Советские Ракетные войска

У жидкостных двигателей все новые эксперименты и исследования позволяют увеличивать их удельную тягу, то есть ту тягу, которую дает топливо, сгорающее в одну секунду. Для этого применяют наиболее эффективные сорта топлива.

В качестве окислителя может использоваться жидкий кислород или такие соединения, как азотная кислота, четырехокись азота и другие. Окислители делят обычно на высококипящие и низкокипящие. К первым относится азотная кислота (кипит при температуре + 86 °C), ко вторым — жидкий кислород (кипит при температуре -183 °C).

Каковы свойства окислителей и что следует учитывать, когда приходится иметь с ними дело? Азотная кислота неустойчива и при комнатной температуре разлагается. Оттого что в кислоте постоянно содержатся окислы азота, она приобретает красно-бурый оттенок.

Для ракетных двигателей наиболее подходит азотная кислота, в которой содержание воды не превышает 2–4 процентов. Превышение этого количества воды отрицательно влияет на получение тяги.

Примечательны три момента, связанные с использованием азотной кислоты в качестве окислителя. Первый: эта кислота содержит 76 процентов кислорода, что характеризует ее как мощный окислитель. Второй: у нее наибольший удельный вес из всех окислителей, а значит, топлива на ее основе получаются с высокой теплотворностью. Третий момент: азотная кислота может в ряде случаев сверх роли окислителя «действовать» еще и в качестве охлаждающего компонента.

Но есть у азотной кислоты и свойства, которые усложняют обращение с ней. Пары ее ядовиты, а сама она, попадая на кожу, вызывает ожоги. Даже металлы не могут перед ней устоять.

Например, в металлических емкостях, в которых перевозится азотная кислота, образуется студенистый осадок. Приходится заботиться о том, чтобы он не попал в двигатель и не помешал его работе. Ученые нашли вещества, добавление которых снижает агрессивность азотной кислоты по отношению к металлам. Среди этих веществ можно указать серную кислоту. Смеси ее с азотной называют меланжами. Снижение агрессивности азотной кислоты достигается и смешиванием ее с четырехокисью азота. При этом возрастает удельный вес, понижается температура замерзания, повышается выделение кислорода для окисления горючего.

Вторым основным окислителем в ракетных топливах считают жидкий кислород. Это более сильный окислитель, чем азотная кислота. При сжижении объем газообразного кислорода падает почти в 800 раз. Поскольку кипит жидкий кислород при глубоком холоде, он в обычных условиях сильно испаряется. Так, прежде чем вступить в контакт с горючим в двигателе, он улетучивается ровно наполовину. По той же причине жидкий кислород не может применяться для охлаждения камер сгорания. При использовании этого окислителя приходится учитывать также и то, что стоит примешать к нему примеси, как он становится взрывоопасным. Вот почему перед «упаковкой» в специальные емкости жидкий кислород непременно очищают и обезжиривают.

Как азотная кислота и жидкий кислород стали традиционными окислителями, так керосин и спирты стали традиционными горючими для ЖРД.

Керосин применяют не только в чистом виде, но и в смеси с бензином. Иногда это горючее именуют углеводородным, или нефтяным. Температура кипения керосина, применяемого в ЖРД, составляет от 150 до 280 °C. При сгорании 1 кг выделяется 10 250 больших калорий тепла. Удельный вес керосина невелик (0,8 г/см³

) — это, конечно, его недостаток. Но он компенсируется такими положительными чертами, как возможность производства в широких масштабах, низкая стоимость, нетоксичность и неагрессивность по отношению к металлам. Следует отметить, что керосин не образует с окислителями самовоспламеняющейся смеси. Эту смесь надо, что называется, «поджигать».

Спирты менее эффективны, чем керосин. Но у них есть и заманчивые качества. Они улучшают условия охлаждения камер сгорания, требуют меньше окислителя. Лучшие результаты дает этиловый спирт в смеси с жидким кислородом, худшие — метиловый.

Удельный вес спиртов лишь немного меньше удельного веса керосина. А вот температура кипения в 2–3 раза ниже. При сгорании 1 кг этилового спирта выделяется 7180 килокалорий, а метилового — 5330. Спирты также сравнительно дешевы и неопасны в обращении.

Те, кто знакомится с современной ракетной техникой, могут встретиться в литературе с такими названиями горючих, как гидразин и димазин. Гидразин весьма эффективен. Получается он из аммиака. С ним обращаться нужно осторожно: он ядовит. И еще есть у него недостаток: он замерзает при температуре -2 °C. Гораздо ниже температура замерзания у производного от гидразина продукта — димазина (-58 °C), также весьма распространенного ракетного горючего.

Имеются также горючие, которые при соприкосновении с окислителями воспламеняются. Такие самовоспламеняющиеся горючие обычно применяются в качестве пусковых. Среди них: тонка-250, гидразин-гидрат и другие.