Работу выполнила Сретенская Полина 11 «А»
Ракетное топливо представляет собой реакционная массу из ракеты. Эта реакционная масса выбрасывается из ракетного двигателя с максимально возможной скоростью для создания тяги. Требуемая энергия может поступать либо от самих ракетных топлив, как в химической ракете, либо от внешнего источника, как в ионных двигателях. Это одно или более высокоэнергетических веществ питания ракетного двигателя для создания им тяги. С развитием ракетной техники идет развитие новых видов ракетных двигателей, например, ядерных ракетных двигателей.
Исторически первым ракетным топливом послужил дымный порох, состоящий из смеси селитры (окислителя), древесного угля (горючего) и серы (связующего), который впервые был использован в китайских ракетах во 2 веке н.э. Боеприпасы с ракетным двигателем твердого топлива (РДТТ) применялись в военном деле как зажигательное и сигнальное средство.
После изобретения в конце XIX века бездымного пороха на его основе было разработано однокомпонентное баллиститное топливо, состоящее из твердого раствора нитроцеллюлозы (горючего) в нитроглицерине (окислителе ). Развитие в первой половине ХХ века таких научных дисциплин, как газодинамика, физика горения и химия высокоэнергетических соединений позволило расширить состав ракетных топлив за счет применения жидких компонентов. Первая боевая ракета с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД) «Фау-2» использовала криогенный окислитель – жидкий кислород и высококипящее горючее – этиловый спирт. После Второй мировой войны ракетное оружие получило приоритет в развитии по сравнению с другими видами вооружения по причине своей способности доставлять к цели ядерные заряды на любое расстояние – от нескольких километров (реактивные системы) до межконтинентальной дальности (баллистические ракеты).
Жидкие Нитрометан И зопропилнитрат Керосин Твёрдые Нитроцеллюлоза Нитроглицерин Чёрный порох Ядерные Радиоизотопы
Кроме агрегатного состояния своих компонентов, ракетные топлива характеризуются следующими показателями: удельный импульс тяги термическая стабильность химическая стабильность биологическая токсичность плотность ; дымность
Жидкое химическое ракетное топливо состоит из двух компонентов: окислителя и горючего, которые находятся в ракете в жидком состоянии в разных баках. Смешивание их происходит в камере сгорания жидкостного ракетного двигателя, обычно с помощью форсунок. Давление компонентов топлива создается за счет работы турбонасосной или вытеснительной системы, в работе которых также могут участвовать компоненты топливной пары. Топливо, сгорая, становится газом с высокой температурой и давлением. Благодаря большой разности давления в камере сгорания и в космическом пространстве, газы с камеры сгорания мощной струей устремляются наружу через сопло.
Молекулярный состав продуктов сгорания/разложения топлива влияет на скорость истечения и их агрегатное состояние на срезе сопла. Чем меньше вес молекул, тем больше скорость истечения: наиболее предпочтительными продуктами сгорания являются молекулы воды, за ними следуют молекулы азота, углекислого газа, окислы хлора и других галогенов; наименее предпочтительным является окисел алюминия, который конденсируется в сопле двигателя до твердого состояния, снижая тем самым объем расширяющихся газов. Кроме того, фракция окисла алюминия вынуждает применять сопла конической формы из-за абразивного износа наиболее эффективных сопел Лаваля с параболической поверхностью.
В ракетах для запуска космических аппаратов в настоящее время, как правило, используются четыре вида топлива : Керосин + жидкий кислород. Популярное, дешёвое топливо с великолепно развитой топливной инфраструктурой. Имеет неплохую экологичность, хорошую плотность. Несимметричный диметилгидразин (« гептил ») + тетраоксид азота (« амил »). Чрезвычайно токсичное топливо. Однако высокая устойчивость горения, самовоспламеняемость топливной пары, относительная простота топливной арматуры, лёгкость хранения, хорошие плотность и энергетические характеристики предопределили его широкое распространение. Жидкий водород + жидкий кислород. Очень низкая плотность и чрезвычайно низкие температуры хранения жидкого водорода ставят под сомнение эффективность использования этого топлива в первой ступени ракет. Широко используется в верхних ступенях ракет-носителей, где приоритет тяги уменьшается, а цена массы растёт. Имеет великолепную экологичность. Смесевое твёрдое ракетное топливо на основе перхлората аммония. Дорогое топливо, требует высокой культуры производства. Широко используется в западном ракетостроении на первых ступенях (ускорителях) ракет благодаря своей высокой плотности, лёгкости получения значительной тяги и простоте конструкции твердотопливных двигателей. В настоящее время ведутся работы по внедрению перспективного криогенного топлива жидкий метан + жидкий кислород. Очень дешёвое топливо, по остальным характеристикам занимает промежуточное положение между топливными парами керосин + жидкий кислород и жидкий водород + жидкий кислород.
Основными направлениями развития жидких ракетных топлив являются (в порядке очередности реализации) : использование переохлажденного кислорода с целью увеличения плотности окислителя; переход к топливной паре кислород+метан, горючий компонент которой обладает на 15% большей энергетикой и в 6 раз лучшей теплоемкостью, чем керосин с учетом того, что алюминиевые баки при температуре жидкого метана упрочняются; добавление озона в состав кислорода на уровне 24% с целью повышения температуры кипения и энергетики окислителя (большая доля озона является взрывоопасной) ; использование тиксотропного (загущенного) топлива, компоненты которого содержат взвеси из пентаборана, пентафторида, металлов или их гидридов.
