Файл: Пересада С.А. Зенитные ракетные комплексы.pdf

тралит). В состав баллиститного топлива вводят также различные добавки (вазелин, воск, мел), улучшающие технологию его производства.

Наконец, в топливо включаются добавки, обеспечи­ вающие необходимую скорость и стабильность его го­ рения.

Энергетические характеристики баллиститных порохов определяются содержанием в них нитроклетчатки и растворителя. При максимальном содержании сильно нитрированной целлюлозы и нитроглицерина предельный теоретический единичный импульс топлива оценивается в 255 кгс • сек/кгс.

Смесевые топлива представляют собой механическую смесь тонко измельченного минерального окислителя и органического горючего-связки.

В качестве окислителя в смесевых топливах за рубе­ жом используют перхлорат калия, нитрат калия и ам­ мония, перхлорат аммония. Последний более распрост­ ранен благодаря своей эффективности, сравнительно низкой стоимости и технологичности. Кроме того, в ка­ честве окислителей исследовались перхлораты лития, нитрония и нитрозила.

В качестве горючего-связки в смесевых топливах пер­ воначально служили полисульфиды (тиокол), представ­ ляющие собой органические соединения, используемые для изготовления одного из видов синтетического каучу­ ка. Позже стали применять более эффективное горю­ чее— полиуретан, состоящий из углерода, водорода, кис­ лорода и азота. Для замены тиокола были использованы высокомолекулярные углеводороды, многие из которых представляют собой каучукообразное вещество. Весьма

Смесевое твердое топливо после смешения компонен­ тов напоминает жидкую глину или густую пасту. Топ­ ливо в таком виде под давлением подается в двигатель, который по окончании заливки помещают в печь (термо­ стат), где выдерживают некоторое время при повышен­ ной температуре. В результате образуется твердая резиноподобная масса с равномерно распределенными ча­ стицами окислителя.

119

Наибольших теоретических значений единичного им­

лития. Топлива на основе перхлората аммония и цирко­ ния имеют единичный импульс 230—240 кгс • сек/кгс.

Для РПД, работающих на твердом топливе, приме­ нимы также баллиститные пороха и смесевые топлива, но они должны иметь низкий кислородный баланс. В баллиститных порохах это обеспечивается уменьшением содер­ жания нитроглицерина, в смесевых топливах — окисли­ теля.

Для повышения характеристик в твердые топлива для

в определенных условиях единичный импульс до 400—

что усложняет обеспечение термостойкости ее конструк­ ции.

Таким образом, твердые топлива применимы в реак­ тивных двигателях всех выше рассмотренных принципов действия, однако они отличаются химическим составом и характеристиками. Так, топливо для РДТТ должно со­

лителе отпадает и твердое его топливо представляет со­ бой только горючее. Твердое топливо для РП Д имеет горючее и окислитель, которые обеспечивают в некото­ рых пределах работу двигателя на принципе РДТТ. Кро­ ме того, это топливо должно после сгорания в камере РДТТ содержать продукты неполного сгорания, дожи­ гаемые по принципу ПВРД .

Ж и д к и е т о п л и в а применялись только в несколь­ ких образцах первых зарубежных ЗУР с ракетными дви­ гателями.

Окислителем в Ж Р Д служила азотная кислота или

ского единичного импульса обеспечивает жидкий кисло­ род с керосином—'Около 300 кгс• сек/кгс.

120

Существующие ПВРД зарубежных ЗУР работают на жидком горючем, в качестве которого используются угле­ водороды — бензин и керосин.

Жидкие топлива с низким кислородным балансом мо­ гут применяться и в РПД .

Г и б р и д н ы е т о п л и в а , на которых работают гиб­ ридные ракетные двигатели, отличаются от рассмотрен­ ных выше топлив тем, что их компоненты находятся в различных состояниях: твердое горючее + жидкий окисли­ тель или жидкое горючее + твердый окислитель. За ру­ бежом эти двигатели не вышли из экспериментальной стадии.

В ГРД могут применяться топлива с очень высо­ кими энергетическими характеристиками. Так, при использовании в качестве твердого окислителя перхло­ рата нитрония жидкое горючее — несимметричный диме- тилгидразин—-дает теоретический единичный импульс 290 кгс • сек/кгс, а жидкий водород — 350 кгс • сек/кгс. На статических испытаниях в США гибридный реактивный двигатель на твердом горючем и жидком окислителе дал единичный импульс 325 кгс • сек/кгс, а ГРД на твердых горючем и окислителе с применением третьего жидкого компонента топлива, добавляемого в различных коли­ чествах для воспламенения и регулирования тяги, позво­ лил изменять тягу от ИЗО до 59 кгс.

Наиболее перспективными компонентами химических топлив для ракетных двигателей считают: кислород и фтор — в качестве окислителей, а водород и легкие металлы — в качестве горючего.

К наиболее сильным окислителям относят фтор и его соединения. Однако высокая их агрессивность, вызываю­ щая коррозию, а также токсичность продуктов горения затрудняют их применение. Для снижения агрессивности окислителя предполагают использовать твердые горючие, а для повышения энергетических характеристик — легкие металлы.

Согласно сообщениям зарубежной печати, исследова­ ния перспективных химических топлив для ракетных дви­ гателей ведутся в основном в трех направлениях, преду-

121

сматривающих применение желатинированных эрголей, топливных растворов и смешанных топлив.

Желатинированные эрголи при перемешивании ком­ понентов становятся жидкими, и их можно перекачивать; в состоянии покоя они быстро застывают. Металлические добавки в таких эрголях остаются во взвешенном состоя­ нии и распределяются равномерно по всей массе. При использовании в качестве окислителя четырехокиси азо­ та возможно применение таких желатинизирующих ве­ ществ, как металлический бор или алюминий, окись ба­ рия и др., вводимых в количестве нескольких процентов.

Д л я использования в качестве топливных растворов исследуют жидкие эрголи со сгущающими твердыми ча­ стицами (например, бором), находящимися во взвешен­ ном состоянии. Это топливо представляет собой густой сироп, металлические частицы в котором почти не осаж­ даются. Рассматривается также топливный раствор из частиц твердого водорода, находящихся во взвешенном состоянии в среде жидкого водорода.

Смешанные топлива предполагают применять в виде

роен, например, двигатель, работающий на азотной кислоте (окислителе) и плексигласе с включениями ча­ стиц алюминия. Исследуются также трехкомпонентные смешанные топлива, третьим компонентом которых яв­ ляется, в частности, водород, снижающий молекулярный вес струи газов. Двигатель, работающий на трехкомпонентном топливе (окислитель — жидкий фтор, горючее — расплавленный литий) с впрыскиванием в камеру сгора­ ния водорода, позволяет получить единичный импульс, равный 500 кгс • сек/кгс.

6. Стартовый вес ЗУР

Стартовый вес ракеты может быть определен после того, как известны: вес ее полезной нагрузки (СП н), вклю­ чающий вес всех элементов ЗУР за вычетом веса дви­ гателей с топливом; относительный вес топлива (д.) каж­ дого двигателя и коэффициенты весового совершенства

(ß) двигателей.

122

Относительный вес топлива каждого двигателя пред­ ставляет собой отношение веса топлива к весу той части ЗУР, которую предстоит перемещать.

Вес самого топлива (ш) зависит от дальностей и ско­ ростей полета ЗУР.

Минимальный вес топлива для ракеты может быть по­ лучен только при рациональном сочетании единичного импульса и скорости горения топлива.

Формулы, по которым можно рассчитать стартовый вес (Qo) ЗУР с ракетным двигателем:

— для ракеты с несколькими двигателями без отде­ ляющихся в полете частей

вого ускорителя, а индексом «1» и т. д . — характеристи­ ки маршевых двигателей, работающих после стартового ускорителя последовательно;

— для многоступенчатой ракеты с отделяющимися в полете корпусами двигателей

0 <1 — Ромо) (1 — Р і і * і ) . . . (1 — р „ _ ! !*„_,)

Вес стартового ускорителя (Qc ) находится по фор­ муле

для борьбы с низколетящими целями. Форма корпусов этих ЗУР характеризуется малой длиной головной части.

123