топливные пары: перекись водорада-гидриды металлов

[октоген]

где-то  прочел   что  гидрид   бериллия   в   паре   с  перекисью  100% даст   импульс   как    фтор-водород , сомнительно   но   интересно.

кто   что   знает  на   эту  тему???   интересует   также  возможный   импульс  гидрида   лития  и   алюминия   с   перекисью   ведь  гидрид   алюминия   с   перекисью   не   такая   уж   нереальная   вещь

[X]

Гидриды может и дают высокий удельный импульс, но есть другая проблема - стоимость самого топлива.

[Дмитрий В.]

где-то  прочел   что  гидрид   бериллия   в   паре   с  перекисью  100% даст   импульс   как    фтор-водород , сомнительно   но   интересно.

кто   что   знает  на   эту  тему???   интересует   также  возможный   импульс  гидрида   лития  и   алюминия   с   перекисью   ведь  гидрид   алюминия   с   перекисью   не   такая   уж   нереальная   вещь

По имеющейся у меня информации, за достоверность которой поручиться не могу, с середины 1960-х в Казани (видимо на базе бывшего авиадвигатлестроительного КБ-16 главного конструктора Зубца) проводились работы по созданию ГРД на паре гидрид алюминия-ЖК. Вроде бы были построены и испытаны модельные ГРД. Планировалось создание блока с ГРД для 3-й ступени Союза, вместо блока И. Совокупное влияние достаточно высокого УИ (ЕМНИП, называлось 370-400с, точнее не скажу) и высокой плотности топлива обеспечивало характеристики, сравнимые с применение ЖК/ЖВ.

[октоген]

гидрид  алюминия не  так   уж   и   дорог,если  будет   массовое   производство   то -дешев

по   удельной   плотности  гидрид   алюминия+перекись  превосходит
керосин+ЖК   и   скорее    всего  превосходит   или   находится  на   близком   уровне  по   УИ, что   весьма  заманчиво   для   первых   ступеней

[mihalchuk]

Про гидрид бериллия забудьте. Соединения бериллия неимоверно токсичны - двигатель нельзя будет отработать на земле. Уж лучше пара гидрид лития-фтор. Но пока никто не знает, как практически подступиться к гидридам. Все гидриды металлов - твёрдые в-ва, за исключением гидрида лития (жидкий при 700 С). Как их использовать в ЖРД? Другое дело - РДТТ, почему-то в них используются металлы, а не гидриды. Возможно, дело в их стабильности, здесь я не обладаю нужной информацией.
Пока более перспективными считаются бороводороды - диборан В2Н6 и пентаборан В5Н10. Последний - жидкий при нормальных условиях. У нас даже создан ЖРД на паре пентаборан-перекись водорода.
Ещё момент - бороводороды образуют соединения с гидридами металлов. Одно из них - боргидрид алюминия Аl(ВН4)3 - жидкость при НУ, и также может рассматриваться в качестве компонента.
Отрицательные моменты будут те же, что и у чистых металлов:
- высокая температура в КС;
- выпадение твёрдой фазы на стенки КС и сопла (может привести и к прогару);
- конденсация окислов металлов приведёт к уменьшению количества расширяющегося газа, что "съест" значительную часть удельного импульса.
Суммарно: реальные преимущества в УИ оказываются не так велики. Если вы смотрите теплоту сгорания металлов или их гидридов и пытаетесь из неё оценить УИ, не забудьте вычесть:
- энергию для нагрева окислов металлов до температуры плавления;
- теплоту плавления окислов;
- энергию для нагрева жидких окислов металлов до температуры испарения;
- теплоту испарения окислов.
Тогда преимущество не будет так велико. Кроме того, металлы и их гидриды более эффективны при соплах с небольшим расширением, не высотных. А в этом случае УИ не так уж и важен.

[fagot]

Все гидриды металлов - твёрдые в-ва, за исключением гидрида лития (жидкий при 700 С). Как их использовать в ЖРД? Другое дело - РДТТ, почему-то в них используются металлы, а не гидриды. Возможно, дело в их стабильности, здесь я не обладаю нужной информацией.

В РДТТ гидриды как раз используются, но наряду с металлами, так как при их использовании с одной стороны увеличивается УИ за счет снижения молекулярной массы продуктов сгорания и потерь на диссоциацию, а с другой стороны уменьшается плотность топлива. Поэтому они больше подходят для верхних ступеней.

[Дем]

Но пока никто не знает, как практически подступиться к гидридам. Все гидриды металлов - твёрдые в-ва, за исключением гидрида лития (жидкий при 700 С). Как их использовать в ЖРД? Другое дело - РДТТ, почему-то в них используются металлы, а не гидриды. Возможно, дело в их стабильности, здесь я не обладаю нужной информацией.

В гибридном двигателе можно.  Как в SS1 - толстая труба из одного компонента, в которую впрыскивается второй.

[Feol]

Про гидрид бериллия забудьте. Соединения бериллия неимоверно токсичны - двигатель нельзя будет отработать на земле. ...

Кстати, давно интересует. То же слышал, что бериллий жуткий яд, канцероген и т. п. И в то же время, слышал, что Союз-У2 летал не на керосине, а на циклине с добавленной туда бериллиевой пудры. И что якобы это же топливо (синтин) можно было использовать на Ту-160. Как же так?

[октоген]

суспензии   металлов- пока   недостижимая   мечта, а  гидрид  алюминия  уже   применялся   в    РДТТ  , более   того   им   именно  занимались   в   России  . Бериллий   лучше  для   верхних   ступеней,  в  этом   случае  его  ядовитость  роли   не  играет... А  гидрид   алюминия  с   перекисью   в   ГРД   вполне   заменит   керосин-ЖК   в  первых   ступенях,  более   того  это  позволит  создать  носители  двойного   применения МБР/ракета  -носитель что  позволит   съэкономить...   1-2  года-МБР  далее  переоборудование   в  РН,  что  позволит   создать   России  группировку   тяжелых   МБР  унифицированных   с   РН. Более   того   если   задаться    целью   удаления  в  космос  радиоактивных   отходов  что  потребует   частых  пусков( сразу   много   отходов   в   одном   старте-не   целесообразно)  то  это   создаст   условия  для  массового   производства, а   это   и   дешевизна  и  поддержание   обороноспособности...  

Проблем   конечно  будет   много: оптимальное   связующее   для   гидрида  и  предотвращение   утечки   водорода   гидрида  , но   как   я   уже   сказал   РДТТ   с   гидридом   алюминия   уже    испытывались   в   СССР  и   при  их   коротком   (1-2   года  ) хранении    проблем   будет   меньше

[RLAN]

Поскольку пытался реализовать ГРД на этой паре (в парафиновой матрице) любительскими методами, доступную литературу об этом подбирал и изучал.
Ее немало, значит над этим работали.
Может при массовом производстве гидрид алюминия и не дорог, но дешевле 700 гринов за кг  не нашел.
Это и остановило. Пока.

[RLAN]

Белое, аморфное, нелетучее вещество. Устойчиво в вакууме (до 100оC). Под действием электрического разряда на триметилалюминий в большом избытке водорода образуется смесь Al2(CH3)3H3 и (AlH3)n. При дальнейшей обработке Al2(CH3)3H3 также получают (AlH3)n.

[Wyvern]

где-то  прочел   что  гидрид   бериллия   в   паре   с  перекисью  100% даст   импульс   как    фтор-водород , сомнительно   но   интересно.

Почему же "сомнительно"? Топливо ВКПВ+гидрид бериллия на самом деле самое эффективное химическое ракетное топливо
Нужно просто рассмотреть всю цепочку реакций:
1. Н2О2 = Н2О + О
Причем выделяется энергия, создается высокая температура, а кислород оказывается (в значительной степени) в атомарном виде
При такой температуре гидрид бериллия практически мгновенно разлагается и

2. Ве+О = ВеО
Это одна из самых энергоемких химических реакций, развивается высокая (до 4000К) температура. Но тут есть один нюансик

3. Ве+Н2О = ВеО+Н2
Вот об этом многие забывают Бериллий (как и алюминий, магний, натрий, литий) способен вытеснять, причем с выделением энергии, водород из воды.  При такой высокой температуре - практически мгновенно.

И что мы имеем на выходе? Высокое энерговыделение (на всех стадия) и выхлоп состоящий из (не забываем - при 4000К примерно 30% диссоциированно) 2ВеН2+Н2О2=2ВеО+2Н+Н+Н. Практически чистый водород, да еще и в атомарном виде!
Совокупная молекулярная масса такого раб.тела будет (25+25+2+1+1)/5= 10,8
Для справки: у кислородно-водородных ЖРД раб.тело - это вода с примесью водорода, с усредненной мол.массой примерно 17, а у фтор-водородников - НF, с мол.массой 18
Поэтому теоритический удельный импульс пары ВКПВ+BeH2 составляет 5560м/сек В сочетании с высокой плотностью такого топлива (1,4 у ВКПВ и 0,78 BeH2) это делает  ВКПВ+BeH2  просто и скромно: самым высокоэффективным химическим ракетным топливом

Кстати, не так уж и ядовит бериллий - отравление вызывает воздушная аэрозоль соединений этого металла или его частиц (и ничто другое - только аспирационный путь) Поэтому работать с ним можно и без средств защиты. А вот ПОСЛЕ СТАРТА - желательно ходить по пусковой пару дней в респираторе.
И как его использовать тоже придумали: в ГИБРИДНЫХ РД, где BeH2 "упакован" в микрокапсулы, например, из полиметилметакрилата и им же скрепленных

Остался только один вопросик - ЦЕНА  :twisted:

Ник

[fagot]

А в реальности оксид бериллия конденсируется при 4400 К и УИ получается хуже, чем у кислород-водорода, не говоря уж о фтор-водороде. На выходе из сопла, кстати, температура значительно ниже 4000 К и водород диссоциирован почти не будет, что впрочем неплохо, ибо диссоциация только снижает УИ.
И не могли бы вы привести тепловой эффект суммарной реакции?

[Wyvern]

А в реальности оксид бериллия конденсируется при 4400К..

...как и у других металлов Что совершенно не отменяет того факта, что металлическое топливо самое эффективное, а бериллий - наиэффективнейший среди металлов

...и УИ получается хуже, чем у кислород-водорода, не говоря уж о фтор-водороде.

Не совсем так - получается ниже, чем теоритический, но все же выше, чем у кислород-водорода, и чуть ниже, чем у фтор-водорода. Фтор-водород можно вообще не рассматривать А отсутвие криогенности и высокая плотность бьют кислород-водород напрочь.
Единственная пробема ВКПВ+BeO, повторюсь, ЦЕНА

И не могли бы вы привести тепловой эффект суммарной реакции?

Считал как то Propep-ом, счас он не запускается.

Ник

[Андрей Суворов]

А в реальности оксид бериллия конденсируется при 4400К..

...как и у других металлов Что совершенно не отменяет того факта, что металлическое топливо самое эффективное, а бериллий - наиэффективнейший среди металлов

Только с кислородом, со фтором лучший - литий. К тому же, в отличие ото всех остальных, фторид лития легкоплавкий и легкокипящий.

И металлические топлива вовсе не рекордсмены по достигаемому удельному импульсу. Не по теоретическому, а по достигаемому.

И, вообще, трёхкомпонентник на фторе, литии и водороде был реально испытан и продемонстрировал УИ 542 секунды - и это значение никому побить не удалось, за исключением ЯРД.

И водород-литий-фтор дешевле, чем любое топливо с бериллием. Бериллий дороже серебра! Цена перекиси на этом фоне несколько меркнет.

[C-300]

И, вообще, трёхкомпонентник на фторе, литии и водороде был реально испытан и продемонстрировал УИ 542 секунды - и это значение никому побить не удалось, за исключением ЯРД.

Ого! А можно попдробнее? Ничего похожего я нигде не видел, в т. ч. в энциклопедии Вэйда.

[Андрей Суворов]

И, вообще, трёхкомпонентник на фторе, литии и водороде был реально испытан и продемонстрировал УИ 542 секунды - и это значение никому побить не удалось, за исключением ЯРД.

Ого! А можно попдробнее? Ничего похожего я нигде не видел, в т. ч. в энциклопедии Вэйда.

http://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1967/1967%20-%200069.html
Правда, тяга всего 15 фунтов, ну и что? Это же вопрос только цены!

[RLAN]

В одном из промышленных (в прошлом) ТТ при 25% АлН3 и 41%ПХА уи на земле при 40 атм - 265с. Неплохо.

[Wyvern]

И, вообще, трёхкомпонентник на фторе, литии и водороде был реально испытан и продемонстрировал УИ 542 секунды - и это значение никому побить не удалось, за исключением ЯРД.

Во-1х можно сравнить эффективность ТРЕХкомпонентиника (какой гемморой!) с ИУ 542сек, и ДВУХкомпонентника (в ГРД вообще проще паренной репы) с ИУ 480-490сек
Во-2х мона сравнить плотность Li+H2+F и ВКПВ+ВеН2 И сравнение будет не в пользу трехкомпонентника.
В-3х - о практическом использовании фтора в ракетном деле можно (и нужно) просто забыть: вещество имеет весь букет отрицательных свойств - низкую плотность + криогенность+крайнюю химагрессивность+токсичность+взрывопожароопасность.... что я забыл? А еще и цену  
Т.е. на земле его никто использовать не будет даже под пытками, а до космоса он с трудом долетает... Полная кака.


Ник

[Андрей Суворов]

Что бериллий, что гидрид бериллия, обладают ровно тем же набором свойств, что и фтор - дороговизна, ядовитость, пожароопасность и т.д.