ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фтор на службе ракетной техники из "Мир фторуглеродов" Расчеты показывают, что фтор в качестве окислителя ракетного топлива по эффективности превосходит кислород. [c.23] В принципе для работы ракетного двигателя необходимо рабочее тело (которое также называют отбрасываемой массой и рабочим газом ), создающее реактивную тягу, и источник энергии — для сообщения рабочему телу желаемой скорости. [c.23] Ракеты, создающиеся в настоящее время, представляют собой устройства, в которых химические компоненты выполняют обе функции — являются источником энергии и поставляют (в результате реакции окисления) рабочий газ. [c.24] Горючим в ракетных двигателях могут быть те элементы или соединения, которые в сочетании с окислителями обеспечивают высокую теплопроизводительность топливной смеси (не менее 1500—2000 ккал/кг) а высокое газовыделение. Элементарный фтор и некоторые фторсодержащие соединения отвечают этим требованиям из всех известных элементов, способных быть окислителями, только кислород и фтор образуют топливные смеси с высокой теплопроизводительностью. [c.24] Применение жидкого фтора в качестве окислителя является одним из перспективных направлений в повышении эффективности ракетных систем. Главное достоинство топлив с окислителем на основе фтора — в высоком значении удельных тяг, скорости горения и в их высокой плотности. Элементарный фтор, являясь самым мощным химическим окислителем, выделяет максимальное количество энергии, причем продукты горения отличаются низким молекулярным весом и малой склонностью к диссоциации при высоких температурах. [c.24] Фтор в сочетании с большинством элементов, не считая углерода, способен давать топливные системы с лучшими энергетическими показателями чем кислород и кислородсодержащие окислители. Кроме высокой энергии связи фтора в образующихся веществах, это отчасти объясняется тем, что фториды имеют более низкие температуры кипения, чем окислы. Температура кипения борного ангидрида 1860°G, а фторида бора — 101°С. [c.24] Многие фториды в обычных условиях представляют собой газы, например фториды кремния и бора, в то время как соответствующие окисли элементов — твердые вещества с высокими температурами плавления, что приводит к непроизводительным затратам энергии на нагревание и испарение продуктов горения. [c.24] Важное преимущество фтора как окислителя ракетного топлива заключается в том. что со всеми известными горючими он образует самовоспламеняющиеся смеси с низким периодом задержки самовоспламенения. Использование фтора в паре с гидразином позволяет резко уменьшить емкость топливных бакоз по сравнению с парой кислород — водород. С помощью элементарного фтора можно получить очень высокую удельную тягу, превышающую 400 кг сек1кг. [c.24] Жидкий фтор применяют также в качестве окислителя трехкомпонентных ракетных топлив. В таких топливах горючим служат водород и легкие металлы, например литий или бериллий, а окислителем —фтор. Удельная тяга таких топлив в стандартных условиях может достигать 450 кг сек кг. [c.24] Наиболее целесообразно использовать фтор в паре с такими горючими, как аммиак, гидразин, водород. Углеродные горючие выгодно использовать со смесью фтора с кислородом. В таком — комбинированном — окислителе горение углеводородов может привести к образованию окиси углерода и фтористого водорода. [c.24] Использование фтора для ракетного топлива несколько затрудняется его высокой реакционной способностью, низкой температурой кипения и сложностью транспортирования. К недостаткам фтора как окислителя топлива, следует отнести и его токсичность. Уже в небольших концентрациях (0,008 M2 a) он поражает дыхательные пути. Жидкий и газообразный фтор поражает кожу, вызывая болезненные, долго не заживающие ожогя. Для защиты от фтора применяются фильтрующие или изолирующие противогазы. [c.25] До последнего времени считалось, что использование фтора в качестве окислительного компонента в первой ступени ракет на жидком топливе сильно затруднено в связи с высокой токсичностью продуктов сгорания. Однако при экспериментальных запусках было установлено, что продукты сгорания очень быстро рассеиваются в атмосфере до безопасных концентраций, не причиняя существенного вреда ни обслуживающему персоналу, ни окружающим предметам. Для устранения вредного действия фтористого водорода, образующегося при работе стендовых двигателей, предусматриваются улавливание и химическая нейтрализация. [c.25] Несмотря на все недостатки фтора и многие неприятные и опасные моменты, возникающие при работе с ним, можно предполагать, что этот трудный и богатый своими возможностями элемент в недалеком будущем займет место практически доступного криогенного окислителя высокоэффективных жидких ракетных топлив. [c.25] В числе возможных заменителей элементарного фтора для ракетного топлива в последние годы уделяют внимание соединениям фтора с другими окислительными элементами — кислородом, азотом и галоидами. Все эти соединения представляют собой очень реакционноспособные газообразные нли легкокипящие вещества. Судя по многочисленным публикациям, некоторые из этих соединений исследуются в качестве компонентов жидкого ракетного топлива. [c.25] Среди возможных заменителей элементарного фтора привлекает внч-мание окись фтора OF2 (т. кип. —146,5°С,т. пл. —223,8°С, плотность J,65 г/см при —190°С). Теплота образования окиси фтора 130 ктл1 сг. Аналогично фтору его окись обладает сильно выраженными окислительными свойствами. Окись фтора высоко токсичное вещество. При 300°С она распадается на фтор и кислород. [c.25] Окись фтора получается при пропускании фтора через раствор щелочи. Как окислитель для ЖРД моноокись фтора занимает промежуточное положение между жидким кислородом и фтором. Она с успехом может применяться в горючем, как содержащем, так и не содержащем углерод. [c.25] При этом по плотности и по удельной тяге топливо на основе моноокя-си превосходит топливо на основе кислорода. [c.25] Топливо на основе моноокиси фтора считают целесообразным использовать в паре с монометилгидразином в ЖРД. [c.25] Известны горелки для резания металла, в которых используются фтор и фторхлориды. В настоящее время сконструирована горелка, работающая на смеси трехфтористого азота и водорода. Трифторид азота используют для сварки металлов, причем нет необходимости в применении флюсов. Трехфтористый азот получается электролизом расплавленного бифторида аммония. [c.26] Вернуться к основной статье