Гибридные топлива

Гибридным называют топливо, в котором один компонент перед запуском двигателя находится в твердом виде, а другой - в жидком. Твердый компонент размещен в корпусе двигателя (аналогия с РДТТ), жидкий - в отдельном баке. Топлива с жидким окислителем называют топливами прямой схемы, а с жидким горючим - обратной. Эти топлива могут быть самовоспламеняющимися и несамовоспламеняющимися. Требования к гибридным топливам аналогичны требованиям к жидким и твердым топливам, специфичным является условие «несамогорение» твердого компонента при выключении подачи жидкого. Это требование возникает для двигателей многократного включения. Рассмотрим компоненты топлив прямой схемы. В качестве окислителя могут быть использованы все традиционные окислители ЖРД. Наибольшее применение нашел кислород по соображениям высокого значения удельного импульса, а также стоимости и опыта эксплуатации. Однако такой криогенный компонент не подходит к ДУ длительного срока эксплуатации. В качестве твердого горючего могут быть применены полимерные материалы горючих-связующих твердых топлив, но из соображений механических характеристик и возможности изготовления больших зарядов используют полиэтилен, полиметилметакрилат, полиизобутилен.

Полиэтилен, химическая формула, плотность, имеет высокие механические свойства. Полиметилметакрилат (ПММА), химическая формула (), известен как «оргстекло», обладает высокой прочностью, малой эластичностью. Энергетические характеристики гибридных топлив прямой схемы приведены в таблице 4.7.

Таблица 4.7

Топливо	Доля горючего	Доля окислителя
+ ПЭ	0,267	0,733
+ ПММА	0,394	0,606

По значению удельного импульса пара + ПЭ не уступает паре «кислород + керосин» при несколько большей плотности. Особенно стоит вопрос о выборе компонентов и их соотношения. В зависимости от системы подачи жидкого компонента (вытеснительная или насосная) значение давления в баке определяет массовое совершенство ДУ в целом. При вытеснительной системе подачи необходимо минимизировать массу окислителя, т.е. искать топливо с меньшей долей окислителя.

Топливо обратной схемы представляет собой тройную систему: жидкое горючее и два твердых продукта - окислитель и связующее, объединенных в твердый компонент, называемый «окислитель». В качестве горючего используют керосин Т-1, НДМГ и другие. «Окислитель» представляет собой композицию на основе перхлоратов и полимерного связующего. Энергетические показатели топлива на основе керосина, перхлората нитрония и фторполимерного связующего приведены в таблице 4.8. Данная рецептура не содержит криогенных составляющих и может быть реализована в ДУ многократного включения с большим сроком эксплуатации. Принятое соотношение компонентов учитывает прочностные характеристики твердого «окислителя».

Таблица 4.8

Топливо	Доля горючего	Доля окислителя	Доля связующего
Керосин + перхлорат нитрония + фторполимер	0,15	0,7225	0,1275

Дата добавления: 2014-01-11