Ракетные топлива VI

Продолжение. Начало на Ракетные топлива V

Варбан, возник такой вопрос:

есть два ТРТ, горящих примерно с одинаковой скоростью, но отличающиеся факелами пламени при горении на воздухе. У одного топлива факела совсем нет, горение происходит возле самой поверхности топлива, выше неё нет ни пламени, ни дыма. Второе топливо даёт большой факел, ярко светящийся по всей длине, возникает впечатление, что горение более "интенсивное".

Вопрос: какое топливо будет лучше гореть в двигателе? Мне кажется, что первое, потому что сгорание идёт быстро в малом объёме.

Serge77>есть два ТРТ, горящих примерно с одинаковой скоростью, но отличающиеся факелами пламени при горении на воздухе. У одного топлива факела совсем нет, горение происходит возле самой поверхности топлива, выше неё нет ни пламени, ни дыма. Второе топливо даёт большой факел, ярко светящийся по всей длине, возникает впечатление, что горение более "интенсивное".

А может быть одно топливо излучает в и.к. диапазоне, а дрегое в видимом?

Serge77>Испытали состав Читателя НА+уголь+катализатор(цитрат железа). .......... Сразу после замыкания контактов воспламенителя грохнул взрыв, без всякого разгона и разгорания.

Сталкивался с подобным в детстве. Медная трубка наполовину заполненная порошком от бенгальских огней, наполовину НА с углем взорвалась. Причем отался кусок трубки почти полностью заполненный НА. Взорвалась только маленькая часть НА.

А какой степенной показатель закона горения для НА?

Serge77>есть два ТРТ, горящих примерно с одинаковой скоростью, но отличающиеся факелами пламени при горении на воздухе. [skip]

Serge77>Вопрос: какое топливо будет лучше гореть в двигателе? Мне кажется, что первое, потому что сгорание идёт быстро в малом объёме.

Мне кажется, что второе - лучше будет прогревать поверхность и установится более стабильный режим горения.

Хотя - именно кажется. Ведь большой факел - это иногда и вторичное пламя - от кислорода воздуха. А в двигателе его не будет.

А рецептура обоих топлив? Или это один и тон же состав, но с разными катализаторами?
Тогда интересно.

Попробовал смешать 84% нитрата аммония и 16% аптечного уля. Все растер и добавил к смеси 20% растертого же охотничьего черного пороха. Горит очень неплохо фиолетовым пламенем, на воздухе около 1 мм в секунду. Дыма дает мало.

Serge77>Такой состав может сгодиться только для очень маленького двигателя, диаметром 10-15мм. При большем диаметре просто невозможно будет хорошо спрессовать и вместо двигателя получится та же бомба, что и у нас с Читателем.

Это понятно.
Нужно связующее. Чуть раньше пробовал мешать нитрат аммония с силиконом , тоже горит, но очень трудно загорается. Вот думаю в силиконово амиачноселитрянную смесь добавить порох.

Full-scale>Нужно связующее. Чуть раньше пробовал мешать нитрат аммония с силиконом , тоже горит, но очень трудно загорается.

Это интересно, расскажи подробнее. Особенно, как ты жёг этот состав - просто на воздухе или в двигателе?

Full-scale> Вот думаю в силиконово амиачноселитрянную смесь добавить порох.

Мысль хорошая, все компоненты дымного пороха катализируют горение составов с НА. Лучше смешать порох с водным раствором НА и высушить, так уголь и сера более равномерно распределятся в НА. Так же можно вводить и другие катализаторы, соли меди, железа, марганца.

Maggot>А какой степенной показатель закона горения для НА?

Показатель степени зависит не только от окислителя, но и от других компонентов топлива. Для НА обычно около 0.5.

Full-scale> Отпрессовал два цилиндрика 12мм диаметром и ~25 мм длинной. Первый просто зажог. Он горел со скоростью 0.3 мм/с, разгорался не особо активно, но зажогся легко от зажигалки.

Да это прямо огромная скорость для некатализированного топлива с НА! Нужно работать дальше, добавлять катализаторы, они и улучшат воспламеняемость.

А шлак остался? Какого вида?

Full-scale>Сейчас запрессовал смесь угля нитрата аммония и ЧП в гильзу 12 кал. Сделал канал по всей длинне....Посмотрим.

Пиши о результатах.

Serge77>Да это прямо огромная скорость для некатализированного топлива с НА! Нужно работать дальше, добавлять катализаторы, они и улучшат воспламеняемость.

Буду пробовать.

Serge77>А шлак остался? Какого вида?

Да. Шлак белый , легко рассыпается в прах, несколько плотнее и прочнее сигаретного пепла. Вероятно это мелкодисперсная SiO2.

Serge77>Пиши о результатах.

Непременно.

Serge77>Это интересно, расскажи подробнее. Особенно, как ты жёг этот состав - просто на воздухе или в двигателе?

Сперва я просто смешал силикон с размолотым нитратом аммония на глаз. Получл резиноподобную белую массу. Полимеризация шла довольно быстро, через час пластичности уже небыло. Попробовал зажечь, горело не особо интенсивно, но горело. Смешал 80% NH4NO3 и 20% силикона (герметик Chemlux 9011). Отпрессовал два цилиндрика 12мм диаметром и ~25 мм длинной. Первый просто зажог. Он горел со скоростью 0.3 мм/с, разгорался не особо активно, но зажогся легко от зажигалки. Второй цилиндрик вставил в латунную трубку с толщиной стенки 0.2 мм насыпал сверху ЧП зажог , чп сгорел, а цилиндрик не загорелся. Долго я с ним мудрил, но зажог таки. Горел давая факел длинной ок 4 см синего цвета - сказалась медь из латуни. трубка в нескольких местах прогорела насквозь. Время не засекал.
Третий замес сделал такойже 80/20 отпрессовал две шашки наружный диаметр 12 мм, внутренний 3.5 мм длинна 55 мм,
зная трудновоспламеняемость решил сделать медленногорящий воспламенитель прессованая смесь из 80% смеси (20% угля 80 нитрат аммония) и 20% ЧП (не мякоть) диаметр 12 мм длинна 15 мм.
все это зарядил в Корпус - половина картонной бобышки от факсовой бумаги длинна 110 мм , наружный диаметр 16.5 мм , внутренний диаметр 12.5 мм , сопло цемент + ПВА критический диаметр 2.5 мм. Прикрепил скотчем стабилизатор рейку длинной 450 мм.
Результат: После старта взлетела на 4 м и взорвалась
Выбило сопло. Вероятно мало критическое сечение.
топливная шашка вылетела вместе с соплом целая и невредимая. Вероятно для воспламенения такого топлива нужен термит.
Ракета полетела на составе воспламенителя!

Почему и пишу про смесь угля нитрата аммония и ЧП что летать оно может.

Serge77>Мысль хорошая, все компоненты дымного пороха катализируют горение составов с НА. Лучше смешать порох с водным раствором НА и высушить, так уголь и сера более равномерно распределятся в НА. Так же можно вводить и другие катализаторы, соли меди, железа, марганца.

Основная проблема в этом составе это воспламеняемость, думаю что с 20% ЧП воспламеняемость улучшится.

Сейчас запрессовал смесь угля нитрата аммония и ЧП в гильзу 12 кал. Сделал канал по всей длинне....Посмотрим.

Hello!

Прошу прощения за своё исчезновение — времени едва хватает на просмотр конференции. А теперь — к теме:

Serge77>Варбан, возник такой вопрос:

Serge77>есть два ТРТ, горящих примерно с одинаковой скоростью, но отличающиеся факелами пламени при горении на воздухе. У одного топлива факела совсем нет, горение происходит возле самой поверхности топлива, выше неё нет ни пламени, ни дыма. Второе топливо даёт большой факел, ярко светящийся по всей длине, возникает впечатление, что горение более "интенсивное".

Serge77>Вопрос: какое топливо будет лучше гореть в двигателе? Мне кажется, что первое, потому что сгорание идёт быстро в малом объёме.

На этот вопрос ответить невозможно. Разница в виде пламени объясняется скорее всего следующими двумя факторами:

1. Наличие кофазы — газ излучает очень слабо, светит кофаза, т.е. твёрдые частицы.

2. Коэффициент избытка окислителя — чем больше догорает на воздухе тем сильнее видимое плямя. На самом деле это тоже завязано на кофазу, поскольку в сильно недожжёных продуктах много сажи, которая и светит ярко-рыжим светом.

Сильное свечение пламени и образование большого количества дыма характерно для топлив с большим содержанием металла.

Что можно определённо сказать, так это то, что светящее топливо очень хорошо пошло бы как газогенераторный состав для прямоточки.

C.S.>Hello!

Привет! Что же ты пропал? Если заметил, мы серьёзно занялись наполнением нашей странички. Может у тебя какие-то полезные материалы есть?

C.S.>1. Наличие кофазы — газ излучает очень слабо, светит кофаза, т.е. твёрдые частицы.

Может быть. В первом составе медь остаётся в шлаке, не улетает, а железо во втором улетает с продуктами горения, наверное оно и светится. Но на вид кажется, что горение первого состава происходит возле самой поверхности топлива, а второй состав сначала разлагается на газообразные продукты, которые окончательно догорают уже в большом факеле. Может быть на самом деле это только кажется? Как узнать, на каком расстоянии от топлива закончилось горение?

C.S.>2. Коэффициент избытка окислителя — чем больше догорает на воздухе тем сильнее видимое плямя. На самом деле это тоже завязано на кофазу, поскольку в сильно недожжёных продуктах много сажи, которая и светит ярко-рыжим светом.

Составы отличаются только катализаторами, недостаток окислителя небольшой, заметной сажи нет.

C.S.>Сильное свечение пламени и образование большого количества дыма характерно для топлив с большим содержанием металла.

Этого нет.

C.S.>Что можно определённо сказать, так это то, что светящее топливо очень хорошо пошло бы как газогенераторный состав для прямоточки.

Это почему? Для какой прямоточки?

Hello!

Serge77>Привет! Что же ты пропал? Если заметил, мы серьёзно занялись наполнением нашей странички. Может у тебя какие-то полезные материалы есть?

Не успел я начать регулярно заглядывать на Авабазу, как на ней же и нашёл новую работу, поэтому очень хочется спать. !)

C.S.>>1. Наличие кофазы — газ излучает очень слабо, светит кофаза, т.е. твёрдые частицы.

Serge77>Может быть. В первом составе медь остаётся в шлаке, не улетает, а железо во втором улетает с продуктами горения, наверное оно и светится.

Надо посмотреть что за продукты образуются и температуры их кипения. Кроме того должен отличаться цвет пламени. Соли меди дают зеленоеёсинее пламя, намного более бледное, чем рыжее. Может это эффект связанный лишь с физиологией зрения?

Serge77>Но на вид кажется, что горение первого состава происходит возле самой поверхности топлива, а второй состав сначала разлагается на газообразные продукты, которые окончательно догорают уже в большом факеле. Может быть на самом деле это только кажется? Как узнать, на каком расстоянии от топлива закончилось горение?

Не знаю. Боюсь без приборов никак.

C.S.>>Что можно определённо сказать, так это то, что светящее топливо очень хорошо пошло бы как газогенераторный состав для прямоточки.

Serge77>Это почему? Для какой прямоточки?

Ну, это моя любимая тема — прямоточки. Есть совершенно замечательная вещь — Ракетно-Прямоточный Двигатель. В отличие от обычной прямоточки он менее капризен по отношению возмущениям набегающего потока и косой обдувке ( сказывается эжектирующее действие струи газогенератора ) и создает тягу при нулевой скорости ( с набором скорости увеличивается его эффективность ).
Идея проста: ГГ — РДТТ/ЖРД с маленьким коэффициентом избытка окислителя — помещается в камеру дожигания, снабжённую входным диффузором и соплом, расчитанным на некоторый расход, превышающий расход ГГ. Дальше всё почти как в обычной прямоточке, но поскольку у ГГ стоит своё полноценное сопло, то тяга создётся не только за счёт горения в камере дожигания.

Чем меньше коэффициент избытка окислителя, тем больше возрастает общая эффективность двигателя при наборе скорости. В пределе окислителя в ГГ должно хватать только на газификацию ТРТ и подогрев продуктов до температуры, при которой они продолжат горение на воздухе. Обычно топливо, которое сильно светит, имеет большой избыток недостаток оислителя, и поэтому его продукты сгорания являются хорошим горючим для воздушного контура РПД.
--
Sincerely yours Cyril Sazonov

C.S.>Не успел я начать регулярно заглядывать на Авабазу, как на ней же и нашёл новую работу, поэтому очень хочется спать. !)

Это какая работа?

2 Serge77 посмотри почту.

Замешал сегодня несколько составов:

НА 60, НК 10, K2Cr2O7 5, уголь 5, эпоксид+отвердитель 20
НА 70, K2Cr2O7 5, уголь 5, эпоксид+отвердитель 20
НА 75, K2Cr2O7 5, эпоксид+отвердитель 20

Посмотрим, какой из добавочных компонентов действительно нужен.

Подобрал оптимальное количество воды для быстрого приготовления окислителя упариванием. На 7.5-8г солей нужно брать 1г воды, нагреть до растворения, прибавить уголь, перемешивать пару минут, не доводя до кипения, потом снять с плитки и охлаждать при постоянном перемешивании шпателем и обдувании воздухом. При этом раствор быстро превращается сначала в густую кашу, потом в рассыпчатую массу типа земли. После этого я досушивал при 60С, через 2 часа воды не оставалось. Смесь получалась совершенно однородной.

Делал и вспоминал, как CaRRibeaN прислал фотографии стаканчиков с аналогичными смесями. Неоднородные они были, наверняка это и на скорость горения влияло.

Для сравнения сделал ещё один состав. Сплавил НА с CuO 95-5, получилась смесь нитратов аммония и меди. Этот окислитель замешал с эпоксидкой 80-20.

Лежат теперь четыре колбаски: две чёрных, одна оранжевая и одна синяя. Посмотрим завтра, что получится.

algor17>Позволю себе предположить что без нитрата калия будет плохо.

А я как раз думаю, что наоборот. У меня в очень многих составах с НА нитрат калия замедлял горение. Ускорение было кажется только на сахаре. Похоже, что НК ускоряет горение с теми топливами, с которыми сам хорошо горит, типа сахара или целлюлозы. С эпоксидкой НК горит плохо.

А может всё не так. Подождём.

Сгорел на работе!

NASA провело успешные испытания уменьшенной, 60-сантиметровой версии многоразового твердотопливного ракетного двигателя для "шаттла". В течение 21 секунды более 100 наблюдателей могли быть свидетелями испытания, осуществляемого Космическим транспортным директоратом Центра Маршалла в ходе реализации программы выбора нового материала для сопла двигателя.

В данном случае, в качестве материала использовался Lycocel (Tencel), состоящий из виcкозы, фенола и углерода и обладающий хорошими характеристиками в условиях высоких температур. По своей структуре этот материал наиболее близок к вискозе и представляет собой чрезвычайно прочные волокна, изготовленные по специальной технологии из древесной массы и пропитанные феноло-альдегидным полимером.

Следующим этапом тестирования станет работа со 120 см моделью двигателя. Настоящий многоразовый твердотопливный ракетный двигатель имеет высоту 38,4 и диаметр 3,6 метра. Его двухминутная работа при взлете позволяет достичь тяги в 1,2 миллионов килограммов.

Константин Зайцев

(по материалам SpaceFlightNow.com)

В связи с обновлением Maggot-овской сранички возник такой вопрос:
В топливе Maggot-a с 10% ПХК заметна неравномерность скорости горения. Местами она увеличивается в разы. Почему ?

fast> программы выбора нового материала для сопла двигателя.
fast>В данном случае, в качестве материала использовался Lycocel (Tencel), состоящий из виcкозы, фенола и углерода



Красивая картинка:



Кажется это материал не для самого сопла, а для термоизоляции сопла от корпуса.

Д.Б.>В топливе Maggot-a с 10% ПХК заметна неравномерность скорости горения. Местами она увеличивается в разы. Почему ?

Скорее всего неоднородность состава. Если раствор окислителей упаривался без перемешивания, то нерастворимый тяжёлый ПХК лежал на дне и не перемешался с остальным составом. А чистый ПХК с эпоксидкой у меня очень хорошо горел.