Сумішеве пастоподібне ракетне паливо

Реферат: Cумішеве пастоподібне ракетне паливо, що витиснюється у камеру згоряння ракетного двигуна з регульованою тягою, має у своєму складі: органічне адгезійне рідинно-в'язке зв'язуюче і металевий порошок (як пальне) та циклічні органічні нітросполуки з перхлоратом амонію (як окислювач). UA 83581 U (12) UA 83581 U UA 83581 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до ракетно-космічної техніки, зокрема до створення та використання сумішевого пастоподібного палива для ракетно-космічних двигунів з регульованою за величиною тягою, за допомогою дозованого витискання палива в камеру згоряння. Він може бути використаним у космічній техніці як акумулятор енергії при русі у міжорбітальних польотах і як виконавчий орган реактивної системи керування ракетних носіїв і космічних апаратів. Ракетні двигуни на пастоподібному унітарному паливі з регульованою тягою через дозовану подачу палива в камеру згоряння є більш ефективними в порівнянні з двигунами на рідинному та твердому паливі. Рідинні ракетні (двокомпонентні) палива хоч і забезпечують достатньо високі енергетичні характеристики та керування величиною тяги двигуна, але при цьому значно ускладнюють конструкцію та збільшують його загальну масу; необхідність використання двох паливних баків, насосних агрегатів, витисних газогенераторів, комплексу різноманітної пневмогідроарматури і т.п. Сумішеві палива та твердопаливні заряди з них, при горінні в камері згоряння, яка є корпусом двигуна, не можуть забезпечити регулювання величини тяги його, а 5 також при обмеженні тиску продуктів згоряння (до (70-100) •10 Па) у корпусі, особливо при тривалому часі роботи, не можуть забезпечити повне віддавання хімічної енергії, яка закладена в паливо. Тому розробка та використання в ракетно-космічній техніці високоенергетичних пастоподібних палив (з питомим імпульсом тяги при відношенні тиску в камері згоряння до тиску на зрізі сопла pk/ра= 40/0,02 не менш 3000 м/с) є надзвичайно актуальним. З опису патенту США № 4047382 (1977 p.) відомо застосування унітарного пастоподібного палива, яке витиснюється з паливного баку в камеру згоряння, через регульований (за програмою) кільцевий проміжок філь'єри. Внаслідок цього забезпечується зміна секундної витрати палива та регулювання величини тяги двигуна. Недоліком відомого пастоподібного палива, що застосовується в ракетній установці по патенту США № 4047382, є його низька питома тяга, що не перевищує 2460 м/с. Це паливо - не металізоване, на поліуретановому пластифікованому пальному і перхлораті амонію (NH 4ClO4) як окислювач. Склади (рецептури) класичних гелеподібних (пастоподібних) палив містять 60-70 % перхлорату амонію, 10-15 % алюмінію та 20-30 % вуглеводневого пального-гелю. В патенті Великобританії № 1005886 від 14.05.69 р. як згущувач у паливі використовують октоат та нафтенат алюмінію, суміші з високо- та низькомолекулярними поліізобутиленовими каучуками і полімерними сполуками. В патентах США № 3023094 від 10.11.62 р. та ФРН № 144692 від 30.12.71 р. один із рецептів включає: 60 % NH4ClO4, 12 % Α1 та 20 % зв'язуючого гелю. 3 Пластична деформація - в'язкість палива при 25 °C складає ~ (20-30)•10 Пуаз; теплота 5 згоряння ~ 5000 Дж/г; швидкість горіння - 25 мм/с при 70-10 Па. Недоліком вказаного палива є низька енергетичність - питомий імпульс не перевищує 2500 м/с та надто висока в'язкість палива, що не забезпечить регулюючу подачу палива через філь'єру в камеру згоряння двигуна. Для ракетних двигунів, що застосовуються у розріджених шарах атмосфери у пастоподібному паливі за патентом США № 3652349 від 28.03.73 p., який є прототипом, як окислювач використовується перхлорат амонію (NH4C1O 4) або гідразин (N2H4) та їх суміші, а як пальне - А1, Be, В, їх гідриди та суміші. Дисперсійним середовищем є вуглеводневі пальні, що насичені сполуками C8-10, 2, 2.5-триметилгексаном (ТМГ), згущувач - три (моно бутил-2тіадодецин) фосфат алюмінію; поверхнево-активні речовини (ПАР) - похідні сорбінової та олеїнової кислот. Енергетичні характеристики однієї з композицій: 70 % NH4C1O4, 15 % Аl, 15 % зв'язуючого та 0,5 % ПАР; питомий імпульс в вакуумі було одержано ~ 3070 м/с (при розширенні продуктів згоряння 40:1). А при вмісті: 66 % NH4C1O4, 22 % А1, паливо загущене триметилгексаном до 12 % - питомий імпульс в вакуумі забезпечувався до 3180 м/с, при цьому температура газу в камері згоряння двигуна складала ~(3320-3500) К, що є суттєвим недоліком, що сприяє додатковому збільшенню маси двигуна. Достатньо високі значення питомого імпульсу досягнуто в паливі за патентом США № 3811970 від 21.04.74 р. В його складі містить: гідразин, нітрат гідразину, згущувач, який створює гель гідразину в присутні нітрату гідразину та малодисперсних берилію, алюмінію, їх сумішей та сумішей їх гідридів. У вказаних складах палива температура газу в камері згоряння двигуна в композиції, наприклад, з 15 % берилію та ЗО % гідразину й 55 % NH4CIO4, з 1 % ПАРгелеутворювача, не перевищувала 3280 К при питомому імпульсі 3170 м/с. Але суттєвими недоліками композицій палива за патентом США № 3811970 є їх складність (особливо при технології виготовлення), висока токсичність та небезпека у користуванні при вмісті берилію, нітратгідразину, гідразину та їх сумішей. 1 UA 83581 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Сумішеві унітарні палива складаються з кристалічного окислювача та паливозв'язуючого, необхідного для зчеплення часток в паливі та надання йому відповідних реологічних і фізичних властивостей. Для збільшення енергетичних характеристик, можливо додавання в паливо металу або гідриду металу, при цьому питома тяга суттєво збільшиться. Якщо окислювачем у паливі застосовано перхлорат амонію, то питома тяга може зрости ~ на 170 м/с при додаванні ~ 15 % Аl і на 270 м/с при додаванні гідриду алюмінію (АlН 3) [1]. Поєднання у суміші палива гідриду алюмінію з перхлоратом нітронію або з компонентами, які містять нітрогрупу (-NO2) або нітратну групу (-ONO2), сприяє збільшенню питомої тяги до 2900…3000 м/с. Паливозв'язуючі, які містять не відновлювальні окислювальні елементи, забезпечують більш високі значення питомої тяги в сполученні з гідридами металів [1]. Енергії зв'язку N-O; N-F у паливозв'язуючому збільшує величину питомої тяги на відміну від зв'язків С-O або C-F. Максимальна питома тяга досягається додаванням алюмінію або гідриду алюмінію, коли продуктами згоряння є А12О3, CO, H2 і деяка кількість Н2О. При цьому додаткова енергія, що реалізується, дозволяє використовувати частину водню для отримання продуктів згоряння низької молекулярної ваги, а не спалювати його для отримання теплової енергії. Цей процес виключно важливий та бажаний, тому що при цьому знижується температура продуктів згоряння в камері двигуна та реалізується високий (до 3000 м/с) питомий імпульс тяги палива. Зниження температури продуктів згоряння палива обумовлює зменшення масових параметрів камери згоряння, соплового блока і двигуна в цілому, що є позитивним фактором для ракетно-космічного об'єкту. На підставі науково-експериментального і виробничо-промислового досвіду, який отриманий при створенні унітарних сумішевих твердих ракетних палив, встановлено, що для забезпечення високих енергетичних характеристик в складі палива слід використовувати активні, кисневмісні рідинно-в'язкі окислювальні компоненти. Наприклад, як пластифікатори можливо використовувати: нітрометан - CH3NO2, динітрогліколь – С2Н4(ОNО2)2, динітробензол – C6Η4(ΝO2)2, триетиленглікольдинітрат – С6Н12N2О8, діетиленглікольдинітрат - C4H8ON2O7. Останній було використано німцями під час другої світової війни [1]. Як зв'язуючий-пластифікатор для сумішевих палив, з метою забезпечення стабільності реологічних властивостей у широкому діапазоні температури експлуатації –20-+50 °C необхідно використовувати органічні рідинно-в'язкі компоненти з низькою (мінусовою при нормальних умовах) температурою плавлення (твердіння) -30…-40 °C. При цьому, також треба прийняти компоненти з низькою теплотою утворення. Компонентам, в яких теплота утворення менша, віддають перевагу. Наприклад, такими компонентами є ряд фталатів, у яких температура плавлення знаходиться у діапазоні -30 - -40 °C; дибутилфталат; діетилфталат; діоктилсебацинат (температура плавлення складає мінус 55 °C). Нітрилолеїнова кислота (НОК) - C18H33N - її теплота утворення значно (майже в 2 рази) нижче інших пластифікаторів дорівнює мінус 268 ккал/кг. Сумісно з пластифікаторами для загущення і адгезії (злипленнязклеювання) твердих часток у паливі використовують високомолекулярні співполімери і полімери. Наприклад, пластифіковані каучуки або гелеутворюючі з нітропластифікаторами співполімери. Наприклад, співполімер метилметакрилат з метакриловою кислотою або поліметилметакрилат і т.п. Підвищення енергетичних характеристик палива забезпечується при введені в його склад, як порошкоподібних окислювачів, органічних нітросполук. Наприклад, таких як циклотриметилентринітроамін (CH2NNO2)3 - гексоген та циклотетраметилентераніт-роамін (CH2NNO2)4 - октоген. У цих компонентів внаслідок теплоти утворення з позитивним знаком +63,43 і +60,5 ккал/кг відповідно, забезпечується при згорянні палива висока віддача енергії. При цьому, вони мають, в порівнянні з іншими компонентами, підвищену питому вагу - 1818 і 3 1903 кг/м відповідно, що є значним позитивним фактором. Основним окислювачем в сумішевих ракетних паливах широко використовують порошкоподібний перхлорат амонію - NH4CIO4. Він стабільний, негігроскопічний, достатньо ефективний і цілком безпечний у використанні. Перхлорат амонію нечутливий до удару і детонує тільки в 10 % випадків при випробуваннях з навантаженням 1100 кгс-м. Додавання каталізатора збільшує частоту детонації до 60 % при навантаженні 1100 кгс-м [1]. Основні властивості перхлорату амонію наведено в Табл. 1. В результаті експериментально-аналітичного опрацювання різноманітних рецептів для високоімпульсного сумішевого пастоподібного палива було вибрано ряд компонентів, сполучення яких між собою забезпечило створення палива з необхідними властивостями та характеристиками. Зазначеними компонентами є: поліметилметакрилат латексний, нітрилолеїнова кислота, діетиленглікольдинітрат, циклотриметилентринітроамін (гексоген), гідрид алюмінію, перхлорат амонію, окис заліза та епоксидна смола. Властивості компонентів 2 UA 83581 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поліметилметакрилат латексний (ПММА) - білий дрібнодисперсний порошок з питомою 3 вагою (густина) ~ 1090 кг/м. Молекулярна вага ПММА - не менш 10010 г/моль. Він нетоксичний, пожежобезпечний, нерозчинний у воді. Теплота утворення полі-метилметакрилату рівна мінус 903 ккал/кг. З нітропластифікаторами і органічними фталатами розріджується та утворює гель. При нагріванні з пластифікаторами набухає до желеподібного стану, а в кількості по відношенню до пластифікатора 1:1 і більше відбувається ствердіння до твердого стану, утворюючи димерний зв'язок. ПММА широко використовується у народному господарстві, медицині, лакофарбовій промисловості, будівництві, при виготовленні покриттів, зовнішніх панелей і ліхтарів дахів. Умовна формула ПММА - (С7Н9О2)n=8-10· Нітрилолеїнова кислота (НОК) органічна сполука, що використовується як пластифікатор для синтетичних каучуків і високомолекулярних співполімерів і полімерів. НОК являє собою рідину з в'язкістю 30-50 Пуаз (при нормальних умовах). Світла рідина, трохи (іноді) має 3 жовтуватий відтінок. Питома вага (густина) нітрилолеїнової кислоти дорівнює ~ 900 кг/м . Вона нетоксична, при нормальній температурі, пожежобезпечна і вибухобезпечна. Її перевага перед іншими органічними пластифікаторами, такими як трансформаторне мастило, дибутилфталат та інші - низька теплота утворення, яка дорівнює мінус 268 ккал/кг. Використовується НОК у лакофарбовій галузі та в ракетній техніці (як пластифікатор для сумішевих твердих ракетних палив). Умовна формула НОК - C18H33N. Температура кипіння (піролізу) дорівнює -160 °C. Діетиленглікольдинітрат (умовна формула C 4H8N2O7) - нітропластифікатор широко використовується в твердих ракетних паливах і порохах [1]. Діетиленглікольдинітрат менш токсичний за тринітрогліцерин і менш чутливий до удару і тертя. При нормальних умовах пожежо- і вибухобезпечний. Являє собою безбарвну або з світло-жовтим кольором рідину. Коефіцієнт в'язкості при 20 °C дорівнює 0,81 Пуаз. При швидкому нагріванні кипіння 3 відбувається при 160 °C. Молекулярна вага - 196,12 г/моль, а густина - 1390 кг/м . Діетиленглікольдинітрат залишається рідиною до -30….-35 ºС. Теплота утворення - мінус 527,8 ккал/кг. У контакті з високомолекулярними полімерами і співполімерами, такими як: поліхлорвініл, поліметилметакрилат, полівінілацетат гарно суміщається, хімічно стійкий і утворює гель, а при нагріванні вище за 50…60 ºС створює нестійкий димерний зв'язок (при стаціонарних умовах, а в динаміці він порушується). Спалах виникає при його нагріванні до температури вище за 190 ºС (він розкладається). Діетиленглікольдинітрат слід зберігати у герметичних посудинах у холодних ізольованих приміщеннях. Циклотриметилентринітроамін (гексоген) умовна формула (CH2NNO2)3 і циклотетраметилентеранітроамін (октоген) - (CH2NNO2)4 - дві циклічних органічних нітросполуки використовують в ракетних паливах як окислювачі та як вибухові речовини [1]. Гексоген і октоген - негігроскопічні тверді речовини - використовуються у вигляді порошку білого кольору, не здійснюють корозійну дію при невисокому вмісті кислоти. Гексоген можна зберігати тривалий час, але він дуже чутливий до механічних впливів. Молекулярна вага гексогена та октогена 3 222,13 і 236,172 г/моль відповідно, а питома вага (густина) 1818 і 1903 кг/м , відповідно. Теплота утворення гексогену - +63,4 ккал/кг, а октогену -+60,5 ккал/кг. Обидві речовини стабільні до 200 С, зберігати їх слід у закритій тарі в прохолодному приміщенні. Гексоген широко використовується при виробництві вибухових речовин (у народному господарстві для буровибухових робіт) і для армійських боєприпасів. Гідрид алюмінію (умовна формула АІН3) - молекулярна вага - 30,004 г/моль, питома вага 3 (густина) - 1500 кг/м . Температура розкладання 100-104 °C; теплота утворення - мінус 99,9 ккал/кг. Він являє собою дрібнодисперсний порошок 50-100 мкм злегка світло-сірого кольору (світліше, ніж алюмінієвий порошок). Гідрид алюмінію, який одержано не сальватированим методом, більш стабільний, повільніше реагує з водою і спиртом, більш інертний до повітря та сухого кисню [1]. При нагріванні вище 100 °C гідрид алюмінію розкладається на водень і алюміній, що забезпечує в сумішевих паливах високу стабільність при горінні та достатньо повну віддачу енергії. Застосування гідриду алюмінію у сумішевих паливах сприяє зниженню температури спалаху (підпалу) палива, внаслідок проникнення газоподібного водню, що виділився, та контакту його з частками окислювача, тобто підвищеної проникності водню між компонентами. Зниження температури спалаху дуже важливо і необхідно для пастоподібного палива при підпалюванні його за фільєрним блоком. Прискорення спалювання палива у тонкому шарі паливних джгутиків (шнурів) за філь'єрою, особливо на максимальних секундних його витратах дуже необхідно, щоб не було залито паливом камери згоряння. Гідрид алюмінію при нормальних умовах хімічно та фізично стійкий і сумісний із всіма вищезгаданими компонентами, у тому числі, й окислювачем - перхлоратом амонію. Перхлорат амонію (умовна формула NH4CIO4) - основний окислювач сумішевих твердих ракетних палив. Він стабільний, негігроскопічний, достатньо ефективний і цілком безпечний у 3 UA 83581 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 поводженні [1]. Перхлорат амонію - безбарвна сполука, що кристалізується з водного розчину у вигляді безводної солі. На виробництво сумішевого палива, він надходить у хлоринових мішках у вигляді білого порошку з розміром часток від 360 до 150 мкм. Молекулярна вага перхлорату 3 амонію - 117,497 г/моль, питома вага (густина) - 1950 кг/м , температура розкладання - +270 °C, теплота утворення - мінус 596 ккал/кг, питома теплоємність (при +25 °C) складає 30,61 кал/(мольтрад) [1]. NH4C1O4 найбільш чутливий до запалення при вмісті вологи 0,02-0,05 %, особливо при забрудненні солями міді чи інших металів. При безпечній роботі з перхлоратом амонію труднощів не виникає. Він може подразнювати шкіру та слизові оболонки, але відносно нешкідливий при короткотерміновому контакті, не чутливий до ударних навантажень. З великою кількістю перхлорату амонію слід працювати у вогнестійкому одязі та захисних окулярах. Необхідно приймати заходи, що виключають контакт з органічними речовинами. Перхлорат амонію належить зберігати у холодному приміщенні з гарним вентилюванням. Як каталізатор горіння, у даному випадку, використовується окис заліза (Fе 2О3) у вигляді 33 2 дрібнодисперсного порошку з питомою поверхнею 9•10 19•10 см /г (від 5 до 30 мкм); теплота утворення - мінус 1203,7 ккал/кг. Молекулярна вага окису заліза - 159,69 г/моль, питома вага 3 (густина) – 5100-5400 кг/м , температура плавлення - +1565 °C; у воді та розчинниках не розчинюється. Окис заліза - пожежо- та вибухобезпечний. У виробництво надходить у металевих барабанах-банках вагою 20 кг. Окис заліза нетоксичний у поводженні; широко використовується у лакофарбовій галузі та будівельній промисловості. Епоксидна смола, наприклад типу ЕД-5, ЕД-20 або ЕД-40, використовується у даному випадку, як адгезійний компонент для скріплення (склеювання) порошкоподібних часток між собою та іншими компонентами. Епоксидна смола - високомолекулярна сполука, яка використовується як пластифікатор. Наприклад, епоксидна смола - дигліцедиловий ефір бісфенола (еквівалента маса епоксигруп 400-500 г/моль) має в'язкість ~ 5-8 Па•с; дигліцедиловий ефір бісфенола F (еквівалента маса епоксигруп 158-165 г/моль) не кристалізується і йому віддається перевага у даному випадку. Питома вага епоксисмол 12003 1300 кг/м . Епоксидні смоли широко використовують в різних галузях народного господарства, основні їх властивості та характеристики достатньо широко описані в літературі [2]. Приклад реалізації (технологія) З вказаних вище компонентів запропонованого сумішевого пастоподібного палива (СПП) вибрано ряд складів та піддано експериментальному опрацюванню для дослідження їх властивостей і характеристик. Змішування компонентів складів проводили у змішувачі (міксері) "Беккен-дуплекс" ємністю 1,5 літра. У змішувачі виготовляли до 1 кг ПП. Змішування компонентів проводили при температурі +18 - +25 °C під вакуумом при залишковому тискові не більш 10 мм рт.ст. У рідинно-в'язку суміш зв'язуючого із по-ліметилметакрилату, діетиленглікольдинітрату і нітрилолеїнової кислоти завантажували у два прийоми (з періодичним перемішуванням протягом 20 хвилин) розділені навпіл порції гідриду алюмінію. Після цього однією порцією (з перемішуванням до 20 хвилин) завантажували гексоген. Загальну порцію перхлорату амонію, змішану з окисом заліза, розділену на три частини, також завантажували (кожну частину окремо) в змішувач і перемішували при залишковому тискові ~ 10 мм рт. ст. протягом 20-25 хвилин. Після приготування паливної суміші з неї відбирали зразки, які було піддано випробуванням для одержання комплексу характеристик. Чутливість до удару та тертя СПП відповідає пожежонебезпечним речовинам III категорії. Для підбору найоптимальнішого паливного складу за певними критеріями (питомий імпульс тяги, температура газу в камері згоряння, кількість "К-фази", тобто окису алюмінію в продуктах згоряння, економічні витрати), виконано розрахунково-аналітичний підбір низки СПП при варіації вихідними компонентами, зокрема, по А1Н3 та ПММА. Виконано низку розрахунковоекспериментальних досліджень та лабораторних дослідів, що дозволило вибрати паливні рецепти з високоенергетичними значеннями за питомою тягою (більше 3000 м/с) та задовільними фізико-хімічними властивостями (для пастоподібних палив, що витиснюються в камеру згоряння). Для наочності на Фіг. 1 представлено графік, що демонструє вплив вмісту гідриду алюмінію на термодинамічні характеристики - питомої тяги та температури продуктів згоряння пастоподібного палива. З аналізу даних, що представлено на графіку (Фіг. 1) витікає, що порівняно незначний вміст гідриду алюмінію (від 14 до 16 %) в паливі дає досить великі значення питомої тяги у пустоті при рk/ра= 40/0,02 від 3041,8 до 3267 м/с. Температура продуктів горіння не перевищує 2977,5 К, що є цілком позитивним з точки зору теплового захисту конструкції. 4 UA 83581 U 5 10 За своїми термодинамічними характеристиками, а також за фізико-хімічними властивостями такі пастоподібні палива перевищують відомі сумішеві тверді ракетні палива, що використовуються зараз у ракетно-космічній техніці. Дослідженні склад пастоподібного палива, їх термодинамічні, фізико-хімічні, фізико-вибухові (експлуатаційні) характеристики та розрахункові параметри було зведено у Табл. 1. Таким чином, запропоноване сумішеве пастоподібне ракетне паливо, яке має високий питомий імпульс тяги - більш 3000 м/с при Pk/Pа ~ 40/0,02, порівняно близьке за енергетичними характеристиками з високоімпульсними рідинними двокомпонентними ракетними паливами. Воно найбільш ефективно може бути використано для спорядження маршових двигунів верхніх ступенів ракет-носіїв і розгінних блоків космічних апаратів при їх міжорбітальних польотах. Таблиця № п/п Складники-компоненти, їх характеристики Одиниці вимірювання 1 2 3 % % % №1 4 8 8 №2 6 8 10 №3 6 10 10 % 10 10 10 5 6 Поліметилметакрилат (ПММА) Нітрилолеїнова кислота (НОК) Діетиленглікольдинітрат Циклотриметилентринітроамін (гексоген) Гідрид алюмінію Перхлорат амонію % % 16 54 15 51 14 50 7 Умовна формула 8 9 Теплота утворення Кисневий баланс (а) Молекулярна вага продуктів згоряння (μ) Температура газу в камері згоряння Температура газу на зрізі сопла Показник ізоентропи Питомий імпульс тяги у пустоті при Рк/Ра =40/0,02 Питомий імпульс тяги на землі = при рк/ра =40/1 Число Маха Питома вага палива (густина) Температура спалаху Швидкість горіння при Рк = 5 40•10 Па Коефіцієнт динамічної в'язкості при t=20-25 °C кДж/кг % С10,95 H53,6 O24,6N8,3 Аl5,3Сl4,3 1838,3 -47,2 С10,95 H53,6 O24,6N8,3 Аl5,3Сl4,3 1832,4 -51,7 С10,95 H53,6 O24,6N8,3 Аl5,3Сl4,3 1816,8 -49,6 г/моль 46,72 48,05 48,8 К 2977,5 2812,3 2800,6 при рк/ра= 40/0,02 К 838,4 724,0 709,1 n=cp/cv 1,204 1,208 1,212 м/с 3267 3162 3041,8 м/с 2578 2562 2557 кг/м °С 2,85 1660 209 2,72 1650 211 2,64 1650 212 мм/с 8,8* 8,9* 6,41 Пуаз 6850 6200 5200 4 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 15 20 3 Номера рецептур та їх значення Примітка при рк/ра=40/0,02 * - з каталізатором горіння Fe2O3 На кресл. Залежності зміни величини питомої Руд (∆) та температури продуктів згорання Тк(□) (в камері) від процентного вмісту гідриду алюмінію в складі пастоподібних палив при Рк/Ра=40/0,02 За прототипом (патент США № 3652349 від 28.03.73 р.) паливо складається із суміші перхлорату амонію та гідразину, що утворюють сіль N 2H5C1O4, яку використовують як окислювач, а як пальне взято А1 або А1Н3, а також рідинно-плинну адгезивну суміш-гель триметиленгексану (ТМГ) + трифосфат алюмінію та похідні сорбінової і олеїнової кислот. При цьому питомий імпульс при Рк/ра = 70/0,02 досягає не більше 3180 м/с при температурі в камері згоряння 3300-3500 К. Останнє, що стосується температури,на наш погляд, є недоліком прототипу. Ще одним важливим недоліком палива за прототипом є значна його токсичність 5 UA 83581 U 5 10 15 20 через наявність в ньому гідразину в суміші з NH 4C1O4, що значно ускладнює технологічні процеси при виробництві палива та при експлуатації ракетного двигуна. Із порівняння результатів розрахунків та характеристик запропонованого СПП, що приведено в Табл. та на кресл., з характеристиками палива за прототипом витікає, що запропоноване сумішеве пастоподібне ракетне паливо за питомим імпульсом 3267 м/с при Рк/ра= 40/0,02 замість 3070 м/с у прототипі при тому ж співвідношенні тисків є більш кращим за цим параметром. Також, що стосується температури в камері згоряння при горінні запропонованого палива - це 2978 К, а у прототипі вона становить не менше 3300 К - це є гіршим показником, тому що при більшій температурі потрібно краще захищати стінки камери згоряння та сопла нарощенням їх товщини із теплозахисних матеріалів, що сприяє додатковому збільшенню маси ракетного двигуна. Покращення вказаних показників над прототипом є корисною технічною перевагою, а процентне співвідношення вибраних компонентів та їх суміш-рецепт, який забезпечив вказані кращі технічні показники палива, меншу небезпеку експлуатації та простішу технологію виробництва, є оригінальною новиною по відношенню до прототипу. Джерела інформації: 1. Сарнер С. Химия ракетных топлив / Пер. с англ. Под ред. В.А. Ильинского - Μ.: Мир, 1969.-488 с. 2. Справочник по композиционным материалам / В 2-х кн. Кн. 1 / Под ред. Дж. Любина, Б.Э.Геллера.- М.: Машиностроение, 1988.-448 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Сумішеве пастоподібне ракетне паливо, що витиснюється у камеру згоряння ракетного двигуна з регульованою тягою, має у своєму складі: органічне адгезійне рідинно-в'язке зв'язуюче і металевий порошок (як пальне) та циклічні органічні нітросполуки з перхлоратом амонію (як окислювач), яке відрізняється тим, що для забезпечення питомого імпульсу тяги (у пустоті при pk/ра=40/0,02) не менш 3000 м/с і температури газу в камері згоряння двигуна не більш 3000 К, до його складу як гелеутворююче зв'язуюче введено поліметилметакрилат пластифікований діетиленглікольдинітратом і нітрилолеїновою кислотою, а як металеве пальне введено гідрид алюмінію, як окислювач використано циклотриметилентринітроамін і перхлорат амонію, а компоненти взяті в наступному співвідношенні (в % за вагою): поліметилметакрилат (латексний) - зв'язуюче-гелеутворювач 4-6 нітрилолеїнова кислота - пластифікатор 8-10 діетиленглікольдинітрат - пластифікатор-окислювач 8-10 циклотриметилентринітроамін - окислювач 10±0,2 гідрид алюмінію - пальне 14-16 перхлорат амонію - окислювач 50-54 епоксидна смола - адгезійний пластифікатор 0-2 окис заліза - каталізатор горіння (більше 100 %) 0-0,2. 6 UA 83581 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7