Перекись водорода?

[Peter]

Из статьи "Работы В.П.Глушко по выбору ракетного топлива"
("Двигатель" №4 2008)

Работы начались с изучения возможности создания ЖРД на топливе "высококонцентрированная перекись водорода (ВПВ) + пентоборан". По термодинамическим расчетам это топливо обеспечивало повышение величины удельного импульса тяги более чем на 25 % по сравнению с ранее освоенными высококипящими топливами и более чем на 15 % по сравнению с кислородно-керосиновым топливом. Освоение ВПВ открывало дальнейшие перспективы реализаций высококипящих топлив. В случае замены пентоборана на гидрид бериллия энергетические характеристики нового топлива мало уступают наиболее высокоэффективному среди криогенных топлив, каковым является фтор с водородом, и в то же время несколько превосходят характеристики кислородно-водородного топлива.

Во второй половине 1960-х годов были проведены расчетно-конструкторские и экспериментальные работы по изучению возможности создания двигателя на топливе "ВПВ и порошкообразный гидрид бериллия". Были получены ценные результаты по организации рабочего процесса в камере сгорания и конструкции системы подачи псевдоожиженного порошкообразного горючего. К сложности освоения гидрида бериллия необходимо отнести его высокую токсичность, а также трудности с организацией процесса горения металлизированного топлива и истечения из сопла двухфазных потоков. В результате научно-исследовательских работ, проведенных в ряде НИИ и ВУЗов, были определены константы горения и оценена полнота сгорания гидрида бериллия.

Исследовалась также возможность создания ЖРД на топливе "ВПВ с керосином". Получаемая в этом случае величина удельного импульса тяги несколько уступала кислородно-керосиновому топливу, но поскольку высококипящая ВПВ имела эксплуатационные преимущества перед криогенным жидким кислородом, ВПВ рассматривалась как перспективный компонент ракетного топлива. В сравнении же с высококипящим топливом типа АТ+НДМГ отмечались не только повышение удельного импульса тяги, но и возможность радикально уменьшить трудности в решении проблемы экологической безопасности.

Общее состояние работ по перекисно-водородной тематике позволило провести проектную разработку ряда ЖРД с высокими реально достижимыми характеристиками. Эти двигатели предназначались для установки в ракеты как военного, так и космического назначения. Часть проектов была доведена до проведения огневых испытаний экспериментальных двигателей. Однако в 1976 г. КБ Энергомаш приступило к разработке кислородно-керосиновых двигателей дня космических ракет "Энергия" и "Зенит", и работы по перекисно-водородной тематике были прекращены.

Подводя итог этому направлению исследований, следует отметить, что был создан основательный научно-технический и конструкторский задел, позволяющий при необходимости создать в сжатые сроки высокоэффективные ЖРД, работающие на ВПВ в качестве окислителя.

Что-нибудь еще по этим работам узнать можно?

[Pavel]

Читайте НК!
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/263/02.shtml

[Peter]

Спасибо. Почти то, что нужно

[Peter]

Странно, что пара ВПВ+керосин не рассматривалась для двигателей Протона.

[Дмитрий В.]

Странно, что пара ВПВ+керосин не рассматривалась для двигателей Протона.

У НДМГ+АТ была лучше энергетика.

[Peter]

Тоже самое, или на единицы секунд ВПВ+керосин выигрывает.
И немного выигрывает по плотности.
"собака тут порылась", наверное, в концентрации ВПВ - вся прелесть возникает при 98% и выше. Тогда еще не умели толком стабилизировать...

[Vadim]

ВПВ хранится значительно хуже, чем АТ или НГМД.

[Peter]

Потеря 0,1-0,3% в год концентрации - вполне нормально.Тем более, что "есть куда девать" - от торпед до бытовой химии.

[Bell]

ВПВ взрывоопасна. Это не бытовая химия, а торпеды регулярно взрываются. Ну и в комплексе с меньшим УИ и плотностью - не катит. Все равно освоили промышленное производство компонентов вонючки для МБР и пр. военки.

Плотность кстати существенно ниже, кажется где-то на треть.

[Дмитрий В.]

Плотность кстати существенно ниже, кажется где-то на треть.

Ну, как бы у перекиси плотность 1,4 т/м^3, а у керосина - даже поболе, чем у НДМГ. Да и соотношение компонентов явно выше наверное (сколько там у Блэк Эрроу было? 8:1?).

[Peter]

ВПВ взрывоопасна.

Все взрывоопасно и ядовито, если куда не надо лапами грязными лезть. Там просто очень жесткие требования на чистоту лап )

Это не бытовая химия

Именно она. Сырье для получения перборатов и перкарбонатов. Отбелитевали для белья такие.

а торпеды регулярно взрываются.

К счастью, нечастно. Но это в тему грязных лап и промасленных тряпок.

Ну и в комплексе с меньшим УИ

С немного большим или равным (тут от концентрации зависит).

Плотность кстати существенно ниже

1,42, ЕМНИП. Кто больше?

[Peter]

Можно бы посчитать в пропепе, но я не знаю оптимальных соотношений О:Г.

[chameleon]

Для 98-ВПВ - соотношение ~7. По Вэйду.

Чуть меньше плотность, чем для АТ, значимо более высокая массовая доля в паре керосин-ВПВ, меньшая цена... Но - необходимость вентиляции баков с ВПВ для удаления кислорода.

И УИ как у АТ-НДМГ. Хорошая пара

[Peter]

Propellant composition
Code  Name                                mol    Mass (g)  Composition
466   HYDROGEN PEROXIDE (100 PC)          2.5577 87.0000   2H  2O  
797   RP-1                                0.8555 12.0000   2H  1C  
Density :  1.288 g/cm^3
3 different elements
H  O  C  
Total mass:  99.000000 g
Enthalpy  : -5533.05 kJ/kg

114 possible gazeous species
3 possible condensed species

                       CHAMBER      THROAT        EXIT
Pressure (atm)   :     150.000      86.565       1.000
Temperature (K)  :    2924.822    2757.236    1503.097
H (kJ/kg)        :   -5533.046   -6106.390   -9514.354
U (kJ/kg)        :   -6610.479   -7115.454  -10053.235
G (kJ/kg)        :  -38719.005  -37390.860  -26568.970
S (kJ/(kg)(K)    :      11.346      11.346      11.346
M (g/mol)        :      22.571      22.719      23.192
(dLnV/dLnP)t     :    -1.00920    -1.00707    -1.00000
(dLnV/dLnT)p     :     1.20567     1.16794     1.00021
Cp (kJ/(kg)(K))  :     4.18802     3.92781     2.13989
Cv (kJ/(kg)(K))  :     3.65742     3.43211     1.78123
Cp/Cv            :     1.14508     1.14443     1.20136
Gamma            :     1.13463     1.13639     1.20135
Vson (m/s)       :  1105.66254  1070.83677   804.60276

Ae/At            :                 1.00000    17.90816
A/dotm (m/s/atm) :                10.88561   190.97011
C* (m/s)         :              1632.84156  1632.84156
Cf               :                 0.65581     1.72816
Ivac (m/s)       :              2013.14982  3012.78065
Isp (m/s)        :              1070.83677  2821.81054
Isp/g (s)        :               109.19496   287.74460

УИ не хуже чем у стандартной пары. Плотность - тоже.

[Peter]

отмечу еще, что я брал давление в камере 150, на срезе сопла - 1. Что далеко не есть оптимум. Для "высотной" модификации движка УИ должен быть выше.

А вот 285 сек у земли - это вполне норм.

[chameleon]

285 у земли? Действительно, стандартная пара.
При том - перекись дешевле азотного тетроксида, а керосин дешевле гептила. И почти что самовоспламенимое.
Почему её не стали использовать?

[Дмитрий В.]

285 у земли? Действительно, стандартная пара.
При том - перекись дешевле азотного тетроксида, а керосин дешевле гептила. И почти что самовоспламенимое.
Почему её не стали использовать?

И насколько высококонцентрированная ПВ дешевле АТ?

[Peter]

Нинасколько. Один порядок цен.
А вот насколько НДМГдороже керосина это ВУФФФ!

Да и цена топлива - вообще, вопрос десятый ( кроме экстремальных случаев)

Тут ведь цимес  в том, что Новый протон можно будет сделать пилотируемым. Ну, если тонночку на этом наклюем - и то хорошо.

[Дмитрий В.]

Нинасколько. Один порядок цен.
А вот насколько НДМГдороже керосина это ВУФФФ!

Да и цена топлива - вообще, вопрос десятый ( кроме экстремальных случаев)

Тут ведь цимес  в том, что Новый протон можно будет сделать пилотируемым. Ну, если тонночку на этом наклюем - и то хорошо.

По некоторым джанным НДМГ дороже керосина раз в 20-25. Хотя, не исключаю, что и выше.

[Peter]

Еще один момент... При таком соотножении Г:О охлаждение должно вестись перекисью. Пояснения, думаю, не нужны.