Ракетне паливо: різновиди та склад
Тверде ракетне паливо являє собою тверду речовину (суміш речовин), яке здатне горіти без повітря і при цьому виділяти багато газоподібних сполук, розігрітих до високої температури. Такі склади використовують для створення реактивної тяги в двигунах ракет.
Ракетне паливо використовується як джерело енергії для ракетних двигунів. Крім твердого пального, існують ще гелевидні, рідкі та гібридні аналоги. У кожного різновиду пального є свої переваги і недоліки. Рідкі палива бувають однокомпонентними і двокомпонентними (пальне + окислювач). Гелевидні палива являють собою склади, загущені до стану гелю за допомогою органічних кислот. Гібридні палива - це системи, які включають в себе тверде пальне і рідкий окислювач.
Перші різновиди ракетного пального були саме твердими. В якості робочої речовини застосовувався порох і його аналоги, які використовувалися у військовій справі і для створення феєрверків. Зараз ці сполуки застосовуються лише для виготовлення невеликих модельних ракет, як ракетне паливо. Склад дозволяє запускати невеликі (до 0,5 м) ракети на кілька сотень метрів у висоту. Двигуном в них виступає маленький циліндр. Він начинений твердої горючою сумішшю, яка підпалюється розпеченим дротом і горить всього кілька секунд.
Ракетне паливо твердого типу найчастіше складається з окислювача, пального і каталізатора, що дозволяє підтримувати стійке горіння після займання складу. У початковому стані дані матеріали порошкоподібні. Щоб зробити з них ракетне паливо, необхідно створити щільну і однорідну суміш, яка буде горіти довго, рівно і безперервно. У твердопаливних двигунах ракет використовуються: нітрат калію як окислювач, деревне вугілля (Вуглець), як пальне, і сірка, як каталізатор. Це склад чорного пороху. Другий комбінацією матеріалів, які застосовуються, як ракетне паливо є: бертолетова сіль, алюмінієва або магнієва пудра і хлорат натрію. Даний склад називають ще білим порохом. Тверді горючі наповнювачі для військових ракет підрозділяються на баллиститного (нітрогліцеринові спресовані пороху) і сумішеві, які застосовують у формі канальних шашок.
Твердопаливний ракетний двигун працює таким чином. Після запалення паливо починає горіти із заданою швидкістю, викидаючи через сопло гаряче газоподібна речовина, що забезпечує тягу. Пальне в двигуні горить, поки не скінчиться. Тому зупинити процес і вимкнути двигун неможливо, поки наповнювач не згорить до кінця. Це один із серйозних мінусів твердопаливних двигунів, в порівнянні з іншими аналогами. Однак у справжніх космічних балістичних носіях твердопаливні матеріали застосовуються тільки на початковому етапі польоту. На наступних етапах використовуються інші типи ракетного пального, тому недоліки твердопаливних складів істотної проблеми не представляють.