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CE QUE VOUS DEVEZ SAVOIR SUR LES FUSÉES DE FUSÉE

GRANDE COLLECTION DE TECHNOLOGIES ET DE RECETTES TECHNOLOGIQUES

Glossaire des termes

a | b | en | g | d | ж-и | à | l | m | n | à propos de | n | rs | t-y | fc | ш-я

Ainsi, supposons que vous n'êtes pas seulement engagé dans la construction de missiles, mais aussi avec la conception de moteurs de fusée ou le développement de nouveaux carburants de fusée solides alternatifs. Bien sûr, vous pouvez également utiliser les carburants qui ont été ouverts depuis longtemps, mais ce serait bien mieux si vous saviez sur quelle base toutes les données sur les carburants sont créées et comme si elles fonctionnaient. Je ne vous conseille pas de vous dire cet article, si cela ne vous intéresse pas, mais cela pourrait vous être utile. Cet article est plus destiné aux chimistes qui développent des carburants de fusée pour ceux qui sont engagés dans la conception de moteurs de fusée. Alors regarde-toi.

Nous savons donc que le rendement du carburant est déterminé par sa gravité spécifique - l'indicateur par lequel on juge sur quelle impulsion totale peut être obtenue en brûlant 1 kg de carburant:

quelle impulsion totale peut être obtenue en brûlant 1 kg de carburant

L'impulsion totale est la création de la poussée au moment du travail du moteur.

L'impulsion totale est la création de la poussée au moment du travail du moteur.

Autrement dit, le rendement énergétique est déterminé par le fait qu'il est possible d'obtenir une traction en brûlant une certaine quantité de carburant par pore.

On sait que plus la pression dans la chambre de combustion est forte, plus les gaz s'échappent de la tuyère, poussant la fusée dans le sens inverse, plus la poussée du moteur augmente. Nous savons également que lorsque la température augmente, la pression des gaz semble augmenter, plus, d'où la poussée du moteur augmente également. Suite à tout cela, nous pouvons dire que le carburant avec les valeurs maximales de poussée spécifique doit avoir la température de combustion maximale possible, tandis que l'autorité moléculaire de ses produits de combustion doit être aussi faible que possible.

Par exemple, le combustible sur lequel opèrent les boosters à combustible solide de la navette est constitué de perchlorate d'ammonium ( NH 4 ClO 4 ), de polyuréthane, de poudre d'aluminium, ainsi que d'oxyde de fer ( Fe 2 O 3 ):

69,9% (NH 4 ClO 4 ) + 12,04 (polyuréthane) + 1,96 (durcisseur) + 16% (Al) + 0,07 ( Fe2O3)

- il est impliqué ici comme si le catalyseur pour la combustion, presque sans affecter le projet de carburant spécifique. La poudre d'aluminium est injectée afin d'augmenter les caractéristiques énergétiques du carburant, mais tout le monde ne comprend pas que ces caractéristiques augmentent.

Ainsi, le perchlorate d'ammonium à une température se décompose, mais à des températures différentes de différentes manières. À haute température, il se décompose, en donnant presque tout l'oxygène qui va dans l'oxydation du combustible (dans ce cas le polyuréthane). Dans ce cas, des produits tels que CO, C02, N2, H20, HCl et de petites impuretés d'autres produits sont de préférence formés. La densité de CO (monoxyde de carbone) est inférieure à la densité de CO 2 (dioxyde de carbone), mais cela signifie dans des conditions normales, il prend un plus grand volume que le CO 2 , mais avec l'augmentation de la température, le volume de gaz augmente. On peut donc dire qu'il est conseillé d'utiliser une telle combinaison de composants de carburant, dont le principal produit de combustion est le CO . Mais pas pour tous les carburants, cette combinaison est appropriée, et après avoir lu l'article entier, vous comprendrez pourquoi.

Parlons maintenant de l'aluminium - pourquoi est-ce nécessaire? Certes, vous savez que l'aluminium a un pouvoir calorifique élevé, et c'est une des raisons pour lesquelles il est introduit dans les carburants, mais ce n'est pas le premier. Vous devez également savoir que, rempli de son interaction avec l'eau à haute température, les produits finaux seront Al 2 O 3 et H 2 - à savoir l'hydrogène, il augmente considérablement les caractéristiques énergétiques du carburant, ne pensez pas s'il vous plaît qu'il joue un rôle de carburant ici . Le fait est que dans des conditions normales, il occupe un volume énorme avec un poids minimum, à savoir. sa densité est très petite. Bien sûr, si vous tenez également compte du fait que l'aluminium augmente considérablement la température de combustion du carburant, la pression dans la chambre est énorme et ce carburant est considéré comme l'un des meilleurs carburants solides pouvant être utilisé à l'échelle industrielle. Bien sûr, ce carburant est loin d'être idéal, mais c'est une autre affaire.

Considérons maintenant le carburant que j'ai développé il n'y a pas si longtemps. Plus précisément, nous l'avons finalisé, tk. Utilisez du sorbitol comme liant, je n'ai rien trouvé. Vous avez certainement lu à propos de Caramel puissant - comme si nous l'avons appelé, a également observé que sa composition est le soufre. Là, j'ai brièvement décrit pourquoi c'est nécessaire, mais regardons de plus près. Alors, reproduisons l'équation de combustion:

6C 6 H 14 O 6 + 26 KNO 3 + 13S = 13K 2 S + 36CO 2 + 13 N 2 + 42 H 2 O (théoriquement) .

Dans cette équation, nous n'avons pas pris en compte l'interaction du CO 2 avec H 2 O ou H 2 O avec K 2 S , je préfère d'abord considérer un mécanisme purement théorique de la réaction, car la réaction au plus tôt se déroule précisément dans cette direction, interagir les uns avec les autres donnant déjà des produits finaux de la combustion. Je tiens également à noter qu'à des pressions différentes, les produits auront une composition légèrement différente. Comme je l'ai dit, le soufre déplace ici l'atome d'oxygène, ce qui augmente le rendement énergétique de la réaction, et un volume beaucoup plus important de produits gazeux est également formé. Et contrairement au KOH , qui se forme lors de la combustion du caramel ordinaire, le K 2 S n'interagit pratiquement pas avec le CO 2 , gardant son volume dans la chambre RD . Tout ceci contribue à une augmentation significative de la poussée spécifique du carburant, et ce carburant est très puissant, comparé au caramel conventionnel. Le caramel puissant est un carburant très riche en calories, c'est-à-dire Il a une température de combustion élevée, qui agit plus efficacement, mais présente des inconvénients: il peut brûler le boîtier du moteur s'il est fait d'un matériau insuffisamment résistant à la chaleur. Il est également très difficile à fabriquer et pas entièrement adapté aux petits moteurs, mais idéal pour les gros. Il est bon d'utiliser des granulés de combustible à partir de 100 gr . La raison pour laquelle il ne peut pas être utilisé avec succès dans la fabrication de petits moteurs est sa faible plasticité. Il ne peut pas être surchauffé, car le soufre fond et le carburant devient non homogène, c'est aussi son principal problème.

Considérons maintenant le caramel habituel, l'équation de combustion proposée par Richard Nakka .

C 6 H 14 O 6 + 3,345 KNO 3 -> 1,870 CO 2 + 2,490 CO + 4,828 H 2 O + 2,145 H 2 + 1,672 N 2 + 1,644 K 2 CO 3 + 0,057 KOH (pratiquement)

Je n'aime pas une chose dans sa réaction. Par son équation, KOH est formé, mais cette combinaison ne peut être formée d'aucune façon, car elle interagit simultanément avec le CO 2 et se transforme en K 2 CO 3 , en particulier à une température aussi élevée. Je tiens à remarquer que la réaction CO 2 + H 2 O + CO + C ne sait toujours pas dans le cours COO, l'occupation est qu'à différentes températures et pressions, il peut circuler dans des directions différentes: avec la formation de produits tels que CH 3 OH, CH 2 O, CH 3 COOH , H 2 , etc. Pour assurer que cette réaction se poursuit vers l'éducation du H2 élémentaire, une température très élevée est nécessaire, ce que le carburant ne peut pas donner. Il ne serait donc pas tout à fait correct de dire que seul H 2 est formé , et les caractéristiques thermiques d'un caramel régulier sont inférieures à celles d'un caramel puissant. Il y a d'autres raisons pour lesquelles ce carburant n'est pas efficace:

Premièrement: le KOH est formé dans les produits, ce qui absorbe une quantité impressionnante de CO 2 , entraînant une diminution du nombre de produits gazeux libérés.

Deuxièmement: Pour l'oxydation du sorbitol, KNO 3 ne donne qu'une paire d'atomes d'oxygène, ce qui réduit considérablement l'efficacité du combustible.

Troisièmement: en raison de la température de combustion relativement basse du combustible, la réaction se déroule au cours de la réduction du volume de produits gazeux.

Eh bien, ce carburant a des avantages impressionnants: il est facile à fabriquer, cependant, en raison de la teneur élevée en sorbitol, il conserve longtemps une plasticité élevée, avec un chauffage suffisamment fort, il peut facilement être versé dans la coque sans trop de difficulté. Pour ceux qui sont uniquement engagés dans la conception de fusées, mais pas de moteurs, ce carburant est également idéal pour tester les caractéristiques de vol de sa fusée.

Généralement, je tiens à dire que même si le caramel est également considéré comme choisi parmi les classes de fabrication de fusée, le carburant, mais encore il n'est pas assez efficace, si sans aucun doute engager dans le développement du moteur sérieux. J'avais l'habitude de travailler beaucoup avec le caramel habituel, mais finalement il est descendu à un caramel puissant. Le caramel habituel est parfait pour les modélistes débutants, mais pour les professionnels de ce district, nous recommandons toujours d'en essayer un puissant.

Après tout ce raisonnement, vous vous demanderez probablement la tâche: "Pourquoi ne pas introduire le même aluminium dans le caramel ordinaire, ou pourquoi ne pas augmenter l'essence du sorbitol pour que le principal produit de la combustion soit le CO ?" En chimie, il y a une telle chose, comme si l'énergie d'activation est l'énergie minimale qui doit être dépensée pour la réaction. De plus, si le rendement énergétique de la réaction est supérieur à son énergie d'activation, alors une telle réaction se déroule le long du mécanisme de la chaîne. Et plus le rendement énergétique de la réaction est élevé, moins son énergie d'activation est élevée, plus cette réaction est rapide et complète. Dans ce cas, comme je l'ai dit, le caramel ordinaire est un carburant très pauvre en calories, et le rendement énergétique de la réaction ne permet pas d'activer complètement le complexe {Al + H 2 O + CO + CO 2 } . Eh bien, une fois dans l'ordinaire ne peut pas, pourquoi ne pas essayer dans un puissant - je vais répondre: à cause du soufre, qui va former un produit Al 2 S 3 avec de l'aluminium, ce qui permettra également de réduire le rendement énergétique. Mais maintenant, je suis encore en train d'expérimenter avec ce carburant avec l'ajout d'aluminium, car je ne sais toujours pas ce qui se passe dans la pratique, les résultats des tests seront publiés.

Je veux aussi prendre note des catalyseurs de combustion. Dans le cas d'un caramel puissant, leur utilisation est inappropriée. Dans le cas d'un caramel traditionnel, on peut utiliser des sels de cuivre qui ne forment pas du tout de cristaux, mais aussi dans le cas de la conception de moteurs particulièrement impressionnants. Différents composés de métaux de transition, par exemple Fe 2 O 3 , sont utilisés pour les chlorates et les perchlorates, ce qui augmente significativement la vitesse de combustion du combustible, avec une teneur de seulement 0,5% dans le mélange initial. Mais pour la préparation du carburant pour les moteurs sur le modèle des fusées, il n'est pas utilisé d'aucune façon, car Le combustible de perchlorate en lui-même a un taux de combustion solide également des caractéristiques énergétiques très élevées.

En général, je veux dire une chose: les fusées - l'occupation est très subtile, semble-t-il à l'oeil principal, mais il y a beaucoup de modifications de leurs variétés. Et le choix des carburants est limité non seulement par leur composition et leurs propriétés, mais aussi par un certain nombre d'autres caractéristiques.

Les principales exigences spécifiques pour RT solide:

Uniformité dans la distribution des composants plus, par conséquent, la persistance des propriétés physicochimiques et énergétiques dans le bloc, la stabilité de la combustion dans la chambre RD est également stable, mais un ensemble de propriétés physiques et mécaniques assurant les performances du moteur dans des conditions de surcharge. lors de la conception de moteurs de fusée amateur.

En outre, le carburant doit répondre aux normes environnementales de base, mais il est dans l'industrie et, si possible, posséder des produits peu toxiques, qui sont également sans danger pour l'environnement, mais aussi des êtres vivants, ce qui ne peut pas être le cas du perchlorate.

Personnellement, nous pensons qu'à l'avenir il y aura sans aucun doute de nouveaux types de carburants qui dépasseront de manière significative par leurs caractéristiques, celles qui sont disponibles à ce moment.

Mais pour nous, ce n'est pas particulièrement important, car nous travaillons avec de très petites quantités en comparaison avec l'industrie. À l'avenir, tout est possible. Les moteurs sont déjà développés en utilisant des sources d'énergie alternatives, par exemple, un moteur à plasma a déjà été développé et ses tests sont en cours, il semble que les composants élémentaires du moteur ionique sont testés. La poussée spécifique de tels moteurs en milliers est également des dizaines de milliers de fois supérieure à la poussée spécifique des moteurs utilisant l'énergie chimique. Mais même ces moteurs, qui nous paraissent maintenant fantastiques, perdront aussi leur signification dans un avenir lointain, et ils céderont aussi la place à d'autres, qui n'existent plus que théoriquement.

Du Créateur: J'ai dit dans cet article que l'essence même est simple, ce que vous devez savoir sur les carburants, principalement solides, pense aussi que cette information vous sera utile pour votre travail. L'ensemble des livres sur les carburants a été écrit, mais la plupart de ces livres sont destinés uniquement aux professionnels qui développent des moteurs à propergol liquide, et sans étudier les mathématiques des lois de la balistique extérieure et intérieure, leur étude deviendra très problématique. Je veux dire que j'ai écrit cet article personnellement de moi-même, basé sur mes propres connaissances théoriques, je pense aussi que tout est clair pour vous.

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Auteur: Олег
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Date de publication 22.02.2005гг