Рабочее тело ядерного ракетного двигателя

Наряду с водородом в качестве возможных рабочих тел ядерных ракетных двигателей рассматриваются гелий, водяной пар, водородные соединения легких элементов. [c.355]

Возможные рабочие тела ядерных ракетных двигателей и их характеристики ). Значение удельного импульса как характеристики рабочего тела было показано в гл. 1 и 2 и ранее в этой главе. Располагаемый эффективный удельный импульс определяется в основном термодинамическими свойствами образующихся в результате сгорания топлива газов, геометрией сопла ракетного двигателя и рабочими условиями на входе в сопло, т. е. на выходе реактора. [c.511]

Ряс. 46. Принцип действия ядерного ракетного двигателя с твердофазным реактором 1 — сопло 2 — тепловыделяющий элемент 3 — поступление рабочего тела (жидкого водорода) [c.133]

Фиг. 1.27. Ядерный ракетный двигатель с непосредственным нагревом рабочего тела.

Перспективным представляется создание ядерного ракетного двигателя для длительных космических полетов, использующего водород в качестве рабочего тела. [c.89]

Предварительные исследования показывают, что подобный двигатель должен обладать совершенно уникальными характеристиками при тяге 180 тонн и массе около 3 тонн (примерно эти параметры характерны для водородно-кисло-родного двигателя американской системы Спейс Шаттл ) он будет развивать скорость истечения 180 км/с. Заметим для сравнения, что удельный импульс ядерных ракетных двигателей с твердой активной зоной и водородом в качестве рабочего тела не превышает 9000 м/с, а с газообразной (плазменной) активной зоной — 25000 м/с. [c.679]

В ядерных ракетных двигателях (ЯРД) тяга создается в результате истечения из сопла рабочего тела (теплоносителя), нагреваемого в ядерном реакторе. [c.116]

Основное различие между химическими и ядерными ракетными двигателями заключается в методе получения энергии, необходимой для движения летательного аппарата. Химический двигатель получает энергию за счет сгорания или разложения химического топлива рабочее тело ядерного двигателя не нуждается в какой-либо внутренней энергии, так как его нагрев происходит за счет кинетической энергии ядерных осколков, получающихся в результате управляемой реакции внутри ядерного реактора. Энергия, которую можно получить при расщеплении одного фунта или при реакции синтеза с участием одного фунта [c.504]

В любой ракетной силовой установке желательно получить высокую скорость истечения газов и или большой удельный импульс Др. Как было показано в гл. 12, для двигателей, у которых тяга получается за счет расширения нагретого рабочего тела при истечении через сверхзвуковое сопло, удельный импульс пропорционален корню квадратному из отношения величины максимальной температуры газа в камере сгорания к молекулярному весу рабочего тела Мна входе в сопло. Таким образом, высокий удельный импульс получается за счет высокой температуры и (или) малого молекулярного веса газообразных продуктов сгорания топлива. В ракетных ядерных двигателях максимальная температура рабочего тела ограничивается только возможностями материалов реактора эквивалентная кинетическая температура самих продуктов деления достигает величин порядка 10 °И. В противоположность этому в химических ракетных двигателях максимальная температура ограничена внутренней энергией топливной смеси и сильно зависит от выбора топлива. Возможность нагревать рабочие тела до практически неограниченных величин позволяет строить выбор ядерных ракетных двигателей на основе минимума молекулярного веса истекающих газов, легкости обслуживания и минимальных затрат или на основе других факторов, важных для конструктора летательного аппарата. При работе реактора при температурах, сравнимых с температурами сгорания в камерах химических двигателей, максимальный удельный импульс получается при использовании Нг (молекулярный вес в недиссоциированном состоянии равен 2) этот удельный импульс [c.504]

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]

К нехимическим ракетным двигателям относятся ядерные (ЯРД) и электрические (ЭРД). Энергия ЯРД используется для газификации и нагрева рабочего тела, которое не меняет своего состава, истекает из реактивного сопла и создает тягу. Рабочие тела в ЭРД состоят из заряженных частиц, которые разгоняются с помощью электростатических или электромагнитных полей. [c.259]

Н. п. в природе, технике и лабораторных условиях. Неидеальной является плазма в жидких металлах, полупроводниках, электролитах (ЭЛТ, рис. 1), в глубинных слоях Солнца и планет-гигантов Солнечной системы, плазма белых карликов. Неидеальной является плазма рабочих тел в магнитогидродинамических генераторах на парах щелочных металлов (МТД), ракетных двигателях с газофазным ядерным реактором (ЯЭУ) плазма, возникающая в установках по исследованию термоядерного синтеза путём лазерного, электронного и взрывного обжатий мишени (см. Лазерный термоядерный синтез, Инерциальное удержание). Н. п. возникает за сильными ударными волнами при взрывах или при высокоскоростном ударе. В установках плазменной технологии неидеальная плазма возникает при импульсных электрических разрядах. [c.253]

Один из основных недостатков ракетных двигателей, работающих на жидком топливе, связан с ограниченной скоростью истечения газов. В ЯРД представляется возможным использовать колоссальную энергию, выделяющуюся при разложении ядерного горючего для нагревания рабочего тела. [c.21]

Масса самого ядерного двигателя равна полной мощности реактора деленной на среднюю удельную выходную мощность реактора К . В свою очередь мощность реактора задается половиной произведения тяги и скорости истечения рабочего тела, деленной на коэффициент полезного действия сопла а тяга пропорциональна начальному ускорению, умноженному на полную массу снаряда. Используя эти соотношения, выражение для массы ракетного двигателя можно записать в виде [c.507]

Рис. 15.9. Зависимость удельной мощности ракетного ядерного двигателя от температуры газообразных рабочих тел при постоянном давлении р = 50 атм.

Важно подчеркнуть, что в отличие от воздушно-реактивных и ракетных двигателей, работающих на химическом топливе, в ядерных ракетных двигателях рабочее тело не является продуктом сгорания топлива. Следовательно, рабочее тело для ЯРД может быть выбрано из соображений напболь-шей термодинамической целесообразности. [c.354]

Указанные ограничения не распространяются на ракеты с ядерными силовыми установками. В ядерном ракетном двигателе рабочее тело — газ — нагревается в теплообменнике ядерного реактора (см. гл. 15) и затем ускоряется в процессе адиабатического расширения, причем здесь отпадают те жесткие весовые нормы, которые связаны с получением электроэнергии. Плотность выделения энергии в реакторе может быть очень высокой. Примером может служить ядерный реактор для испытания материалов Американской комиссии по атомной энергии, который хотя и предназначен для иных целей, но тем не менее показывает те высокие значения плотности выделения энергии, какие могут быть достигнуты практически [51. Объем рабочей зоны этого реактора равен примерно 1/6 м , плотность вещества 2 г/см и выделяемая мощность около 40 ООО кет. Отсюда удельный вес реактора (без учета системы экранировки) будет а 0,01 кгЫвт, что уже не так сильно отличается от данных табл. 7.2. [c.274]

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]

Множество химических реакций между нагретым водородом и углеродом затрудняет использование графита в качестве конструкционного материала тепловыделяющих элементов, так как никто не будет использовать в ядерном ракетном двигателе реактор, части которого подвержены коррозии и эрозии с большой скоростью. Одним из решений этой пробле мы является покрытие всех открытых поверхностей графита внутри активной зоны реактора защитной пленкой. В качестве такого покрытия можно применить один из устойчивых тугоплавких карбидов металла. Другим возможным решением является использование рабочего тела, не реаги рующего с графитом. Такие рабочие тела могут быть образованы добавкой к основной составляющей веществ, реагирующих с водородом, например [c.518]

В ЖРД жидкие компоненты топлива (горючее и окислитель) подаются из топливных баков под большим давлением в специальную камеру сгорания, где в результате химического взаимодействия выделяется тепло и образуются газообразные продукты реакции, обладающие высокими давлением и температурой. Эти продукты в процессе расширения в сопле до атмосферного давления приобретают высокую кинетическую энергию, а возникающая при этом сила реакции используется для перемещения летательного аппарата. В ЯРД первич1ным источником энергии служит тепло ядерной реакции, а рабочее тело, обычно водород, не изменяя своего состава, нагревается до значительной температуры и затем приобретает высокую кинетическую энергию в процессе истечения из сопла. В ракетных двигателях твердого топлива используются в качестве рабочего тела твердые топлива, имеющие в своем составе горючие и окислительные компоненты, размещенные в камере сгорания. Время работы РДТТ ограничено запашм этого топлива. [c.9]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...