Большая карамельная ракета

Точность первых ракет

Главным преимуществом ракет К.И. Константинова была их высокая точность. На испытаниях было установлено, что отклонение от цели составляет всего 21 метр при стрельбе с расстояния двух километров. Для сравнения, аналогичный показатель у американских ракет Геля составлял 171 метр. Французские орудия тоже были довольно точными, но данных по ним не осталось.

К 1854 году увеличилось и количество работников, которые принимали участие в сборе ракет. Их число достигло 120 человек и в год они выдавали уже около 20 000 ракет, которые стояли на вооружении в разных уголках Российской Империи. В частности их было много в Петербурге для защиты от потенциального нападения английского флота.

Сейчас ракеты — это произведение искусства. Но по своей сути они мало отличают от того, что было 200 лет назад. Если интересно, подробнее о современных ракетах можно прочитать тут.

Сколько топлива нужно для заправки?

Расхода топлива является, чуть ли не основным параметром воздушного судна. Ведь чем меньше топлива расходуется, тем меньше затрат на обслуживание самолета приходится компании.

Количество горючего на борту напрямую зависит от параметров полета и типа самолета. На близкое расстояние топливо скорей всего сильно сэкономят.

Также немаловажен маршрут полета, наличие промежуточных пунктов посадки. Учитываются даже погодные условия на маршрутом пути.

Рассчитать точное количество топлива, которое требуется для заправки лайнера, очень сложно. Это число редко совпадает с тем, что указано в технических характеристиках. Однако примерно посчитать эту цифру все-таки можно.

На определенный рейс, самолет заправят учитывая:

  • Топлива необходимое для преодоления расстояния до аэропорта назначении.
  • Топлива для полета от аэропорта назначение до запасного аэродрома.
  • Горючее для ожидания посадки в течение 30 минут на малой высоте.
  • Надбавка 5% на непредвиденные обстоятельства.

Керосин

В ракетах Фау-2, разработанных нацистской Германией, использовался LOX и этиловый спирт. Одним из основных преимуществ спирта было его содержание воды, которая обеспечивала охлаждение в более крупных ракетных двигателях. Топливо на нефтяной основе обладает большей мощностью, чем спирт, но стандартный бензин и керосин оставляют слишком много ила и побочных продуктов сгорания, которые могут засорить трубопровод двигателя. Кроме того, им не хватало охлаждающих свойств этилового спирта.

В начале 1950-х годов перед химической промышленностью США была поставлена ​​задача разработать улучшенное ракетное топливо на нефтяной основе, которое не оставило бы остатков, а также обеспечило бы охлаждение двигателей. Результатом стал РП-1 , спецификации которого были окончательно согласованы к 1954 году. РП-1 , представлявший собой высокоочищенную форму реактивного топлива, сгорал намного чище, чем обычное нефтяное топливо, а также представлял меньшую опасность для наземного персонала из-за взрывоопасных паров. Он стал топливом для большинства ранних американских ракет и баллистических ракет, таких как «Атлас», «Титан I» и «Тор». Советы быстро приняли РП-1 для своей ракеты Р-7, но в большинстве советских ракет-носителей в конечном итоге использовалось хранимое гиперголическое топливо. По состоянию на 2017 год он используется на первых ступенях многих орбитальных ракет-носителей.

Гиперголики

Химики назвали пары веществ, самовоспламеняющихся при контакте, «гиперголическими», то есть, в приблизительном переводе с греческого, имеющими чрезмерное сродство друг с другом. Они знали, что лучше всего воспламеняются с азотной кислотой вещества, имеющие в составе, кроме углерода и водорода, азот. Но «лучше» — это насколько?

Задержка самовоспламенения — ключевое свойство для пар химических веществ, которые мы хотим сжечь в ракетном двигателе. Представьте — включили подачу, горючее и окислитель накапливаются в камере, а воспламенения нет! Зато, когда оно наконец происходит, мощный взрыв разносит камеру ЖРД на кусочки. Для определения задержки самовоспламенения разные исследователи строили самые разные по сложности стенды — от двух пипеток, синхронно выдавливающих по капельке окислителя и горючего, до маленьких ракетных двигателей без сопла — форсуночная головка и короткая цилиндрическая труба. Все равно взрывы раздавались очень часто, действуя на нервы, выбивая стекла и повреждая датчики.

Очень быстро был обнаружен «идеальный гиперголь» — гидразин, старый знакомый химиков. Это вещество, имеющее формулу N2H4, по физическим свойствам очень похоже на воду — плотность на несколько процентов больше, температура замерзания +1,5 градуса, кипения +113 градусов, вязкость и все прочее — как у воды, но вот запах…

Гидразин был получен впервые в чистом виде в конце XIX века, а в составе ракетного топлива впервые употреблен немцами в 1933 году, но в качестве сравнительно небольшой добавки для самовоспламенения. Как самостоятельное горючее гидразин был дорог, производство его недостаточно, но, главное, военных не устраивала его температура замерзания — выше, чем у воды! Нужен был «гидразиновый антифриз», и его поиски шли непрерывно. Уж очень гидразин хорош! Вернер фон Браун для запуска первого спутника США «Эксплорер» заменил спирт в ракете «Редстоун» на «гидин» (Hydyne), смесь 60% гидразина и 40% спирта. Такое горючее улучшило энергетику первой ступени, но для достижения необходимых характеристик пришлось удлинить баки.

Почему до сих пор не созданы многоразовые космические ракеты?

Система Space Shuttle

Ответ следует искать в технологиях ракетных двигателей 60-х годов. К этому времени в США были созданы ракеты, использующие высокоэффективное кислородно-водородное топливо. Не без оснований считалось, что водородные ракетные двигатели (РД) могут быть усовершенствованы для многократного использования – поэтому их выбрали в качестве основных маршевых РД для системы Space Shuttle. Но у жидкого водорода есть существенный недостаток – низкая плотность, из-за чего водородные ракетные ступени получаются громоздкими. Поэтому водород обычно применяется только на верхних ступенях. Чтобы решить проблему габаритов, “шаттл” оборудовали тяжелыми твердотопливными ускорителями, которые тоже полагались многоразовыми – но на практике их восстановление стоило не намного меньше повторного изготовления. С водородной частью “шаттла” тоже не все получилось хорошо – в орбитальный самолет поместились только ракетные двигатели RS-25, а громоздкий топливный бак пришлось сделать внешним и одноразовым. При этом подготовка ракетных двигателей к повторному полету занимала два месяца вместо первоначально ожидаемых двух недель. И многократность их использования оказалась меньше, чем обещалось – примерно 10 раз вместо ожидаемых 25 раз.

В итоге многоразовой оказалась только орбитальная ступень. И это было большое достижение! Хотя ее приходилось слишком долго готовить к повторному полету, восстанавливая ракетные двигатели и теплозащитное покрытие. В целом шаттл оказался экономически неэффективным по сравнению с одноразовыми ракетами-носителями – подробный анализ опыта этой программы содержится в нашей статье: Время крылатых гигантов

Следующая итерация оказалась более удачной, поскольку при создании частично возвращаемой ракеты удалось добиться ее экономической рентабельности. Для создания ракеты Falcon 9 в SpaceХ использовали практичные кислородно-керосиновые РД, отказавшись и от водорода, и от твердотопливных ускорителей. Об этом подробно рассказано в нашей статье Частный космос Илона Маска

Falcon 9 стал успехом, который сейчас намереваются использовать в других керосиновых ракетах – например, в сверхмалой РН “Электрон”. Есть только одно но – при работе керосиновых РД образуется сажа, которая не позволят использовать их большое число раз. Пределом для керосиновых РД считается их 10-кратное использование, а реально достигнуто только 5-кратное (причем в рекордном полете 18 марта 2020 года произошел отказ одного РД). Этого маловато для того, чтобы считать керосиновые РД многоразовыми. Поэтому в проектах новых многоразовых ракет планируется заменить керосин на СПГ – сжиженный природный газ, метан.

Почему метан?

Важной частью выступления Рогозина про «ответ Максу» стал тезис, что новая ракета будет использовать в качестве топлива метан. Возможность использования метана в качестве ракетного топлива рассматривается уже на протяжении десятков лет

Главное преимущество метана — лучшие возможности использования в многоразовых ракетах-носителях. В отличие от керосинового аппарата, полости двигателя на сжиженном природном газе легко очищать после использования — достаточно провести цикл испарения. Другой важный плюс кислородно-метанового двигателя — экологичность. И компоненты топлива, и продукты, образующиеся при его работе, не загрязняют окружающую среду в той степени, как используемый ныне керосин и продукты его горения. Кроме того, запасы метана могут пополняться при межпланетном перелете. К примеру, метан можно синтезировать из компонентов атмосферы Марса — воды и двуокиси углерода.

Зеленая экономика

Как готовится космическая программа борьбы с утечкой метана

Проблема в том, что сейчас в России есть только стендовые варианты и экспериментальные образцы метановых двигателей. Например, в химкинском НПО «Энергомаш» исследования в части использования сжиженного газа в двигателях велись с 1981 года. Зато свой двигатель на метане Raptor уже есть у SpaceX. 5 августа 2020 года состоялся тестовый прыжок прототипа корабля Starship SN5 с двигателем Raptor SN27 на 150 метров.

В любом случае, чем бы ни закончилось соревнование между Илоном Маском и Дмитрием Рогозиным по части пиара своих достижений, космическая отрасль сейчас развивается темпами, сравнимыми по уровню конкуренции с ранним этапом космической гонки между СССР и США. Однако сейчас в ней помимо двух изначальных соперников участвуют также и частная аэрокосмическая компания Джеффа Безоса Blue Origin, еще десятки компаний по всему миру, китайский аналог «Роскосмоса» China Aerospace Science and Industry Corporation и т.д. И итогом этой гонки может быть скорое появление таких вещей, как доступный космический туризм, строительство орбитальных фабрик, где в состоянии невесомости можно будет печатать человеческие органы, и другие вещи, ранее существовавшие только в фантастической литературе.

Скорость космической ракеты 11 км/с. сможет ли она долететь до луны за 10ч? решение

Не знаем как разделить на калькуляторе одно число на другое? НЕТ, ведь не летают ракеты по прямой. У них траектории баллистические. Сначала это будет 8 км/сек на земной орбите, где ракета «выжидает » нужный момент дальнейшего старта. Потом собственно старт с ускорением до 11 км/сек и траектория к Луне получится примерно как раскручивающаяся спираль. Примерно за 100 тыс км ракета будет притормаживать, чтобы не пролететь мимо. Таким образом, полёт к Луне с посадкой займёт до 5 суток.

1час=60мин=3600сек 11км/с*3600с*10ч=396000км пролетит ракета за 10 часов. теперь это расстояние сравните с расстоянием от Земли до луны.

Для начала нужно узнать, какое расстояние от Земли до Луны. Гугл в помощь) Потом переводим 11км/с в км/ч: 1 час = 60сек Х 60 = 3600 сек. Если за одну секунду ракета пролетает 11 км, то за час в 3600 раз больше. Итого: Cкорость ракеты равна 11х3600=39600 км/час. Теперь расстояние от Луны до Земли делим на скорость ракеты и смотрим на полученное число (это и будет время, за которое ракета сможет долететь до Луны). Если число больше 10, соответственно ракета пролетает расстояние за большее время, ответ — нет. Если число меньше 10 или ему равно, то ракета вложиться в 10 часов. Ответ — да.

Расстояние до луны 384 400 км 10 часов = 600 мин = 36000 сек 36000* 11 = 396 000 км. Да, сможет

Помогите мне такое же решить

touch.otvet.mail.ru

Свойства реактивного топлива

К основным качествам реактивного типлива можно отнести:

  • хороший уровень испаряемости для гарантии полного сгорания
  • высокий уровень полноты и теплоты сгорания, которые определяют дальность полета самолета
  • хорошая прокачиваемость, а также низкотемпературные параметры, чтобы гарантировать бесперебойную подачу топлива в камеру сгорания
  • низкая подверженность к образованию отложений, которая характеризуется высоким уровнем химической и термоокислительной стабильности
  • отлично совмещается с другими материалами вследствие низких противокоррозионных свойств в отношении металлов. Кроме этого, не взаимодействует с резиновыми техническими изделиями
  • высокие противоизносные показатели, которые обусловливают незначительное изнашивание деталей топливной аппаратуры
  • антистатические параметры, которые минимизируют накопление зарядов статического электричества, вследствие чего гарантируется пожаробезопасность при заправке летательных аппаратов.

Главным образом электризация происходит на фильтрах, в особенности на фильтрах тонкой очистки. Процесс электризации топлива во время фильтрации иногда увеличивается в 200 раз. По этой причине с повышением требований к чистоте топлива, т.е. с повышением тонкости фильтрации существенно возрастает вероятность воспламенения топливо-воздушных смесей от разрядов статического электричества. Разработаны разные технические методы защиты от статического электричества:

  • нейтрализаторы
  • азотирование воздушных подушек над топливом
  • антиэлектризующие фильтры.

Но они помогают справиться с проблемой лишь локально. На сегодняшний день только добавление антистатических присадок помогает гарантировать безопасность прокачки топлив и заправки авиатехники и танкеров.

Требования к реактивным топливам

К высококачественным реактивным топливам предъявляются следующие нормативные требования:

  • гарантия требуемого уровня испаряемости топлива
  • низкая температура начала кристаллизации (ниже -600С)
  • высокий показатель теплоты сгорания топлива (самая низкая теплота сгорания не должна быть меньше 43120 кДж/кг)
  • низкая склонность к формированию отложений (нагар, определяющийся объемом ароматических углеводородов и длительностью окислительного процесса). Количество ароматических углеводородов для дозвуковой авиации не должны превышать 22%, для сверхзвуковой – менее 10%, для марки Т-6 и для Т-8В – менее 22%
  • термоокислительная устойчивость. На протяжении 4-5 часов при температуре 1500С, определяют объем осадка, он должен быть меньше 8 мг/100см3
  • низкий уровень коррозионной активности (агрессивности), определяют количеством общей серы. Недопустимо присутствие кислот, щелочей и механических примесей
  • йодным числом определяется объем непредельных углеводородов, которые образуются во время ректификации. Их количество должно быть менее 1 грамма на 100 грамм продукта.

  • вязкость
  • содержание серы
  • теплота сгорания
  • температура застывания и вспышки
  • объем воды
  • механические примеси и зольность.

Показатель вязкости помогает определиться с методами и продолжительностью сливно-наливных операций, условиями транспортировки и перекачки, гидравлическим сопротивлением при транспортировке по трубопроводам, а также выяснить эффективность работы форсунок. От вязкости зависит способность отстаивания от воды. С повышением уровня вязкости, сложнее отделяется вода. По химическому составу во всех темных топливах присутствуют твердые парафины, асфальто-смолистые компоненты.Количество серы определяется показателями нефти, из которой получают мазут. Легкие дистилляты темных видов топлива могут содержать серу в форме разных соединений. Показатель теплоты сгорания отвечает за расход топлива, измеряется в кДж/кг, т.е. представляет собой выделение тепла на единицу топлива. ГОСТ определяет низшую теплоту сгорания, как теплоту сгорания, без учета расхода тепла на конденсацию паров воды. Тогда как высшая теплота сгорания представляет собой показатель, учитывающий расходы тепла на конденсацию воды. Теплота сгорания находится в зависимости от химического состава, а также от соотношения углерод-водород.На сегодняшний день наиболее широко используют топлива двух марок:

  • ТС-1 (высшего и первого сортов)
  • РТ (высшего класса).

Главным сырьем для создания вышеперечисленных видов топлива является среднедистиллятная фракция нефти, которая выкипает при температуре от 140 до 280°С.

Специальные ионные двигатели для космических кораблей

Электроны и ионы в специальных ускорителях могут разгоняться до быстроты, приближенной к скорости света, а именно 300 тыс. км в секунду. Но такие ускорители – это пока ее массивные сооружения, которые не подходят для летательных аппаратов. Однако установки, у которых скорость истечения заряженных частиц примерно 100 км в секунду, могут быть установлены на ракетах. В результате, они могут сообщить соединенному с ними телу большую быстроту перемещения, чем способна достигнуть ракета с химическим топливом. К сожалению, у разработанных к настоящему времени ионных космических двигателях мала сила тяги, и вывести на орбиту многотонную ракету с кораблем они пока не могут.

Но их есть смысл устанавливать на корабле с тем, чтобы они работали, как только корабль летает по орбите. Располагаясь на корпусе корабля, они могут постоянно поддерживать его ориентацию и постепенно незначительным воздействием увеличить скорость корабля выше той, которую ему сообщили посредством химического горючего.

Разработка таких электрореактивных двигателей, действующих на орбите, ведется, применяя разные физические явления. Одна из главных задач, стоящих перед создателями ионных космических двигателей – адаптировать их для полетов на другие планеты.

Возможность достижения значительных скоростей полета ракеты в космосе с такими двигателями, чем с химическим топливом, делает более реальной разработку кораблей для полетов на ближайшие планеты.

Понятие ракетного топлива и состав

Ракетные топлива – химические смеси высокоэнергетических веществ. Производят из одного или более продуктов. Представлено в следующих вариантах исполнения:

Материал сгорает, обеспечивая тягу, ускорение.

Важно знать не только, что такое ракетное топливо, но и как называется. Наименование – Гептол

В некоторых источниках указано, что ракетное топливо название имеет Гептил.

Состав ракетного топлива

Ракетное топливо состав имеет следующий:

  • Горючее. При взаимодействии с кислородом воспламеняется, выделяет газ.
  • Окислитель. Реагент, способствующий взаимодействию воздуха с другим элементом.

Вот, из чего делают сырье. Элементы не меняют даже в том случае, если производят монотопливо. В этом случае в качестве горючего, окислителя берут одно средство.

В жидком состоянии компоненты располагаются в разных баках. Смешиваются в камере сгорания.

Если говорить о том, из чего состоит твердое тело, то для производства используют ингредиенты, что и для других разновидностей.

Разновидности топлива ракетного назначения

  • Жидкое. Преимущества – возможность запуска, остановки, повторной активации мотора. Имеет несколько типов – углеводородное, криогенное, самовоспламеняющееся. Первое – керосин значительной степени очистки. Второе – смесь кислорода, водорода. Третье – двухсоставное сырье, которое возгорается при контакте с воздухом.
  • Твердое. Отличается высокой скоростью горения. Запускает мотор, но не позволяет его останавливать. Типы: однородное – обычно это целлюлоза, композитное – гетерогенные порошки, созданные на основе минеральных солей.
  • Гибридное. Комбинация предыдущих вариантов. Это позволяет активировать двигатель, перезапустить после остановки. Преимущество – существенный КПД.

Гептол – материал, приводящий в действие летательный аппарат. Востребован в космической, военной промышленности. Производство осуществляют специализированные компании.

«Безотказная, как автомат Калашникова»

«Амур-СПГ» — первая российская ракета на сжиженном природном газе, основу которого составляет метан. Изделие создаётся для поэтапной замены применяемого сейчас семейства носителей «Союз-2» («Русь»), которые летают на керосине и жидком кислороде.

В материалах «Роскосмоса» говорится, что «Амур-СПГ» получит ряд технических особенностей, «наиболее полно отвечающих мировым тенденциям и требованиям разработчиков».

«В частности, в конструкции ракеты будет проработана возможность применения передовых технических решений и материалов: глубокое дросселирование второй ступени, увеличенный головной обтекатель, топливные баки из композиционных материалов, использование новых сплавов и др.», — сообщается на сайте госкорпорации.

  • Российская ракета-носитель в процессе сборки

Контракт на разработку «Амур-СПГ» между «Роскосмосом» и Ракетно-космическим центром «Прогресс» (Москва) был подписан в октябре 2020 года. Новая ракета будет иметь возвращаемую первую ступень и многоразовые жидкостные двигатели, которые создаются в Конструкторском бюро химавтоматики (Воронеж).

Взлётная масса «Амур-СПГ» составит около 360 т, высота — 55 м, диаметр — 4,1 м, тяга двигателей — 100—110 т, полезная нагрузка в одноразовом варианте — 12,5 т, в многоразовой модификации — 10,5 т. Первая ступень ракеты будет вмещать пять двигателей РД-0169А, вторая — четыре силовых агрегата РД-0169В.

«Амур-СПГ» превзойдёт «Союз-2» по грузоподъёмности и будет значительно проще в сборке — в этом изделии будет как минимум в два раза меньше комплектующих. По оценкам отраслевых институтов, общее количество деталей в новой ракете — порядка 2 тыс. единиц против 4,5 тыс. в предшественнике.

Также по теме


Экологичные и мощные: какими преимуществами обладают российские ракеты семейства «Ангара»

Первый пуск ракеты-носителя тяжёлого класса «Ангара-А5» с модифицированным двигателем РД-191 состоится в 2023 году. Об этом сообщил…

«В результате мы существенно упрощаем конструкцию и уменьшаем число сборочных единиц..

Это важно с точки зрения надёжности, а мы бы хотели, чтобы у нас ракета была безотказной, как автомат Калашникова», — заявил в октябре 2020 года в интервью ТАСС исполнительный директор «Роскосмоса» по перспективным программам и науке Александр Блошенко

Высокую надёжность «Амур-СПГ» планируется обеспечить за счёт интеграции в первую ступень технологии так называемого горячего резервирования. Суть новации заключается в том, что при выходе из строя одного двигателя остальные силовые установки начинают наращивать мощь в автоматическом режиме, обеспечивая нормальное продолжение полёта.

Надёжность «Амур-СПГ» благодаря существенному сокращению количества комплектующих и функции горячего резервирования должна достичь 0,99. При этом на сегодняшний день стандарт безотказности для большинства ракет-носителей не превышает 0,98.

Как написал в январе на своей странице в Facebook глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин, запуски «Амур-СПГ» будут осуществляться со стартового стола, который появится в ходе строительства третьей очереди космодрома Восточный. Новый этап работ на объекте в Амурской области планируется начать в 2022 году.

«Задача ЦЭНКам (центрам эксплуатации наземной и космической инфраструктуры. — RT) поставлена разработать крайне простой и дешёвый в эксплуатации старт для «Амура». Конечно, он станет элементом третьей очереди», — сообщил Рогозин.

  • Космодром Восточный
  • РИА Новости

Топливо для заправки семейства «Амур-СПГ» будет поставляться газоперерабатывающим комплексом ПАО «Газпром», который сейчас возводится в городе Свободном, примерно в 45 км от Восточного. По состоянию на конец октября завод был построен на 67,1%.

Как ожидают специалисты «Роскосмоса», первая ступень «Амур-СПГ» будет возвращаться на сухопутные посадочные площадки, которые будут установлены после проведения соответствующих расчётов.

В октябрьском интервью ТАСС главный эксперт департамента перспективных программ «Роскосмоса» Игорь Пшеничников рассказал, что, скорее всего, часть площадок будет смонтирована в районах, куда сейчас падают ступени от ракет «Союз-2».

«Уже понятно, что посадочных площадок будет несколько, в том числе на самом Восточном. Несколько площадок будут располагаться на территории Хабаровского края, ближе к побережью Охотского моря», — добавил Пшеничников.

Какой должна быть скорость корабля для полета на Луну?

Для полета корабля на Луну он должен стартовать до орбитальной скорости в 29. тыс. км в час, а потом нарастать примерно до 40 тыс. км в час.

Космический корабль при такой скорости может удалиться на расстоянии, на котором на него уже будет сильнее притяжение Луны, нежели Земли. Современная техника позволяет разрабатывать корабли, которые соответствуют вышеупомянутой скорости перемещения. Но если двигатели корабля не будут действовать, он разгонится притяжением Луны и просто упадет на нее с большой силой, разрушив корабль. По этой причине, если в самом начале пути реактивные двигатели ускоряли космический корабль в направлении к Луне, то когда лунное притяжение сравнивалось с земным, двигатели начинали действовать в противоположном направлении. Таким образом, обеспечивалась мягкая посадка на Луну, при которой все люди на корабле оставались невредимыми.

На Луне нет воздуха, поэтому находится на ней можно исключительно в специальных скафандрах. Первым человеком, который спустился на поверхность Луны, стал американец Нил Армстронг, и это произошло в 1969 году. Тогда произошло первое знакомство человечества с составом лунного грунта. Его изучение позволило лучше понять историю образования Солнечной системы. Тогда геологи надеялись найти на Луне какие-то ценные вещества, которые можно было бы добывать.

Масса Земли существенно превышает массу Луны. Значит, взлететь с последней будет проще и дорога в дальний космос тоже осуществится легче. Не исключено, что в дальнейшем человечество будет использовать эту возможность. Скорость вылета на орбиту намного меньше и составляет 6120 км в час или 1,7 км в секунду.