Ракетне пастоподібне паливо

Реферат: Ракетне пастоподібне паливо для двигунів з регульованою тягою та багаторазовим запуском і для газогенераторів, що містить у собі: органічне високомолекулярне нітропластифіковане рідков'язке зв'язуюче та алюмоводневе пальне у суміші з циклічним нітроаміном. До його складу як окислювач введено амонійдинітрамід і нітрат амонію, як каталізатор горіння пастоподібний діетилфероцен. UA 87085 U (12) UA 87085 U UA 87085 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Останнім часом значно збільшився інтерес до використання геле- та пастоподібних палив в енергетичних установках різного призначення: ракетних та авіаційних двигунах, судових парових котлах, МГД-генераторах, термобурах для термічного руйнування порід і т.д. Внаслідок того, що пастоподібні палива займають проміжне положення між рідкими та твердими ракетними паливами і вони спроможні текти при витиснені під дією навантаження, їх використання є найбільш ефективним для ракетних двигунів з глибоким регулюванням (дроселюванням) тяги та багаторазовим включенням в умовах космічного вакууму і невагомості. Ці двигуни можуть забезпечити: рух при орбітальних переходах космічного літального апарату на траєкторії, його керування при орієнтації та стабілізації, корекцію швидкості польоту та траєкторії, проведення маневрів по стикуванню та розстикуванню з іншими апаратами і т.д. Тому створення ракетної пастоподібної паливної сумішевої композиції з питомою тягою не менш ніж 300 с, з широким діапазоном технологічних та експлуатаційних параметрів, і при цьому, з екологічно чистими продуктами згоряння (що необхідно у космосі), є однією з основних задач, яку вирішують при розробці двигунів для космічних апаратів. Від успішного вирішення цієї задачі залежить ефективність літального апарата та виконання програми його польоту. За кордоном, зокрема у США, Великобританії, Франції та ін., інтенсивно проводять дослідницькі розробки та промислові роботи зі створення геле- та пастоподібних палив. У США основними розробниками в цій галузі є база військово-повітряних сил в Едвардсі, Бюро військово-морських сил у центрі імені Льюіса (NASA). Розробки ведуть фірми "Мартін", "Аероджет дженерал" і "Белл Аероспейс". У Великобританії фірмою "Марксардт" організовано виробництво високоефективного ракетного суспензійного палива - "MARNAF", яке містить бор у гелеподібній матриці (Technology Week, 1967, 20, No. 10). У патенті США №3702793, 1972 р. як загущувачі рідких окислювачів на основі дифтораміноалканів, епоксіалканів використовують поліметилметакрилат (ПММА), тетрафторгідразин, їх суміші (патент США №3741832, 1973 р). У зазначених паливах величина питомої тяги не перевищувала 269 с (у пустоті, при тиску в камері згоряння -7,0 МПа). В патенті США №3542531, 1970 p. запатентована композиція гелепастоподібного палива, яка містить 75…95 % вуглеводневого пального та 5…25 % співполімеру, в якому міститься 15…25 % акрилату та 75…80 % етилену. У зазначеному паливі величина питомої тяги (у пустоті, при співвідношенні тисків в камері згоряння та на зрізі сопла 70/0,01) доходила до 280. …286 с. У патентах Франції №20669225, 1971 р. і США №3584025, 1970 р. в гелеподібних паливах використано авіаційне пальне - гас, загущений полімерами та співполімерами стеарилметакрилату і метакрилової кислоти у співвідношенні 98/2 %. Питома тяга вказаних палив досягала величини 289 с при температурі в камері згоряння 2660. …2800 К. У патенті США №3717518, 1972 p. 30. …50 % гідразину розчинено з 30…50 % перхлорату амонію з добавкою до 3 % гелеутворювача - поліакриламіду метилцелюлози та 10…25 % порошкоподібного алюмінію. При вмісті 20 % алюмінію, -37 % NH4ClO4, 39 % гідразину та 3 % поліакриламіду паливо мало величину питомої земної тяги -237 с і питомої пустотної тяги 264 с (при тиску в камері згоряння 7,0 МПа). Для ракетних двигунів, які використовуються у космосі, запропоновано унітарне пастоподібне паливо, що містить 77…95 % перхлорату амонію, 5…23 % твердого пального - металів АІ, Be, В, та їх гідриди-загущувачі сорбінової та олеїнової кислот (патент США №3652349, 1972 p.). Енергетичні характеристики однієї з композицій при співвідношенні компонентів: 70 % перхлорату амонію, 15 % АІ, 15 % метилгідразину та 1 % гелеутворювача, складали при тиску в камері згоряння 7,0 МПа (при співвідношенні діаметра критичного перерізу сопла до його зрізу 1/40) складали 307…309 с. При цьому температура продуктів згоряння в камері двигуна складала відповідно -3320…3480 К, що є суттєвим недоліком, бо призводить до неминучого збільшення маси камери двигуна через збільшення її теплозахисної частини. Вказаний недолік належить до всіх вище описаних пастоподібних палив, а наявність в їх складі доволі токсичних та пожежонебезпечних речовин, таких як берилій, бор, гідразин та їх сполуки, відносять ці палива до вельми проблематичних при їх виготовленні та експлуатації. Вказані недоліки в значній мірі усунені у сумішевому пастоподібному ракетному паливі, представленому у заявці № а 201210698 від 12.09.2012 (Україна) [1]. У складі цього палива гелеутворюючим зв'язуючим використовується поліметилметакрилат, пластифікований діетиленглікольдинітратом і нітрилолеїновою кислотою, а як металічне пальне запропоновано гідрид алюмінію, окислювачем використано гексоген та перхлорат амонію. Вказані компоненти широко використовуються у промисловості: на виробництві вибухових речовин для гірничорудної промисловості, у виробництві твердих ракетних палив. При оптимальному співвідношенні компонентів (з урахуванням технології виробництва, експлуатації, внутрішньобалістичних та енергетичних параметрів) на цьому паливі забезпечується значення пустотної питомої тяги в межах 304….329 с при температурі продуктів 1 UA 87085 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 згоряння 2800…2977 К, що не перевищує 3000 К та є позитивним фактором. При цьому, у складі палива використовувалось: 14…16 % гідриду алюмінію, 22…24 % рідко-в'язкого зв'язуючого, 10 % гексогену та 50. …52 % окислювача - перхлорату амонію. Цей склад пастоподібного палива (прийнятий як прототип) перевершує усі вищерозглянуті ракетні паливааналоги за енергетичними, експлуатаційними і технологічними параметрами та характеристиками. Але використання його у двигунах не бажане, так як вони виділяють продукти згоряння, які містять хлор, фтор та інші хлорводневі сполуки: HCl;FeCl2;HOCl та сконденсовану тверду фазу Аl2О3,Аl(ОН)2. У космосі ці компоненти, конденсуючись у тверду фазу, осідають на деталях космічного апарата, забруднюють оптичні та навігаційні прилади, знижують якість їх роботи при тривалому польоті апарата. Тому для супутників Землі, програми яких направлені на дистанційне зондування поверхні планети, пошук родовищ корисних копалин, моніторинг процесів в атмосфері над океанами, виявлення торнадо, тайфунів, їх рух на континентах та інших електромагнітних процесів у стратосфері, що контролюються частотноелектромагнітними навігаційно-оптичними приладами, вищерозглянуті ракетні палива не знаходять широкого використання. З метою усунення недоліків, притаманних відомим пастоподібним паливам, і розширення діапазону їх використання у двигунах космічних апаратів та газогенераторних установках з екологічно чистими продуктами згоряння, пропонується: ракетне пастоподібне паливо двигунів з багаторазовими запусками та регульованою тягою і для газогенераторів, у склад якого введені: як окислювач - динітрамід амонію, нітрат амонію і циклотетраметилентетранітроамін (окисноенергетичний компонент); як каталізатор горіння - пастоподібний діетилфероцен; паливозв'язуючим використано поліметилметакрилат з діетиленглікольдинітратом та нітрилолеїновою кислотою, а як металоводневого пального застосовується алюмогідрид. При цьому компоненти мають наступний склад (у % за масою): 1. Ракетне пастоподібне паливо для двигунів з регульованою тягою та багаторазовим запуском: - поліметилметакрилат латексний (ПММА) - гелеутворювач - від 3 до 5; - нітрилолеїнова кислота (НОК) - пластифікатор - від 6 до 10; - діетиленглікольдинітрат (ДЕГДН) - нітропластифікатор - від 10 до 24; - алюмогідрид - металоводневе пальне - від 10 до 15; - циклотетраметилентетранитроамін (октоген) - енергоокислювач - від 10 до 24; - динітрамід амонію (АДНА) - окислювач - від 42 до 55; - діетилферроцен (ДЕФ) - каталізатор горіння - від 0 до 0,5. 2. Ракетне пастоподібне паливо для газогенераторів з екологічно чистим газом: - поліметилметакрилат латексний (ПММА) - гелеутворювач - від 3 до 5; - нітрилолеїнова кислота (НОК) - пластифікатор - від 6 до 8; - діетиленглікольдинітрат (ДЕГДН) - нітропластифікатор - від 10 до 14; - циклотетраметилентетранитроамін (октоген) - енергоокислювач - від 10 до 24; - динітрамід амонію (АДНА) - окислювач - від 42 до 54; - нітрат амонію - окислювач - від 10 до 15; - діетилферроцен (ДЕФ) - каталізатор горіння - від 0,1 до 0,5. При цьому паливо за п. 2 відрізняється від палива за п. 1 тим, що в його складі як окислювач використана суміш нітрату амонію з динітрамідом амонію у співвідношенні 3,5…4,5. Технічний результат даної рецептури полягає в тому, що: - запропоноване ракетне пастоподібне паливо при оптимальному підборі компонентів у композиціях, за технологічними, внутрішньобалістичними, термодинамічними та експлуатаційними характеристиками, забезпечує у двигунах космічних літальних апаратів величину питомої тяги (у пустоті) 297…325 с, при температурі газів у камері не більше 2620…2800 К відповідно; - при цьому продукти згоряння палива є екологічно чистими та складаються з CO, N2,H2, H2O (не містять у собі хлороводневі сполуки, на відміну від прототипу та аналогів), що істотно знижує шкідливість навколишньому середовищу, та димність газогенераторів, а в космосі запобігає забрудненню навігаційно-оптичних приладів супутників Землі. Істотними характерними ознаками запропонованого палива є: - вибір комплексу хімічних компонентів з необхідними фізико-хімічними властивостями та характеристиками, створення з них науково та експериментально обґрунтованих відсотковомасового співвідношення у композиції, що забезпечує отримання вищевказаного технічного результату. Властивості вибраних компонентів Ракетне пастоподібне паливо базується на трьох основних факторах: 2 UA 87085 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - у складі палива повинні бути компоненти окислювача і високоенергетичного пального; - хімічні компоненти в паливі повинні бути фізико-хімічно сумісними між собою в умовах приготування, зберігання та експлуатації; - рідко-в'язкі компоненти повинні забезпечувати у складі палива необхідну адгезію (склеювання) між твердими частинками, виключати ексудацію - розшарування в температурному діапазоні зберігання та експлуатації. Як адгезійне рідко-в'язке зв'язуюче у паливі вибрані: поліметилметакрилат, котрий у нітропластифікаторі - діетиленглікольдинітраті набухає та створює гелевий розчин. До вказаного розчину, для регулювання рідков'язких властивостей палива доданий пластифікатор нітрилолеїнова кислота. Поліметилметакрилат (ПММА) – C56H72O16 використано латексний, у вигляді 3 дрібнодисперсного порошку з розміром частинок від 20 до 150 мкм, густина ~1090 кг/м , його молекулярна маса не менш, ніж 100 кг/моль. Він є пожежо- та вибухобезпечний, у спиртах, ефірах та ацетоні розчиняється - набухає до желеподібного стану, у воді не розчиняється. Фізико-хімічні властивості ПММА широко представлено у довідковій літературі [2, 3]. У народному господарстві та промисловості його використовують у лакофарбовій галузі та медицині. Діетиленглікольдинітрат (ДЕГДН) - C4HBN2O7 у своєму складі містить кисень, є активним пластифікатором, з ПММА у розчині утворює гель. Молекулярна маса його 0,19612 кг/моль, а 3 густина ~1390 кг/м . ДЕГДН належить до слабких вибухових речовин III групи. У рідкому молекулярному стані (з динамічною в'язкістю ~190….800 Пуаз) зберігається до -30 °C. ДЕГДН хімічно та фізично стабільний при з'єднанні з компонентами ряду пальних та окислювачів і нагріванні до +190 °C, потім при подальшому нагріванні розкладається (без вибуху) на газоподібні компоненти. У виробництві балістичних порохів ДЕГДН часто використовують замість нітрогліцерину, надаючи перевагу йому як менш небезпечному у виробництві компоненту. Основні властивості та характеристики ДЕГДН детально представлено у літературі [2, 3]. Нітрилолеїнова кислота (НОК) - C18H33N - органічний пластифікатор, рідина з динамічною в'язкістю ~ 60…80 Пуаз, зберігається до -20 °C Молекулярна маса НОК -0,263 кг/моль, густина ~ 3 900 кг/м . НОК добре сумісна з компонентами палива, забезпечує необхідні (для палив, які витискуються під навантаженням) реологічні характеристики - текучість та адгезійні властивості. НОК - пожежо- та вибухобезпечна у виробництві та експлуатації. По відношенню до інших пластифікаторів є більш прийнятним через низьку величину ентальпії (теплота утворення), що дорівнює -268 ккал/кг. Основні властивості та характеристики НОК (як пластифікатор для ракетних палив) представлено у [2, 3]. Як високоенергетичне металоводневе пальне у складі запропонованих палив включено алюмогідрид - АІН3, який використовується у вигляді дрібнодисперсного порошку з розміром 3 частинок від 50 до 80 мкм. Густина алюмогідриду ~1500 кг/м , насипна щільність - 950…1000 3 кг/м ; молекулярна маса - 0,030004 кг/моль. Алюмогідрид при нормальних умовах є стабільним до температури 100…104 °C. При нагріванні до вказаної температури та вище - починає розкладається на алюміній та водень. Теплота утворення алюмогідриду (ентальпія) - приблизно -99,9 ккал/кг. При нормальних умовах АІН3 є пожежо- та вибухобезпечною речовиною і добре сумісний з вибраними компонентами за фізико-хімічними властивостями. Використовується у виробництві твердих ракетних палив та у фотосправі при заміні срібла. Основні властивості алюмогідриду викладено у [2]. Як активний окиснювач у складі запропонованих палив використані порошкоподібні компоненти: динітрамід амонію (АДНА) - NH4N(NO2)2, нітрат амонію - NH4NO3 та циклічний нітроамін - циклотетраметилентетранітроамін (октоген) -(СH2NHO2)4. У вказаних компонентах окислювача не присутні галогени - Cl, F, HF, HCl, що є позитивним фактором, як наслідок того, що при розкладанні (згорянні) утворюється чистий газ, що містить тільки N2, H2, CO, CO2 та Н2О. Динітрамід амонію (АДНА) - NH4N(NO2)2 - амонійна сіль динітразової кислоти. Молекулярна маса - 0,124 кг/моль, АДНА використовують у ракетних паливах як дрібнодисперсний порошок 3 3 білого кольору; густина його 1830…1840 кг/м , насипна щільність - 1400 кг/м . Температура плавлення - 92…94 °C, температура початку розкладання ≈ 130…135 °C. АДНА добре розчинюється у воді, нижчих спиртах, ацетоні, диметилформаміді; АДНА погано розчинюється у етилацетаті, нітрометані, діоксані; АДНА нерозчинний в ефірі, бензолі, толуолі. АДНА чутливий до сонячних променів. За чутливістю до механічних, ударних навантажень і до тертя, його відповідні властивості належать до вторинних вибухових речовин, наприклад таких, як гексоген, октоген. Наявність кисню у NH4N(NO2)2-51,6 %; вільного кисню ≈25,8 %; окисний потенціал -2,0. Ентальпія (теплота утворення) -150,6 кДж/моль, або -270.29 ккал/кг. Питоме газоутворення 3 UA 87085 U 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Vуд≈0,906 м /кг. Здатний до самостійного горіння при надлишковому тиску р>0,5 МПа, та горить у 5 разів швидше, ніж перхлорат амонію. Доцільність у використанні цього окиснювача полягає в тому, що він є екологічно чистим та ефективним компонентом. У твердих ракетних паливах його використовують замість NH4ClO4, через що суттєво підвищується їх енергоефективність, знижується їх шкідливість та димність - слід, за яким виявляють політ ракети. Властивості та характеристики АДНА надано у [3]. Окислювач - нітрат амонію (аміачна селітра) - NH4NO3 - білий кристалічний порошок з 3 розміром частинок від 50 до 150 мкм. Густина - 1680…1730 кг/м , насипна щільність 3 1360…1400 кг/м . Теплота утворення (ентальпія) -87,2 ккал/моль, або -4568,9 кДж/кг. Температура плавлення ≈170,4 °C; вельми гігроскопічний, розкладається при нагріванні при ≈190 °C. Вміст кисню у ньому ≈59,96 %; вільного кисню ≈20 %. Об'єм продуктів згоряння ≈0,910 3 м /кг. Нітрат амонію широко використовується у вибухових речовинах, у бездимному поросі та в сільському господарстві, як неорганічне азотоаміачне добриво. При нормальних умовах у виробництві він пожежо- та вибухобезпечний. Детально його властивості та характеристики викладено в [2, 3]. При згорянні в ракетному паливі утворюється чистий газ, який містить N2, H2 і Н2О. Циклотетранітрометилентетранітроамін (октоген) – (CH2NNO2)4 - потужна вибухова речовина, в ракетних твердих паливах використовують як окислювач - енергетичну добавку, що містить кисень. Октоген чутливий до сонячних променів. Через меншу розчинність у різних розчинниках, у декілька разів менш токсичний, ніж гексоген. Чутливий до удару (при вантажі 10 кг та висоті 250 см) -72…80 % (у тротилу - 4…8 %). Чутливий до тертя при навантажені 10 кгс (тротил - 29,5 кгс, гексоген - 11,5 кгс). Бризантність октогену за обтисненням мідним крешером 3 5,4 мм (у гексогена - 4,8 мм; у тротила ≈ 2,8 мм при густині 1,6 г/см ). Температура плавлення октогену Тпл≈280 °C з розкладанням. Термостійкість до 220 °C. Температура спалаху 3 Тсп≈215 °C. Теплотворна здатність ≈1300 ккал/кг при густині 1850 кг/м . Питома густина - 1903 3 кг/м . Ентальпія (теплота утворення) 60,5 ккал/кг, або 295,26 кДж/кг. Об'єм продуктів згоряння ≈0,755 м /кг. У октогену негативний кисневий баланс, рівний -21,6 %; окислювальний потенціал складає ≈0,67. У виробництві ракетних палив октоген застосовують у вигляді порошку з розміром частинок від 50…80 до 150…200 мкм. Октоген широко використовують як енергетичну окислювальну добавку у сумішевих твердих паливах, бездимному поросі та вибухових боєприпасах, для зарядів твердопаливних ракетних двигунів (РДТТ) з пониженим димоутворенням [2, 3]. У ракетному пастоподібному паливі, що заявляється, для регулювання швидкості горіння було запропоновано використати органічну хімічну речовину - діетилфероцен (ДЕФ) (С2Н5)2Fе(С5H4)2. При нормальних умовах, в процесі переробки, ДЕФ являє собою пастоподібну речовину, за консистенцією схожий на вазелін світлочервоного кольору. Густина 3 діетилфероцену дорівнює ~1210…1230 кг/м . ДЕФ не розчинюється у воді - не гігроскопічний, але він розчинюється у нижчих спиртах, ацетоні. ДЕФ - пожежо- та вибухобезпечний, не токсичний. Температура розкладання при нагріванні ~268 °C. Теплота утворення (ентальпія) ДЕФ є позитивною і дорівнює 174,7 кДж/кг, або 41,718 ккал/кг. Діетилферроцен як каталізатор швидкості горіння широко використовується у складі сумішевих твердих ракетних палив [3]. ДЕФ у складі ракетних палив може використовуватися як поверхнево-активна речовина та інертний пластифікатор, що є позитивним фактором для пастоподібних палив та баліститних порохів. Технологія приготування та приклад реалізації запропонованого палива Для ракетного пастоподібного палива, що заявляється, проведено аналіз і вибір хімічних компонентів, достатньо вивчених та широко використовуваних при виробництві зарядів сумішевого палива РДТТ. Тому технологія виготовлення пастоподібного палива з вищевказаних компонентів і забезпечення цим паливом ракетних двигунів та газогенераторів може проводитись на серійному обладнанні та промисловій базі заводів, що виробляють заряди з сумішевих твердих ракетних палив. Для оцінки параметрів, технологічних властивостей, внутрішньобалістичних та вибухових характеристик палива, що заявляється, виготовляли у експериментальній дослідницькій 3 лабораторії, у 2-вальному міксері типу "Беккен-дуплекс" (ємністю до 10 дм ), декілька порцій пастоподібного палива з різним дозуванням компонентів. Порції рецептів палива виготовляли від 4-х до 5-ти кг. З указаних порцій бралися зразки для визначення різних характеристик рецептів палива. Змішування компонентів робили у міксері під вакуумом, при залишковому тиску не більше 10 мм рт.ст. У міксер завантажували попередньо зважені за рецептом наважки рідких, у тому числі і ДЕФ, компонентів з порошком ПММА. Змішували (без вакууму) 8…10 хвилин. Потім 4 UA 87085 U 5 10 15 20 25 30 35 завантажували усю наважку алюмогідриду (у випадку, якщо в рецепті він вказується), або всю наважку октогену, якщо у рецепті не передбачено алюмогідриду. Компоненти змішували під вакуумом протягом 20±3 хвилин. У рецептах з АlН3 після його замішування, завантажували всю наважку октогену та перемішували ~20…25 хвилин під вакуумом при нормальній температурі (але не нижче 15 °C). Потім наважку АДНА ділили на три частини, і першу (разом з наважкою NH4NO3) завантажували у міксер та перемішували під вакуумом протягом 20±5 хвилин. За вказаним режимом (з перервою на завантаження) змішували останні дві наважки АДНА. По завершенні процесу, паливну суміш вигружали з міксера; відбирали зразки, за якими проводили (за стандартними методиками і технічними умовами) визначення (необхідних для атестації) параметрів та характеристик паливних рецептів. Реологічні властивості пастоподібного палива: плинність під навантаженням, адгезивність (склеювання) між частинками, динамічна в'язкість - були визначені на консистометрі "Нерlеr". Регулювання реологічних характеристик і виявлення оптимально необхідних значень у рецептурі палива здійснювали шляхом зміни у співвідношенні рідко-в'язких компонентів: поліметилметакрилат (від 2 до 6 %) і суміші пластифікаторів - НОК і ДЕГДН (від 16 до 22 %). Виявлено, що менше 2 % ПММА призводить до ексудації, тобто до розшарування компонентів палива. Більше 5 % ПММА в паливі сприяє загущенню його до значень динамічної в'язкості 3 порядка 2010 Пуаз. При цьому збільшуються енергозатрати в технології приготування (змішування) і витиснення його в камеру згоряння двигуна в процесі експлуатації. Для рецептів пастоподібного палива підбирали співвідношення компонентів, аби величина динамічної 3 3 в'язкості змінювалась в межах 510 до (18…20)10 Пуаз. Величину динамічної в'язкості та адгезивності між компонентами забезпечували підбором оптимальної величини питомої поверхні порошкоподібних компонентів у рецептурі палива. Обмеження кількості енергетичних компонентів: алюмогідриду (до 15 %) і октогену (до 20 %) в рецептах палива обумовлено обмеженням температури газу в камері згоряння та критичному перерізі сопла - до 2780 і 2550 К відповідно. При цьому забезпечується питомий імпульс тяги більш ніж 300 с (при тиску газу в камері ≈4,0 МПа) і можливість на тривалий строк експлуатації (вогневої роботи) двигуна використовувати широко розповсюджені високотермостійкі конструкційні матеріали - вуглепластик, молібденові та вольфрамотанталові сплави. Внутрішньобалістичні характеристики палива: швидкість горіння, закономірність впливу тиску і температурних факторів - визначали на приладі - бомбі постійного тиску. Величина швидкості горіння при тиску 4,0 МПа для рецептів палива, що представлені в таблиці 1, змінюється від 6,5 до 14,0 мм/с, та залежить від кількості ДЕФ та питомої поверхні окислювача. В таблиці наведено ряд рецептів пастоподібного палива, їх склад та основні параметри й характеристики - палива за складом № 1, 2 та 3 - для газогенераторів, наприклад порохових акумуляторів тиску, та палива за складом № 4, 5 та 6 - для ракетних двигунів з регульованою тягою. Таблиця Паливні рецепти, що не містять Паливні рецепти, що містять метали АlH3 №1 №2 №3 №4 №5 №6 Тиск у камері 5 Pk 40 40×10 Па; P 40  ат Pk 40 Умови розрахунку за k  ат Pk  40 ат Pk  40 атP  ат на зрізі 0,02  P 0,02 газовим тиском P 0,02 P 0,02 P 0,02 сопла 5 0,02× 10 Па Ентальпія, кДж/кг -1308 -1410 -1719 -1129,7 -1055,8 -1079,3 Поліметилметакрила 2,0 3,5 5,0 5,0 5,0 5,0 т Нітрилолеїнова 8,0 7,5 6,0 10,0 8,0 10,0 кислота Діетиленглікольдиніт 14,0 14,0 10,0 10,0 10,0 8,0 рат Алюмогідрид 10,0 12,0 15,0 Октоген 24,0 20,0 10,0 10,0 15,0 10,0 Складові рецептів, їх характеристики Складова рецепт у, у % за маcою 5 UA 87085 U Продовження таблиці Динітрамід амонію (АДНА) Нітрат амонію Діетилфероцен (понад 100 %) Сумарно 1 42,0 45,0 54,0 55,0 50,0 52,0 10,0 10,0 15,0 0,5 0,2 0,5 0,1 0,2 100 %+0,5 100 %+0,5 100 %+0,5 % % % 100 % 100 %+ 100 %+0,2 0,1 % 1 % Температура газу, К у 2636/646 2656/682 2774/610 2624/761,2 2780/775,5 2702/794,6 камері/на зрізі сопла У критичному 2375 2397 2533 2367 2526 2450,8 перерізі сопла, К Питомий імпульс 2968 2957 2974 3165 3189 Характеристика тяги (пустотний), 3090 (315) (302,6) (301,6) (303,2) (322,7) (325,2) двигуна м/с (с) при Моль газу/кг 45,36 44,61 42,48 51,02 50,12 52,44 PKPα=40/0,02 Коеф. К = Cp/Cν 1,245 1,245 1,241 1,22 1,203 1,206 Коеф. тяги 1,941 1,943 1,917 1,94 1,95 1,958 Число Маха 5,65 5,67 5,29 5,23 5,33 5,24 Кисневий баланс, %; -26,3; -23,58; -13,6; -50,48; -49,57; -58,32; відношення 0,637 0,662 0,777 0,44 0,442 0,388 окис/пальне Водень, Н2 7,05 11,29 7,768 20,87 21,26 24,02 Азот, N2 12,43 12,69 13,416 10,92 10,73 10,31 Окис вуглецю, 1,63 1,3 0,475 5,73 6,74 7,61 CO Концентрація Вуглекислий газ, 10,07 9,95 8,64 5,31 4,49 2,95 речовин у газі СО2 моль/кг Пари води, Н2O 7,00 7,68 11,79 3,45 2,81 2,12 Конденсат (твердий) 0,002 0,001 0,002 0,193 0,202 0,274 Аl2O3Fе3O4, г/кг газу 3 Густина, г/см 1,69 1,62 1,69 1,63 1,64 1,62 5 Джерела інформації: 1. Заявка на патент України (корисна модель) № а 2012 10698 від 12.09.2012. Сумішеве пастоподібне ракетне паливо / A.I.Сердюк. С.Г.Бондаренко Р.К. Гомеш (Прототип). 2. Сарнер С. Химия ракетных топлив / Пер. с англ. под ред. В.А. Ильинского. - М.: Мир, 1969. 488 с. 3. Цуцуран В.И., Петрухин Н.В., Гусев С.А. Военно-технический анализ состояния развития ракетных топлив.- М.: МО РФ. 1999. - 261с. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 1. Ракетне пастоподібне паливо для двигунів з регульованою тягою та багаторазовим запуском і для газогенераторів, що містить у собі: органічне високомолекулярне нітропластифіковане рідков'язке зв'язуюче та алюмоводневе пальне у суміші з циклічним нітроаміном, яке відрізняється тим, що до його складу як окислювач введено амонійдинітрамід і нітрат амонію, а як каталізатор горіння - пастоподібний діетилфероцен, при цьому компоненти взято у наступному співвідношенні для ракетних двигунів (у % за масою): поліметилметакрилат латексний - гелеутворювач від 3 до 5; нітрилолеїнова кислота - пластифікатор від 6 до 10; діетиленглікольдинітрат - нітропластифікатор від 10 до 24; 6 UA 87085 U 5 10 15 алюмогідрид - металоводневе пальне від 10 до 15; циклотетраметилентетранітроамін - енергоокислювач від 10 до 24; динітрамід амонію - окислювач від 42 до 55; діетилфероцен - каталізатор горіння від 0 до 0,5. 2. Ракетне пастоподібне паливо для газогенераторів з екологічно чистим газом за п. 1, яке відрізняється тим, що в його складі як окислювач використана суміш нітрату амонію з динітрамідом амонію у співвідношенні 3,5…4,5, а компоненти мають наступне співвідношення (у % за масою): поліметилметакрилат латексний - гелеутворювач від 3 до 5; нітрилолеїнова кислота- пластифікатор від 6 до 8; діетиленглікольдинітрат - нітропластифікатор від 10 до 14; циклотетраметилентетранітроамін - енергоокислювач від 10 до 24; динітрамід амонію - окислювач від 42 до 54; нітрат амонію - окислювач від 10 до 15; діетилфероцен - каталізатор горіння від 0,1 до 0,5. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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