq zədələrin patogenezi, klinikası öyrənilir, zərərçəkmişlərə təcili tibbi yardımın göstərilməsi və müalicəsi vasitələri hazırlanır, dərinin və tənəffüs orqanlarının mühafizəsi vasitələri yaradılır, müxtəlif CRT-lərin MPC-ləri və zəruri gigiyena normaları hazırlanır. yaradılmışdır.

Atış maşınları və müxtəlif kosmik gəmilərin hərəkət sistemləri maye yanacaqlı raket mühərrikləri üçün əsas tətbiq sahəsidir.

LRE-nin üstünlüklərinə aşağıdakılar daxildir:

Kimyəvi raket mühərrikləri sinfində ən yüksək xüsusi impuls (oksigen-hidrogen cütü üçün 4500 m/s-dən çox, kerosin-oksigen üçün - 3500 m/s).

İtkiyə nəzarət: yanacaq sərfiyyatını tənzimləməklə, geniş diapazonda itələmə miqdarını dəyişdirmək və mühərriki tamamilə dayandırıb, sonra yenidən işə salmaq mümkündür. Bu, aparatı kosmosda manevr edərkən lazımdır.

Böyük raketlər, məsələn, Yerə yaxın orbitə çox tonluq yüklər qoyan daşıyıcılar yaratarkən, maye yanacaqlı raket mühərriklərinin istifadəsi bərk yanacaq mühərrikləri (bərk yanacaq mühərrikləri) üzərində çəki üstünlüyünə nail olmağa imkan verir. Birincisi, daha yüksək xüsusi bir impuls səbəbiylə, ikincisi, bir raketdəki maye yanacağın ayrı çənlərdə olması səbəbindən nasoslardan istifadə edərək yanma kamerasına verilir. Bununla əlaqədar olaraq, çənlərdə təzyiq yanma kamerasına nisbətən əhəmiyyətli dərəcədə (onlarla dəfə) aşağıdır və çənlərin özləri nazik divarlıdır və nisbətən yüngüldür. Bərk yanacaqlı raket mühərrikində yanacaq qabı da yanma kamerasıdır və yüksək təzyiqə (onlarla atmosferə) tab gətirməlidir və bu, onun çəkisinin artmasına səbəb olur. Raketdə yanacağın həcmi nə qədər böyükdürsə, onun saxlanması üçün konteynerlərin ölçüsü də bir o qədər böyükdür və bərk yanacaqlı raket mühərriki ilə müqayisədə LRE-nin çəki üstünlüyü bir o qədər çox təsir edir və əksinə: kiçik raketlər üçün mövcudluğu turbonasos qurğusu bu üstünlüyü inkar edir.

LRE çatışmazlıqları:

LRE və ona əsaslanan bir raket ekvivalent bərk yanacaqdan daha mürəkkəb və daha bahalıdır (1 kq maye yanacağın bərk yanacaqdan bir neçə dəfə ucuz olmasına baxmayaraq). Maye yanacaq daşıyan raketi daha çox ehtiyat tədbirləri ilə daşımaq lazımdır və onun buraxılış üçün hazırlanması texnologiyası daha mürəkkəb, zəhmət tələb edən və vaxt aparan (xüsusilə maye qazlardan yanacaq komponentləri kimi istifadə edildikdə), buna görə də hərbi raketlər üçün bərk- yanacaq mühərriklərinə hal-hazırda daha yüksək etibarlılıq, hərəkətlilik və döyüş hazırlığına görə üstünlük verilir.

Sıfır ağırlıqda maye yanacağın komponentləri çənlərin məkanında nəzarətsiz şəkildə hərəkət edir. Onların çökməsi üçün xüsusi tədbirlər tətbiq etmək lazımdır, məsələn, bərk yanacaq və ya qazla işləyən köməkçi mühərrikləri işə salmaq lazımdır.

Hal-hazırda kimyəvi raket mühərrikləri (LRE daxil olmaqla) yanacaq enerjisi imkanlarının həddinə çatmışdır və buna görə də nəzəri olaraq, onların xüsusi impulsunun əhəmiyyətli dərəcədə artması ehtimalı nəzərdə tutulmur və bu, istifadəyə əsaslanan raket texnologiyasının imkanlarını məhdudlaşdırır. artıq iki sahədə mənimsənilmiş kimyəvi mühərriklər. :

Yerə yaxın kosmosda kosmos uçuşları (həm insanlı, həm də pilotsuz).

Avtomatik cihazların (Voyager, Galileo) köməyi ilə günəş sistemi daxilində kosmosun tədqiqi.

yanacaq komponentləri

Yanacaq komponentlərinin seçimi, mühərrik dizaynının bir çox detallarını və sonrakı texniki həlləri əvvəlcədən müəyyən edən raket mühərrikinin dizaynında ən vacib qərarlardan biridir. Buna görə də, LRE üçün yanacaq seçimi mühərrikin və onun quraşdırıldığı raketin təyinatı, onların istismarı şərtləri, istehsal texnologiyası, saxlanması, buraxılış yerinə daşınması və s. hərtərəfli nəzərə alınmaqla həyata keçirilir. .

Komponentlərin birləşməsini xarakterizə edən ən vacib göstəricilərdən biri, kosmik gəmilərin buraxılış vasitələrinin dizaynında xüsusilə vacib olan xüsusi impulsdur, çünki yanacağın və faydalı yükün kütləsinin nisbəti və nəticədə bütün elementlərin ölçüləri və kütləsi. xüsusi impuls kifayət qədər yüksək deyilsə, qeyri-real ola bilər raket (bax. Şəkil. Tsiolkovsky formula). Cədvəl 1 maye yanacaq komponentlərinin bəzi birləşmələrinin əsas xüsusiyyətlərini göstərir.

Yanacaq komponentlərini seçərkən xüsusi impulsla yanaşı, yanacaq xüsusiyyətlərinin digər göstəriciləri də həlledici rol oynaya bilər, o cümlədən:

Komponent tank ölçülərinə təsir edən sıxlıq. Cədvəldən aşağıdakı kimi. 1, hidrogen ən yüksək xüsusi impulsla (hər hansı oksidləşdirici agent üçün) yanar, lakin olduqca aşağı sıxlığa malikdir. Buna görə də, buraxılış aparatlarının ilk (ən böyük) mərhələləri adətən kerosin kimi digər (daha az səmərəli, lakin daha sıx) yanacaq növlərindən istifadə edir ki, bu da birinci mərhələnin ölçüsünü məqbul səviyyəyə endirməyə imkan verir. Bu cür "taktikalara" misal olaraq birinci mərhələdə oksigen/kerosin komponentlərindən istifadə edən Saturn-5 raketi və 2-ci və 3-cü mərhələlər - oksigen/hidrogen və bərk yanacaq gücləndiricilərinin istifadə olunduğu Space Shuttle sistemini göstərmək olar. birinci mərhələ.

Raketin iş şəraitinə ciddi məhdudiyyətlər qoya bilən qaynama nöqtəsi. Bu göstəriciyə görə, maye yanacaqların komponentləri kriogen - son dərəcə aşağı temperaturlara qədər soyudulmuş mayeləşdirilmiş qazlara və yüksək qaynama - qaynama nöqtəsi 0 ° C-dən yuxarı olan mayelərə bölünür.

Kriogen komponentləri uzun müddət saxlamaq və uzun məsafələrə daşımaq mümkün deyil, ona görə də onlar buraxılış sahəsinə yaxın ərazidə yerləşən xüsusi enerji tutumlu istehsalatlarda istehsal edilməlidir (ən azı mayeləşdirilmiş), bu da işəsalma qurğusunu tamamilə hərəkətsiz edir. Bundan əlavə, kriogen komponentlər onların istifadəsinə əlavə tələblər qoyan digər fiziki xüsusiyyətlərə malikdir. Məsələn, mayeləşdirilmiş qazlar olan qablarda hətta az miqdarda su və ya su buxarının olması çox sərt buz kristallarının əmələ gəlməsinə gətirib çıxarır ki, onlar raketin yanacaq sisteminə daxil olduqda onun hissələrində aşındırıcı material kimi fəaliyyət göstərirlər və buz kristallarının əmələ gəlməsinə səbəb olur. ağır qəzaya səbəb olur. Raketin buraxılışa hazırlanmasının çoxlu saatları ərzində buza çevrilən külli miqdarda şaxta onun üzərində donur və onun hissələrinin böyük hündürlükdən düşməsi hazırlıqda iştirak edən şəxsi heyət üçün təhlükə yaradır, həmçinin raketin özünə və buraxılış avadanlığına. Mayeləşdirilmiş qazlar raketlərlə doldurulduqdan sonra buxarlanmağa başlayır və buraxılış anına qədər onlar xüsusi doldurma sistemi vasitəsilə davamlı olaraq doldurulmalıdır. Komponentlərin buxarlanması zamanı əmələ gələn artıq qazı elə çıxarmaq lazımdır ki, oksidləşdirici yanacaqla qarışmasın, partlayıcı qarışıq əmələ gəlməsin.

Yüksək qaynar komponentlər daşınması, saxlanması və daşınması üçün daha rahatdır, buna görə də 1950-ci illərdə onlar kriogen komponentləri hərbi raket sahəsindən çıxarmağa məcbur etdilər. O vaxtdan bu sahə getdikcə daha da genişlənib bərk yanacaq. Lakin kosmik daşıyıcıları yaratarkən, kriogen yanacaqlar yüksək enerji səmərəliliyinə görə hələ də öz mövqelərini saxlayırlar və kosmosda manevrlər üçün yanacağın çənlərdə aylarla və hətta illərlə saxlanması lazım olduqda, yüksək qaynar komponentlər ən məqbuldur. Belə bir "əmək bölgüsü"nün təsvirini Apollon layihəsində iştirak edən maye yanacaqlı raket mühərriklərində tapmaq olar: Saturn-5 daşıyıcısının hər üç mərhələsində kriogen komponentlər və Ay gəmisinin mühərrikləri istifadə olunur. trayektoriya korreksiyası və Ay orbitində manevrlər üçün yüksək qaynar asimmetrik dimetilhidrazin və tetroksid dianitrogen istifadə edin.

kimyəvi aqressivlik. Bütün oksidləşdiricilər bu keyfiyyətə malikdir. Buna görə də, oksidləşdirici üçün nəzərdə tutulmuş çənlərdə az miqdarda üzvi maddələrin (məsələn, insan barmaqlarının buraxdığı yağ ləkələri) olması yanğına səbəb ola bilər, nəticədə çənin materialı alovlana bilər (alüminium, maqnezium, titan və dəmir raket oksidləşdirici mühitdə çox güclü yanır). Təcavüzkarlıq səbəbindən oksidləşdiricilər, bir qayda olaraq, LRE soyutma sistemlərində soyuducu kimi istifadə edilmir, lakin HP qaz generatorlarında turbindəki istilik yükünü azaltmaq üçün işçi maye oksidləşdirici ilə deyil, yanacaqla doymuşdur. Aşağı temperaturda maye oksigen bəlkə də ən təhlükəsiz oksidləşdiricidir, çünki dinitrogen tetroksid və ya konsentratlaşdırılmış nitrat turşusu kimi alternativ oksidləşdiricilər metallarla reaksiyaya girirlər və onlar normal temperaturda uzun müddət saxlanıla bilən yüksək qaynar oksidləşdiricilər olsalar da, tankların xidmət müddəti onların yerləşdiyi yer məhduddur.

Yanacaq komponentlərinin və onların yanma məhsullarının toksikliyi onların istifadəsində ciddi məhdudiyyətdir. Məsələn, Cədvəl 1-dən aşağıdakı kimi flüor, oksidləşdirici bir maddə olaraq, oksigendən daha təsirli olur, lakin hidrogenlə birləşdirildikdə, hidrogen flüorid əmələ gətirir - son dərəcə zəhərli və aqressiv bir maddə və bir neçə yüz, hətta daha çox sərbəst buraxılır. belə ki, böyük bir raketin atılması zamanı minlərlə ton belə yanma məhsulunun atmosferə atılması, uğurlu buraxılışla belə, özlüyündə böyük bir texnogen fəlakətdir. Və qəza və bu qədər miqdarda bu maddənin dağılması halında, zərərin hesablanması mümkün deyil. Buna görə də flüor yanacaq komponenti kimi istifadə edilmir. Azot tetroksid, azot turşusu və qeyri-simmetrik dimetilhidrazin də zəhərlidir. Hazırda üstünlük verilən (ekoloji baxımdan) oksidləşdirici oksigen, yanacaq isə hidrogen, sonra isə kerosindir.