Требования к твердым топливам

Лекция 2

Тема 2. «основные виды топлив применяемых в РДТТ».

Тема предполагает изучение следующих подразделов:

- особенности приготовления, хранения и использование топлив РДТТ;

-основные характеристики топлив РДТТ;

-перспективные топлива РДТТ.

1. топливо в РДТТ выполняет две функции:

- является источником рабочего тела – ПС;

- является источником тепла при горении.

2. основные требования к ТТ следуют из формулы Циолковского:

,где

-максимальная скорость ракеты;

- удельный импульс тяги;

- масса заряда ТТ;

- масса конструкции ракеты, включая полезный груз.

3. если объем, занимаемый топливом соизмерим с объемом ракеты,то можно определив условную плотность конструкции записать: и тогда.

4. следствия: (1) Rуд должен быть повыше;

-плотность топлива д/б повыше;

-материалы конструкции д/б легче.

5. в настоящее время Rуд 2500….3000 м\с

6. постоянно параметры улучшаются Rуд и.

1 кроме высокого удельного импульса тяги топлива должно обладать следующими свойствами (основные характеристики топлива РДТТ)

2 Баллистические свойства:

а) большая плотность для уменьшения габаритов двигателя и ракеты;

б) низкий показатель горения в законе горения;

- для устойчивого горения;

в) низкая чувствительность к изменениям температуры заряда колебания температуры влияют на значения давления в камере

-скорость горения мм/с.

г) хорошая воспроизводимость характеристики разброски в спор.горения min.

д) надежная воспламеняемость. НМФ-2-Т9БК-8.

3 Механические свойства:

- твердое ракетное топливо должно иметь достаточную механическую прочность в широком диапазоне температур;

- высокая трещино-стойкость при транспортировке, в полете и в условиях изменяющейся температуры;

- стойкость и перегрузкости;

- приемлемая деформативность – для облегчения нагруженной работы, связанной с обеспечением прочности соединения заряда с корпусом.

4 общие св-ва.

- высокая физическая и химическая стабильность;

-низкая склонность к взрыву и детонациям;

- низкая токсичность, ………;

- технологичность и простота изготовления зарядов;

- доступность сырья для производства компонентов.

Противоречивые условия если ……………………………………..

Классы топлив.

1 По физической структуре твердые ракетные топлива делятся на два основных класса.

- гомогенные или двухосновные;

-гетерогенные или смесевые;

2 В гомогенном топливе горючее и окислитель содержатся в одной и той же молекуле.

3 Классическим примером гомогенных топлив является смесь нитроцеллюлозы и нитроглицерина – это пороха.

4 нитроглицерин условная формула: С3Н5(NО3)3

5 нитроцеллюлоза:{C6H10-xO5-x(NO3)x}g

Примем х 3. При х =3 содержание азота в пороховой массе 14,14 % (для РДТТ 13,25%).

Нитроцеллюлоза обеднена кислородом по отношению к стехиометрическому комплексу.

6 нитроцеллюлоза – имеет белый цвет и волокнистое строение.

7 нитроглицерин – масляная жидкость.

8 Для получения требуемых свойств топлив на их основе используют пластификаторы.

9 Гомогенные (баллиститные) топлива широко использовались до 1960 годов из-за схожести с составом ружейного пороха и хорошими баллистическими характеристиками.

10 Зависимость скорости горения баллиститного топлива jPN от давления. Она растет.

11 Зависимость скорости горения от величины удельного импульса тяги.

12 Зависимость Rуд от температуры горения боллиститного топлива.

13 Гетерогенные топлива (смесевые)

14 Современные смесевые твердые топлива СТТ являются гетерогенными и содержат три основных компонента:

- органический полимер, который выполняет роль связующего и одновременно является горючим (горючее-связка), газифицирующимся при горении.

- твердый окислитель, который также дает газообразование.

- добавка горючего металлического порошка, основное значение которое сводиться к увеличению энергетических показателей (Тк=2200К Тк=3700К) и повышению плотности топлива..

15 с точки зрения энергетического потенциала наилучшими являются:

1 углеводороды типа поли бутадиена;

(но могут быть: тяжелые нефте продукты, асфальты, битумы, полимеры типа полиэфирных, фекальных, эпоксидных смол)

Пластмасса – полихлорвинил, полиуретан,…

Каучуки типа - полисульфидий, полиуретановый, поли изобутиленовый, бутадиен спиральный.

Применение каучуков началось с поли сульфидного (тиокол).

16 Бутадиеновый каучук – это сополимер полибутадиена и акриловой кислоты. ПБДК

-(-СН2-СН=СН-СН2-)-

2. Наилучшими наполнителями являются неорганические оксиды типа перхлората аммония ПХА: эффективность окислителя определяется соед О2. NH4ClO4

1) В ПХА содержится наибольшее количество кислорода=55% (перхлорат лития 60 %)

(окислителем явл.также аммиачная селитра).

2) Другим важным фактором является теплота образования, при увеличении которой снижается тепло производительность топлива.

Важно иметь окислитель с большим содержанием кислорода и низкой теплотой образования.

3 наилучшей металлической прокладкой является Алюминий Al.

1) Ранее при исследованиях рассматривались Бор, Магний, Барий, цирконий.

Перспективным является Бериллий НО! Бериллий экологически опасен.

2) Применение металлических добавок увеличивает температуру горения топлива на 1000 С.

3) Недостатки: поток становиться двухфазовым Al2O3 и прочие,что приводит к потерям удельного импульса тяги и доп.эрозии сопла.

4) К топливу дополняется и другие присадки для улучшения технологичности и ……… свойств.

5) Пример: топливо «10»

Условная формула: Н37,7605О22,1368Cl5,51058 N5,518P0,0028Al8?8924 Si0,0058 Fe0,0053C7,8767

ПХА -64,77%

Энтальпия образования: Н=428,76

Бутил натрия -10,3 %

Алюминий АДС -1 – 24 %

Эпоксидная смола 0,4%

Летицин-0,22%

Хиполовий эфир – 0,15 %

Ортотреббутилпаракрезол -0,06 %

Рерроцен-0,1%

Аэросил- 0,035%

Дата добавления: 2014-01-07