Каталитическое зажигание происходит в результате действия реагента, ускоряющего реакцию взаимодействия топливных компонентов или их разложение. Этот реагент не изменяется и не расходуется в процессе реакции. Как отмечалось ранее, при добавлении некоторых веществ к компонентам топлива последние приобретают свойства самовоспламеняющихся материалов. Эти реагенты принимают участие в реакции и в связи с этим относятся к химическим добавкам. Следует отметить также, что самовоспламеняющиеся жидкости, по определению, не входят в разряд каталитических соединений, так как принимают участие в химической реакции.
Катализаторы могут быть жидкими и тверд!,тми. Жидкие катализаторы обычно используются в распыленном виде. Жидкость подается под давлением для обеспечения смешения или контакта с соответствующим компонентом. Твердые катализаторы могут иметь вид таблеток, проволочек, сеток и т. д., причем компонент поступает через пакет катализатора.
Самый простой случай каталитического зажигания имеет место при использовании однокомпонентиого топлива с катализатором. В этом случае необходимо лишь обеспечить контакт топлива с катализатором. Примером однокомпонентной топливной системы с жидким катализатором является перекись водорода с перманганатом калия, которая применялась в первых конструкциях ЖРД. Катализатор действует па перекись водорода, вызывая ее разложение с образованием водяного пара и свободного кислорода. Для этой же комбинации было исследовано влияние твердого катализатора. Таблетки из пористого бетона или керамики погружают в раствор перманганата калия, где они находятся до тех пор, пока катализатор не адсорбируется на поверхности пор. Затем таблетки помещают в капсулу, расположенную таким образом, чтобы поток перекиси водорода контактировал с ними. Описанные системы могут использоваться в сочетании с углеводородными горючими. В двухкомпонентном топливе перекись водо — ®*рода — керосин или горючее ИР-1 перекись водорода разлагается при контакте с катализатором и образующийся свободный кислород смешивается с непрерывной струей горючего. Температура продуктов каталитического разложения достаточна, чтобы вызвать плавное воспламенение топливной смеси горючее — кислород. В тех случаях, когда в качестве катализатора применяются металлические элементы (из платины, серебра и т. д.), они используются в виде проволочных сеток или губок. В табл. 2.4 приведены некоторые сочетания топлив и катализаторов. Катализаторы просты, не создают никаких неудобств при эксплуатации
Таблица 2.4
|
И обеспечивают возможность повторного запуска. Применение твердых катализаторов различной формы (пакеты, губки, таблетки и т. д.) максимально упрощает последовательность операций запуска ЖРД. При повторных запусках часто бывает целесообразно использовать жидкий катализатор и систему наддува. Хотя твердый катализатор, казалось бы, более прост в эксплуатации, нередко высокие температуры в камере сгорания вызывают повреждение пакета катализатора.