Hej
(14.12.2015 16:28)poldas napisał(a): "UDMH" - Hydrazyna? Co to dokładnie jest?
Hydrazyna to taki związek, N2H4
Dość toksyczny i niebezpieczny reduktor (może się sam rozkładać, nawet wybuchowo). Ale jako paliwo rakietowe ma niezłego "kopa" - duży impuls właściwy. Ponadto bardzo dobrze funkcjonuje z dość bezpiecznym i niedrogim utleniaczem jakim jest kwas azotowy, RFNA czy sam tlenek azotu NO2 (czy tam N2O4, on występuje jako taki dimer w równowadze z pojedynczym NO2, zależnie od temperatury albo tego jest więcej albo tego). Hydrazyna w zetknięciu z tym samorzutnie gwałtownie się rozkłada (zapala) co ułatwia zapłon silnika rakietowego (nie potrzeba zapłonnika).
Dosyć często wykorzystuje się pochodne hydrazyny. MMH (monometylohydrazyna - nie będę już wklejał rysunku) wygląda podobnie, tyle że w miejsce jednego z wodorów do azotu podłączona jest grupa metylowa CH3. Ma trochę wyższy impuls właściwy od samej hydrazyny i jest trwalsza, ale za to bardziej trująca. Używana była np. w silniczkach manewrowych Space Shuttle. UDMH (niesymetryczna dimetylohydrazyna) ma 2 grupy metylowe zamiast wodorów przy jednym z atomów azotu. Ma trochę mniejszy impuls właściwy, ale za to jest znacznie trwalsza i wyraźnie mniej toksyczna. Mieszanka o nazwie Aerozine-50 (czasem i po polsku już się spotyka tę nazwę - aerozyna) to hydrazyna pół na pół z UDMH. Stanowiła paliwo np. w lądowniku księżycowym LEM programu Apollo.
(14.12.2015 16:28)poldas napisał(a): W przypadku niemieckich rakiet A-4 to do napędu śłużył ciekły tlen + gorzała.
Tak (dokładnie LOX i 75% roztwór wodny etanolu); po części wynikało to z dostępnych wówczas materiałów i chęci utrzymania temperatury w komorze spalania na rozsądnym poziomie. Komora i dysza wylotowa były chłodzone alkoholem, przepływającym w podwójnych ściankach. Niemcy mieli w miarę opanowane i inne paliwa, ale chodziło tu o silnik o stosunkowo długim (jak na tamte czasy) okresie pracy - 60-70 s - a zarazem o znacznym ciągu (koło 25 ton). Mniejsze silniki na bardziej sensowne paliwo mieli jak mówię w miarę opanowane, nawet i tę hydrazynę nieszczęsną (u nich to się zwało C-Stoff, mieszanina hydrazyny, wody i metanolu, nadal żrąca i toksyczna ale nie tak już wybuchowa i niestety też nie tak potężna w kwestii impulsu). Ale jednak w dużej rakiecie, gdzie potrzeba było całych ton paliwa, wybrali tańszą i chyba bezpieczniejszą kompozycję.
Zdaje się, że pod koniec wojny Niemcy kombinowali z projektem rakiety A 8 - tak jakby A 4 (V-2) z wydłużoną centralną częścią kadłuba i napędzana paliwem typu nafta + kwas azotowy. Miało to zwiększyć zasięg do 500-600 km. Ale ostatecznie do budowy prototypu już nie doszło, więc pytanie czy faktycznie taki zasięg by się udało uzyskać. No i nie wiem, czy dysza znowuż by się tak dobrze chłodziła naftą, alkohol ma jak pamiętam wyraźnie większe ciepło właściwe.
(14.12.2015 16:28)poldas napisał(a): Dalej;
"1700 ton LOX-u"- Dobra. Z ciekłym tlenem sobie poradzono, a z wodorem nie?
LOX ma temperaturę wrzenia -182 st.C. Ma przy tym fajną własność, jak paruje to zabiera tyle ciepła, że sam się schładza, co bardzo spowalnia jego ucieczkę ze zbiorników. Ma całkiem przyzwoitą gęstość 1,14 g/cm3 więc te zbiorniki takie znowuż wielkie być nie muszą. LH2 musi być szczelnie zamknięty i dochładzany, a jego temperatura wrzenia to -253 st.C a więc niestety znacznie niżej. Ma też paskudną właściwość przesiąkania przez wszystko (przez stal na przykład) i nawet ze szczelnych zbiorników ucieka w tempie mniej więcej 1% na dobę. jest więc dość kłopotliwy w użyciu. Ale daje "kopa" bo nie tylko zapewnia dużo energii przy spalaniu, ale i korzystne jego produkty.
Jednym bowiem z czynników wpływających na prędkość wylotową gazów (a co za tym idzie impuls właściwy a co za tym idzie ciąg silnika) jest średnia masa cząsteczkowa produktów spalania. Im mniejsza, tym lepiej. Z wodoru i tlenu mamy jako produkt wodę (18 g/mol). W praktyce zwykle dobiera się stosunek utleniacza do reduktora niższy od stechiometrycznego 1:8, gdzieś tak 1:5, 1:6. Dzięki temu w spalinach wylatuje nieprzereagowany wodór (masa cząsteczkowa 2 g/mol), trochę energii się więc marnuje ale za to ta średnia masa wychodzi jeszcze mniejsza. Dla porównania silnik spalający naftę i tlen daje w produktach także wodę, ale i CO2, mający aż 44 g/mol. Średnia masa cząsteczkowa produktów będzie więc znacznie większa.
(14.12.2015 16:28)poldas napisał(a): A te Boostery SRB to rakietki na paliwo stałe?
Tak jest - Solid Rocket Booster.