Pitanje:
Ispušni proizvodi hipergoličnih pogonskih goriva
Heopps
2018-06-05 00:52:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Na videozapisima pristajanja Sojuza na ISS možemo vidjeti ispuh iz upravljačkih motora (ako je pozadina dovoljno tamna). Na primjer ovdje

Soyuz TMA-19M pristao je na ISS 15. prosinca 2015. Ispušni pramen zaokružen je na snimci zaslona:

enter image description here

Udžbenička kemijska formula reakcije NDMH i dušikova tetroksida je:

H2NN (CH3) 2 + 2 * N2O4 -> 2 * CO2 + 3 * N2 + 4 * H2O

Moje pitanje je:

Kako se stvaraju vidljivi kristali leda u ispuhu? Molekule ispušnih proizvoda trebale bi biti prevruće i prebrzo se kretati ... Ili se u reakciji pojavljuju neki drugi proizvodi?

Također se pitam o kontaminaciji svemirskih letjelica hipergoličnim ispušnim proizvodima. Teleskop Hubble nema reakcijske motore zbog ove zabrinutosti. ISS ima ograničenja za upotrebu reakcijskih motora u neposrednoj blizini. Ali ako su ispušni proizvodi dušik, ugljični dioksid i voda - mogu li uzrokovati dugotrajnu kontaminaciju, a ne samo zaleđivanje? Ili mogu reagirati s metalima zbog velike brzine?


UREDITI

Pročitao sam "Raketni pogonski elementi" Suttona i Biblarza (google "raketa" pogonski elementi pdf "). Mnogo zanimljivih informacija, uključujući poglavlje 18 o ispušnim perjanicama. Ali ne toliko zbog mog pitanja .. O kontaminaciji svemirskih letjelica u knjizi se spominje samo "pronađeni su hidrazin nitrat i drugi materijali".

Dakle, da preformuliramo pitanje:

  • Koji su vidljivi produkti ispušnih plinova reakcijskih motora na videozapisu? Pretpostavljam da bi trebali biti u čvrstoj ili tekućoj fazi, jer plin ne može raspršiti ni jedno svjetlo.

UREDI 2

Sažeti neke točke u samoodgovoru

* Na videozapisima pristajanja Sojuza na ISS možemo vidjeti ... *. Možete li dodati vezu na jedan od ovih videozapisa?
Da, bilo bi korisno dodati vezu na primjer videozapisa. Također nema razloga očekivati ​​da su kemijske reakcije 100% potpune, mogli bi biti i nepotpuni produkti reakcije, čak i tragovi nereagiranog materijala. Također, stvari ne ostaju "vruće" jer se \ dugo šire i zrače u vakuumu prostora.
Prekrasan video!
1) Tko je rekao da su to kristali leda? 2) Pucanje potiskivača, posebno takva kratka podrigivanja, često ostavljaju priličnu količinu neizgorenog pogonskog goriva koje može kontaminirati površine ISS-a, posebno kada se na njemu ispeče UV svjetlost od sunca. Ograničenja paljenja motora u blizini ISS-a također su posljedica opterećenja perjanice i mehaničkih oštećenja od kapljica pogonskog goriva.
Nešto na umu: mislite li da je izgaranje raketa savršeno? Savršeno miješanje tako da reagira svaki djelić obje kemikalije?
Pogledajte ovaj NASA-in [rad] (https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20150010422.pdf) o dvopropelerskim potisnicima s kapljicama velike brzine neizgorjelog i djelomično izgorjelog pogonskog goriva.
@Uwe - Hvala puno! To je nešto što tražim!
@Uwe razmatra objavljivanje odgovora na temelju toga? Veze se mogu prekinuti, a komentari se trebaju smatrati privremenima. Kratki odgovor koji sažima točke na vašoj poveznici bio bi sjajan!
@Heopps: Jeste li pročitali [Paljenje!] (Https://library.sciencemadness.org/library/books/ignition.pdf)? Znali biste koliko vrijede ove formule za reakciju iz udžbenika. Stranica 91, zadnji odlomak.
Tri odgovori:
Heopps
2018-06-09 13:16:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pa, nakon korisnih komentara i nekih istraživanja mogu sažeti:

Kemijska reakcija bipropelantnog hipergoličnog goriva složenija je:

1) Postoji više produkata reakcije

2) Neki dio goriva ostaje neizgoren

U ovoj poveznici @Uwe navedeno je da ispušni plamen sadrži mikrokapljice neizgorenog pogonskog goriva, veličine do nekoliko mikrometara. Citat:

Predviđa se da masa zagađivača bude manja od 2% ukupnog goriva

U ovom radu formula hipergoličnog proizvodi za sagorijevanje bipropelanta daju se kao:

4a * CH3N2H3 + 5 * N2O4 -> np1 * CO2 + np2 * H2O + np3 * O2 + np4 * N2 + np5 * NO + np6 * CO + np7 * OH + np8 * H2 + np9 * O + np10 * H + np11 * N + np12 * NO2 + np13 * H2O2 + np14 * HO2 + np15 * HNO

gdje su a, np1-np15 koeficijenti koje treba pronaći .Ali tamo se ne uzima u obzir neizgoreno gorivo.

U ovom pdf-u date su osnove udara olova. Ima sliku neizgorenih kapljica pogonskog goriva unutar mlaznice motora : enter image description here Također zanimljiv detalj - ispušni plamen u vakuumu ima "povratni tok", pa se mali dio širi suprotnog smjera i to treba uzeti u obzir kao onečišćivač: enter image description here

U nedavnom (8. lipnja 2018.) videozapisu Soyuz MS-09 koji pristaje na ISS ne mogu se nalaziti samo perjanice viđene, ali i čestice leda male brzine (početak u 6.15)

Pretpostavljam da su čestice smrznute kapljice ispred mlaznice motora.

Rekao bih da je pitanje djelomično odgovoreno . No, jedno sam potpuno zaboravio:

Prva faza rakete Falcon-9 ima potisnike dušika . Dakle, perjanice od njih trebale bi sadržavati samo dušik. Ali na videozapisima vidimo perjanice potisnika dušika! Dakle, moj početni prijedlog da plinovi poput dušika stvaraju kristale leda u ispušnom sloju je točan. Ali pitam se - kako se to događa?

Ovo se pitanje bavi time. Tamo su linkovi zanimljivi, ali mislim da nisu u potpunosti relevantni. Dušik je u plinovitoj fazi kada izlazi iz mlaznice (dušikova potisnica ili hipergolični potisnik). Dakle, prilično je "sukladno" da plin koji se širi u vakuumu stvara kristale leda. Plin bi se "trebao" samo još više širiti u vakuumu, a ne kondenzirati se.

U ovom trenutku nisam mogao pronaći bilo kakvu referencu o fizici ovog procesa. Ako bi itko to mogao objasniti, na pitanje bi se u potpunosti odgovorilo.

Na Zemlji se komprimirani dušik može ukapliti širenjem. To bi trebalo biti moguće i u svemiru. Ako je temperatura vrlo niska, možete dobiti čvrsti dušik. LOX za raketne motore izrađuje se komprimiranjem zraka, ukapčavanjem širenjem i odvajanjem destilacijom. Bez tog postupka ne bi bilo kriogenih pogonskih goriva.
Victor777
2020-01-07 01:55:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Svijetle čestice koje vidite kako lete iz mlaznice Souyz dijelovi su "omotača mlaznice". Riječ je o nekako keramičkom premazu mlaznice. Količina premaza izračunata je za rad mlaznice. Postepeno se troši tijekom vremena posluživanja mlaznice.

Dobrodošli u svemir! Imate li referencu za potkrepljivanje svoje tvrdnje?
imallett
2018-06-09 05:05:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ukratko, odgovor je da na početku, a posebno na kraju paljenja RCS potisnika, postoje oblaci neizgorenih reaktanata. Izvor (za shuttle, koji ima vrlo sličnu kemiju):

U raspravi s NASA-inim svemirskim inženjerom upoznatim sa sustavom upravljanja reakcijom svemirskog shuttle-a, naučio sam da potisnici nikada ne stvaraju svjetlost dok rade, već uvijek emitiraju mali oblak neizgorenog pogonskog goriva neposredno prije pucanja potisnika i mnogo veći oblak neposredno nakon isključivanja potisnika.

[...]

Kada su ventili zatvoreni da bi potiskivač potisnuli, male količine pogonskog goriva zarobljavaju se u cijevima između ventila i komore za izgaranje. [... U] vakuumu prostora, "mikroskopski snijeg" također nastaje nakon zaustavljanja, baš kao i prilikom pokretanja. Ali [, u ovom slučaju] volumen driblinga je dovoljno velik da se stvoreni snijeg može vidjeti kao bijelu perjanicu na reflektiranoj sunčevoj svjetlosti. Potpuno je nevidljiv bez vanjskog izvora osvjetljenja.


Napomena: postoji nekoliko alternativnih teorija s kojima sam se susreo i koje, iako naizgled manje vjerojatne, još uvijek mogu biti barem pridonijeti učinku. Vidio sam (manje vjerodostojne) izvore koji sugeriraju da se prvo ubrizgava gorivo ili oksidans (vjerojatno iz sigurnosnih razloga), što dovodi do nepotrošenog pogonskog goriva / oksidansa, te da je kod dužih opeklina s OMS-om perjanica nevidljiva. Također, uz vodeni led bio bi prisutan i CO₂ led.

Hm, vaš izvor je web stranica pod nazivom "živi mjesec" koja tvrdi da ima slike zgrada na Mjesecu itd. To je rubna web stranica i nepouzdan izvor.
@OrganicMarble Ok, pošteno, to je bio jedini članak koji sam preletio s web stranice, a korijenska domena uistinu izgleda prilično zabavno (ovo sam objašnjenje vidio i na nekoliko drugih mjesta, ali činilo se da je ovo možda izvorni izvor). Tvrdim da objašnjenje ipak ima smisla.


Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 4.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...