Содержание

Ракетное топливо — Что такое Ракетное топливо?

12594

Если по -простому, то отличие ракетного топлива от автомобильного в том, что автомобили используют обычный воздух, смешанный с кислородом, для сжигания топлива, а ракеты используют только кислород в качестве окислителя.

Ракетное топливо — высокоэнергетическое вещество или комбинация веществ питания ракетного двигателя.

Ракетное топливо:

  • обеспечивает отрыв массы от стартового ствола;

  • реактивную тягу для движения ракеты в заданном направлении;

  • ускорение.


Топливо, используемое в космических ракетах, включает жидкий кислород в качестве окислителя, жидкий водород в качестве топлива и жидкий метан.  

Однако все это жидкое ракетное топливо превращаются из газа в жидкость только при криогенных температурах, поэтому обращаться с ними несложно. 

Для полета космической ракеты за пределами гравитационного поля Земли требуется огромное количество энергии. 

Поскольку космическая ракета обычно имеет размер 20-этажного дома, для отправки такого огромного объекта в космос требуется огромное количество газообразного топлива, поэтому нет другого пути, кроме как сжижать его для уменьшения размеров бака. 

В качестве топлива для ракет можно использовать керосин и окислитель — жидкий кислород.

Керосин можно хранить при комнатной температуре, поэтому с ним легко обращаться и он недорог. 

Жидкое ракетное топливо из сжиженного водорода и метана — сним очень трудно обращаться как с криогенным веществом, но это топливо имеет преимущество в виде высокой удельной тяги. 

Использование водорода в качестве ракетного топлива выгодно по нескольким причинам:

  • самый легкодоступный элемент на Земле, а его запасы почти неограничены;

  • водород можно легко получить простым электролизом воды;

  • это также чистый источник энергии, свободный от загрязняющих веществ после сгорания. После сгорания остается вода;

  • с развитием науки и техники постепенно преодолеваются различные сложные технические проблемы. 


Предпочтения в ракетном топливе:

  • в США и Японии предпочитают использовать жидкий водород;


  • И. Маск рекомендует сжиженный метан:

    • он поведал об этом в плане полетов на Марс SpaceX,

    • в планах использовать ресурсы, которыми изобилует Марс, для производства метанового газа, его сжижения и использования в качестве ракетного топлива,

    • он уже разработал двигатель и провел испытания горения;

  • в РФ используют керосин и нафтил.


Отличие ракетного топлива от автомобильного в том, что автомобили используют обычный воздух, смешанный с кислородом, для сжигания топлива, а ракеты используют только кислород в качестве окислителя. 


По агрегатному состоянию вещества топливо делят на:


  • жидкое — все компоненты (горючее и окислитель)находятся в жидком состоянии:

    • окислителем может быть жидкий кислород, перекись водорода, азотная кислота с 15–20 % окислов азота, четырехокись азота, тетранитрометан, фтор и его смеси с жидким кислородом,

    • горючим — керосин, водород, гидразин (азотно-водородное соединение N2h5), бензин, парафины и ароматические соединения, окись углерода, циклогексан и циклопропан, этилен, окись пропилена или этилена, ацетилен с водородом,

    • закачиваются в камеру сгорания по отдельности и позже смешиваются,

    • в зависимости от типа участвующих в реакции окисления компонентов такое топливо может быть:

      • самовоспламеняющимся ракетным топливом,

      • несамовоспламеняющимся ракетным топливом. Для химического зажигания основного топлива используют пусковое топливо;


  • твердое — смесь веществ, способных гореть без доступа к ним кислорода. Их делят на 2 типа: 

    • двухосновные (иначе их называют гомогенными), представляет собой твердый раствор. Чаще всего нитроцеллюлозы в нитроглицерине. Исторически в состав смесевого твердого топлива входил порох, но теперь в нем содержатся перохлорат аммония, мелкодисперсный сферический порошок алюминия или магния и органический полимер.

    • смесевые;

  • гибридное (смешанное) — состоит из компонентов в разном агрегатном состоянии:

    • могут сочетаться твердый окислитель и жидкое горючее или наоборот.


Ракетное топливо бывает:

  • однокомпонентное — при сгорании не нуждается в подаче окислителя извне,

  • двухкомпонентное  — состоит из горючего и окислителя.

По виду источников энергии различают 2 вида ракетного топлива:

  • Химическое ракетное топливо — в результате химической реакции окисления, разложения или рекомбинации образует высокотемпературные продукты (рабочее тело), создающие реактивную тягу при их истечении из РД;


  • Ядерное ракетное топливо — вещество (или совокупность веществ), используемое в реакторах ядерных ракетных двигателей для осуществления ядерной цепной реакции деления (в перспективе синтеза и, может быть, аннигиляции).

#ракетное топливо
#метан
#сжиженный
#нафтил
#керосин
#водород
#окислитель

Последние новости

современные вещества и перспективные разработки

Оторваться от Земли, набрать скорость, достаточную, чтобы выйти на орбиту – это требует колоссальных затрат топлива. Например, сухая масса ракеты «Союз» – это масса без учета топлива, чуть больше тридцати трех с половиной тонн. Но на старте общая масса ракеты – почти 308 тонн – только одиннадцать процентов от общей массы выходят в космос с полезной нагрузкой. Больше 270 тонн топлива сгорает, чтобы «Союз» преодолел притяжение.


Фото: Роскосмос


 

В материале «Научной России» о видах ракетного топлива, которые используют сегодня, и о перспективных разработках.

Твердое ракетное топливо

Сегодня дымный порох используют в основном в петардах, салютах и других пиротехнических изделиях, хотя изначально именно он был первым ракетным топливом. Одно из четырех великих китайских изобретений – по отдельным данным, смесь селитры, древесного угля и серы использовали в ракетах еще во втором веке нашей эры.


Твердотопливный двигатель


Изображение: Википедия

Твердое ракетное топливо – это вещество, или смесь веществ, которые способны гореть без доступа кислорода, при этом выделяя достаточно много газа. Среди достоинств твёрдотопливных двигателей называют относительную простоту в изготовлении и применении, отсутствие проблемы с утечками токсичных веществ, надежность и возможность долговременного хранения топлива. Недостатки таких двигателей – это невысокий удельный импульс, трудности в управлении тягой двигателя и его повторным запуском, высокий уровень вибраций при работе. Из-за недостатков твёрдотопливных двигателей, первыми в космос полетели именно ракеты с двигателями на жидком топливе, хотя, твердые горючие смеси были изобретены раньше. 

Твердотопливные ускорители использовали при запуске американских шаттлов – два таких устройства, длиной сорок пять с половиной метров и общей массой 1180 тонн разгоняли корабли и отделялись на высоте около сорока пяти километров примерно через две минуты после запуска: они спускались на парашютах и после заправки их использовали снова.

Современные твердые топлива – это смесь горючих веществ и окислителя. Для ракетостроения подходят многие, но большинство основаны на окислителях, которые способны взаимодействовать с разным горючим. Это могут быть перхлораты аммония, лития или калия. Или нитраты калия или аммония. Как горючее используют металлы, или их сплавы, например, алюминий, магний, литий и бериллий. Возможно использование и других материалов: полимеров или смол, как полиэтилен, каучук и битум.

Жидкое ракетное топливо

Жидкостные реактивные двигатели могут использовать в качестве топлива одно-, двух- и трёхкомпонентные смеси. У них высокий удельный импульс, их можно останавливать и повторно запускать, что важно при маневрировании в космосе, сами ракеты на жидкостных двигателях получаются легче. Но они сложнее устроены и дороже: система топливных баков, трубопроводов и насосов требует более тщательной подготовки и проверки в процессе сборки и перед запуском.  


Изображение жидкостного двигателя


Изображение: mbradio. ru

Элементы жидкого топлива – это горючее и окислитель. Они подаются из разных баков под давлением через форсунки и перемешиваются в камере сгорания. После воспламенения начинается процесс горения, которое продолжается, пока горючее и окислитель поступают в камеру. Керосин, водород, сжиженный для закачки в баки и азотно-водородное соединение гидразин – основные виды горючего для жидкостных ракетных двигателей. Если в качестве горючего используют керосин или водород, в качестве окислителя применяют сжиженный кислород. Если горючим выступает гидразин, то как окислитель используют четырехокись азота — N2O4.

Чище остальных горит водород – соединяясь с кислородом он выделяет только тепло и водяные пары. Керосин, который очищают, чтобы использовать как горючее, при сгорании выделяет угарный и углекислый газы.

Топливо жидкостных двигателей может быть и однокомпонентным. Из-за небольшого удельного импульса и меньшей эффективности такие виды менее популярны, чем двухкомпонентные смеси, но их отличает простота в конструкции двигателя. Однокомпонентное топливо – это жидкость, которая при взаимодействии с катализатором разлагается с образованием горячего газа. Это может быть гидразин, который разлагается на аммиак и азот, или концентрированный пероксид водорода, который образует перегретый водяной пар и кислород. В качестве катализатора может выступать, например, окись железа.

Топливо будущего

Химические ракетные топлива, и жидкие, и твердые, способны вывести космические аппараты на околоземные или лунные орбиты, но для дальних космических миссий их может быть недостаточно.

Одно из предложений, которое может решить проблему с дальними полетами – это ядерные двигатели. По расчетам, ядерный тепловой двигатель может доставить ракету на Марс всего за три месяца. Одна из американских компаний предложила использовать ядерный двигатель со сжиженным водородом в качестве рабочего тела. В такой системе реактор вырабатывает тепло из уранового топлива. Это тепло нагревает жидкий водород, который при расширении и создает тягу. Разработки ядерных ракетных двигателей начинались еще в пятидесятых годах, но пока ни один из таких аппаратов не был запущен.

А в марте 2021 года в Роскосмосе сообщили, что в 2025-2030 годах планируют испытать еще одну перспективную разработку – новые ионные двигатели мощностью от 200 Вт до 35 кВ. Ионные двигатели – это тип электрических ракетных двигателей, которые создают тягу на базе ионизированного газа, разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле. Такие разработки уже используются в космических миссиях. Ионные двигатели отличаются малым расходом топлива и долгим временем работы.

 

Фото на главной странице: Роскосмос

По материалам из открытых источников

Университет ракетного топлива — сообщество №1 для провидцев и интеграторов

Узнайте, что нужно для более эффективной работы в качестве интегратора, и как улучшить свой дуэт провидцев/интеграторов с помощью программ EOS Rocket Fuel University.

Слушайте последний выпуск

Rocket Fuel Podcast

Университет ракетного топлива

Сообщество Rocket Fuel

Провидцы и интеграторы кристаллизуют свою роль, ищут связи с коллегами

Регистрация бесплатно

Мастер-класс EOS Integrator™

Интеграторам, которые хотят поднять свои навыки на новый уровень

Регистрация

Integrator Mastery Forum

Интеграторы, преданные своему делу и желающие стать частью постоянно обучающегося сообщества

Подать заявку

Единственная необходимая комбинация для построения отличного бизнеса.

Все знают, кто такой Уолт Дисней. Знаете ли вы, что он не был бы так известен без помощи своего брата Роя?

Видите ли, у каждого великого предпринимателя есть общий элемент, который создал для них ракетное топливо. Это отношения между визионером и интегратором. Провидцем обычно является предприниматель-основатель, человек с большой идеей, которого обычно называют основателем или генеральным директором. Интегратор — невоспетый герой. Это человек, который добросовестно выполняет бизнес-план. Их обычно называют президентом, начальником штаба или главным операционным директором.

Эти два человека создают отношения, которые выведут ваш бизнес на новый уровень. Университет ракетного топлива помогает мечтателям и интеграторам полностью раскрыть свой потенциал в рамках этого динамичного дуэта.

Разочарования в отношениях между визионером и интегратором распространены и разрушительны в предпринимательских организациях.

Провидцы: Кажется, мой интегратор просто не понимает этого (если вам посчастливилось его иметь). Они не могут сделать что-то достаточно быстро, не видят, что я говорю, и кажется, что мы никогда не находимся на одной волне.

Интегратор: Мой провидец создает кнут по всей организации, и его невозможно контролировать. Они постоянно меняют свое мнение и подрывают мое лидерство.

Лидер-одиночка: Я сам по себе. Я не уверен, являюсь ли я визионером или интегратором. Мне кажется, что я не могу ничего сделать или внедрить что-то новое в своей организации.

Кто из них вы?

Что такое ракетное топливо?

Успешные предпринимательские компании поддерживаются одними важными отношениями:

Ракетное топливо подробно описывает неотъемлемую роль Провидца и Интегратора™ и объясняет, как могут развиваться эффективные отношения между ними. Когда эти два человека собираются вместе, чтобы поделиться своими природными талантами и врожденными навыками, у них появляется возможность достичь новых высот практически для любой компании или организации.

Скачать первую главу

Прекратите разочаровываться в том, что ваш бизнес и карьера не развиваются так быстро, как вы всегда мечтали.

Узнайте, как максимизировать свою роль в отношениях динамического дуэта V/I. Присоединиться к бесплатному сообществу EOS Rocket Fuel University очень просто:

Подтвердите свою роль

Если вы не уверены, являетесь ли вы провидцем или интегратором, начните с прохождения нашей оценки Crystallizer, чтобы выяснить это.

Присоединяйтесь к сообществу

Зарегистрируйтесь в нашем бесплатном сообществе Rocket Fuel, где вы сможете посмотреть серию видеороликов Rocket Fuel 101, чтобы углубить свое понимание основных концепций Rocket Fuel.

Начните совершенствовать свои навыки

Как участник сообщества Rocket Fuel, вы также будете иметь доступ к общению с другими участниками на наших досках объявлений сообщества и на наших ежемесячных конкурсах IDS для провидцев, интеграторов и дуэтов V/I. ™

Начать сейчас

Руководящие группы, использующие ракетное топливо

Спасибо, ракетное топливо! Это внесло ясность в то, что я интегратор! Я никогда не был в состоянии описать это так хорошо.

Грег Линс

Integrator™

Ракетное топливо — золото! Это позволило мне раскрыть в себе склонность (и скрытую сверхспособность) как интегратора. Как будто передо мной открылся целый новый мир.

Кайл Макнил

Integrator™

Эта программа помогла мне еще больше определить роль лидера, которую я должен был играть, исходя из того, какой я человек — Провидец!

Джули МакАду

Визионер

Это было настоящим откровением. Ваша программа помогла мне определить свои сильные и слабые стороны и как действовать.

Кристин Рентерия

Визионер

Марк С. Уинтерс обладает фантастическим опытом. Это помогло мне прояснить некоторые области, в которых работают интеграторы. Я очень рекомендую это всем, кто является провидцем или интегратором.

Кери Койпер

Integrator™

Я мечтатель! Это было руководство по работе со словами и страстями, которые я пытался донести.

Майк Элликотт

Визионер

Присоединяйтесь к сообществу

  • В этом БЕСПЛАТНОМ членстве вы получите доступ к: