ЖРД на закиси азота: новые технологии

"И эта страннаяя фраза, если не сказать больше:" Собака друг человека"...


Эти цифры взяты из описания рабочего процесса в ГРД на закиси азота с однопортовым инжектором, использующем шашку твёрдого композитного топлива для первоначального разложения закиси и инициирования горения в камере. Именно в этом двигателе, в результате высокой скорости потока, адиабатического охлаждения части обьёма камеры, где происходит этот процесс и ограниченного контакта потоков тепла и окислителя (они коаксиальны) диссоциация закиси на кислород и азот идёт в с соотношении примерно 40/60... И это в лучшем случае, когда используется специальный дизайн клапанов, инжекторов, предваритеьной камеры-реактора... В схеме У-К этот процент и того меньше. Поэтому в ГРД на закиси неизбежны потери именно в начале процесса, когда давление в баке максимальное (а скорость диссоциации - минимальная). Именно поэтому видится чрезвычайно эффективным (и это уже проделано на прототипах) включение в РП ГРД на закиси каталитического способа разложения Н2О и системы управления уравновешенностью двух процессов... У Билла Колбурна в группе делали проект с инжектором, способным автоматически менять за определённое время скорости потока окислителя, относительно начала горения шашки прехитера.

Вернёмся к нашим баранам. Мне было интересно ваше мнение по поводу дизайна ЛАБОРАТОРНОГО ОБРАЗЦА "electrojet N2O monopropellаnt thruster" (выделено для случайных посетителей топика, которые не читают внимательно все посты) Это не тяговый двигатель для любительской ракеты - это прототип для разработки двигателя ориентации для орбитального аппарарта. Дискутировать о сравнительной эффективности закиси азота по отношению к другим "классическим" топливам и окислителям, наверно уже поздно. Её уже ПЕРЕВЕЛИ. Перевели из разряда второстепенных в "классики"(Для тех кто не догоняет, это фраза из фильма "Доживём до понедельника" . Чем выдумывать, проще нажать клавишу googlе, написав упомянутую ссылку. Итак, дизайн. В нём достаточно много слабых мест. Первое - я не смог найти простое решение для герметизации ввода закиси в каталитический реактор. То есть, часть газа будет попадать внутрь теплоизоляции и там накапливаться, достигая и окисляя намотку из нихрома. Скорее всего закончится быстрым прогаром. Ну да пока не до этого. Задача добиться появления из сопла разогретых газов в результате простого нагрева и/или в присутствии катализатора. Вот такой первый опыт изготовления catalytical bed я и провёл сегодня, осуществив покрытие сфер из цеолита раствором 40% PdCl2 в HCl. Сделал примерно так, как говорится об этом в одной из статей: растворил порошок хлористого палладия в солянке, добавил дист. воды дал настояться несколко суток, просушил сферы на плитке при указанной темперетуре, положил их в ПЕ стакан, залил раствором и хорошенько переворошил керамической палочкой всю компанию. После чего выложил всё в фарфоровую чашку и поставил на плитку (100º) (у открытого окна, так как вытяжки у меня тут нет). Кстати раствор пахнет слегка иодом на спирту. И цвет примерно такой же. Шарики покрылись (пропитались) коричневым налётом, который не осыпается. Теперь надо бы восстановить Pd до металла в струе H2, но сначала хочу попробовать как есть. Если дело пойдёт, отдам химикам в спец.лабораторию. На фото: катализатор на носителях

Было бы неплохо сферы, залитые раствором хлорида палладия, отвакуумировать дабы удалить пузырьки воздуха из пор.

Насчёт времени там ясно: через катализатор пропускают смесь закиси и аргона, а температуру катализатора поднимают со скоростью 10К/мин. Т.е. 6000 с - это не время нахождения закиси при скажем 600С, а время нагрева до какой-то температуры.

А, теперь понял, почему концентрации падают. Потому что после 6000 с начинается охлаждение.

Да, но тогда время по оси абсцисс ничего общего с временем реакции не имеет. Мы не знаем, сколько времени находится испытуемая закись при испытуемой температуре.

Время по оси абсцисс - это от начала опыта.

Ну и потом представь что такое 100 мл/мин (в н.у. это порядка 0.003 г/сек)

Например в двигателе что тут рассматривался (не микро) расход N2O в начальный момент времени 50 г/сек ... длина имеет значение когда скорости реакции высоки а не такие миллимикронные как в этом эксперименте. Не зря же в ГРД на NOX делают предкамеру перед основным зарядом горючего (чтобы повысить % распада NOX) и посткамеру за за ним для дожигания продуктов разложения шашки горючего и NOX. Но там и температуры (а значит и скорости реакции) совсем другие. Просто данный эксперимент отчётливо показывает как работает потенциальный барьер разложения. Почти в чистом виде функция Y(T).

PS: Спорить о цифре "40% при 1000 К" которая судя по всему исходя из данного эксперимента имеет право на существование смысла особого не вижу. Это как спорить о том есть ли жизнь на Марсе али нет. От этих споров она там не зародиться и не исчезнет. Это как раз тот случай когда истина рождается не в спорах (а она там никогда не рождается ... это так, к слову )

Не буду вмешиваться в дискуссию уважаемых коллег из-за отсутствия свободного времени и экспериментальной реализации проекта "electrojet", но хочу только напомнить, что процесс диссоциации закиси в каталитическом реакторе идёт при небольшом давлении(4 бар) и небольшой скорости потока. Поэтому существует определённый эмпирический оптимум между длиной реактора, обьёмом и некоторыми другими параметрами, называемый приведённой длиной реактора. Измеряется в метрах. Модель подробно описана в 160 стр. отчёте DARPA: The nitrous oxide - Propane rocket enjine. К сожалению не помню, откуда я его скачал. Там 10 Мб. Могу нарезать по кускам и послать (for justman). Есть много полезного. От тактики, до практики.

отчёт DARPA здесь: