Твёрдые ракетные топлива XX

umbriel> Я не помню откуда инфа. Если правда интересно - поищу откуда.
Основной интерес состоит в том что как материал ПХК мне нравится но нормальных рецептов – умеренное давление устойчивой работы и зависимости скорости горения от давления плюс теоретический импульс не меньше 200 я не встречал.

umbriel> Лично я считаю самым лучшим окислителем нитрат аммония, будем спорить?
Недостатки – очень гигроскопичный, мало кислорода + фазовые переходы.
В остальном потенциально очень интересен.
Никогда с ним топлив не делал и как минимум по этой причине спора не будет.

umbriel> Понятно. У меня топливо 18%Ал+18%эпоксидка+НА почему-то на воздухе оставляет мощный шлак, практически как ансиал. Все вроде чистое...
Нельзя в стандартном составе на ПХА, заменить его на НА. Придется, уменьшить Ал в 2-3 раза и количество связки. Кстати, пульсации в движке могут быть следствием коксования.

umbriel>> Понятно. У меня топливо 18%Ал+18%эпоксидка+НА почему-то на воздухе оставляет мощный шлак, практически как ансиал. Все вроде чистое...
Azot> Нельзя в стандартном составе на ПХА, заменить его на НА. Придется, уменьшить Ал в 2-3 раза и количество связки.

Почему нельзя? Ансиал по-моему пример тому, что можно.

umbriel> начинает отвратительно пульсировать.
umbriel> Считаю что это из-за эрозии. Горящая область сдувается, топливо опять воспламеняется, сдувается, воспламеняется и так далее. Правдопободно?

Но ведь эрозия только возле сопла. А чихает весь двигатель. Это значит, что горение нестабильно и в вершине канала. Значит скорее всего причина стандартная - попал в область давления нестабильного горения. Попробуй увеличить давление.

Azot>> Нельзя в стандартном составе на ПХА, заменить его на НА. Придется, уменьшить Ал в 2-3 раза и количество связки.
umbriel> Почему нельзя? Ансиал по-моему пример тому, что можно.
Потому, что у ПХА активного кислорода- 34%, а у НА всего 20%. И энтальпия больше. Ансиал, на мой взгляд, не оптимизирован.

umbriel>Между прочим, первый французский спутник запущен ракетой с движками на ПХК (две верхние ступени из трех).
umbriel>Я не помню откуда инфа. Если правда интересно - поищу откуда.

Чем могу, тем и помогаю. В наших источниках постоянно делаются ошибки. Вот, например.
Первая французская ракета-носитель. Было произведено 4 пуска, из них один неудачный (8 февраля 1967 г. при выводе спутника Diademe 1). Первый пуск — 26 ноября 1965 г. Последний — 15 февраля 1967 г. Diamant A имел три ступени (первые две — жидкотопливные, третья — твердотопливная) и был способен вывести 160 кг полезной нагрузки на опорную 200-километровую орбиту.

На самом же деле вторая и третья ступени имели РДТТ. Вторая ступень Topaze имела следущий состав топлива: 60% ПХК, 19% Al, 21% полиуретана. Применение этого малоэффективного топлива позволило получить удельный импульс лишь около 2730 м/сек. Третья ступень Rubis также использовала полиуретановую связку и еще меньший импульс 2680 м/cек.

Serge77> Но ведь эрозия только возле сопла. А чихает весь двигатель. Это значит, что горение нестабильно и в вершине канала. Значит скорее всего причина стандартная - попал в область давления нестабильного горения. Попробуй увеличить давление.

В двух своих последних двигателях, что выдали УИ 40с и проработали 23с наблюдались значительные скачки давления из-за сильного перерасширения дивергентной части сопла. На графиках тяги это хорошо заметно, а на видео можно отследить, как в унисон этим скачкам меняется светимость газа во всей камере сгорания двигателя, а значит и давления во всей КС, что видно через корпус.
Так, что во все необязательно, чтобы "чихал весь двигатель" и горение поэтому было нестабильно везде. Функция давления газа непрерывна во всех точках пространства КС (КС + все сечения сопла), в одном месте повлиял на неё, даже самом небольшом, - это изменение обязательно отразится на давлении во всём пространстве КС.

umbriel> Кстати, насчет пульсаций. Когда экспериментировал со связкой метакрилка/пропиленгликоль=35/65 от куска топлива (палочки, горизонтально) горящего на воздухе постоянно отваливалась горящая зона (уголек) и топливо таким образом тухло. В "бессопловике" (Kn ~ 40) стоящем соплом вверх отваливаться некуда, горело вполне ровно. Когда добавил сопло (Kn ~ 130) стало сильно пульсировать.
umbriel> Далее пробовал связку силикон/скипидар=45/55. На воздухе горит хорошо, ничего не отваливается. С соплом (Kn ~ 130) тоже горит вполне ровно. А когда Kn ~ 220 (за счет большего удлиннения) начинает отвратительно пульсировать.
umbriel> Считаю что это из-за эрозии. Горящая область сдувается, топливо опять воспламеняется, сдувается, воспламеняется и так далее. Правдопободно?

А ты из чего сопла делаешь?

Для того, чтобы сделать мои последние двигатели снова пульсирующими (а это возможно) достаточно просто поднять в них давление.
С тех пор, как я отказался от материала сопла для них в виде ватмана на силикате, пульсации исчезли. Но диапазон рабочих давлений и Кн не изменился. Однако видно, что последние испытания двигателя, который был установлен на "Рыжиках" показали, что при попытках поднять давление в КС график тяги начинает меняться с типичного прогрессивного режима постоянно нарастающей тяги на "вогнутую шляпу". Т.е. давление в КС вопреки прогрессивной схеме горения падает вначале работы двигателя, а потом снова растёт или не меняется, а график тяги начинает "делиться на два". Если поднять давление ещё выше или заузить критическое сечение уже не с 9,5мм до 8мм, а до 7мм или даже до 6мм, то этот двигатель даже на сопле из глины начнёт выдавать типичные импульсы с полным падением тяги до нуля. Но скорее всего из-за большего давления, пульсации будут иметь большую частоту, скажем не раз в 5-10с, а раз в 1-2с. Так же может измениться их общее количество.
Данное наблюдение и выводы я отношу к топливам с высоким показателем в законе горения, так как они хуже всего подходят для тех режимов работы двигателей, при которых происходит (по каким-то причинам) падение давления в КС, например регрессивная схема горения, сильная эрозия сопла и пр.

Serge77> Но ведь эрозия только возле сопла. А чихает весь двигатель.
Может быть и не весь, я не знаю...

Serge77> Это значит, что горение нестабильно и в вершине канала. Значит скорее всего причина стандартная - попал в область давления нестабильного горения. Попробуй увеличить давление.
Блин, я на этом давлении летать собирался И малений движок (140г) когда работает с 10 метров на уши неприятно давит. А большой пришлось из стеклоткани делать, потому как бумажный корпус сразу после старта лопался.

Azot>>> Нельзя в стандартном составе на ПХА, заменить его на НА. Придется, уменьшить Ал в 2-3 раза и количество связки.
umbriel>> Почему нельзя? Ансиал по-моему пример тому, что можно.
Azot> Потому, что у ПХА активного кислорода- 34%, а у НА всего 20%. И энтальпия больше. Ансиал, на мой взгляд, не оптимизирован.

Связка горит на два порядка быстрее алюминия, почти во всех работах по моделированию горения ала в рдтт считают его горение в связанном кислороде. А связанного кислорода в НА больше, чем в ПХА. От того что больше активного кислорода топливо горит быстрее.
(А полнота сгорания зависит от времени пребывания в кс, т.е. от приведенной длины. Ну и от давления тоже)

SashaMaks> А ты из чего сопла делаешь?

Сопла из текстолита. Без расширяющейся части (она мне пока без надобности)

Serge77>> Попробуй увеличить давление.
umbriel> Блин, я на этом давлении летать собирался

Не хочешь поднимать давление - пробуй стабилизировать горение катализаторами, металлом, серой.

Serge77>>> Попробуй увеличить давление.
umbriel>> Блин, я на этом давлении летать собирался
Serge77> Не хочешь поднимать давление - пробуй стабилизировать горение катализаторами, металлом, серой.

Я хочу для начала попробовать маленький движок, с соплом на 5мм, а не 6. Т.е. на то же давление что и большой, но с меньшим удлиннением. Если все равно будет пульсировать - увеличить процент силикона в связке. С чистым силиконом у кого-нибудь были проблемы с пульсацией?

umbriel> Сопла из текстолита. Без расширяющейся части (она мне пока без надобности)

А графит не пробовал использовать?

umbriel>> Сопла из текстолита. Без расширяющейся части (она мне пока без надобности)
SashaMaks> А графит не пробовал использовать?

Нет, не пробовал. Текстолит, как ни странно, на этом топливе разгорается слабо. С 6мм до 7.5мм. С топливом на метакрилке гораздо сильнее. Видимо, потому что сверху налипает Al2O3-SiO2 и температура меньше на 150 градусов.

umbriel> Нет, не пробовал. Текстолит, как ни странно, на этом топливе разгорается слабо. С 6мм до 7.5мм. С топливом на метакрилке гораздо сильнее.

Итого прогрессия по площади критического сечения сопла 1,56, а у моего сопла на глине 1,73 (с 9,5 до 12,5). Не так уж и мало получается. Но ещё интересней получить закон изменения этой площади от времени S = f(t)...

SashaMaks> Но ещё интересней получить закон изменения этой площади от времени S = f(t)...

Ну или хотя бы иметь представление о dS/dt = f(P0), где
dS/dt - скорость изменения площади критического сечения;
P0 - рабочее давление в КС.

LEVSHA> Если ПХК такой хороший, почему в промышленности от него отказались.
LEVSHA> Ведь он и менее опасный и влагу не тянет и плотность хорошая и греть в разумных пределах можно.

Все вроде бы очевидно. От ПХК никто не отказывался, просто он занял свою нишу в соответствии со своими свойствами. ПХК не настолько уж и дешевле ПХА, но топлива на нем обладают рядом ценных в некоторых случаях свойств – к примеру высокие плотности и скорости горения. Если рассмотреть немного подробней выйдет вот что. Я когда то приводил расчет, из которого ясно видно, что УИ ракеты имеющей массовое совершенство 50% при снаряжении топливом на ПХА всего лишь на 5-6% больше, чем если бы эта ракета была снаряжена топливом на ХН, здесь основным компенсационным фактором выступает большая плотность и соответственно масса топлива на ХН при одинаковых объемах занятых топливом. Если начать увеличивать массовое совершенство, то выигрыш от применения ПХА начнет возрастать, если снижать, то уменьшаться. При этом топливо с аналогичной недорогой связкой без металла на ПХА будет стоить в 6-7 раз дороже, чем на ХН. Соответственно, если стоимость топлива составляет значительный процент в общей стоимости ракеты, и ее транспортировке, то безусловно более оправдано применение топлива с окислителем ХН. Потому как топливо на ПХА фактически не имеет никаких преимуществ перед топливом на ХН, при применении в дешевых простых ракетах, особенно с небольшим массовым совершенством. Это же в некоторой степени относится и к ПХК. С другой стороны при применении топлива в ракетах с очень высокой стоимостью конструкции, высоким массовым совершенством, высокой стоимостью транспортировки на носителе и эксплуатации даже незначительно больший удельный импульс дает существенный экономический эффект – пример ракеты воздух – воздух, противоспутниковые ракеты. Но а в ракетах, стоимость конструкции которых невелика, а так же невелика стоимость их транспортировки применяют более дешевые топлива с более низким УИ – пример – почти все неуправляемые ракетные снаряды летают на заметно более слабых, чем СТРТ на ПХА баллиститах, потому как это экономически оправдано. Таким образом в Промышленности применяются самые разные окислители ТРТ в зависимости от поставленных задач и определения экономической эффективности применения в каждой конкретной ситуации: от черного пороха в сигнальных и пиротехнических промышленных ракетах, до гидразиннитроформата и CL-20 как основных компонентов ТРТ для ракет с очень высоким массовым совершенством и собственной стоимостью, а так же общей стоимостью эксплуатации и сложности поставленных задач. А так вообще по сути применять ПХА в типичной любительской ракете со сравнительно низким массовым совершенством и небольшой высотой полета логически совершенно неоправданно, так как очень невыгодно. НО, это хобби и делается тут все для души, а полетать на ПХА для души прикольно =) никто не спорит, просто не стоит сравнивать с промышленностью)))

GENESIS> Я когда то приводил расчет, из которого ясно видно, что УИ ракеты имеющей массовое совершенство 50% при снаряжении топливом на ПХА всего лишь на 5-6% больше, чем если бы эта ракета была снаряжена топливом на ХН,
Все это в теории выглядит логично и привлекательно. Но реальные данные по хлоратным топливам получены пока только у KSM, и полученные графики тяги свидетельсвуют о не очень высоком УИ - от 114 до 126 максимум. Реальный УИ моих составов (на ПХА) почти в 2 раза выше - 224. Думаю,что рано приводить такие сравнения, пока не будет достаточно накопленных экспериментальных данных.

umbriel> Связка горит на два порядка быстрее алюминия,
Независимо от размера его частиц ? Ты что-то путаешься ))) Замена части связки на Ал, приводит к монотонному повышению скорости горения.
umbriel> (А полнота сгорания зависит от времени пребывания в кс, т.е. от приведенной длины. Ну и от давления тоже)
А причем полнота сгорания, если в твоем топливе НА/ Ал / эпоксисвязка, резкоотрицательный кислородный баланс ? Ансиал, который ты приводишь в пример, на силиконовой связке, требуещей в несколько раз меньше кислорода.

lincoln> УИ - от 114 до 126 максимум. Реальный УИ моих составов (на ПХА) почти в 2 раза выше - 224. Думаю,что рано приводить такие сравнения, пока не будет достаточно накопленных экспериментальных данных.

Энергосодержание хлората натрия и ПХК практически равны, это общеизвестный факт и ничего тут доказывать заново не надо. Проблема в моторе, только и всего.

GENESIS> Все вроде бы очевидно. ...
За внимание спасибо. Выскажу пару соображений по поводу твоих рассуждений.
ХН нарабатываю для будущих экспериментов просто интересно. Но есть одно но.
Я уже давно свыкся с суждением, что мир это огромная лаборатория и на бытовом уровне сделать открытие в областях, которыми занимаются серьезные промышленные исследователи практически невозможно. И из этого суждения вопрос, почему о двигателях на ХН нет никакой информации, если у него одни плюсы – кислорода достаточно, стоимость мизерная, высокая плотность и как ты утверждал раньше очень умеренная гигроскопичность?
Видно с ХН как и с ПХК не все так гладко.
Моя позиция такая. Мне очень импонируют по доступности производства как ХН так и ПХК но если смотреть прагматично то тысячи специалистов на протяжении более 70лет рыли это поле вдоль и поперек и сделали достаточно однозначные и компетентные выводы не в их пользу.

LEVSHA> Моя позиция такая. Мне очень импонируют по доступности производства как ХН так и ПХК но если смотреть прагматично то тысячи специалистов на протяжении более 70лет рыли это поле вдоль и поперек и сделали достаточно однозначные и компетентные выводы не в их пользу.

Тысячи специалистов в какой области? Промышленного и военного ракетостроения или любительского ракетостроения? Ты видел эти однозначные и компитентные выводы относительно ПХК и ХН? Критерии по которым выбираются ракетные топлива для тех или иных целей я описал выше. Ты уверен что хлорат натрия не применяется ни в каком виде в промышленных ТРТ и никогда не применялся? Когда то к примеру распространились хлоратные ВВ, потм их посчитали опасными и дорогоими по сравнению с новыми асвв, а в последнее время как то опять патенты появляться стали на композиции с ХН, как более эффективным во многих случаях, чем нитрат аммония, как думаешь с чего бы это? И я кстати приводил ссылки на некоторые документы.
У меня был как то вот такой вот вывод... вот есть у меня в месяц на мое увлечение к примеру некоторая сумма денег и из них тысяча на топливо и я хочу запустить ракету повыше и побольше, за тысячу рублей я могу сделать 3кг топлива на ПХА/полиуретане (нет у меня нормального алюма) или 20кг топлива на ХН/битум... как думаешь ракета на чем повыше полетит? С другой стороны, не надо мне рекордов, хочу чтоб топливо мощное было и все тут... тогда делаю на ПХА. Или вообще заморачиваюсь на несколько месяцев с динитрамидом, вот хочу и все...

GENESIS> . Проблема в моторе, только и всего.
Поэтому и нужны экспериментальные данные.

GENESIS>> . Проблема в моторе, только и всего.
lincoln> Поэтому и нужны экспериментальные данные.

В этом плане несомненно