ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Потенциальные возможности из "Космическая техника " Рассмотрим одноступенчатый ракетный снаряд, схематически показанный на рис. 15.1. В этом снаря де рабочее тело подается в ядерный ракетный двигатель обычным турбонасосом, привод которого может осуществляться за счет отбора нагретых газов из реактора, как показано на рисунке. Реактор испаряет рабочее тело и нагревает полученный газ, который, истекая назад через сверхзвуковое сопло, создает тягу, движущую снаряд. Мертвый груз, или полезная нагрузка, помещается в носовой части снаряда, чтобы максимально защитить эту нагрузку от радиации защита достигается максимальным удалением нагрузки от реактора и экранирующим воздействием баков с рабочим телом, ] помещенных между ними. [c.505] Здесь go есть ускорение силы тяжести на уровне моря, Не — радиус Земли, къ — высота летательного аппарата в момент окончания горения топлива. [c.506] Эти три уравнения можно использовать, чтобы получить связь между характеристиками летательного аппарата и условиями проектирования силовой установки, если значения масс составляющих летательного аппарата могут быть найдены как функции его массы в наполненном или выгоревшем состоянии. [c.506] Масса мертвого груза включает в себя оборудование управления и связи, вспомогательные источники энергии, полезную нагрузку, помещение для экипажа и экипаж (если он есть) и другое бортовое оборудование, не относящееся к силовой установке. [c.506] В общем, yli для хорошо спроектированных двигателей с минимальной массой лежит в пределах от 0,05 до 0,15. [c.507] Как уже указывалось, эти кривые действительны только для одноступенчатых снарядов. Основы применения многоступенчатых снарядов обсуждались в гл. 1, где детально рассмотрены преимущества, получаемые при помощи такого метода. Из рассмотрения этой главы ясно, что многоступенчатость улучшит относительное положение всех снарядов с малым значением удельного импульса (/ер 600 сек), но только за счет уменьшения надежности вследствие большой сложности всей системы. Можно показать, что даже при оптимальном количестве ступеней для снарядов с малым значением удельного импульса с качественной точки зрения преимущество остается на стороне снарядов с большим удельным импульсом (/вр 800 сек) количественный коэффициент преимущества снарядов с большим удельным импульсом над снарядами с малым удельным импульсом в этом случае уменьшается. Для области характеристик, охватываемой показанными кривыми, многоступенчатость не дает реальных преимуществ для снарядов с удельным импульсом выше 600 сек. [c.510] ЦИИ и тем самым помогает при предварительной фазе проектирования снаряда. [c.511] Рабочие тела для ядерных ракетных двигателей должны выбираться среди тех элементов или сложных веществ, которые в газообразном состоянии имеют низкий молекулярный вес при высокой температуре. Очевидно, что выбор нужно делать среди таких элементов, как водород, гелий, литий, бериллий и их диссоциирующих соединений — различных углеводородов и гидридов. Представляют также интерес легко диссоциирующие соединения азота и водорода, а также некоторые из спиртов. Рассмотрение точки плавления этих материалов сразу практически исключает из их числа литий и бериллий. Кроме того, чистый литий является сильным поглотителем нейтронов, а бериллий сравнительно дорог (от 10 до 50 долларов за фунт) таким образом, ни один из этих двух материалов не представляет интереса, даже если они могут существовать в виде жидких соединений. Очень трудные криогенные проблемы, связанные с получением и хранением жидкого гелия, делают нежелательным его использование в качестве топлива. Список потенциально полезных материалов уменьшается до одного элемента — водорода и его соединений. В широких пределах применимы четыре жидких топлива, а именно водород, аммиак, этиловый спирт, пропан. Некоторые физические свойства этих веществ в жидком состоянии даны в табл. 15.1. [c.511] Чистый водород обеспечивает наибольшее значение удельного импульса любого рабочего тела вследствие его низкого молекулярного веса. Однако это полезное свойство водорода балансируется практическими трудностями его хранения и использования, так как при этом требуется температура ниже —423° Г. При нагревании не происходит заметной диссоциации водорода при давлениях выше 10 ат, пока температура не поднимется выше 5500° К однако энергия диссоциации водорода так велика, что даже при нескольких процентах диссоциации произойдет заметное увеличение потенциальных характеристик. Нагретый водород является сильным восстановителем и реагирует с углеродом, некоторыми металлами и многими углеводородами.. [c.511] Спирты при среднем давлении разлагаются при температурах выше 3500° К на водород и окись углерода с выделением ацетилена, высших углеводородов, гидроксильных радикалов и свободного кислорода. При высоких температурах газовая смесь может быть либо восстановителем (смесь, богатая водородом), либо окислителем (смесь, богатая углеродом) в зависимости от соотношения водорода и углерода в первоначальном спирте. Методы хранения и использования спиртов относительно хорошо разработаны. [c.511] Вернуться к основной статье