 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( март 2012 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Пропеллент или пропеллент представляет собой химическое вещество , используемое в производстве энергии или сжатого газа , который затем используется для создания перемещения текучей среды , или для получения тяги из в транспортном средстве , снаряд или другого объект. Обычное топливо - это энергетический материал, который состоит из топлива, такого как бензин , реактивного топлива , ракетного топлива и окислителя . Пропелленты сжигаются или иным образом разлагаются с образованием пропеллентного газа.. Другие пропелленты - это просто жидкости, которые легко испаряются.
В ракетах и самолетах топливо используется для производства газа, который может быть направлен через сопло, создавая тягу. В ракетах ракетное топливо производит выхлоп, и отработанный материал обычно выбрасывается под давлением через сопло . Давление может создаваться сжатым газом или газом, полученным в результате химической реакции. Выхлопной материал может быть газом , жидкостью , плазмой или, до химической реакции, твердым телом , жидкостью или гелем . В самолетах пропеллент обычно является топливом и сжигается с воздухом.
В баллистике огнестрельного оружия метательные вещества заполняют внутреннюю часть патрона боеприпасов или камеру ружья или пушки, что приводит к выбросу пули или снаряда ( порох , бездымный порох и большие пороховые заряды). Взрывчатый материал может быть помещен в герметичную трубку и действовать как дефлагрирующий слабый взрывчатый заряд при горных работах и сносе, создавая эффект небольшой скорости вертикальной качки (взрыв под давлением газа).
Пропелленты холодного газа могут использоваться для наполнения расширяемого мешка или мембраны, например, автомобильной подушки безопасности (пропелленты для газогенераторов) или в системах подачи под давлением, таких как аэрозольные распылители, для проталкивания материала через сопло. Примеры пропеллентов для консервных банок включают закись азота , растворенную в консервированных взбитых сливках , и диметиловый эфир или низкокипящий алкан, используемые в лаке для волос . Ракетное топливо может быть выброшено через расширительное сопло в виде холодного газа, то есть без энергетического перемешивания и сгорания, чтобы обеспечить небольшие изменения скорости космического корабля за счет использования двигателей с холодным газом .
Аэрозольные баллончики [ править ]
В аэрозольных баллончиках пропеллент представляет собой просто сжатый газ, находящийся в равновесии с жидкостью (при давлении насыщенного пара ). По мере того, как часть газа выходит, чтобы удалить полезный груз, испаряется больше жидкости, поддерживая равномерное давление.
Используется для перемещения твердых объектов [ править ]
Технически слово « пропеллент» - это общее название химикатов, используемых для создания тяги. Для транспортных средств термин "пропеллент" относится только к химическим веществам, которые хранятся в транспортном средстве до использования, и исключает атмосферный газ или другие материалы, которые могут собираться в процессе эксплуатации.
Чтобы достичь полезной плотности для хранения, большинство ракетных топлив являются твердыми или жидкими.
Баллистика и пиротехника [ править ]
В баллистиках и пиротехнических , A пропеллент представляет собой общее название для химических веществ , используемых для движения снарядов из пушек и другого огнестрельного оружия.
Твердое топливо обычно изготавливается из маловзрывоопасных материалов, но может включать в себя взрывоопасные химические ингредиенты, которые разбавляются и сжигаются контролируемым образом ( дефлаграция ), а не детонация . Контролируемое горение метательного взрывчатого состава обычно производит тягу по газовому давлению и может ускорить собой снаряд , ракеты , или другое транспортное средство. В этом смысле, обычный или хорошо известные пропеллент включают, огнестрельное оружие , артиллерию и твердотопливные ракеты :
- Пистолетное топливо, такое как:
- Порох (черный порох)
- Порошки на основе нитроцеллюлозы
- Кордит
- Баллистит
- Бездымные порохи
Ракетное топливо [ править ]
Твердое топливо [ править ]
- Композитные пропелленты, изготовленные из твердого окислителя, такого как перхлорат аммония или нитрат аммония , синтетического каучука, такого как HTPB , PBAN или полиуретан (или энергетических полимеров, таких как полиглицидилнитрат или поливинилнитрат для дополнительной энергии), необязательного взрывоопасного топлива для дополнительной энергии), например, гексоген или нитроглицерин , и обычно порошкообразное металлическое топливо, такое как алюминий .
- В некоторых любительских порохах используется нитрат калия в сочетании с сахаром , эпоксидной смолой или другими видами топлива и связующими соединениями.
- Перхлорат калия использовался в качестве окислителя в сочетании с асфальтом , эпоксидной смолой и другими связующими.
В настоящее время взрывчатые вещества, которые взрываются в процессе эксплуатации, практически не используются, хотя проводились эксперименты с импульсными двигателями с детонацией . Также недавно синтезированные соединения на основе бисомокубана рассматриваются на стадии исследований как твердое и жидкое топливо будущего. [1] [2]
Зерно [ править ]
Твердое топливо используется в форме, называемой зерном . Зерно - это любая отдельная частица ракетного топлива независимо от размера или формы. Форма и размер пороха определяют время горения, количество газа и скорость, выделяемую горящим порохом, и, как следствие, зависимость тяги от времени.
Есть три типа ожогов, которые можно получить разной зернистостью.
- Прогрессивный ожог
- Обычно это зерно с множеством отверстий или звездочка в центре, обеспечивающая большую площадь поверхности.
- Прогрессивный ожог
- Обычно цельное зерно в форме цилиндра или сферы.
- Нейтральный ожог
- Обычно перфорация одиночная; по мере уменьшения внешней поверхности внутренняя поверхность увеличивается с той же скоростью.
Состав [ править ]
Существует четыре различных типа составов твердого ракетного топлива:
- Одноразовое топливо
- Одноразовое ракетное топливо содержит нитроцеллюлозу в качестве основного ингредиента взрывчатого вещества. Стабилизаторы и другие добавки используются для контроля химической стабильности и улучшения свойств топлива.
- Горючее двойного базирования
- Пропелленты на двойной основе состоят из нитроцеллюлозы с добавлением нитроглицерина или других жидких органических нитратных взрывчатых веществ. Также используются стабилизаторы и другие добавки. Нитроглицерин уменьшает дымность и увеличивает выработку энергии. Горючее двойного базирования используется в стрелковом оружии, пушках, минометах и ракетах.
- Тройное пороховое топливо
- Пропелленты на тройной основе состоят из нитроцеллюлозы, нитрогуанидина, нитроглицерина или других жидких органических нитратных взрывчатых веществ. В пушках используются пороха тройного базирования.
- Композитный
- Композиты не содержат нитроцеллюлозу, нитроглицерин, нитрогуанидин или любой другой органический нитрат в качестве основного компонента. Композиты обычно состоят из топлива, такого как металлический алюминий, горючего связующего, такого как синтетический каучук или HTPB , и окислителя, такого как перхлорат аммония. Композитное топливо используется в больших ракетных двигателях. В некоторых приложениях, таких как американская ракета БРПЛ Trident II, нитроглицерин добавляют в композит алюминия и перхлората аммония в качестве энергетического пластификатора.
Жидкое топливо [ править ]
В ракетах используются три основных комбинации жидкого двухкомпонентного топлива: криогенный кислород и водород, криогенный кислород и углеводород и хранимое топливо. [3]
- Комбинированная система криогенный кислород - водород
- Используется в разгонных ступенях, а иногда и в разгонных ступенях космических ракетных комплексов. Это нетоксичная комбинация. Это дает высокий удельный импульс и идеально подходит для высокоскоростных миссий.
- Криогенная система кислород-углеводородное топливо
- Используется для многих разгонных ступеней космических ракет-носителей, а также для меньшего количества вторых ступеней . Эта комбинация топлива / окислителя имеет высокую плотность и, следовательно, позволяет получить более компактную конструкцию ускорителя.
- Сохраняемые комбинации пороха
- Используется практически во всех двухкомпонентной ракетной топливе малой тяги, вспомогательных или управлений реакцией ракетных двигателей, а также в некоторых крупных ракетных двигателях для первых и вторых ступеней баллистических ракет. Они мгновенно запускаются и подходят для длительного хранения.
Комбинации ракетного топлива, используемые для жидкостных ракет, включают:
- Жидкий кислород и жидкий водород [4]
- Жидкий кислород и керосин или РП-1 [5]
- Жидкий кислород и этанол
- Жидкий кислород и метан
- Перекись водорода и упомянутый выше спирт или РП-1
- Красная дымящая азотная кислота (РФНА) и керосин или РП-1
- РФНА и несимметричный диметилгидразин (НДМГ)
- Тетраоксид диазота и НДМГ, ММГ и / или гидразин
Обычное монотопливо, используемое для жидкостных ракетных двигателей, включает:
- Пероксид водорода
- Гидразин
- Красная дымящая азотная кислота (RFNA)
См. Также [ править ]
- Топливо
- Топливный склад
- Движение космического корабля
- Удельный импульс
Ссылки [ править ]
- ^ Лал, Сохан; Раджкумар, Сундарам; Таре, Амит; Решми, Сашидхаракуруп; Чоудхури, Ариндраджит; Намбутири, Ириши Н.Н. (декабрь 2014 г.). «Нитрозамещенные бишомокубаны: синтез, характеристика и применение в качестве энергетических материалов». Химия: Азиатский журнал . 9 (12): 3533–3541. DOI : 10.1002 / asia.201402607 . PMID 25314237 .
- ^ Лал, Сохан; Маллик, Прекрасный; Раджкумар, Сундарам; Oommen, Oommen P .; Решми, Сашидхаракуруп; Кумбхакарна, Нирадж; Чоудхури, Ариндраджит; Намбутири, Ириши (2015). «Синтез и энергетические свойства высокозамещенных азотом бисомокубанов» . J. Mater. Chem. . 3 (44): 22118–22128. DOI : 10.1039 / C5TA05380C .
- ^ Саттон, Джордж; Библарц, Оскар (2001). Элементы силовой установки ракеты . Уилли. ISBN 9781601190604. OCLC 75193234 .
- ^ Хатчинсон, Ли (2013-04-14). «Новый ракетный двигатель F-1B модернизирует конструкцию эпохи Аполлона с тягой 1,8 Мфунта» . ARS technica . Проверено 15 апреля 2013 .
Самая эффективная комбинация топлива и окислителя, обычно используемая сегодня для химических жидкостных ракет, - это водород (топливо) и кислород (окислитель) », - продолжил Коутс. Эти два элемента относительно просты, и они легко сгорают в сочетании - и, что еще лучше, в результате их реакция простая вода.
- ^ Хатчинсон, Ли (2013-04-14). «Новый ракетный двигатель F-1B модернизирует конструкцию эпохи Аполлона с тягой 1,8 Мфунта» . ARS technica . п. 2 . Проверено 15 апреля 2013 .
Рафинированная нефть - не самое эффективное топливо для ракет, создающее тягу, но то, что ему не хватает для создания тяги, компенсируется плотностью. Требуется меньший объем RP-1 для передачи той же силы тяги транспортному средству, а меньший объем соответствует уменьшенному размеру ступени. ... Меньшая ступень ускорителя означает гораздо меньшее аэродинамическое сопротивление, поскольку транспортное средство отрывается от уровня моря и ускоряется через более плотную (более толстую) часть атмосферы около Земли. Результатом меньшей ступени ускорителя является то, что он позволяет более эффективно подниматься через самую толстую часть атмосферы, что помогает улучшить чистую массу, поднимаемую на орбиту.
Библиография [ править ]
- Кларк, Джон Д. (1972). Зажигание! Неофициальная история жидкого ракетного топлива . Издательство Университета Рутгерса. ISBN 0-8135-0725-1.
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме ракетного топлива . |
 | Поищите топливо в Викисловаре, бесплатном словаре. |
- Ракетное топливо
- Элементы силовой установки ракеты, Саттон, Джордж П., Библарц, Оскар, 7-е изд.
- Понимание и прогнозирование эрозии ствола орудия - Организация по оборонной науке и технологиям Отдела оружейных систем, Ян А. Джонстон
