RU2424279C1 - Fuel - Google Patents
Fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424279C1 RU2424279C1 RU2010109936/05A RU2010109936A RU2424279C1 RU 2424279 C1 RU2424279 C1 RU 2424279C1 RU 2010109936/05 A RU2010109936/05 A RU 2010109936/05A RU 2010109936 A RU2010109936 A RU 2010109936A RU 2424279 C1 RU2424279 C1 RU 2424279C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- liquid
- solution
- solid
- substances
- Prior art date
Links
Landscapes
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горючему для воздушно-реактивных двигателей (ВРД) и для жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).The invention relates to fuel for jet engines (WRE) and for liquid rocket engines (LRE).
Известны различные виды горючего и добавок в горючее (см. пат. России №2205863). Однако для достижения предельной тяги двигателя горючее для ВРД должно удовлетворять условию максимального тепловыделения не в привычном понимании - на единицу массы горючего (подразумевается, при свободном доступе воздуха), а на единицу массы окислителя, затраченного на сжигание этого горючего, так как его количество в рабочем пространстве двигателя ограничено. А для ЖРД горючее должно давать максимальное тепловыделение на единицу массы смеси «горючее-окислитель». Некоторые из таких известных, а также открытых в будущем горючих веществ могут быть в рабочих условиях в твердом состоянии (под рабочими условиями здесь и далее подразумевается температура и давление, при которых происходит хранение горючего в летательном аппарате, его транспортировка к двигателю и подача в камеру сгорания).Various types of fuel and fuel additives are known (see US Pat. No. 2205863). However, to achieve maximum engine thrust, the fuel for the WFD must satisfy the maximum heat release condition not in the usual sense - per unit mass of fuel (implied with free access of air), but per unit mass of oxidizer spent on burning this fuel, since its amount in the working engine space is limited. And for a rocket engine, fuel should give maximum heat per unit mass of the “fuel-oxidizer” mixture. Some of these known, as well as open in the future, combustible substances can be in solid working conditions (operating conditions hereinafter mean the temperature and pressure at which the fuel is stored in the aircraft, transported to the engine, and fed to the combustion chamber )
Для получения возможности использовать указанные твердые вещества в качестве горючего для ВРД и ЖРД их следует растворить в подходящем горючем веществе, также обладающим хорошим тепловыделением и являющим жидким при рабочих условиях, или в смеси таких веществ.In order to be able to use these solids as fuel for the WFD and LRE, they should be dissolved in a suitable combustible substance that also has good heat dissipation and is liquid under operating conditions, or in a mixture of such substances.
Кроме того в самолетах, ракетах имеет значение и плотность горючего, так как от этого зависят объем и вес баков. Растворение твердого вещества, обладающего, как правило, большей плотностью позволит также увеличить плотность получившегося горючего.In addition, in aircraft and rockets, the density of the fuel also matters, since the volume and weight of the tanks depend on this. The dissolution of a solid substance, which, as a rule, has a higher density will also increase the density of the resulting fuel.
Более того, некоторые вещества, которые могли бы использоваться в качестве горючего, обладают затрудненным зажиганием, так как требуют предварительного подогрева (например, аммиак). Растворение в таком жидком горючем (в частности, в жидком аммиаке) других горючих веществ, имеющих меньшую температуру начала реакции горения, позволит организовать эффективное сжигание таких «трудновоспламенимых» горючих.Moreover, some substances that could be used as fuel have difficult ignition, since they require preheating (for example, ammonia). The dissolution in such a liquid fuel (in particular, liquid ammonia) of other combustible substances having a lower temperature of the onset of the combustion reaction will allow the efficient burning of such "hardly flammable" fuels.
Итак, с целью повышения тепловыделения на единицу массы окислителя или смеси, с целью повышения плотности жидкого горючего, а также с целью улучшения сгорания трудновоспламенимых ингредиентов жидкое горючее, содержащее жидкий в рабочих условиях ингредиент, дополнительно содержит в виде раствора или суспензии вещество (вещества), твердое при рабочих условиях.So, in order to increase the heat release per unit mass of the oxidizing agent or mixture, in order to increase the density of liquid fuel, and also to improve the combustion of refractory ingredients, liquid fuel containing an ingredient that is liquid under operating conditions additionally contains a substance (s) in the form of a solution or suspension, solid under operating conditions.
Облегчить зажигание трудновоспламенимых веществ, находящихся в газообразном состоянии, можно добавками одного или нескольких газообразных ингредиентов. То есть горючее, содержащее газообразный при рабочих условиях трудновоспламенимый ингредиент, дополнительно содержит в газообразном состоянии один или несколько легковоспламеняющихся ингредиентов.It is possible to facilitate the ignition of hardly flammable substances in a gaseous state by adding one or more gaseous ingredients. That is, a fuel containing a flammable ingredient gaseous under operating conditions further comprises one or more flammable ingredients in a gaseous state.
А облегчить зажигание трудновоспламенимых веществ, находящихся в рабочих условиях в жидком состоянии, можно добавками одного или нескольких твердых (в виде раствора или суспензии) или жидких (в виде раствора или эмульсии) ингредиентов. То есть горючее, содержащее жидкий в рабочих условиях трудновоспламенимый ингредиент, дополнительно содержите виде раствора, суспензии или эмульсии один или несколько легковоспламеняющихся ингредиентов.And it is possible to facilitate the ignition of hardly flammable substances that are in working conditions in a liquid state by adding one or more solid (in the form of a solution or suspension) or liquid (in the form of a solution or emulsion) ingredients. That is, a fuel containing a flammable ingredient that is liquid under operating conditions, additionally contain one or more flammable ingredients in the form of a solution, suspension or emulsion.
Разумеется, возможно и сочетание добавок. Например, трудновоспламенимое жидкое горючее может содержать как растворимые, так и нерастворимые жидкие и твердые добавки (ингредиенты).Of course, a combination of additives is also possible. For example, hardly flammable liquid fuel may contain both soluble and insoluble liquid and solid additives (ingredients).
Пример 1. Среди нетоксичных веществ наилучшим и на единицу массы кислорода, и на единицу массы смеси (ракетного топлива) обладает водород. Но его использование в ВРД и ЖРД требует больших объемов баков и низких криогенных температур. Среди нетоксичных и недорогих веществ хорошим тепловыделением обладает ацетилен, к тому же он имеет более высокую температуру сгорания. Однако его использование затруднено из-за особенностей его фазового перехода: при охлаждении он переходит в твердое состояние (при -84,1°С).Example 1. Among non-toxic substances, hydrogen has the best per unit mass of oxygen and per unit mass of the mixture (rocket fuel). But its use in the WFD and LRE requires large volumes of tanks and low cryogenic temperatures. Among non-toxic and inexpensive substances, acetylene has good heat dissipation, moreover, it has a higher combustion temperature. However, its use is difficult due to the peculiarities of its phase transition: upon cooling, it passes into the solid state (at -84.1 ° С).
Для того чтобы использовать ацетилен в ВРД и ЖРД, твердый ацетилен следует растворить в жидком этилене, этане, нитроэтилене, нитроэтане, 1-нитропропане, 2-нитробутане или их смеси.In order to use acetylene in the WFD and LRE, solid acetylene should be dissolved in liquid ethylene, ethane, nitroethylene, nitroethane, 1-nitropropane, 2-nitrobutane or a mixture thereof.
Пример 2. Хорошим тепловыделение на единицу массы окислителя могут обладать вещества, имеющие невысокую теплоту сгорания на единицу собственной массы, например уротропин. Для подачи его в камеру сгорания его следует растворить в гептиловом спирте, гидразине или в другом подходящем растворителе, каким могут быть, возможно, и сжиженные газы, например аммиак (данных о растворимости уротропина в аммиаке нет).Example 2. Good heat dissipation per unit mass of the oxidizing agent may be possessed by substances having a low heat of combustion per unit mass of its own, for example, urotropin. To feed it into the combustion chamber, it should be dissolved in heptyl alcohol, hydrazine, or in another suitable solvent, which may possibly be liquefied gases, such as ammonia (there is no data on the solubility of urotropine in ammonia).
Пример 3. Распространенным горючим для ВРД и ЖРД является керосин. Для повышения плотности горючего в керосине может быть растворен тринитро-м-ксилол.Example 3. A common fuel for the WFD and LRE is kerosene. Trinitro-m-xylene can be dissolved in kerosene to increase the fuel density.
Пример 4. Аммиак как горючее трудновоспламеним и на воздухе не горит. Это связано с особенностями равновесной реакции разложения аммиака на водород и азот: реакция эндотермическая и нужное равновесие достигается при невысоких давлениях и высоких температурах. Для создания нужных условий в газообразном аммиаке следует растворить горючий газ (газы), желательно с высокой температурой горения. Например, ацетилен или ацетилен в смеси с этиленом (см. пример 1).Example 4. Ammonia as fuel is hardly flammable and does not burn in air. This is due to the peculiarities of the equilibrium decomposition of ammonia into hydrogen and nitrogen: the endothermic reaction and the desired equilibrium are achieved at low pressures and high temperatures. To create the necessary conditions in gaseous ammonia, a combustible gas (s) should be dissolved, preferably with a high combustion temperature. For example, acetylene or acetylene mixed with ethylene (see example 1).
Пример 5. Если подача аммиака в камеру сгорания осуществляется в жидком состоянии, то в жидкий аммиак можно добавить растворяющийся в нем жидкий или твердый горючий ингредиент, например индол. Растворимость веществ в жидком аммиаке изучена недостаточно, но возможно в нем удастся растворить жидкие углеводороды, например пропан, или твердые органические вещества, например тринитро-м-ксилол.Example 5. If the supply of ammonia to the combustion chamber is carried out in a liquid state, then a liquid or solid combustible ingredient, for example indole, dissolved in it, can be added to liquid ammonia. The solubility of substances in liquid ammonia is not well understood, but it is possible to dissolve liquid hydrocarbons, such as propane, or solid organic substances, such as trinitro-m-xylene.
Сгорают горючие в примерах 1-3 практически одновременно. В примерах 4, 5 горючие ингредиенты сгорают поэтапно: сначала легковоспламеняющийся ингредиент, затем начинается самоподдерживающаяся реакция разложения и горения аммиака, и затем происходит сгорание получившегося водорода.Combustible combustible in examples 1-3 almost simultaneously. In examples 4 and 5, combustible ingredients are burned out in stages: first, a flammable ingredient, then a self-sustaining decomposition and combustion reaction of ammonia begins, and then the resulting hydrogen is burned.
В примерах 2, 3, 5 использованы неоптимальные добавочные ингредиенты, так как обширных справочных данных о тепловыделении на единицу массы окислителя или смеси нет, а взаимная растворимость от различных веществ недостаточно изучена. Требуются необходимые расчеты и эксперименты.In examples 2, 3, 5, non-optimal additive ingredients were used, since there is no extensive reference data on heat release per unit mass of the oxidizing agent or mixture, and the mutual solubility of various substances has not been adequately studied. Necessary calculations and experiments are required.
Значение изобретений не ограничивается их применением в настоящее время. Появление новых веществ, синтезированных специально для этой цели, может придать изобретению особую актуальность в будущем.The value of inventions is not limited to their current use. The appearance of new substances synthesized specifically for this purpose may give the invention particular relevance in the future.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010109936/05A RU2424279C1 (en) | 2010-03-16 | 2010-03-16 | Fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010109936/05A RU2424279C1 (en) | 2010-03-16 | 2010-03-16 | Fuel |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010153793/04A Division RU2452764C1 (en) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | Fuel (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2424279C1 true RU2424279C1 (en) | 2011-07-20 |
Family
ID=44752495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010109936/05A RU2424279C1 (en) | 2010-03-16 | 2010-03-16 | Fuel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2424279C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486230C1 (en) * | 2012-07-04 | 2013-06-27 | Николай Евгеньевич Староверов | Combustible rocket propellant (versions) and method for preparation thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996012688A1 (en) * | 1994-10-20 | 1996-05-02 | Kunkel, Klaus | Process for operating a reaction-type missile propulsion system and missile propulsion system |
| RU2133367C1 (en) * | 1995-01-31 | 1999-07-20 | Корабельников Александр Тимофеевич | Fuel for liquid rocket engines |
| RU2205863C2 (en) * | 1994-03-02 | 2003-06-10 | Уильям С. ОРР | Fuel composition and a method for creation of precombustion vapors |
| RU2323247C2 (en) * | 2003-08-01 | 2008-04-27 | Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани | Fuel for jet engine, gas turbine, rocket engine and diesel engine |
-
2010
- 2010-03-16 RU RU2010109936/05A patent/RU2424279C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2205863C2 (en) * | 1994-03-02 | 2003-06-10 | Уильям С. ОРР | Fuel composition and a method for creation of precombustion vapors |
| WO1996012688A1 (en) * | 1994-10-20 | 1996-05-02 | Kunkel, Klaus | Process for operating a reaction-type missile propulsion system and missile propulsion system |
| RU2133367C1 (en) * | 1995-01-31 | 1999-07-20 | Корабельников Александр Тимофеевич | Fuel for liquid rocket engines |
| RU2323247C2 (en) * | 2003-08-01 | 2008-04-27 | Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани | Fuel for jet engine, gas turbine, rocket engine and diesel engine |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486230C1 (en) * | 2012-07-04 | 2013-06-27 | Николай Евгеньевич Староверов | Combustible rocket propellant (versions) and method for preparation thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4536262B2 (en) | Dinitramide liquid monopropellant | |
| ES2210771T3 (en) | USE OF A DIMETILETER BASED FUEL AND PROCEDURE TO GENERATE ENERGY IN A DRY AND LOW COMBUSTION SYSTEM. | |
| Mayer et al. | Green propulsion research at TNO the Netherlands | |
| Castaneda et al. | Hypergolic ignition of hydrogen peroxide with various solid fuels | |
| GB1587256A (en) | Method of combustion of fuels and fuel compositions | |
| US11629855B2 (en) | Redesigned burner | |
| EP0016476A2 (en) | A method for improving the combustion of fuels and fuel compositions obtained | |
| US2584803A (en) | Mono-fuel | |
| Evans et al. | Development and testing of SP7 fuel for mars ascent vehicle application | |
| JP2024004144A (en) | Ammonia combustion system and combustion method | |
| Wang et al. | From heart drug to propellant fuels: Designing nitroglycerin-ionic liquid composite as green high-energy hypergolic fluids | |
| CN111173647A (en) | Two-component nitrous oxide engine | |
| RU2424279C1 (en) | Fuel | |
| FR2986229A1 (en) | NEW IONIC MONERGOLS BASED ON N2O FOR SPACE PROPULSION | |
| Benhidjeb-Carayon et al. | Hypergolic ignition and relights of a paraffin-based hybrid grain | |
| WO2013176584A2 (en) | Alternative universal fuel and method for producing same | |
| RU2452764C1 (en) | Fuel (versions) | |
| CN109576012A (en) | A kind of hypergolic fuel and hypergolic propellants | |
| Palmer et al. | Low-Toxicity Reactive Hypergolic Fuels for Use with Hydrogen Peroxide | |
| US2542193A (en) | Thermally stabilized fuel | |
| Türker | Hypergolic systems based on hydrogen peroxide oxidizer | |
| JP7250304B2 (en) | Propellant for gas generator for turbine drive and method for producing the same | |
| RU2547476C2 (en) | Jet propellant (versions) | |
| Chang et al. | Hypergolic solid propellant using NaBH4/KNO3 with paraffin for HTP-based hybrid rockets | |
| WO2011001435A1 (en) | Hypergolic ignition system for gelled rocket propellant |