موضوع کاهش هزینه های پرتاب کننده ها همیشه مطرح بوده است. در زمان مسابقه فضاییاتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده آمریکا کمی در مورد هزینه ها فکر می کردند - اعتبار کشور بسیار گران تر بود. امروزه کاهش هزینه ها "در همه زمینه ها" به یک روند جهانی تبدیل شده است. سوخت تنها 0.2 ... 0.3 درصد از هزینه کل وسیله نقلیه پرتاب است، اما علاوه بر هزینه سوخت، یکی دیگر از پارامترهای مهم در دسترس بودن آن است. و قبلاً سؤالاتی وجود دارد. در طول 50 سال گذشته، فهرست سوخت های مایع که به طور گسترده در صنایع موشکی و فضایی مورد استفاده قرار می گیرد، تغییر چندانی نکرده است. بیایید آنها را فهرست کنیم: نفت سفید، هیدروژن و هپتیل. هر کدام از آنها ویژگی های خاص خود را دارند و در نوع خود جالب هستند، اما همه آنها حداقل یک ایراد جدی دارند. بیایید به طور خلاصه به هر یک از آنها توجه کنیم.

نفت سفید

استفاده از آن در دهه 50 شروع شد و تا به امروز مورد تقاضا باقی مانده است - آنگارا و فالکون 9 ما روی آن پرواز می کنند. اسپیس ایکس. مزایای زیادی دارد، از جمله: تراکم بالاسمیت کم، یک تکانه خاص بالا و در عین حال قیمت قابل قبولی را فراهم می کند. اما امروزه تولید نفت سفید با مشکلات زیادی همراه است. به عنوان مثال، موشک های سایوز که در سامارا ساخته می شوند، اکنون با سوخت مصنوعی پرواز می کنند، زیرا در ابتدا فقط از انواع خاصی از نفت چاه های خاص برای تولید نفت سفید برای این موشک ها استفاده می شد. این عمدتاً نفت میدان Anastasievsko-Troitskoye است قلمرو کراسنودار. اما چاه های نفت تخلیه شده اند و نفت سفید مورد استفاده در حال حاضر مخلوطی از ترکیباتی است که از چندین چاه تولید می شود. نام تجاری محبوب RG-1 از طریق تقطیر گران قیمت به دست می آید. به گفته کارشناسان، مشکل کمبود نفت سفید بدتر خواهد شد.

"Angara 1.1" بر روی یک موتور نفت سفید RD-193

هیدروژن

امروزه هیدروژن همراه با متان یکی از امیدوارکننده ترین سوخت های موشکی است. چندین موشک مدرن و مراحل فوقانی را به طور همزمان پرواز می کند. جفت شدن با اکسیژن، (بعد از فلوئور) بالاترین تکانه ویژه را تولید می کند و برای استفاده در مراحل بالای موشک (یا مراحل بالا) کاملا مناسب است. اما چگالی بسیار کم اجازه نمی دهد که آن را به طور کامل برای مراحل اولیه موشک استفاده کنید. این یک اشکال دیگر دارد - برودت بالا. اگر سوخت موشک با هیدروژن باشد، دمای آن در حدود 15 کلوین (258- درجه سانتیگراد) است. این منجر به هزینه های اضافی می شود. در مقایسه با نفت سفید، در دسترس بودن هیدروژن بسیار بالا است و تولید آن مشکلی ندارد.

"Delta-IV Heavy" در موتورهای هیدروژنی RS-68A

هپتیل

او UDMH یا دی متیل هیدرازین نامتقارن است. این سوخت هنوز هم دارای مناطق کاربردی است، اما به تدریج در پس زمینه محو می شود. و دلیل این امر سمیت بالای آن است. تقریباً همان خواص نفت سفید را دارد شاخص های انرژیو یک جزء با جوش بالا (ذخیره در دمای اتاق) و بنابراین در زمان شوروی به طور فعال مورد استفاده قرار گرفت. به عنوان مثال، موشک پروتون روی یک جفت بسیار سمی هپتیل + آمیل پرواز می کند که هر یک از آنها قادر به کشتن فردی است که به طور ناخواسته جفت آنها را استنشاق کرده است. استفاده از این گونه سوخت ها در عصر جدیدغیر قابل توجیه و غیر قابل قبول سوخت در ماهواره ها و کاوشگرهای بین سیاره ای مورد استفاده قرار می گیرد، جایی که، متأسفانه، ضروری است.

"Proton-M" در موتورهای هپتیل RD-253

متان به عنوان جایگزین

اما آیا سوختی وجود دارد که همه را راضی کند و کمترین هزینه را داشته باشد؟ شاید متان باشد. همان گاز آبی که امروز بعضی از شما با آن آشپزی می کردید. سوخت پیشنهادی امیدوارکننده است، به طور فعال توسط صنایع دیگر توسعه می یابد، دارای گسترده تر است پایه مواد اولیهدر مقایسه با نفت سفید و کم هزینه - این است نکته مهمبا توجه به مشکلات پیش بینی شده تولید نفت سفید. متان هم از نظر چگالی و هم از نظر کارایی بین نفت سفید و هیدروژن قرار دارد. راه های زیادی برای تولید متان وجود دارد. منبع اصلی متان گاز طبیعیکه از 80..96 درصد متان تشکیل شده است. بقیه گازهای پروپان، بوتان و سایر گازهای هم سری هستند که اصلاً قابل حذف نیستند، از نظر خواص بسیار شبیه به متان هستند. به عبارت دیگر، شما فقط می توانید گاز طبیعی را مایع کرده و از آن به عنوان سوخت موشک استفاده کنید. متان را می توان از منابع دیگری مانند فرآوری فضولات حیوانی نیز به دست آورد. امکان استفاده از متان به عنوان سوخت موشک ده ها سال است که مورد توجه قرار گرفته است، اما اکنون تنها نسخه های نیمکتی و نمونه های آزمایشی از این موتورها وجود دارد. مثلا در خیمکی NPO Energomashمطالعات در مورد استفاده از گاز مایع در موتورها از سال 1981 انجام شده است. مفهومی که در حال حاضر در Energomash در حال کار است، توسعه یک موتور تک محفظه با نیروی رانش 200 تن بر روی سوخت "اکسیژن مایع - متان مایع" را برای اولین مرحله از یک حامل امیدوار کننده فراهم می کند. کلاس نور. فناوری فضایی در آینده نزدیک نوید قابل استفاده مجدد را می دهد. و در اینجا یکی دیگر از مزایای متان است. برودتی است و بنابراین کافی است موتور را حداقل تا دمای -160 درجه سانتیگراد (و ترجیحاً بالاتر) گرم کنید و خود موتور از اجزای سوخت رها شود. به گفته کارشناسان، برای ایجاد وسایل نقلیه پرتاب قابل استفاده مجدد بسیار مناسب است. در اینجا چیزی است که او در مورد متان فکر می کند طراح اصلی NPO Energomashولادیمیر چوانوف:

ضربه خاص یک موتور LNG زیاد است، اما این مزیت با این واقعیت جبران می شود که سوخت متان چگالی کمتری دارد، بنابراین در مجموع یک مزیت انرژی ناچیز وجود دارد. از نظر ساختاری، متان جذاب است. برای آزاد کردن حفره‌های موتور، فقط باید یک چرخه تبخیر را طی کنید - یعنی موتور راحت‌تر از بقایای محصول آزاد می‌شود. به همین دلیل سوخت متان از نظر ایجاد موتور قابل قبول تر است. قابل استفاده مجددو هواپیمابرنامه قابل استفاده مجدد

استدلال دیگری که به نفع استفاده از متان است، توانایی استخراج آن از سیارک‌ها، سیارات و ماهواره‌های آن‌ها است که سوخت برای ماموریت‌های بازگشتی فراهم می‌کند. استخراج متان در آنجا بسیار ساده تر از نفت سفید است. طبیعتا امکان همراه داشتن سوخت وجود ندارد. چشم انداز چنین ماموریت های دوربرد بسیار دور است، اما برخی کارها در حال انجام است.

آینده ای که هرگز نیامد

پس چرا متان هرگز به سوختی عملاً مورد استفاده در روسیه تبدیل نشده است؟ پاسخ به اندازه کافی ساده است. از آغاز دهه 80، هیچ موتور موشک جدیدی در اتحاد جماهیر شوروی و سپس در روسیه ایجاد نشده است. تمام "تازه های" روسیه مدرن سازی و تغییر نام میراث شوروی است. تنها مجتمع صادقانه ایجاد شده - "Angara" - از همان ابتدا به عنوان حمل و نقل نفت سفید برنامه ریزی شده بود. تغییر او یک پنی بسیار هزینه خواهد داشت. به طور کلی، Roskosmos دائماً پروژه های متان را رد می کند زیرا آنها "خوب" را برای حداقل یکی از این پروژه ها با "خوب" برای بازسازی کامل صنعت از نفت سفید و هپتیل به متان مرتبط می کنند، که یک تعهد طولانی و گران قیمت محسوب می شود.

موتورها

در این لحظهچندین شرکت مدعی استفاده قریب الوقوع از متان در موشک های خود هستند. موتورهایی که در حال ایجاد هستند:

• KVRD FRE-1 از سیستم های فضایی فایرفلای ;
• موتور آبی 4 (BE-4) از Blue Origin;
• C5.86 از KBKhM آنها. ایسایف
• رپتور (مرلین 2؟) توسط اسپیس ایکس ;
• تا کنون موتور بی نام از NPO Energomashبر اساس محفظه موشک همه کاره آنها.
• RD0110MD، RD0162، ایجاد شده در دفتر طراحی اتوماسیون شیمیایی.

FRE-1 /

صفحه اصلی دایره المعارف دیکشنری بیشتر

سوخت موشک (RT)

ماده یا ترکیبی از موادی که منبع انرژی و سیال عامل برای ایجاد نیروی واکنشی در موتور موشک (RD) هستند. با توجه به نوع منبع انرژی، RT شیمیایی و هسته ای متمایز می شود. بزرگترین کاربرد عملی RD موشک های بالستیک قاره پیما (ICBM) مورد استفاده در نیروهای موشکی استراتژیک، RT شیمیایی دریافت کرده است که هم منبع انرژی آزاد شده در اثر واکنش های احتراق گرمازا و هم منبع یک سیال فعال است که محصولات احتراق سوخت است. . با توجه به وضعیت تجمع، RT شیمیایی به ترکیب مایع (LRT)، جامد (SRT) و ترکیب سنگدانه مخلوط تقسیم می شود.

ZhRT - سوخت های موشکی که در شرایط عملیاتی در حالت تجمع مایع هستند. ZhRT به دو بخش تک جزئی (یکپارچه) و دو جزئی تقسیم می شود که به آن سوخت های عرضه جداگانه نیز می گویند. مواد شیمیایی یا مخلوط آنها که تحت شرایط خاصی قادر به واکنش های شیمیایی تجزیه یا احتراق با آزاد شدن انرژی حرارتی هستند، می توانند به عنوان LRT یک جزئی در نظر گرفته شوند. چنین موادی عبارتند از، به عنوان مثال، هیدرازین N2H4، پراکسید هیدروژن H2O2، اکسید اتیلن CH2CH2O، و دیگران. LRT دو جزئی از یک اکسید کننده و یک سوخت تشکیل شده است. موادی که عمدتاً حاوی اتم های عناصر اکسید کننده هستند به عنوان عوامل اکسید کننده استفاده می شوند. این مواد شامل فلوئور مایع F2 و اکسیژن O2، اسید نیتریک غلیظ HNO3 و تتروکسید نیتروژن N2O4 است. موثرترین LRT قابل احتراق عبارتند از هیدروژن مایع H2، نفت سفید T-1 (کسری با محدوده جوش 150...280 درجه سانتیگراد)، هیدرازین N2H4، دی متیل هیدرازین نامتقارن H2NN(CH3)2 (UDMH). فلزات Mg، Al و هیدریدهای آنها که به صورت پودرهای پراکنده با تشکیل ژل وارد سوخت مایع می شوند نیز می توانند به عنوان مواد قابل احتراق استفاده شوند. هنگامی که به محفظه احتراق RD وارد می شود، اجزای LRT می توانند به طور خود به خود مشتعل شوند (به عنوان مثال، N2O4 + H2NN(CH3)2) یا خود اشتعال نشوند (l.H2 + l.O2). در مورد دوم، استفاده کنید سیستم های خاصاحتراق یا سوخت های ویژه استارت. موتورهای موشک دو جزئی سوخت مایع عمدتاً در موتورهای نگهدارنده موشک ها و مراحل آنها استفاده می شود. به منظور ایجاد مجموعه ای از خواص مورد نیاز به پیشران مایع، معمولاً افزودنی های ویژه ای به اجزای سوخت وارد می شود که به عنوان مثال، به افزایش پایداری کمک می کند. خواص فیزیکی و شیمیاییاجزاء در طول ذخیره سازی یا عملیات. مزیت اصلی LRT که امکان استفاده از آنها را تعیین می کند، امکان به دست آوردن است سطح بالاویژگی های انرژی

به عنوان مثال، برای سوخت های مبتنی بر O2 مایع و H2 در pk/pa=7/0.1 مگاپاسکال، ضربه خاص تا 3835 متر بر ثانیه است، در حالی که برای سوخت های جامد پر انرژی، مقدار آن از 3000 متر بر ثانیه تجاوز نمی کند. تحت شرایط قابل مقایسه

اجزای LRT به دو دسته پرجوش و کم جوش تقسیم می شوند. جزء با جوش بالا جزیی از مایع پیشران مایع است که در شرایط استاندارد دارای نقطه جوش بالاتر از 298K است. اجزای با جوش بالا در محدوده دمای عملیاتی مایعات هستند. اجزای با جوش بالا شامل اکسید کننده های اسید نیتریک، تتروکسید نیتروژن و کل خطسوخت های پرکاربرد - نفت سفید T-1، دی متیل هیدرازین نامتقارن و غیره.

جزء کم جوش جزء مایع پیشران مایع است که در شرایط استاندارد دارای نقطه جوش زیر 298K است. در محدوده دمای عملیاتی فناوری موشک، اجزای کم جوش معمولاً در حالت گاز هستند. برای محتوای اجزای کم جوش در حالت مایعخاص تجهیزات تکنولوژیکی. در بین اجزای کم جوش، اجزای به اصطلاح برودتی با نقطه جوش زیر 120K متمایز می شوند. مواد برودتی هستند گازهای مایع: اکسیژن، هیدروژن، فلوئور و ... برای کاهش تلفات تبخیر و افزایش چگالی می توان از یک جزء برودتی در حالت لجن، به صورت مخلوط فاز جامد و مایع این جزء استفاده کرد.

TRT - سیستم های انفجاری همگن یا ناهمگن که قادر به احتراق مستقل در محدوده فشار گسترده (0.1 ... 100 مگاپاسکال) با انتشار مقدار قابل توجهی گرما و محصولات احتراق گازی هستند. توسط ترکیب شیمیاییو روش تولید به دو دسته بالستیک و مختلط تقسیم می شود. اساس ساختاری و انرژی بالسیت ها نیترات های سلولز هستند - کلوکسیلین ها با محتوای نیتروژن حدود 12٪، پلاستیک شده با حلال های فعال کم فرار (نیتروگلیسیرین، دی اتیلن گلیکول دینیترات) یا سایر نیترواسترهای مایع. ترکیب بالسیت ها می تواند حاوی مواد منفجره قوی (MI) - اکتوژن یا هگزوژن باشد، و همچنین شامل تثبیت کننده های پایداری شیمیایی، تثبیت کننده های احتراق، اصلاح کننده های احتراق، افزودنی های تکنولوژیکی و انرژی (پودرهای Al، Mg یا آلیاژهای آنها) است. بالسیت ها محلول های جامدی هستند که در محدوده دمای عملیاتی در حالت فیزیکی شیشه ای قرار دارند.

TRT های مخلوط مخلوط ناهمگنی از یک عامل اکسید کننده (عمدتا پرکلرات آمونیوم NH4ClO4، پرکلرات پتاسیم KClO4 یا نیترات آمونیوم NH4NO3) و یک بایندر قابل احتراق است که یک پلیمر پلاستیزه شده است (به عنوان مثال، مواد تشکیل دهنده بوتیل لاستیک کوره شناسی، پلی اورتان، سیستم پلی اورتان). و افزودنی های ویژه مواد منفجره قوی انفجاری (RDX یا HMX) به مقدار تا 50% و تا 20% مواد قابل احتراق فلزی (Al، Mg یا هیدریدهای آنها) را می توان به ترکیب HRT مخلوط وارد کرد تا ویژگی های انرژی آنها را بهبود بخشد. تنظیم ویژگی های بالستیک (نرخ سوختن و وابستگی آن به عوامل مختلف) TRT معمولاً با تغییر پراکندگی اجزای پودری یا با وارد کردن اصلاح‌کننده‌های احتراق در ترکیب سوخت‌ها انجام می‌شود. اجزای TPTهای مخلوط معمولاً چندین عملکرد را انجام می دهند: عوامل اکسید کننده پرکننده های ماتریس پلیمری هستند. سطح مورد نیازویژگی های بالستیک و جرم انرژی؛ مواد قابل احتراق که در بیشتر موارد پلیمرهای پلاستیکی هستند، استحکام بار سوخت جامد و سطح مورد نیاز آن را تضمین می کنند. مشخصات مکانیکی; سوخت فلزی برای افزایش چگالی سوخت و افزایش قابلیت انرژی آن طراحی شده است.

مقدار TRT تعیین شده توسط جرم، که منبع اصلی انرژی و سیال عامل است، با داشتن شکل، اندازه و سطح اولیه احتراق مشخص، بار نامیده می شود. سوخت جامد(ZTT). با توجه به موتورهای موشک سوخت جامد، CTT به عنوان بخشی از RD درک می شود که قانون مورد نیاز تشکیل گاز سیال کار را ارائه می دهد. با توجه به روش نصب در محفظه موشک سوخت جامد، بارها به قالب‌های شل و محکم در بدنه بسته می‌شوند و با کمک کاف‌ها به داخل بدنه ریخته می‌شوند.

در محدوده دمای عملیاتی، TRT های کامپوزیت در حالت بسیار الاستیک هستند. کارکرد TRT در مقایسه با LRT آسان تر است، اما از نظر ویژگی های انرژی از آنها پایین تر است.

سوخت های ترکیبی مخلوط (هیبرید) RT دو جزئی هستند که در آن اجزاء در حالت های مختلف قرار دارند. حالت های تجمعممکن است مایع، جامد یا گاز باشد. با توجه به پیچیدگی چیدمان RT هیبریدی RD به میزان محدودی استفاده می شود.

در RD ICBM های نیروهای موشکی استراتژیک، هر دو LRT خود اشتعال با جوش بالا (عمدتا N2O4 + H2NN (CH3) 2) و TRT مخلوط استفاده می شود. ZhRT در RD موشک های مبتنی بر سیلو آمپولیزه و TRT در RD در موشک های سیلو پایه و متحرک استفاده می شود.

برگه 1. مشخصات اصلی LRT دو جزئی در p تا / p a = 7 / 0.1 مگاپاسکال

برگه 2. ترکیب اصلی و ویژگی های اصلی TRT بالستیک

سوخت برای موتور سوخت مایع

مهمترین خواص و ویژگی های یک موتور سوخت مایع و طراحی آن در درجه اول به سوخت مورد استفاده در موتور بستگی دارد.

نیاز اصلی برای سوخت LRE ارزش حرارتی بالا است، به عنوان مثال. تعداد زیادی ازگرمای آزاد شده در حین احتراق 1 کیلوگرمسوخت هر چه ارزش حرارتی بیشتر باشد، ceteris paribus بزرگتر، سرعت اگزوز و رانش موتور بیشتر است. درست تر است که سوخت های مختلف را نه از نظر ارزش کالری آنها، بلکه مستقیماً از نظر دبی که در شرایط مساوی ارائه می دهند یا از نظر نیروی رانش خاص مقایسه کنیم.

علاوه بر این ویژگی اصلی سوخت های LRE، آنها معمولاً مشمول الزامات دیگری نیز هستند. مثلا، پراهمیتاین دارد وزن مخصوصسوخت، زیرا عرضه سوخت در هواپیما یا موشک معمولاً نه با وزن آن، بلکه با حجم مخازن سوخت محدود می شود. بنابراین، هر چه سوخت متراکم‌تر باشد، یعنی وزن مخصوص آن بیشتر باشد، سوخت بیشتری از نظر وزنی وارد مخازن سوخت می‌شود و در نتیجه مدت پرواز طولانی‌تر می‌شود. همچنین مهم است که سوخت باعث خوردگی، یعنی زنگ زدگی قطعات موتور نشود، نگهداری و حمل و نقل آسان و ایمن باشد و از نظر مواد اولیه کمبودی نداشته باشد.

در حال حاضر، سوخت های به اصطلاح دو جزئی، یعنی سوخت های عرضه جداگانه، بیشتر در LRE استفاده می شوند. این سوخت ها از دو مایع ذخیره شده در مخازن جداگانه تشکیل شده است. یکی از این مایعات که معمولاً سوخت نامیده می شود، اغلب ماده ای است متعلق به کلاس هیدروکربن ها، یعنی از اتم های کربن و هیدروژن تشکیل شده است و گاهی اوقات حاوی اتم های دیگر است. عناصر شیمیایی- اکسیژن، نیتروژن و دیگران. این جزء قابل اشتعال ( بخش تشکیل دهنده) سوخت به این دلیل نامیده می شود که در طی احتراق آن، یعنی در ترکیب با اکسیژن، مقدار قابل توجهی گرما آزاد می شود.

یکی دیگر از اجزای سوخت، به اصطلاح اکسید کننده، حاوی اکسیژن لازم برای احتراق، یعنی اکسیداسیون سوخت است، به همین دلیل این جزء را اکسید کننده نامیدند. عامل اکسید کننده می تواند اکسیژن خالص در حالت مایع و همچنین ازن یا هر حامل اکسیژن باشد، یعنی ماده ای حاوی اکسیژن به شکل شیمیایی متصل شده: به عنوان مثال، پراکسید هیدروژن، اسید نیتریک و سایر ترکیبات اکسیژن. همانطور که می دانید، در موتورهای جت، مانند موتورهای معمولی احتراق داخلیعامل اکسید کننده اکسیژن اتمسفر است.

در مورد سوخت دو جزئی، هر دو مایع از طریق خطوط لوله مجزا وارد محفظه احتراق می شوند، جایی که فرآیند احتراق انجام می شود، یعنی اکسید شدن سوخت با اکسیژن اکسید کننده. در این حالت مقدار زیادی گرما آزاد می شود که در نتیجه گازهای احتراق دمای بالایی به دست می آورند.

در کنار سوخت های دو جزئی، سوخت های به اصطلاح تک جزئی یا واحدی نیز وجود دارد، یعنی سوخت هایی که یک مایع هستند. یک سوخت تک جزئی می تواند مخلوطی از دو ماده باشد که فقط در شرایط خاصی که در محفظه ایجاد می شود واکنش نشان می دهند یا برخی از مواد شیمیایی در شرایط خاص معمولاً در حضور کاتالیزور مناسب با آزاد شدن گرما تجزیه می شوند. . چنین سوخت تک جزئی، برای مثال، پراکسید هیدروژن بسیار غلیظ (قوی) است.

پراکسید هیدروژن به عنوان سوخت تک جزئی فقط کاربرد محدودی دارد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که در طی تجزیه پراکسید هیدروژن با تشکیل بخار آب و اکسیژن گازی، تنها مقدار نسبتا کمی گرما آزاد می شود. در نتیجه، سرعت خروجی نسبتاً کم است، عملاً از 1200 تجاوز نمی کند. ام‌اس. از آنجایی که دمای واکنش تجزیه کم است (حدود 500 درجه سانتیگراد)، چنین واکنشی معمولاً "سرد" نامیده می شود، برخلاف واکنش های احتراق، حداقل با همان پراکسید هیدروژن به عنوان یک عامل اکسید کننده، زمانی که درجه حرارت چندین است. برابر بیشتر (واکنش های «گرم»). سپس با موارد استفاده از واکنش "سرد" تجزیه پراکسید هیدروژن آشنا می شویم.

تقریباً تمام موتورهای پیشران مایع موجود با پیشرانه دوگانه کار می کنند. از سوخت های تک جزئی استفاده نمی شود، زیرا دارای ارزش حرارتی قابل توجهی بیش از 800 هستند کالری / کیلوگرمآنها انفجاری هستند ترکیب سوخت، به عنوان مثال، انتخاب یک جفت اکسید کننده سوخت خاص، می تواند بسیار متفاوت باشد، اگرچه در حال حاضر اولویت به چندین ترکیب خاص داده می شود که بیشترین دریافت را داشته اند. کاربرد گسترده. در عین حال، جستجوی پرانرژی برای یافتن بهترین سوخت برای موتورهای موشک با سوخت مایع در حال انجام است و از این نظر واقعاً فرصت‌های بسیار زیادی وجود دارد.

پیشرانه های دوگانه ای که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند به طور کلی به سوخت های خود واکنشی یا خود اشتعال زا و غیر خود واکنشی یا احتراق اجباری تقسیم می شوند. همانطور که از نام خود نشان می دهد یک سوخت خود اشتعال از چنین اجزای "سوخت - اکسید کننده" تشکیل شده است که وقتی در محفظه احتراق موتور مخلوط می شود ، خود به خود مشتعل می شود. واکنش احتراق بلافاصله پس از تماس هر دو جزء آغاز می شود و تا پایان کامل یکی از آنها ادامه می یابد. سوخت غیر قابل اشتعال نیاز دارد دستگاه های خاصبرای مشتعل کردن مخلوط، یعنی شروع واکنش احتراق. این وسایل احتراق - تزریق نوعی مایعات خود اشتعال، جرقه زن های آتش سوزی مختلف، برای موتورهای نسبتا کم قدرت - احتراق الکتریکی و غیره - لازم است، با این حال، تنها زمانی که موتور روشن می شود، از آن زمان به بعد بخش های جدیدی از سوخت وجود دارد. با ورود به محفظه احتراق، از یک منبع دائمی احتراق یا، همانطور که می گویند، یک مشعل شعله در حال حاضر در محفظه موجود است، مشتعل می شوند.

در حال حاضر، هر دو سوخت خود اشتعال و غیر خود اشتعال استفاده می شود، و ترجیح دادن به هر یک از این دو نوع دشوار است، زیرا هر دو نوع سوخت دارای اشکالات جدی هستند.

سوخت های غیر خود اشتعال در هنگام کار خطر بزرگی به همراه دارند، زیرا به دلیل نقص در احتراق هنگام روشن کردن موتور یا وقفه های احتمالی در احتراق در حین کار آن، حتی در کسری از ثانیه در محفظه احتراق تجمع می کنند. مقادیر زیادسوخت این سوخت که مخلوطی بسیار انفجاری است، سپس مشتعل می شود و اغلب منجر به انفجار و فاجعه می شود.

از سوی دیگر، سوخت های خود سوز شناخته شده معمولا کالری کمتری نسبت به سوخت های غیر خود اشتعال دارند. علاوه بر این، آنها باید همراه با افزودنی هایی استفاده شوند که شروعی پرانرژی و پیشرفت بیشتر واکنش احتراق را فراهم می کنند. این مواد اضافی، به اصطلاح مواد آغازگر و کاتالیزورها، که یا به اکسید کننده یا به سوخت اضافه می شوند، عملکرد سوخت را پیچیده می کنند، زیرا در این مورد ناهمگن می شود (باید لایه لایه شدن و سایر خواص مایعات ناهمگن را در نظر گرفت. ). شاید، بزرگترین ضرراین سوخت ها در حین کارکرد خود خطر آتش سوزی دارند. در صورت کوچکترین نشت اجزای سوخت در هواپیما یا موشک، آتش سوزی رخ می دهد، زیرا اجزاء در هنگام مخلوط شدن مشتعل می شوند.

ما فقط متداول ترین سوخت ها را ذکر می کنیم. در حال حاضر، اکسیژن مایع و اسید نیتریک اغلب به عنوان یک عامل اکسید کننده استفاده می شود. از پراکسید هیدروژن نیز استفاده شد. هر کدام از این اکسید کننده ها مزایا و معایب خاص خود را دارند. اکسیژن مایع این مزیت را دارد که 100% اکسید کننده است، یعنی حاوی مواد بالاست نیست که در احتراق شرکت نمی کند (که در مورد دو اکسید کننده دیگر صدق می کند)، در نتیجه برای احتراق همان مقدار اکسیژن مایع قابل احتراق با وزن کمتری نسبت به سایر اکسید کننده ها مورد نیاز است. یکی از معایب اکسیژن این است که در دمای معمولی حالت گازی دارد و در نتیجه برای مایع شدن آن باید تا دمای منفی 183 درجه سانتیگراد خنک شود و در مکان مخصوص نگهداری شود. ظروف، مانند Dewars، مانند آنهایی که در قمقمه استفاده می شود. حتی در چنین عروقی، اکسیژن به سرعت تبخیر می شود، تا 5٪ در روز. پراکسید هیدروژن، که به عنوان یک عامل اکسید کننده استفاده می شود، غلظت بسیار بالایی داشت، تا 90٪. تولید پراکسید با چنین غلظتی دشوار است و فقط در رابطه با استفاده از آن به عنوان اکسید کننده برای موتورهای موشکی تسلط یافت. پراکسید غلیظ بسیار ناپایدار است، یعنی در طول ذخیره سازی تجزیه می شود، که به یک مشکل جدی تبدیل می شود - برای این منظور از مواد افزودنی تثبیت کننده مختلفی استفاده شده است. اسید نیتریک ناخوشایند است زیرا در محلول های آبی باعث خوردگی بسیاری از فلزات می شود (معمولاً در مخازن آلومینیومی ذخیره می شود).

در حال حاضر، متداول ترین سوخت های مورد استفاده برش های نفتی - نفت سفید و بنزین و همچنین الکل است. از نظر تئوری، سوخت ایده آل هیدروژن مایع است، به ویژه با اکسیژن مایع به عنوان یک عامل اکسید کننده، اما استفاده نمی شود زیرا چنین سوختی بسیار خطرناک است و ذخیره آن دشوار است، و همچنین به دلیل اینکه هیدروژن مایع وزن مخصوص بسیار پایینی دارد (تقریباً 15 برابر سبکتر از آب) که به مخازن سوخت بسیار بزرگ نیاز دارد.

در حال حاضر، متداول ترین سوخت مورد استفاده برای LRE یا نفت سفید یا بنزین با اسید نیتریک یا الکل با اکسیژن مایع است. نرخ اگزوزی که این سوخت ها در موتورهای مدرن ارائه می کنند بین 2000 تا 2500 است ام‌اسو سوخت های حاوی اسید نیتریک مقادیری را ارائه می دهند که به کمترین حد مشخص شده نزدیک می شوند.

احتراق هیدروژن مایع در اکسیژن مایع از نظر تئوری می دهد بالاترین ارزشسرعت جریان برابر با 3500 متر بر ثانیه. با این حال، مقدار واقعی سرعت خروجی اگزوز در طول چنین احتراق به دلیل تلفات مختلف، به ویژه به دلیل به اصطلاح تفکیک حرارتی، یعنی تجزیه محصولات احتراق، که در دماهای بالا در محفظه احتراق رخ می دهد، بسیار کمتر است. با مصرف گرما مرتبط است.

به دلیل کالری بالاتر ارزش حرارتیسوخت مایع در مقایسه با باروت، سرعت خروج گازها در موتور موشکی بیشتر از موتورهای پودری است، یعنی 2000-2500. ام‌اسبه جای 1500-2000 ام‌اس. برای مقایسه، به این نکته اشاره می کنیم که در طول احتراق بنزین در هوا در موتورهای جت هوای مدرن، میزان اگزوز محصولات احتراق از 700-800 تجاوز نمی کند. ام‌اس.

لازم به ذکر است که سوخت هایی که در حال حاضر برای LRE استفاده می شوند دارای اشکالات جدی هستند، در درجه اول ارزش حرارتی کافی ندارند و بنابراین نمی توان آنها را رضایت بخش در نظر گرفت. انتخاب سوخت های جدید و بهبود یافته یکی از مهمترین وظایف در بهبود LRE است. با این حال، یک کار فوری تر، توسعه چنین طرح های LRE است که استفاده کامل از بهترین سوخت های موجود و سوخت های جدید و پیشرفته تر را ممکن می سازد. مهمترین نیاز، که در این مورد به موتور ارائه می شود، این عملیات قابل اعتماد در بسیار است دمای بالادر طی احتراق سوخت های پر کالری ایجاد می شود.