Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Однокомпонентное топливо ракета (или « monochemical ракета ») представляет собой ракету , которая использует одну химический в качестве своего ракетного топлива .

Монотопливные ракеты химической реакции [ править ]

Для монотопливных ракет, которые зависят от химической реакции , мощность движущей реакции и результирующая тяга обеспечивается самим химическим веществом. То есть энергия, необходимая для приведения в движение космического корабля, содержится в химических связях химических молекул, участвующих в реакции.

Наиболее часто используемым монотопливом является гидразин (N 2 H 4 ), химическое вещество, которое является сильным восстановителем . Наиболее распространенным катализатором является гранулированный оксид алюминия (оксид алюминия), покрытый иридием . Эти покрытые оболочкой гранулы обычно выпускаются под коммерческими этикетками Aerojet S-405 (ранее производились Shell) [1] или WCHeraeus H-KC 12 GA (ранее производились Kali Chemie). [2] Там нет воспламенитель с гидразином. Aerojet S-405 - это самопроизвольный катализатор, то есть гидразин разлагается при контакте с катализатором. Разложение является весьма экзотермическойи производит газ с температурой 1000 ° C (1830 ° F), который представляет собой смесь азота , водорода и аммиака . Основным ограничивающим фактором монотопливной ракеты является срок ее службы, который во многом зависит от срока службы катализатора. Катализатор может быть подвержен каталитическому отравлению и каталитическому истиранию, что приводит к выходу катализатора из строя. Другим монотопливом является перекись водорода , которая при очистке до концентрации 90% или выше саморазлагается при высоких температурах или в присутствии катализатора.

Большинство реактивных систем с монотопливным топливом с химической реакцией состоит из топливного бака , обычно из титановой или алюминиевой сферы, с контейнером из этилен-пропиленового каучука или устройством для управления ракетным топливом с поверхностным натяжением , заполненным топливом. Затем бак нагнетается гелием или азотом , который выталкивает топливо к двигателям. А труба ведет от резервуара к тарельчатому клапану , а затем в камеру разложения ракетного двигателя. Обычно сателлит имеет не один двигатель, а от двух до двенадцати, каждый со своим клапаном.

В контрольном отношении ракетных двигателей для спутников и космических зондов часто очень малы, 25 мм (0,98 дюйма) или около того в диаметре , и установлены в группах , что точка в четырех направлениях (в плоскости).

Ракета срабатывает , когда компьютер посылает постоянный ток через небольшой электромагнит , который открывает тарельчатый клапан. Стрельба часто бывает очень короткой, несколько миллисекунд , и - если она работает на воздухе - будет звучать как камень, брошенный в металлический мусорный бак; если он будет длиться долго, он будет издавать пронзительное шипение.

Монотопливо с химической реакцией не так эффективно, как некоторые другие двигательные технологии. Инженеры выбирают монотопливные системы, когда потребность в простоте и надежности перевешивает потребность в мощном доставляемом импульсе. Если двигательная установка должна создавать большую тягу или иметь высокий удельный импульс , как в главном двигателе межпланетного космического корабля, используются другие технологии.

Солнечно-тепловые двигатели на монотопливе [ править ]

В концепции создания низкоорбитальных (НОО) топливных складов, которые можно было бы использовать в качестве промежуточных станций для других космических кораблей, чтобы останавливаться и дозаправляться на пути к полетам за пределами НОО, предполагается, что газообразный водород - неизбежный побочный продукт длительного хранения жидкого топлива. хранение водорода в космической среде, излучающей тепло, - может быть использовано в качестве монотоплива в солнечно-тепловой двигательной установке. Отработанный водород можно было бы продуктивно использовать как для поддержания орбитальной станции, так и для управления ориентацией, а также для обеспечения ограниченного количества топлива и тяги, которые можно было бы использовать для орбитальных маневров для лучшего сближения.с другими космическими кораблями, которые будут лететь для получения топлива со склада. [3]

Солнечный термический monoprop подруливающие также неотъемлемая часть конструкции криогенной следующее поколения разгонной ракеты , предложенной американской компания United Launch Alliance (ULA). Advanced Common Evolved Stage (ACES) предназначен как более дешевый, более-способной и более-гибкая верхняя ступень , которая будет дополнять, и , возможно , заменить, существующие ULA Centaur и ULA Delta Криогенного Второй этап транспортных средств верхней ступени (DCSS). Опция ACES Integrated Vehicle Fluids устраняет весь гидразин и гелий.от космического корабля - обычно используемого для ориентации и удержания станции - и вместо этого зависит от солнечно-тепловых моновинтовых двигателей, использующих отработанный водород. [4]

Новые разработки [ править ]

НАСА разрабатывает новую двигательную установку на одном топливе для небольших недорогих космических аппаратов с требованиями дельта-v в диапазоне 10–150 м / с. Эта система основана на смеси монотоплива гидроксиламмония (HAN) / воды / топлива, которая является чрезвычайно плотной, экологически безвредной и обещает хорошие рабочие характеристики и простоту. [5]

Компания EURENCO Bofors произвела LMP-103S в качестве заменителя гидразина в соотношении 1: 1 путем растворения 65% динитрамида аммония , NH 4 N (NO 2 ) 2 , в 35% водном растворе метанола и аммиака. LMP-103S имеет на 6% более высокий удельный импульс и на 30% более высокую плотность импульса, чем гидразин-монотопливо. Кроме того, гидразин очень токсичен и канцероген, тогда как LMP-103S умеренно токсичен. LMP-103S относится к классу 1.4S ООН, допускающему транспортировку на коммерческих самолетах, и был продемонстрирован на спутнике Prisma в 2010 году. Специального обращения не требуется. LMP-103S может заменить гидразин в качестве наиболее часто используемого монотоплива. [6]

См. Также [ править ]

  • Жидкостная ракета
  • Марсианский разведывательный орбитальный аппарат
  • Колесо реакции
  • Топливная смесь закиси азота

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Aerojet Rocketdyne (12 июня 2003 г.). «Aerojet объявляет о лицензировании и производстве самопроизвольного монотопливного катализатора S-405» . aerojetrocketdyne.com . Дата обращения 9 июля 2015 .
  2. ^ Уилфрид Лей; Клаус Виттманн; Вилли Холлманн (2009). Справочник по космической технике . Джон Вили и сыновья. п. 317. ISBN 978-0-470-74241-9.
  3. ^ Zegler, Франк; Бернард Куттер (02.09.2010). «Переход к архитектуре космического транспорта на базе депо» (PDF) . Конференция и выставка AIAA SPACE 2010 . AIAA. п. 3. Архивировано из оригинального (PDF) 20.10.2011 . Проверено 25 января 2011 . отработанный водород, который испарился, оказывается наиболее известным ракетным топливом (в качестве монотоплива в базовой солнечно-тепловой силовой установке) для этой задачи. Практическое хранилище должно выделять водород с минимальной скоростью, которая соответствует потребностям содержания станции.
  4. ^ Zegler и Куттер, 2010, стр. 5.
  5. ^ Янковская, Роберт С. (1-3 июля 1996). Оценка монотоплива для космических аппаратов на основе HAN (PDF) . 32-я конференция по совместным двигательным установкам. Озеро Буэна-Виста, Флорида: НАСА. Технический меморандум НАСА 107287; AIAA-96-2863.
  6. ^ Шведская группа космических корпораций, Монотопливо LMP-103S , 2011, www.ecap.se [ требуется полная ссылка ]

Внешние ссылки [ править ]

  • Технические отчеты о пероксиде водорода как монотопливе для ракет
  • USPAT 20090133788 Монотопливные смеси закиси азота