Неорганические топлива (горючие)

Неорганические горючие пока применяются только в ракетной технике. Те из них, которые способны реагировать с водой, — гидрореагирующие горючие (ГРГ) — имеют некоторые перспективы применения на морских судах и аппаратах.

Однако по мере исчерпания запасов органических горючих интерес к неорганическим должен повышаться, особенно к такому самому распространенному, как кремний, составляющему 25% земной коры (в связанном виде).

В качестве возможных горючих исследованы все элементы периодической системы Д. И. Менделеева. Наилучшими показателями обладают металлические горючие — кремний (металлоид), алюминий, бериллий, литий (табл. 1.10).

При нормальных условиях они находятся в твердом состоянии, поэтому их подают в камеру сгорания в составе суспензий, распыляют в виде порошка или вспрыскивают в расплавленном состоянии. Можно также весь запас горючего поместить в камеру сгорания и, расплавив и воспламенив его с помощью порции обычного топлива, сжигать постепенно, регулируя подачу окислителя.

Основные характеристики элементарных неорганических топлив.

Таблица 1.10

ГРГ представлены в табл. 1.11. Поскольку окислитель (вода) берется из окружающей среды, теплота сгорания отнесена только к количеству ГРГ. Показатели ГРГ значительно превышают показатели лучших ракетных топлив на металлической основе. Проблема подачи твердых ГРГ решается так же, как и для ракетных топлив.

Важной задачей при использовании металлов является предотвращение оседания твердых и жидких продуктов сгорания на деталях двигателя, а следовательно, их износа и выхода из строя.

Интерес представляют также бороводороды: В₂Н₆, В₄Н₁₀, В₅Н₉ и др. Одни из них при нормальных условиях являются жидкостями, другие — твердыми или очень вязкими веществами. Теплота сгорания бороводородов достигает 60 000−75 000 кДж/кг. Основные их недостатки — ядовитость, высокая температура застывания, термическая нестойкость, нестойкость при хранении на воздухе (реагируют с влагой), образование отложений на деталях двигателя. Бороводороды хорошо реагируют не только с кислородом воздуха и тем более с чистым кислородом, но и с водой. Поэтому их рассматривают и как возможные ГРГ для судов.

Основные характеристики типичных гидрореагирующих горючих (топлив).

Таблица 1.11

озон, кислород (газообразный и жидкий), перекись водорода Н₂0₂, вода, тетранитрометан C (N0₂)₄, азотная кислота HN0₃, окислы азота N₂0₅, N₂0₄ и др. Фторные окислители — фтор (газообразный и жидкий), моноокись фтора OF₂, перекись фтора 0₂F₂, трифторид хлора C1F₃ и др. Хлорные окислители представляют собой кислородные соединения хлора — безводная хлорная кислота НС10₄ и семиокись хлора С1₂0_?. Соли хлорной кислоты (хлораты и перхлораты) применяются в качестве окисляющих компонентов твердых ракетных топлив. В целом же фторные и хлорные окислители уступают кислородным по активности. Каждая из этих групп окислителей, так же как и каждый окислитель внутри группы, имеют свои достоинства и недостатки, которые подробно рассматриваются в специальной литературе.

• [1] При 112 °C.
• [2] При 70 °C. Для увеличения теплоты сгорания приготавливают суспензии металлов (магний, алюминий и т. п.) в углеводородном горючем, сжигание которых позволяет повысить температуру в камере сгорания до 6000−7000°С, что приводит к резкому увеличению тяги двигателя. Окислители. Во всех обычных теплогенераторах и тепловых двигателях в качестве окислителя используется атмосферный воздух. На морскихсудах можно использовать воду. На ракетах и летательных аппаратах других типов применяются окислители, содержащие кислород, фтор или хлор. Кислородные окислители —