Harbiy raketa yoqilg'isi

Mundarija:

Harbiy raketa yoqilg'isi
Harbiy raketa yoqilg'isi

Video: Harbiy raketa yoqilg'isi

Video: Harbiy raketa yoqilg'isi
Video: Русоцентризм. Разрушенные культурные приоритеты. Шежiре. Культурный код: Казахстан, Узбекистан. 2024, Qadam tashlamoq
Anonim

Raketa yoqilg'isi yonilg'i va oksidlovchi moddalarni o'z ichiga oladi va samolyot yoqilg'isidan farqli o'laroq, tashqi komponentga muhtoj emas: havo yoki suv. Raketa yoqilg'ilari yig'ilish holatiga ko'ra suyuq, qattiq va gibridga bo'linadi. Suyuq yoqilg'i kriogen (komponentlarning qaynash harorati nol darajadan past) va yuqori qaynab turgan (qolganlari) ga bo'linadi. Qattiq yoqilg'i kimyoviy birikma, qattiq eritma yoki komponentlarning plastifikatsiyalangan aralashmasidan iborat. Gibrid yoqilg'ilar turli agregat holatidagi komponentlardan iborat bo'lib, hozirda tadqiqot bosqichida.

Harbiy raketa yoqilg'isi
Harbiy raketa yoqilg'isi

Tarixiy jihatdan birinchi raketa yoqilg'isi qora kukun, selitra (oksidlovchi), ko'mir (yoqilg'i) va oltingugurt (biriktiruvchi) aralashmasi bo'lib, ular birinchi marta miloddan avvalgi II asrda Xitoy raketalarida ishlatilgan. Qattiq yoqilg'i raketali dvigatelli o'q -dorilar (qattiq yoqilg'i raketali dvigateli) harbiy ishlarda yondiruvchi va signal beruvchi vosita sifatida ishlatilgan.

Rasm
Rasm

19-asr oxirida tutunsiz kukun ixtiro qilingandan so'ng, uning asosida nitrogliserin (oksidlovchi) tarkibida nitroselülozaning (yoqilg'ining) qattiq eritmasidan tashkil topgan bitta komponentli ballistit yoqilg'isi ishlab chiqildi. Balistit yoqilg'isi qora kukunga qaraganda bir necha baravar yuqori energiyaga ega, yuqori mexanik kuchga ega, yaxshi shakllangan, saqlash jarayonida kimyoviy barqarorligini uzoq vaqt saqlaydi va arzon narxga ega. Bu fazilatlar qattiq yoqilg'i - raketa va granatalar bilan jihozlangan eng katta o'q -dorilarda ballistik yoqilg'ining keng qo'llanilishini oldindan belgilab berdi.

Rasm
Rasm

Yigirmanchi asrning birinchi yarmida gaz dinamikasi, yonish fizikasi va yuqori energiyali birikmalar kimyosi kabi ilmiy fanlarning rivojlanishi suyuq komponentlardan foydalanish orqali raketa yoqilg'isi tarkibini kengaytirish imkonini berdi. "V -2" suyuq yonilg'i raketali dvigateli (LPRE) bilan birinchi jangovar raketada kriogen oksidlovchi - suyuq kislorod va yuqori qaynab turgan yoqilg'i - etil spirti ishlatilgan.

Ikkinchi jahon urushidan so'ng, raketa qurollari yadroviy zaryadlarni istalgan masofada - bir necha kilometrdan (raketa tizimlari) qit'alararo masofaga (ballistik raketalar) etkazish qobiliyatiga ega bo'lganligi sababli, boshqa turdagi qurollardan ustunlikka ega bo'ldi. Bundan tashqari, raketa qurollari raketa dvigatellari bilan o'q -dorilarni ishga tushirishda qaytarilish kuchining yo'qligi sababli aviatsiya, havo mudofaasi, quruqlik qo'shinlari va flotida artilleriya qurollarini sezilarli darajada almashtirib yubordi.

Rasm
Rasm

Balistik va suyuq raketa yoqilg'isi bilan bir vaqtda, haroratning keng diapazoni, komponentlarning to'kilmasligi xavfini bartaraf etish, yo'qligi sababli qattiq yoqilg'i raketa dvigatellarining arzonligi tufayli harbiy foydalanish uchun eng mos bo'lgan ko'p komponentli aralash qattiq yoqilg'ilar ishlab chiqarildi. og'irlik birligiga yuqori bosim o'tkazadigan quvurlar, valflar va nasoslar.

Raketa yoqilg'ilarining asosiy xususiyatlari

Raketa yoqilg'isi tarkibiy qismlarining yig'ilish holatidan tashqari, quyidagi ko'rsatkichlar bilan tavsiflanadi:

- o'ziga xos impuls;

- issiqlik barqarorligi;

- kimyoviy barqarorlik;

- biologik toksiklik;

- zichlik;

- tutun.

Raketa yoqilg'ilarining o'ziga xos impulslari dvigatelning yonish kamerasidagi bosim va haroratga, shuningdek yonish mahsulotlarining molekulyar tarkibiga bog'liq. Bundan tashqari, o'ziga xos impuls dvigatel naychasining kengayish koeffitsientiga bog'liq, lekin bu ko'proq raketa texnologiyasining tashqi muhitiga (havo atmosferasi yoki kosmos) bog'liq.

Rasm
Rasm

Bosimning oshishi yuqori mustahkamlikka ega bo'lgan konstruktiv materiallardan foydalanish orqali ta'minlanadi (raketa dvigatellari uchun po'lat qotishmalari va qattiq yoqilg'ilar uchun organoplastiklar). Shu nuqtai nazardan, suyuq yoqilg'i bilan ishlaydigan raketa dvigatellari qattiq yonilg'i dvigatelining korpusiga nisbatan katta yonish kamerasi bilan solishtirganda, ularning harakatlantiruvchi qurilmasining ixchamligi tufayli qattiq yoqilg'idan oldinda.

Yonish mahsulotlarining yuqori haroratiga qattiq alyuminiyga metall alyuminiy yoki kimyoviy birikma - alyuminiy gidrid qo'shilishi orqali erishiladi. Suyuq yoqilg'ilar bunday qo'shimchalarni faqat maxsus qo'shimchalar bilan qalinlashgan holda ishlatishlari mumkin. Suyuq dvigatelli raketa dvigatellarining issiqlik muhofazasi yonilg'i bilan sovutish, qattiq yoqilg'ilarni issiqlik bilan himoya qilish-yonilg'i blokini dvigatel devorlariga mahkam yopish va uglerod-uglerodli kompozitdan yonib ketgan qo'shimchalarni ishlatish orqali ta'minlanadi. burun.

Rasm
Rasm

Yonilg'i yonish / parchalanish mahsulotlarining molekulyar tarkibi oqim tezligiga va ularning chiqish joyidagi yig'ilish holatiga ta'sir qiladi. Molekulalarning vazni qanchalik past bo'lsa, oqim tezligi shuncha yuqori bo'ladi: yonish mahsulotlarining eng ko'p afzal ko'rilgani suv molekulalari, so'ngra azot, karbonat angidrid, xlor oksidi va boshqa halogenlar; alyuminiy alyuminiy oksidi afzal ko'riladi, u dvigatelning naychasida qattiq moddaga aylanadi va shu bilan kengayayotgan gazlar hajmini kamaytiradi. Bundan tashqari, alyuminiy oksidi fraktsiyasi, eng samarali parabolik Laval nozullarining aşındırıcı aşınması tufayli, konuslu nozullardan foydalanishga majbur qiladi.

Harbiy raketa yoqilg'ilari uchun ularning termal stabilligi raketa texnologiyasi bilan ishlashning keng diapazoni tufayli alohida ahamiyatga ega. Shuning uchun kriogenli suyuq yoqilg'ilar (kislorod + kerosin va kislorod + vodorod) faqat qit'alararo ballistik raketalarni (R-7 va Titan) ishlab chiqishining dastlabki bosqichida, shuningdek, qayta ishlatiladigan kosmik transport vositalarini (Space Shuttle va Energia) sun'iy yo'ldoshlar va kosmik qurollarni past orbitaga chiqarish uchun mo'ljallangan.

Rasm
Rasm

Hozirgi vaqtda harbiylar faqat azot tetroksidi (AT, oksidlovchi) va assimetrik dimetilgidrazinga (UDMH, yoqilg'i) asoslangan yuqori qaynoq suyuq yoqilg'idan foydalanadilar. Bu yonilg'i juftligining termal barqarorligi AT (+ 21 ° C) ning qaynash nuqtasi bilan belgilanadi, bu esa ICBM va SLBM raketa siloslarida termostatlangan sharoitda raketalarning bu yoqilg'idan foydalanishini cheklaydi. Komponentlarning tajovuzkorligi tufayli ularni ishlab chiqarish va raketa tanklarini ishlatish texnologiyasi dunyodagi faqat bitta davlatga tegishli edi - SSSR / RF ("Voevoda" va "Sarmat" ICBMlari, "Sineva" va "SLBM"). Layner "). Istisno sifatida, AT + NDMG X-22 Tempest samolyotlarining qanotli raketalari uchun yoqilg'i sifatida ishlatiladi, lekin er usti ishidagi muammolar tufayli X-22 va ularning keyingi avlodi X-32 reaktiv dvigatel bilan almashtirilishi rejalashtirilgan. Yoqilg'i sifatida kerosin ishlatilgan "Zirkon" qanotli raketalari.

Rasm
Rasm

Qattiq yoqilg'ilarning issiqlik stabilligi asosan erituvchi va polimer biriktirgichning tegishli xossalari bilan belgilanadi. Balistit yoqilg'isi tarkibida hal qiluvchi nitrogliserin bo'lib, u nitroselülozli qattiq eritmada minusdan ortiqcha 50 ° C gacha bo'lgan haroratga ega. Aralash yoqilg'ida polimer biriktiruvchi sifatida bir xil ish harorati oralig'iga ega bo'lgan har xil sintetik kauchuklar ishlatiladi. Shu bilan birga, qattiq yoqilg'ining asosiy tarkibiy qismlarining termal stabilligi (ammoniy dinitramid + 97 ° C, alyuminiy gidrid + 105 ° C, nitroselüloz + 160 ° C, ammoniy perxlorat va HMX + 200 ° C) ma'lum biriktirgichlarning o'xshash xususiyatidan sezilarli darajada oshadi. va shuning uchun ularning yangi kompozitsiyalarini izlash dolzarbdir.

Eng yoqilg'i kimyoviy turg'un jufti AT + UDMG, chunki u uchun alyuminiy tanklarda ozgina ortiqcha azot bosimi ostida ampulali saqlashning noyob mahalliy texnologiyasi ishlab chiqilgan. Polimerlar va ularning texnologik erituvchilarining o'z -o'zidan parchalanishi natijasida barcha qattiq yoqilg'ilar vaqt o'tishi bilan kimyoviy jihatdan parchalanadi, shundan so'ng oligomerlar boshqa, barqarorroq yonilg'i komponentlari bilan kimyoviy reaksiyaga kirishadi. Shuning uchun qattiq yonilg'i quyish moslamalarini muntazam almashtirish kerak.

Raketa yoqilg'ilarining biologik toksik komponenti UDMH bo'lib, u markaziy asab tizimiga, ko'zning shilliq pardalariga va odamning ovqat hazm qilish tizimiga ta'sir qiladi va saraton kasalligini qo'zg'atadi. Shu munosabat bilan, UDMH bilan ishlash o'z-o'zidan nafas olish apparati yordamida kimyoviy himoya kostyumlarini ajratishda olib boriladi.

Yoqilg'i zichligining qiymati to'g'ridan -to'g'ri LPRE yonilg'i baklari va qattiq yoqilg'i raketa korpusining massasiga ta'sir qiladi: zichlik qanchalik baland bo'lsa, raketaning parazit massasi shunchalik kam bo'ladi. Vodorod + kislorod yoqilg'isi juftligining eng past zichligi 0,34 g / kub. sm, bir juft kerosin + kislorod zichligi 1,09 g / kub. sm, AT + NDMG - 1,19 g / kub. sm, nitroselüloz + nitrogliserin - 1,62 g / kub. sm, alyuminiy / alyuminiy gidrid + perklorat / ammoniy dinitramid - 1,7 g / sm, HMX + ammoniy perxlorat - 1,9 g / sm. Bu holda, eksenel yonishning qattiq yoqilg'i raketali dvigateli, yonilg'i zaryadining zichligi yonish kanalining yulduz shaklidagi qismi tufayli ishlatilgan yoqilg'ining zichligidan taxminan ikki baravar kam ekanligini yodda tutish kerak. yonish kamerasida, yonilg'i yonish darajasidan qat'i nazar, doimiy bosimni ushlab turish. Xuddi shu narsa raketa va raketalarning yonish vaqtini va tezlashuv masofasini qisqartirish uchun kamar yoki tayoqlar to'plami sifatida hosil qilingan ballistik yoqilg'ilarga ham tegishli. Ulardan farqli o'laroq, HMX asosidagi qattiq yonuvchi raketa dvigatellarida yonilg'i zaryadining zichligi u uchun ko'rsatilgan maksimal zichlikka to'g'ri keladi.

Rasm
Rasm

Raketa yoqilg'ilarining eng asosiy xususiyatlaridan biri bu yonish mahsulotlarining tutuni bo'lib, ular raketalar va raketalarning parvozini vizual ravishda yashiradi. Bu xususiyat alyuminiy o'z ichiga olgan qattiq yoqilg'ilarga xos bo'lib, ularning oksidlari raketa dvigatelining shtutserining kengayishi paytida qattiq holatga o'tkaziladi. Shu sababli, bu yoqilg'i ballistik raketalarning qattiq qo'zg'atuvchilarida ishlatiladi, ularning traektoriyasining faol qismi dushmanning ko'rish chizig'idan tashqarida. Samolyot raketalari HMX va ammoniy perxloratli yoqilg'i, raketalar, granatalar va tankga qarshi raketalar - ballistik yoqilg'i bilan ta'minlangan.

Raketa yoqilg'isi energiyasi

Har xil turdagi raketa yoqilg'ilarining energiya imkoniyatlarini taqqoslash uchun ular uchun yonish kamerasidagi bosim va raketa dvigatelining shtutserining kengayish nisbati ko'rinishidagi yonish shartlarini o'rnatish kerak - masalan, 150 atmosfera va 300 barobar. kengaytirish. Keyin, yonilg'i juftlari / uchliklari uchun o'ziga xos impuls bo'ladi:

kislorod + vodorod - 4,4 km / s;

kislorod + kerosin - 3,4 km / s;

AT + NDMG - 3,3 km / s;

ammoniy dinitramid + vodorod gidrid + HMX - 3,2 km / s;

ammoniy perxlorat + alyuminiy + HMX - 3,1 km / s;

ammoniy perxlorat + HMX - 2,9 km / s;

nitroselüloz + nitrogliserin - 2,5 km / s.

Rasm
Rasm

Dinitramid ammiak asosidagi qattiq yoqilg'i 1980-yillarning oxirlarida uy sharoitida ishlab chiqarilgan bo'lib, u RT-23 UTTKh va R-39 raketalarining ikkinchi va uchinchi bosqichlari uchun yoqilg'i sifatida ishlatilgan va hozirgacha eng yaxshi namunalar bo'yicha energiya ko'rsatkichlaridan oshmagan. "Minuteman-3" va "Trident-2" raketalarida ishlatiladigan ammoniy perxloratga asoslangan xorijiy yoqilg'i. Ammoniy dinitramid portlovchi moddadir, u hatto yorug'lik nurlanishidan ham portlaydi; shuning uchun uni ishlab chiqarish past quvvatli qizil lampalar bilan yoritilgan xonalarda amalga oshiriladi. Texnologik qiyinchiliklar SSSRdan tashqari dunyoning istalgan nuqtasida raketa yoqilg'isi ishlab chiqarish jarayonini o'zlashtirishga imkon bermadi. Yana bir narsa shundaki, sovet texnologiyasi muntazam ravishda faqat Ukraina SSR Dnepropetrovsk viloyatida joylashgan Pavlograd kimyo zavodida joriy qilingan va 1990 -yillarda zavod maishiy kimyo ishlab chiqarishga aylantirilgandan keyin yo'qolgan. Biroq, RS-26 "Rubez" tipidagi istiqbolli qurollarning taktik va texnik xususiyatlariga qaraganda, texnologiya Rossiyada 2010-yillarda qayta tiklangan.

Rasm
Rasm

Nomidagi Federal davlat unitar korxonasi Rossiyaga tegishli 2241693 -sonli qattiq raketa yoqilg'isining tarkibi yuqori samarali kompozitsiyaga misol bo'la oladi. SM. Kirov :

oksidlovchi vosita - ammoniy dinitramid, 58%;

yoqilg'i - alyuminiy gidrid, 27%;

plastifikator - nitroizobutiltrinitrategliserin, 11, 25%;

bog'lovchi - polibutadien nitril kauchuk, 2, 25%;

sertleştirici - oltingugurt, 1,49%;

yonish stabilizatori - juda nozik alyuminiy, 0,01%;

qo'shimchalar - uglerod qora, lesitin va boshqalar.

Raketa yoqilg'isini rivojlantirish istiqbollari

Suyuq raketa yoqilg'ilarini ishlab chiqishning asosiy yo'nalishlari quyidagilardan iborat (amalga oshirish ustuvorligi tartibida):

- oksidlovchi zichligini oshirish maqsadida o'ta sovutilgan kisloroddan foydalanish;

- alyuminiy tanklar suyuq metan haroratida qotib qolganligini hisobga olgan holda, yonuvchan komponenti kerosinga qaraganda 15% yuqori energiyaga va 6 barobar yaxshi issiqlik quvvatiga ega bo'lgan yonilg'i bug 'kislorod + metaniga o'tish;

- oksidlovchining qaynash nuqtasi va energiyasini oshirish uchun ozonni kislorod tarkibiga 24% darajasida qo'shish (ozonning katta qismi portlovchi);

- komponentlarida pentaboran, pentaflorid, metallar yoki ularning gidridlari suspenziyalari mavjud bo'lgan tiksotrop (quyuqlashgan) yoqilg'idan foydalanish.

Falcon 9 uchiruvchi raketasida super sovutilgan kislorod allaqachon ishlatilmoqda; kislorod + metan bilan ishlaydigan raketa dvigatellari Rossiya va AQShda ishlab chiqarilmoqda.

Qattiq raketa yoqilg'isini ishlab chiqishda asosiy yo'nalish - bu molekulalarida kislorod bo'lgan faol bog'lovchilarga o'tish, bu umuman qattiq yoqilg'ining oksidlanish muvozanatini yaxshilaydi. "Kristall" Davlat ilmiy-tadqiqot instituti (Dzerjinsk) tomonidan ishlab chiqilgan, dinitril dioksid va butilenediol polieteruretanning tsiklik guruhlarini o'z ichiga olgan "Nika-M" polimer tarkibi zamonaviy bog'lovchining zamonaviy namunasi hisoblanadi.

Rasm
Rasm

Yana bir istiqbolli yo'nalish - HMX (minus 22%) bilan solishtirganda kislorod balansi yuqori bo'lgan ishlatilgan nitramin portlovchi moddalar assortimentini kengaytirish. Birinchidan, bular geksanitroheksazazovurtzitan (Cl-20, kislorod balansi minus 10%) va oktanitrokuban (nol kislorod balansi), ularning istiqboli ishlab chiqarish tannarxini pasaytirishga bog'liq-hozirda Cl-20 qimmatroq buyurtma. HMX ga qaraganda, oktonitrokuban kattaligi buyrug'i Cl -yigirmadan qimmatroqdir.

Rasm
Rasm

Ma'lum turdagi komponentlarni takomillashtirishdan tashqari, molekulalari faqat bitta bog'lanish bilan bog'langan azot atomlaridan tashkil topgan polimer birikmalarni yaratish yo'nalishida ham tadqiqotlar olib borilmoqda. Isitish ta'sirida polimer birikmaning parchalanishi natijasida azot uch atomli bog'langan ikkita atomning oddiy molekulalarini hosil qiladi. Bu holda chiqarilgan energiya nitramin portlovchi moddalarining energiyasidan ikki baravar ko'pdir. Birinchi marta olmosga o'xshash kristall panjarali azotli birikmalar rus va nemis olimlari tomonidan 2009 yilda 1 million atmosfera bosimi va 1725 ° S harorat ta'sirida qo'shma uchuvchi zavodda o'tkazilgan tajribalar paytida olingan. Hozirgi vaqtda oddiy bosim va haroratda azotli polimerlarning metastabil holatiga erishish bo'yicha ishlar olib borilmoqda.

Rasm
Rasm

Yuqori azot oksidi kislorodli kimyoviy birikmalarning istiqbolli qismidir. Hammaga ma'lum bo'lgan azot oksidi V (tekis molekulasi ikkita azot atomidan va beshta kislorod atomidan iborat) erish nuqtasi pastligi (32 ° C) tufayli qattiq yoqilg'ining tarkibiy qismi sifatida amaliy ahamiyatga ega emas. Bu yo'nalishdagi tadqiqotlar to'rtinchi azot atomlari bilan bog'langan ramka molekulasi tetraedr shakliga ega bo'lgan nitrat oksidi VI (tetra-azot geksoksid) ni sintez qilish usulini izlash orqali amalga oshiriladi. tetraedrning chekkasida joylashgan oltita kislorod atomi. Azot oksidi VI molekulasida atomlararo bog'lanishlarning to'liq yopilishi uning uchun urotropinga o'xshash issiqlik barqarorligining oshishini taxmin qilish imkonini beradi. Azot oksidi VI ning kislorod balansi (ortiqcha 63%) qattiq raketa yoqilg'isidagi metallar, metall gidridlari, nitraminlar va uglevodorod polimerlari kabi yuqori energiyali komponentlarning solishtirma og'irligini sezilarli darajada oshirishga imkon beradi.

Tavsiya: