Википедия

Нафтил

(перенаправлено с «РГ-1»)
См. также: Керосин § Ракетное топливо и Ракетное топливо

«Нафтил» (РГ-1) — тип советского и российского углеводородного горючего для ракетных двигателей, получаемый из продуктов нефтепереработки. Применяется на российских ракетах-носителях, использующих в качестве окислителя жидкий кислород.

Свойства править

«Нафтил» РГ-1 — бесцветная жидкость с запахом очищенного керосина[1][2]. Как и другие разновидности горючих на основе керосина, «нафтил» коррозионно не активен, не создаёт ограничений по применению конструкционных материалов в работающих на нём двигателях. Он относится к 4-му (низшему) классу опасности, концентрации его паров при нормальных условиях не наносят вред здоровью человека[3].

Брутто-формула горючего РГ-1 «нафтил» С12,79Н24,52 . Объёмная доля содержащихся в нём различных углеводородов:

В состав горючего вводятся также антиокислительные присадки, предотвращающие образование отложений в двигателе[4]. Также могут содержаться полимерные присадки, уменьшающие гидравлические потери в турбонасосном агрегате двигателя, что позволяет увеличить его тягу[5] . Требования к свойствам определяются ТУ 38-001244-81. Теплотворная способность «нафтила» РГ-1 — 43000 кДж/кг, плотность — 0,833 г/см³[6].

История и применение править

На первых советских ракетах, использующих топливную пару «керосин-жидкий кислород» (Р-7, Р-9),в качестве горючего использовалось доступное топливо Т-1 (авиационный керосин), уже применявшееся в реактивной авиации. В составе Т-1 допускалось высокое содержание ароматических соединений и наличие олефинов, которые при нагреве в ракетном двигателе до высоких температур образовывали смолистые отложения, препятствующие протеканию горючего через каналы охлаждения[7]. При создании ракеты ГР-1, двигатели которой должны были работать в более напряжённых, чем у предыдущих ракет, температурных условиях, была принята спецификация на углеводородное горючее РГ-1 «нафтил». Оно обладало более высокой температурной стабильностью и более жёсткими требованиями к составу, включающему существенно меньшее содержание ароматических соединений при практически полном отсутствии олефинов[4][8][9]. Согласно некоторым источникам, первоначально термостабильное горючее РГ-1 «нафтил» было разработано для создававшегося в 1960-е годы, но не пошедшего в серийное производство стратегического бомбардировщика Т-4[10].

Горючее РГ-1 «нафтил» использовалось в советских, а потом российских ракетных двигателях с конца 1960-х годов:

В 1970-е годы рассматривался перевод на РГ-1 и первых двух ступеней ракеты-носителя «Союз-У», использовавших горючее марки Т-1, с целью унификации используемого в различных двигателях горючего и увеличения удельного импульса. Испытания показали, что увеличения удельного импульса при переходе на РГ-1 не наблюдается, после чего работы были прекращены[16].

Из-за истощения Анастасиевско-Троицкого месторождения, из нефти которого производилось горючее Т-1, в 2000-х годах было принято решение о переводе первых двух ступеней носителей семейства «Союз-2» с Т-1 на «нафтил» РГ-1, который производится переработкой нефти различных месторождений[3][17]. Единственным производителем нафтила является Ангарская нефтехимическая компания, входящая в структуру Роснефти[18].

Испытания двигателей РД-107 и РД-108 на «нафтиле» прошли в 2019 году, после чего начались работы по переводу на нафтил первых ступеней ракет «Союз-2»[19][20]. В октябре 2022 года был произведен первый запуск ракеты-носителя «Союз-2.1б», все три ступени которой работали на «нафтиле» РГ-1[21][22].

Сравнение с другими ракетными горючими править

По сравнению с другим распространённым ракетным горючим — «гептилом» (НДМГ), относящимся к 1-му классу опасности, «нафтил» РГ-1 аналогично другим горючим на основе керосина практически не токсичен, существенно более безопасен в обращении и представляет гораздо меньшую угрозу для окружающий среды в случае утечек и разливов. В то же время на разгонных блоках космических ракет применение самовоспламеняющегося и стабильного в широком диапазоне температур высококипящего топлива[a] на основе гептила и его аналогов часто оказывается предпочтительнее криогенного топлива «керосин-жидкий кислород»[2].

Жидкий водород, используемый в паре с жидким кислородом, позволяет получить максимальную среди доступных ракетных горючих эффективность (удельный импульс) и по этому показателю значительно превосходит топливо на основе углеводородных горючих, в том числе «нафтил» РГ-1. Но жидкий водород сложен в обращении и имеет во много раз меньшую плотность, что требует создания крупных топливных баков, усложняет и утяжеляет конструкцию ракеты, уменьшая её массовое совершенство[b]. В мировой практике жидкий водород используется в основном на верхних ступенях ракет-носителей тяжёлого класса[25].

Другие углеводородные горючие, получаемые из продуктов нефтепереработки (керосины), близки к «нафтилу» РГ-1 по основным свойствам. От использовавшегося в советской и российской космической технике горючего марки Т-1 нафтил отличается существенно меньшим содержанием фракций, способствующих отложению в двигателе нагара, и несколько большей плотностью (0,833 г/см³ против 0,8 г/см³ у Т-1), что позволяет залить в баки ракеты-носителя больше горючего (примерно на 1300 кг больше для двух первых ступеней «Союз-2.1б» при общей массе топлива в них около 72000 кг) и тем несколько увеличить полезную нагрузку носителя[17]. Приращение теплотворной способности горючего и удельного импульса двигателей при переходе с Т-1 на нафтил незначительно[6].

В ракетной технике США с конца 1950-х годов используется углеводородное горючее типа RP-1, спецификации на которое близки к «нафтилу» РГ-1. RP-1 имеет более низкую плотность (0,81 г/см³), чем РГ-1 и допускает несколько большее содержание ароматических соединений (до 5 %) и присутствие олефинов (менее 1 %)[26].

Заметное (более 1-2 %) увеличение удельного импульса двигателей, работающих на углеводородном горючем, и увеличение полезной нагрузки, выводимой ракетами-носителями, возможно при переходе на синтетические горючие, такие как[6]:

Производство дорогостоящего синтина было прекращено в 1996 году вместе с запусками «Союз-У2», причём для устойчивой работы на нём двигатели приходилось специально отбирать. Возобновление и развёртывание промышленного производства этих синтетических горючих, относящихся к 3-му классу опасности, потребует в современных условиях решения проблемы их соответствия действующим экологическим нормам. Возможно также увеличение эффективности существующих «керосиново-кислородных» ракетных двигателей за счёт перехода на некоторые из перспективных энергоемких авиационных горючих[6][27].

Комментарии править

  1. ↑ Высококипящие топлива — ракетные топлива, оба компонента которых (горючее и окислитель) могут храниться и использоваться при температуре выше 298 К (24,85 °C)[23]
  2. ↑ Число Циолковского — отношение массы рабочего запаса топлива к конечной массе ракеты[24].

Примечания править

  1. ↑ Космодром Восточный готовится к первому пуску ракеты полностью на нафтиле. ЦЭНКИ.
  2. ↑ 1 2 3 Экология должна быть одной из основ в деятельности космодромов. РИА Новости. Дата обращения: 23 октября 2022. Архивировано 23 октября 2022 года.
  3. ↑ 1 2 С.Н. Козлов, А.В. Литвинов, Л.Д. Ленкина. Ракетоносители. Ракетные топлива // Химические ракетные топлива. — Бийск: Алтайский государственный технологический университет, 2018.
  4. ↑ 1 2 Горючее Нафтил // Энергоемкие горючие для авиационных и ракетных двигателей / под ред. Яновского Л.С.. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. — С. 25.
  5. ↑ Чванов В.К., Фатуев И.Ю., Гапонов В.Д., Стернин Л.Е. Улучшение характеристик ракет-носителей при добавлении к топливу высокомолекулярных присадок // Двигатель : Научно-технический журнал. — ЦИАМ, 2005. — № 6.
  6. ↑ 1 2 3 4 Аверьков И. С., Демская И. А., Катков Р. Э. и др. Анализ энергетических возможностей составных углеводородных горючих для кислородных двигателей космических ракетных ступеней // Космическая техника и технологии : журнал. — 2017. — № 4. — С. 48—50. Архивировано 4 января 2022 года.
  7. ↑ Горючее Т-1 // Энергоемкие горючие для авиационных и ракетных двигателей / под ред. Яновского Л.С.. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. — С. 18.
  8. ↑ Глобальная ракета ГР-1 // Приоритетные достижения РКК «Энергия» имени С. П. Королева в ракетной технике и мировой космонавтике. — РКК «Энергия», 1996.
  9. ↑ И. Афанасьев, Д. Воронцов. Парадная ракета // Новости космонавтики : журнал. — 2009. — № 8.
  10. ↑ В. Агеев, В. Яковлев. Стотонный убийца авианосцев (сверхзвуковой бомбардировщик Т-4) // Крылья Родины : журнал. — 1992. — № 2.
  11. ↑ Двигатели. ЖРД 11Д58М. РКК «Энергия». Дата обращения: 24 октября 2022. Архивировано 29 декабря 2021 года.
  12. ↑ 1 2 И. Афанасьев, Д. Воронцов. Двигатели КБХА // Взлёт : журнал. — 2008. — № 4.
  13. ↑ Первая ступень ракеты-носителя "Энергия". buran.ru. Дата обращения: 21 апреля 2023. Архивировано 27 августа 2023 года.
  14. ↑ Б. И.Губанов. Прежде всего - о двигателе первой ступени РД-170 // Триумф и трагедия "Энергии". — Нижний Новгород: НИЭР, 1998. — Т. 3.
  15. ↑ А. Б. Железняков. 100 лучших ракет СССР и России. — М.: Яуза, 2016. — С. 25—26, 49, 52.
  16. ↑ Д.Г. Кравченко, Ю.В. Анискевич, А.М. Лабанова. Модернизации РД-107 // Устройство двигателя РД-107. — СПб.: БГТУ «Военмех», 2018. — С. 25.
  17. ↑ 1 2 Характеристики космического ракетного комплекса «Союз-2» при использовании в ракете-носителе «Союз-2» горючего «нафтил». — РКЦ «Прогресс», 2021. — С. 11, 26—28.
  18. ↑ «Роснефть» - единственный поставщик ракетного топлива «нафтил» для «Роскосмоса». Роснефть. Дата обращения: 23 октября 2022. Архивировано 26 октября 2022 года.
  19. ↑ Первые двигатели на нафтиле для ракет "Союз-2" прошли испытания. ТАСС. Дата обращения: 23 октября 2022. Архивировано 23 октября 2022 года.
  20. ↑ Стартовый комплекс "Союза" на Восточном переведут на новое топливо. РИА Новости. Дата обращения: 30 октября 2022. Архивировано 29 июня 2021 года.
  21. ↑ Испытания подтвердили готовность Восточного к первому пуску «Союза» полностью на нафтиле. tass.ru. Дата обращения: 23 октября 2022. Архивировано 22 октября 2022 года.
  22. ↑ А. Чижевский. С нафтилом и первым спутником программы Сфера. neftegaz.ru. Дата обращения: 23 октября 2022. Архивировано 23 октября 2022 года.
  23. ↑ Ракетное топливо (РТ). Энциклопедия РВСН. Минобороны России. Дата обращения: 11 июня 2021. Архивировано 11 июня 2021 года.
  24. ↑ Циолковского число // Космонавтика: Энциклопедия / Гл. ред. В. П. Глушко; Редколлегия: В. П. Бармин, К. Д. Бушуев, В. С. Верещетин и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1985. — С. 437.
  25. ↑ И. Афанасьев. «Водородный клуб» // Крылья Родины : журнал. — 1992. — № 11,12.
  26. ↑ Clark John D. Lox and Flox and Cryogenics in General // Ignition! An informal history of liquid rocket propellants (англ.). — New Brunswick, New Jersey: Rutgers University Press, 1972. — P. 105. — ISBN 0-8135-0725-1.
  27. ↑ В. Азов, Д. Воронцов. Последний бой углеводородов? // Новости космонавтики : журнал. — 2008. — № 2. — С. 44—46. Архивировано 19 января 2012 года.
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Нафтил&oldid=133442404