دانشگاه آزاد اسالمیواحد تهران جنوب

دانشکده فنی و مهندسی

”M.Scسمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “مهندسی شیمی-فرآیند

عنوان:پيشرانه هاي موشكي مايع ، ژل و هيبريد

استاد راهنما:

نگارش:

1389آذر

ا

فهرست مطالب ش�����مارهعنوان مطالب

صفحه

1چکیدهب

2مقدمه5فصل اول( پيشرانهاي مايع

5تاریخچه پیشرا نه های مایع( 1-16انواع پیشرانه ها ی مایع( 1-28دسته بندی پیشرانه های مایع( 1-38معایب پیشرانه های مایع( 1-410مزایای پیشرانه های مایع( 1-514انواع سوخت های مایع معرفی( 1-614معرفی انواع اکسنده های مایع( 1-7 پارامترهای اساسی و معیار های مهم درارزیابی پیشرا نه( 1-8

های مایع14

14معرفی برترین سوخت ها ی مایع( 1-915معرفی برترین سوخت ها ی مایع( 1-1017معرفی برترین اکسنده های مایع( 1-1118روند توسعه پیشرانه های مایع در سیستم های موشکی( 1-12

19فصل دوم( پيشرانهاي ژل26ژل چیست( 2-1 مزایا و معایب های پیشرانه های ژ ل درمقایسه با( 2-2

پیشرانه های مایع وجامد30

31تاریخچه پیشرانه های ژل( 2-331 رئولوژی پیشرانه ژل(2-431شیمی ژل( 2-532(رئومتری)سیال سنجی( 2-634ژلنت ها( 2-739جریان پیشرا نه های ژل( 2-841پارامتر های مهم در ارز یابی پیشرانه های ژل( 2-9

فهرست مطالب ش�����مارهعنوان مطالب

صفحه

41مهمترین پیشرانه های ژل( 2-1041مهمترین اکسید کنند های ژل( 2-1143مهمترین ژل کننده ها( 2-12

44پیشرانه های هیبریدیفصل سوم( 45خط سیر توسعه پیشرا نهای هیبریدی( 3-146تریبریدها( 3-2

ج

مزایاومع��ایب سیس��تم ه��ای هیبری��دی در مقایس��ه باس��ایر(�� 3-3پیشرا نه ها

49

61فصل چهارم( نتیجه گیری64مراجع التین

فهرست جدول ها ش�����مارهعنوان مطالب

صفحه

41: خواص فیزیکی نمونه نفتی2-143: نتایج حاصل از سه آزمایش2-2

د

فهرست شکل ها ش�����مارهعنوان مطالب

صفحه

7 : عنصر هندسی1-19 : محاسبه ضریب خود نفوذی با استفاده از نمودار1-2Solvent-Heavy oil15 : سیستم 2-1Visual cell18 : نمایی از 2-219 : نمایی از سل حجم ثابت دکتر ریاضی2-3320 : پارامترهای مربوط به شکل 2-426 : تغییرات فشار بر حسب زمان2-5 درج��ه8/37 : تغ��یرات ارتف��اع بی بع��د م��ایع ب��ا زم��ان در دم��ای2-6

سانتی گراد27

28درجه سانتی گراد8/37 : تغییرات فشار بی بعد درحجم ثابت در2-7 درج��ه س��انتی گ��راد8/37 : ضریب نفوذ سیستم متان- پنت��ان در2-8

برای فاز گاز ومایع29

: مقایسه ضریب نف��وذ ماس��به ش��ده از روش ریاض��ی ب��ا س��ار2-9روش ها

29

Zhang31 : شرایط استفاده شده در روش 2-1034 زمان برای سیستم نفت- دی اکسید کربن– : داده های فشار 2-1135 زمان برای سیستم نفت- متان– : داده های فشار 2-1236 : داده های فشار- زمان برای سیس��تم مت��ان-نفت در ص��فحه2-13

ه

نیمه لگاریتمی : داده های فشار- زمان برای سیستم دی اکسید ک��ربن -نفت2-14

در صفحه نیمه لگاریتمی36

: ضریب نفوذ سیستم نفت- دی اکسید ک��ربن در فش��ارهای15-�� 2تعادلی مختلف

37

: ض��ریب نف��وذ سیس��تم نفت- مت��ان در فش��ارهای تع��ادلی16-�� 2مختلف

37

38 : : روش عددی سیستم دی اکسید کربن- نفت2-1738 : رسم داده های روش عددی سیستم متان- نفت2-1839 : مقایسه نتایج این روش با دیگر تحقیقات2-19Blind Cell41 : نمایی از یک 2-2042 : فشار بر حسب زمان2-2142 : نمایش داده ها در صفحه نیمه لگاریتمی2-2247 مگاپاسکال8 : نتایج آزمایشگاهی در مشار 2-23

و

چکیده ،ی��ک مخل��وط ش��یمیایی اس��ت ک��ه ش��امل س��وخت )احی��ا1منظ��وراز پیش��رانه ها

از جمل��ه )م��ایع،ژل،هیبری��د( ب��ه عن��وانشونده( و اکسنده میباشد، پیش��را ن��ه ها یاد می شوند و عموما پیشرا ن��ه ه��ا را ب��ه همین ن��ام می2پیشرانه های دوجزیی

تلقی می شوند.3شناسند و از این رو کمتر به نام پیشرا نه های تک جزیی از اين رو در دهه هاي اخير ،محققان س��عي نمودن��د ك��ه معروف��ترين و پيش��رفته ترين پيشرانه هاي مايع و ژل و هيبريد را در زمينه پيشرانش هاي موشكي ارائه دهند كه شامل: خانواده آزيدها و آمينها و هيدازين ها بصورت مايع ،ژل و هيبري��د

مي باشند.

مقدمه1-Propellants2 -bi propellant3 -Mono propellant

1

،ی��ک مخل��وط ش��یمیایی اس��ت ک�ه ش��امل س��وخت )احی��ا 1 هاپیش��رانهمنظ��وراز ب��ه عن��وان)م��ایع،ژل،هیبری��د( از جمل��ه شونده( و اکسنده میباشد، پیش��را ن��ه ها

یاد می شوند و عموما پیشرا ن��ه ه��ا را ب��ه همین ن��ام می2های دوجزییپیشرانه تلقی می شوند.3شناسند و از این رو کمتر به نام پیشرا نه های تک جزیی

( گرفت��ه ش��دهPROPEL)(، ازریشه ای PROPELLANTقابل ذکر است که لغت )و به معنای حرکت دادن شی ءمی باشد.

به دلیل طبیعی بودن ش��ان ،م��اده ه��ای ی موشکی )مایع،ژل،هیبرید(پیشرا نه ها . در بین پیش��را ن��هپر انرژی هستندکه این عامل آنها را مخاطره آمیز می س��ازد

است که این ام��ر ب��د دسته مهمی از پیشرانه های موشکی پیشرا نهای مایعها ، لیل ویژگیهایی ، نظ��یر :ایمپ��ا لس وی�ژه ب�اال ،ق��ابلیت خ�اموش ک��ردن و روش��ن

امک��ان س��رد ک��ردن محفظ��هکردن های مک��رر موت��ور وامک��ان تغی��یر تراس��ت ، احتراق توسط پیشرا ن��ه و....، می باش��د ک��ه هن��وز موش��کهای م��ایع س��وز در پروژه های موشکی و حمل ماهواره ،در بین سیس��تم ه��ای موش��کی ح��رف اول

می زند. میلی�ون پون�د1شایان ذکر است که محرک�ۀv راکت پیش�رانه ه�ای م�ایع در ح�دود

نیرو تولید می کنند وبه همین خاطر موتورپیشرانه ه��ای م��ایع نس��بت ب��ه موت��ور ر سیس��تمموت��وپیشرانه های جامد به مراتب دارای ق��درت بیش��تری اس��ت.ولی

های مایع سوز نسبت به موتور موشکهای سوخت جامد پیچید گی ه��ای بیش��تری دارد ولذا هزینه تمام ش��ده ب��رای س��اخت سیس��تم م��ایع س��وز معم��وال بیش��تر از

سیستم های با سوخت جامد است. زم��انی ک��هبرای موتور ه��ای راکت می باش��ند.4،سیالهای عاملیمایع پیشرا نهای

5میسوزند ،تولید نیروی پیشران) تراستپیشرا نهادر محفظه احتراق راکت این کنند و بعد ازآن گازهای داغی البته باسرعت بس��یار زی��اد از دماغ��ۀv انته��اییمی (

)نازل( موشک خارج می شود. سال گذشته،محققان برای اس��تفاده از پیش��را ن��ه ه��ا الگ��و ومعی��ار80قریب به

خاصی را نداشتند،واز این رو ازآنها به طور گسترده در دامن��ه وس��یعی از زمین��ه استفاده می کردند.بطور مثال بعد از دهه ها تجرب��ه عملیفضاییهای نظامی و

)دو گان�ه(ب�رای پیش�را نش6در سالهای بسیارپیشین ،یک ترکیب پیش�رانه دوجین عل��وم فض��ایی ب��ودهمحققانموتورراکت بوجو دآمد که در آن سالها مورد توجه

1-Propellants2 -bi propellant3 -Mono propellant4 - Working Fluid5-Trust56 -Dozen

67-2

( که جزء اکسنده ه��ا2واسید نیتریک قرمز دود کننده1اسید نیتریک است .مانند: ) )ت��ترا اکس��ید نظ��یرجدی��د را ب��ه اکس��نده ه��ای ج��ای خودش��انمی باشند بعد ه��ا

،می ت�وان گفت ک�ه بعض�ی از( دادن�د وهم چ�نین 4، پر اکسید هی�دروژن3نیتروژن امروزه از آنها در عرصه کارهای نظامی ودفاعی اس��تفاده نمی ش��ودسوخت ها

سوخت های جای خودشان را به تولوئن ،که آنها از این رو گازوییل،به مانند:اتر/دادند. 5دی متیل هیدرازین نا متقارن، (RP-1نظیر) جدید

، یک رابطه و یا هما هنگی خاصی بین کیفیتپیشرا نه ها در همه علی رغم اینکه خوب و کیفیت بد آنها وجود دارد ، این امر باعث می شود که این موادشیمیایی

ب��رای اس��تفاده از ه��ربه این دلی��ل ام��روزه دانش��مندان ازهمدیگر متمایز شوند. پیش��رانه مح��دویت ه��ا و معیاره��ای را در نظ��ر گرفت��ه و م��ورد تس��ت ه��ای

را کش��ف کنن��د ت��ا بیش��ترین پیشرانه آزمایشگاهی قرار داده اند تا مناسب ترین پیش�رانه ه�ای برت�ر ک�ه مهم�ترین پ�ارامتر در ارزی�ابی ه�ای (ISP) 6ایمپالس ویژه

است را داشته باشند. ( انج��ام1933ت��ا 1965بیشتر ین ارزیابی ه��ا توس��ط محقق��ان در بین س��الهای )

( ن�وع پیش�را ن�ه ه�ای2000تا1800، درکلی��ه کش�ور ه�ا )شده اند به ط�وری که ن��وع300مختل��ف تحت بررس��ی ه��ای آزمایش��گاهی ق��رار گرفت��ه ان��دوبیش از

ترکیب پیشرا نها دو گان��ه در محفظ�ه ه�ای تراس��ت کوچ�ک تس�ت ش��ده ان��د.ب�ه ط��وری ک��ه درکش��ور ه��ایی مانن��د: ش��وروی ،ک��ه تع��داد ن��امعلومی از آنه��ا بین

ن��وع پیش��رانه بین1300( بدست آمدند ودرآمریک��ا تقریب��ا 1970تا1945سالهای)( شنا خته شده بودند.1970تا 1936سال های )

برای سا بقۀv پیشرانه های خود مش��تعل این ط��ور می ت��وان گفت،ک��ه درس��ال1936 vکلمۀHypergolicبرای س��وخت خ��ود مش��تعل،توس��ط ی��ک محق��ق آلم��انی

Dr.Noeggerath پیشرانه های خود مشتعل ارائه شد واینکه تاکنون تعدادی زیادی ( م��ورد بررس��ی و اس��تفاده1970تا1933در کشور ه��ای مختل��ف از س��الهای )

قرار گرفته اند. پیشرا نه ها و دسته بندی آنها ش��رح در این سمینار سعی شده است که انواع

واینکه انواع اکسنده هاو سوخت های م��ایع را مع��رفی ک��رده و هم چ��نینداده شود خاصیت های شیمیایی و فیزیکی آنها ونکته آخر پارامتر ه��ای اس��ا س��ی و کلی��دی در تحلیل مناسبترین پیشرا نها وروند توسعه این گونه موادش��یمیایی را م��ورد تحلی��ل و

بررسی قرار دهیم

18-IRFNA29 -

310-411- ( UDMH)512-Specific Impulse6

3

فصل اول

پیشرا نه های مایعفصل اول : تاریخچه پیشرا نه های مایع- 1-1

4

سابقه ی پیشرانه های مایع وتکنولوژی راکت این نوع پیش��رانه ه��ا ، ب��ه س��ومین یک معلم روسی ب��ه ن��ام(1898در سال برمی گردد به طوری که 20دهۀv قرن

Tsiolkovsky.Konstantin.Eای��ده اکتش��اف فض��ایی بوس��یله موش��ک راپیش��نهاد ) موف��ق ب��ه س��اخت و ب��ه پ��رواز درآوردن اولین موش��ک1926داد.او درس��ال

وبنزین بعن��وان پیش��رانه1پیشرانه مایع گردید که این موشک که از اکسیژن مایع استفاده میکرد واز این رو ،او اولین کسی بود که معادله بنی��ادی پ��رواز موش��ک

( آلم��انی ب��ا ی��کHermannoberth آن رانوشت. بعد از آن )2وهم چنین پوروپزال،نظریه ریاضی آن معادله را بسط داد و همگام با این عمل

(Robert H.Goddard اولین موتور پیشران مایع در سال )به پرواز درامد.1926 تحقیقات برای ساخت موشکهای با پیشرا نه ها مایع ادامه یافت ت��ا اینک��ه منج��ر

درآلمان گردی��د . این موش��ک از پیش��رانه(V-2)به ساخت اولین موشک نظامی اس�تفاده می کرد.این موش�ک در 3اتیل الکلو اکسیژن مایع ای متشکل از

عم1942سال توسط آلما نه��ا وارد جن��گ ش��د.ل��ذا اولین پیش��رانه م��ایعی ک��هال بطورجدی در راکت های مایع سوز استفاده شد اتی��ل الک��ل ب��ه هم��راه اکس��یژن

198( براب��ر V-2درصد در موش��ک)75مایع بود. ضربه ویژه این پیشرانه با الکل درصد استفاده شد،ایمپالس وی��ژه95( که از الکل B2Aثانیه بود اما در موشک)

ثانیه بدست آمد.نکته قابل ذکر در مورد خانواده الکل ها این است ک��ه ب��ا241 تمام تغییرات در میزان غلظت الکل ها ،ضربه ویژه حاصله بسیار پایین ب�ود ،ل�ذا

این سوخت کنار گذاشته بود. حال در این قسمت گریزی به تاریخچۀv پیشرا نه های مایع کشور های مختلف

:می زنیم وسابقه آنها را مورد بررسی قرار می دهیم ، شخص��ی ب��ه ن��ام1923 در س��ال پیشBBرا نBBه مBBایع در آمریکBBا: تاریخچه

Robert.H.Goddardاکسیژن م��ایع اولین موتور پیشرا نه مایع با استفاده از اتر و ساخت اما بعد از مدتی جای این پیشرا ن��ه را گازویی��ل/ اکس��یژن م��ایع گ��رفت .

Goddard کسی بود که راکتی با پیشرانه مایع به فضا پر تا پ کرد.اولین ییا آمریک آزمایشگاه هوانوردی و درجه داری موسسه تکنولوژی1930 در سال GALCIT ))4ازاسید نیتریک به عنوان )اکسنده( وسوخت هیدرو کربنی یا الکل

به عنوان سوخت هم استفاده می کردند. و5آنیلین)سوخت( و به دنبال آن از (،پژوهشگران ترکیب )آنیلین ، اسید نیتریک( را در سالGALCITن در )همچنی یافتند.البته قابل ذکر است که دانشمندانپیشرانه خود مشتعل بصورت 1940

فضایی و نظامی آمریکا در ناسا اولین پیشرانه خود مشتعل ،خود رادر سال درپیشرا نه مایع تاریخچه . یافتند1940

1 - )Lox)2 - Proposal3 -4 -Graduate Aeronautical Laboratory of The California Institude of Technology5 - Aniline( )

5

یکی از پیشگامان قدیمی در عرصه پیشرا نه های مایع در آلمان ،):آلمانHermann Oberth آغاز1930 خویش را از سال تحقیقاتی (است که او کارهای

کرد.(Otto Lutz( یکی دیگر از پیشگامان فض��ایی اس��ت ک��ه در س��الهای ) ت��ا1945

در طی سال ه��ای جن��گ جه��انی دوم وح��تی قب��ل از آن، ترکیب��ات ( یعنی1935 نوع میرسد، از قبیل1100 که به بیش از مشتعلپیشرانه های خود مختلفی از

،و...، رام�ورد تحقی�ق و بررس�ی ق�رار2،الکل فور فورال1آلدهید،سیکلو پنتادین کش��ف(1936خ��ود را درس��ال )خ��ود مش��تعل دادند.بطوری که اولین پیش��رانه

ه��ا انج��ام دادهپیش��رانهکرده اند. همچنین این دانشمند تحقیقاتی در م��ورد من��و است وبعد از مدت اندکی به سمت پیشرانه های دوجزیی متمایل شد. وترکیب

درصد(واسید نیتری��ک،را م��ورد80بسیاری از سوخت ها با پر اکسید هیدروژن )بررسی قرار داد.

قدموجود دارد که (� Helmuth waterشرکت )در آلمان شرکت ، هایی از جمله: نویی را در رابطه با پیشرا نه ها برداشته است و از این رو پیش��رانه جدی��دی ب��ه

(که مخلوطی از ترکیب:} هیدرازین هی��د راتC-Stoffنام )3

در ص��د( ومتی��ل30)الکل

4 درصد({ به عن��وان س��وخت وهم چ��نین اکس��نده این13 درصد( وآب )57)

غلی��ظ ش��ده ( می باش��دپر اکسید هیدروژن که شامل ) T-Stoff)ترکیب به نام ) را س��اخته اس��ت.در س��ال ه��ای پیش��ین، در آلم��ان از ت��ترا اکس��ید نی��تروژن

وگازوییل)نفت گاز(، برای موتور های با پیشرا نه مایع استفاده می کردند.Penem کسی بود که در جهان، در کشور آلمان در ش��هر اولین Warmke آقای

nda تولی��د کن��د ولی زم��انی ک��ه سعی کرد،که یک مخل��وطی از این ترکیب پیشرانه منفجر شد به مرگ او منجر ش��د.ولی بع��داز این واقع��ه تلخ،

ن��وع از ت��ک پیش��رانه ه��ا را دانش��مندان آلم��انی در ی��ک محفظ��ه50در ح��دود آتش زا مورد تحقیق و پژوهش قرار گرفته اندکه م��ا در این(TC)تراست کوچک

قس��مت تع��داد مح��دودی از آنه��ا را ن��ام می ب��ریم .از قبی��ل:نی��ترو مت��ان،اکس��ید اتیلن،مخلوطی از نیترو گلیسرین الکل هاو.... می باشد. قاب��ل توج�ه اس��ت ک��ه در آلمان همۀv پیشرانه ها فوق الذکردراین س��ال ه��ای اخ��یر کن��ار گذاش��ته ش��ده ان��د.چ��ون این پیش��رانه ه��ای ت��ک ج��زیی ف��وق تولی��د انفج��ار ش��دیدی }چ��ه ب��ا

1 - Cyclopentadiene ( )219- Fur furyl Alcohol( )320-4-

6

وجودعامل خارجی از جمله )ضربه ،گرما،اصطحکاک(و چه با نا خالص��ی درآنه��ا{ می کردند.

اولین پیش��رانه م��ایع در1935از س��ال : تاریخچه پیشرا نه مایع درژاپن اکس��یژنپیش��را ن��ه ش��امل ) گرفته اس��ت ک��ه این این کشور مورد بررسی قرار

( بوده است. ولی به دلیل خاص��ی ،اس��تفاده از این پیش��رانه در س��المایع/ الکل متوقف شد. 1939

T اولین موتور پیشرا نه مایع به نام )1 ،صنایع سنگین میستویشی1944در سال okuro-1 پراکس��ید(را ساخت و برای پیشرا نه آن، از پیشرانه تک ج��زیی ب��ه ن��ام

با محلول کا تالیست )پر منگنات سدیم -آب(، استفاده کرد.هیدروژن ،از ی��ک پیش�رانه قاب�ل نگ��ه داری در1960بزرگ ژاپ�نی در س��ال شر کت این

موش���ک ه���ای هواشناسی2

ش���ر کتاس���تفاده می کردن���د.هم چ���نین در این کروسین

3 یااکسیژن مایع ب��ه عن��وان ی��ک ت��رکیب پیش��رانهاسید نیتریک )سوخت(/

مورد بررسی قرار داده اند. Spaceاکسیژن مایع در شاتل فض��ایی )/ در ژاپن از کروسین )سوخت( Vehicle

Launch.استفاده می شده است ) برنا مه این کشور درباره پیشرا نه ه��ایدر بریتانیا:پیشرا نه مایع تاریخچه

( می باشد. به طوری ک��ه انگ��یزه والگ��وی1971تا1947مایع در بین سال های )این کشورازبرنامه هاو تست های انجام شده درشرکت آلمانی به نام ش��رکت )

Helmuth walter(روی موتور ) V-2 درپراکسید هیدروژن( با استفاده از پیشرانه ، 1945.بریتانی��ا درس��ال ه��ای قب��ل از پایان جنگ جهانی دوم گرفته ش��ده اس��ت.

اکس��یژن م��ایعیعنی در طی جنگ جهانی دوم، روی پیشرانه }گازوییل)نفت گاز(/ ( بررس��یLizzyرقیق شده باآب {،وبا یک فندک یا )شعله مس��تقیم( در موت��ور)

هایی انجام داده است. ، محققان بریتانیایی روی پیشرا نه پراکس��ید هی��دروژن ب��ا غلظت1946در سال

اکس��یژن م��ایع , هم چ��نین روی هی��درازین/ درصد( و به دنب��ال آن الکل90باالی)وآب آزمایشاتی وتحقیقاتی را در سیستم پیشرانش موشکی انجام داده ا ند.

هیدروژن مایع(کارهای تحقیقاتی/ روی پیشرا نها ی)اکسیژن مایع1960در سال وپیش��رانهنگ��ه داری پیش��رانه ه��ای قاب��ل انجام داده اندوالبته این رون��د روی منو

ت��ترا اکس��یدهای دو گانه خ��ود مش��تعل از جمل��ه: / مخل��وط س��وخت ه��ای آمین،، ادامه پیدا کرده است.5منو متیل هیدرازین یا 4/ هیدرازیننیتروژن

1 -Mitsubishi Heavy industries2

23-Aerology Missile324-Kerosene4 -

7

1980روند پیشرا نه مایع درهن��د از س��ال هند:تاریخچه پیشرا نه مایع در شروع شد در آغاز این امر،از پیشرانه های قابل نگه داری منو متیل هیدرازین/

ک��ار ب��رروی1989ا ستفاده کرده است. هم چ��نین از س��ال تترا اکسید نیتروژن .( آغاز شده وتاکنون ادامه دارد/ هیدروژن مایعاکسیژن مایعپیشرانه)

کشور فرانسه ت��اریخ برجس��ته ای در:درفرا نسهتاریخچه پیشرا نه مایع اولین شخصی استRobert Esnault .Pelterieرابطه با پیشرانه های مایع دارند.

( در عرص��ه پیش��رانه ه��ای م��ایع پیش��گام می1957-1881ک��ه بین س��الهای ) ،با پیش��رانه ت��ک ج��زیی از ن��وع ت��ترا نی��ترو1931باشد.او برای اولین بار درسال

، آن را کن��ار گذاش��ت وپیش��رانهمتان کار ک��رد ولی بخ��اطر مخ��اطرات این ن��وع اکس��یژن( به سمت پیشرانه ه��ای دو گان��ه )ات��ر/ 1945-�� 1940دربین سالهای )

ب��اآب رقی��ق ش��ده ی��ا هی��دراتهی��درازین( رفت.در سالهای پیشین، فرانسه مایع هیدرازین،رابه جای هیدرازین خالص در بس��یاری ازموتوره��ا ی ب��ا پیش��رانه م��ایع

( با پیشرانه دیگری به نامVikingاستفاده می کرده است که امروزه ،موتورهای)درعرصه پیشرانش موشکی استفاده می شود.دی متیل هید رازین نا متقارن

ن��وع مختل��ف500در ش��وروی بیش از :تاریخچه پیشرا نه مایع در روسیه تالش ها وبررس��ی ه��ایی1919پیشرانه مایع ساخته وشناخته شده اند،در سال

(1933-1931روی پیش��رانه م��ایع ص��ورت گرفت��ه اس��ت .در بین س��ال ه��ای )(GLuskko،توس��ط )1(GDLتع��دادی از ترکیب��ات پیش��رانه در مرک��ز پژوهش��ی )

/ هی��دروژن م��ایع(اکسیژن مایع:) تست وارزیا بی هایی انجام شده است.از قبیل اس��ید نیتری��ک،پراکسید هی��دروژن ،تولوئن،گازوییل،الکل و کروسین .،نیترو متان،

.قرمز دود کننده که انفجار ه��ای ش��دیدیپیشرانه ها ی تصمیم گرفته اند ،که منو GDLمحققان

دو گان��هپیش��رانه ه��ا ی همین خ��اطر ب��ه س��مت بهتولید می کنند را رها کنند و متمایل شدند. آنها در ابتدا به سراغ پیشرانه ها ی قابل نگ��ه داری رفتندب��ه دلی��ل اینکه هیچ بخار اضافی تولید نمی کردند وهم چنین تشکیل حالت انجماد را نمی

( و ح��تی چن��دین س��ال بع��د ازآن،کروس��ین/، اسید نیتریک 1933دهد . در سال پیشرانه هایی به مانند:

وعملک��رد)اکسیژن مایع/ هیدروژن مایع( و)کروسین/ اکسیژن مایع) را به دلیل ، مورد توجه ونظر محققان در چندین دهه بوده است. باالتولید تراست

گفت����نی اس����ت ک����ه روس ه����ا در چن����د س����ال اخیرتحقیقاتش����ان را روی ( متمرکز کرده ان��د ک�ه عملک��ردSyntin،به نام ) کروسینسنتز)ترکیب(جدیدی از

باالتری نس�بت ب��ه کروس��ین معم�ولی دارد.این کروس��ین جدی��د س�نتز ش�ده ب�ه هم��راه )اکس��یژن م��ایع ف��وق س��رد(، ایج��اد ایمپ��الس وی��ژه ب��االتری نس��بت ب��ه

اکسیژن مایع( می کند./)کروسین

26- )MMH)5

127- Graduate development Launch8

رون��د توس��عه پیش��رانه ه��ای م��ایع چین:چینتاریخچه پیشرا نBBه مBBایع در خیلی تندتر از سایر کشورها می باشد ودر پیشرانه های مایع س��ابقه یی بیش از

برای توس�عه دادن پیش�رانه ه�ای م�ایع و موت�ور1956سال دارد.آنها از سال50های مربوط به آنها متمرکز شده بودند.

Hsuh ،زیر نظر )1950 در طی سال های shen Tsienوبا کمک روسیه ،چی��نی ) (R-2ها موشک )

با پیشرانه )اکسیژن مایع/ الکل( س��اختندوبعدها دراین موش��ک از پیش��رانه ه��ای ت��ترا اکس��ید( و)دی متی��ل هی��د رازین ن��ا متق��ارن /کنن��دهاسید نیتریک قرمز دود )

دی متیل هید رازین نا متقارن(، استفاده/نیتروژن می کردند.درباره این دو ترکیب پیش��رانه اخ��یر می ت��وان گفت ک��ه ت��ترا اکس��ید

نسبت به اسید نیتریک قرمز دود کننده ،از لحاظ نگه داری در مخ��زن نیتروژن از پیش��رانۀv}پایدارتر و بادوام تر می باشد. در چند سال اخیر ،محقق��ان چی��نی

ت��ریدرص��د50) /درصد(27)تترا اکسید نیتروژن +اسید نیتریک قرمز دود کننده ){اس��تفاده می کردن��د ولیMA-50درصد تری اتیل بنزن آمین 50/ و 1اتیل آمین

بعدها به دلیل تأخیر دراشتعال ومشکالت پایداری در احتراق آنها،پیشرانه مذکورتترا اکس��ید نی��تروژن) +به این ترکیب از پیشرانه}اسید نیتریک قرمز دود کننده

{ تغییر پیدا کرده است.(دی متیل آمین هیدرازین نا متقارن/درصد(20

-انواع پیشرانه ها ی مایع1-2(Petroleum propellants)نفتی ایپیشرانه -1(Crygeonic propellants سرمازا )پیشرانهای-2

1 -TriethylAmine{ }9

( (Hypergolic propellantsمشتعل پیشرانهای خود -3 :حال به تفضیل وشرح هر یک از انواع پیشرا نه های مایع می پردازیم

(:Petroleum propellants)پیشرانهای نفتی -1 ک��ه ش��امل مخل��وطی از،پیشرانهای هستند که از اجزای نفت خام تهی��ه میش��وند

هیدروکربن های پیچیده می باشد.یکی از مواد نف��تی اس��تفاده ش��ده در س��وخت پیش�رانهای نف�تی نس�بت ب�ه مخلوطه�ای(اس��ت.RP-1کروسین سنگین)،موشک ایمپ��الس وی��ژهکمتری، و از پیشرانهای خود مشتعل ( )ایمپالس ویژهسرمازا

های نفتی ازطری��ق ب��رش ه��ای نف��تی ک�ه حاص�ل ازسوختباالتری دارند. تولید تصفیه ی نفت خام است،انجام می شود.این عمل باتوجه به عواملی چون ج��رم

( ومیزان ون�وع ترکیب��ات موج�ود،نقط�ه اش��تعال ونقط��ه انجمادبس��تگیρحجمی)دارد.

با گذشت زمان برشهای نفتی جای الکل ها را گرفتن��د زی��راشایان ذکر است که بیشتری نسبت به الکل ها بودن��د. ب��ه دلی��ل ب��اال ب��ودنایمپالس ویژهدارای

وزن مولکولی محصوالت احتراقی خروجی )احتراق ناقص است(،باز هم م��یزان تولیدی پایین است ولی میزان دمای احتراق ایجاد شده در محفظه اح��تراق

ایجاد شده در اث��ر اح��تراقنسبت به خانواده الکل ها بیشتر است.ماکزیمم ثانی��ه اس��ت.ارزانی وس��هولت دسترس��ی ب�ه300برشهای نفتی با اکسیژن حدود

این سوخت ها از مزایای بسیار ع��الی این پیش��رانه ه��ا محس��وب می ش��ود. اینسوخت ها برای مرحله اول موشک فضایی مانند دلتا استفاده شده اند.

تعداد زیادی از هیدروکربن ها ی نفتی بعنوان سوخت راکت استفاده می شود: که شاملگازوییل-1

سوخت های جت-2کروسین-3

هستند،که این گروه از سوخت ها در برگیرندۀv گروهای مهمی ازهیدرو کربن ها:هستند از قبیل

الفین ها-1پارافین ها-2

آروماتیک -3(:Crygeonic propellants)پیشرانهای سرمازا -4

هی�د روژناین نوع از پیشرانه ه�ا دردم�ای پ�ایین نگ�ه داری می ش�وند از قبی�ل : و-(�� C253°دردم��ای) هی��د روژن م��ایع (، اکس��نده)اکسیژن م��ایعو ( سوخت)مایع

ن���وعاین ات مش���کل -( می باش���د.یکی ازC183°) در دم���ای اکس���یژن م���ایع ب��ه، می باش��دآنهادمای پایین (اکسیژن مایع/ هید روژن مایع) بخصوصپیشرانها

ایندیگ��ربه مدت طوالنی خیلی سخت اس��ت. مش��کل آنها طوری که نگهداری 10

نوع پیشرانهاجرم حجمی پ��ایین آنه��ا اس��ت ،ک��ه ب��رای نگه��داری آنه��ا ب��ه مخ��ازن به دلیل این مشکالت نوع پیشرانهامناسب نمی باشند.است.بزرگتری نیاز

(وی��ژه) ایمپ��الس اکس��یژن م��ایع(/ )هی��د روژن م��ایعپیشرانهانوع این مزایای مزی��تی،] اکسیژن م��ایع +متان)سوخت([:ازقبیلپیشرانهای سرمازااست. سایر

اکس��یژن/ هید روژن م��ایع) چون حجم کمتر)مخازن کوچکتر( نسبت به پیشرانها تمیز)ع��اری از ه��ر ن��ا خالص��ی( ب��ودن پیشرانها دارند. مزیتی دیگر این نوع( مایع

.آنهااست ازجهت دیگر می توان آنهارا از منابع طبیعی تهیه کرد دارای نقطه جوش پایین هستند وهم��ان ط��ور پیشرانهااز طرفی دیگر، این نوع

/هید روژن مایع مربوط به ) ،باالترین پیشرانهاکه اشاره شد در بین این متداول فض��ایی اس��ت ،ب��اوجود پیشرانهایاست واز این رو جزء(اکسیژن مایع

این چند عیب برای آن قابل ذکر است.اوال نقطه جوش آن بسیار پایین است ک��ه هزینه زیادی برای مایع کردن آن الزم است ،زیرا دستگا ههای مایع کننده بزرگی برای مایع کردن آن استفاده می شود.ثانیا چگالی آن بسیار پایین است که باعث می شود تا حجم مخزن سوخت بسیارزیاد باش�د یکی از اص�لی ت�رین مش�کبالت کاربرد هیدروژن مایع درحال حاضر،ک��اهش تلف��ات ناش��ی از تبخ��یر آن در زم��ان طوالنی نگه داری ،هنگام حمل ونقل و هنگ��ام ش��ارژ موش��ک در زم��ان اس��تارت

است.(: (Hypergolic propellantsمشتعل پیشرانهای خود -3

سوخت و اکسنده ،به طور مجزا درون محفظه احتراق تزریق می شوند وب��دون اش��تعال این ن��وعنیاز به آتشزنه)شمع( با برخورد به یک��دیگر مش��تعل میش��ونند.

پیشرانه ها آنقدر س��ریع اتف�اق می افت��د ک��ه از تجم��ع پیش��را ن��ه ه��ا در محفظ��ه پیش�رانه میاحتراق جلو گیری می ش��ود ک�ه این م�ورد یکی از حس�ن ه�ای این

باشد. . این ن��وعاس��تاستارت آسان و قابلیت اس��تارت مجدد پیشرانها مزیت این نوع

، بامش��کال ت پیش��رانهای خ��ود مش��تعلپیشرانها در حالت معمولی مایع ان��د. در من�ومشتعل ازقبی�ل:هی�درازین/ پیشرانهای سرمازاروبرو نیستیم. پیشرانهای خود

نامتقارن است. ،دی متیل هیدرازین متیل هیدرازین -دسته بندی پیشرانه های مایع2-3

یک پیشرا نه مایع ممکن است شامل یک یا چند از موارد زیر باشد: م��واد-4کاتالیس��ت -3 اکس��نده -2س��وخت -1

افزودنی بی اثر تمامی موارد باال ،همگی مایع می باشند.:(1)توجههر کدام از این موارد ،می تواند شامل یک یا چند تر کیب باشند.:(2)توجه

کاتالیست و موادافزودنی بی اثر ،ان��رژی م��ورد نی��از پیش��را نش راکت را ت��أمیننمی کنند.به همین خاطر ازآن دسته بندی فوق خارج می شود.

-معایب پیشرانه های مایع1-4

11

معایب این نوع پیشرانه ها غا لبا در اکسنده ه��ای آنه��ا می باش��د.ب��ه ط��وری ک��ه کمترین مشکل آنها در ذخیره کردن وحمل کردن)جابجایی( است، که این ناش��ی

این پیش��رانه1میباشدوبیشترین مشکل شان در پیجیده ب��ودنآنهااز فعالیت باالی اکسنده سمی است واکسنده های دیگری مانن��د:ت��ریاسید نیتریک هاست. مانند

همگی س��می وغ��یر ،4اوزون م��ایعو همچ��نین 3 و پنتا فلوری��د کل��رو2کلروفلورید پایدار وپرانرژی هستند.

: مثال های دیگری در رابطه با معایب این پیشرانهاخطر خوردگی را به همراه دارد.این اکسنده ،+ آب(تترا اکسید نیتروژن-)1 این اکس��نده خط��ر انفج��ار راب��ه هم��راه،(5+ نیترو مت��انپراکسید هیدروژن -)2

دارد،چون ناپایدارند. اس���یدپراکس���ید هی���دروژن، ت���ترا اکس���ید نی���تروژن، ،6فل���ورین م���ایع[-3

این اکسنده ها خطر مشتعل شدن را به همراه دارند.،]نیتریکپیشرانه های مایع-مزایای 1-5

ایمپ��الس وی��ژهدارای ب��االترین ،پیشرانهای مایعفقط ،دربین پیشرانه هاهستند که این عامل ناشی پراکس��یداکس��یژن م��ایع،، تترا اکسید نیتروژن[:زقبیلاز اکسنده های پر کاربردا

است.] هیدروژن مایع عبارتند از:پیشرانهایمزایای وخاصیت های مناسب

نقطه انجماد پایین- 1 چگالی ویژه ی باال- 2- پایداری 3 -هدایت دمایی2- گرمای ویژه ی باال 1[ - خاصیت های انتقال حرارت ازجمله: 4

- نقطه جوش باال] 3باال خاصیت های پمپ کردن- 5تغییرات دمایی- 6 خاصیت های احتراق و اشتعا ل -7 انواع سوخت های مایع-معرفی1-6

هید رازین -1

1 - Complexity2 -3-4 -5 -Nitro methane( )6-

12

هیدروژن -2 آمین ها)متیل آمین،اتیل آمین،تری اتیل آمین،دی متیل هیدرازین نا -3

متقارن(هیدرو کربن های آروماتیکی مانند: بنزن -4

-Jet Fuel(JP-1،2-JP،JP-3،JP-4،JP(،� Gasolineمشتقات نفتی ازجمله:گازوییل)-� 55، RP-1)

هیدرو کربن های اشباع شده از قبیل: متان-6پنتا بوران- 7

اکسنده های مایع انواع -معرفی1-7اکسیژن مایع-1-فلورین مایع2مخلوط اکسید های نیتروژن} اکسیدنیترو ، تترا اکسید نیتروژن}-3اسید نیتریک و اسید نیتریک قرمز دود کننده-4

اساسی و معیBBار هBBای مهم در ارزیBBابی پیشBBرا نBBه-پارامتر های 1-8های مایع

مناسب، ک�ه ام�روزه از آنه�ا در ص�نایعپیشرا نه های برای کشف کردن و یا فتن فضایی و نظامی بطور گسترده اس��تفاده می ش��ود ، نی��از داریم ک��ه معی��ار ه��ای

مهم و کلیدی رادر زمینه بهترین پیشرا نه ها بشناسیم . ومتغیرترمو دینامیک پیشرانه هاما در این بخش الجرم ،گریزی به بحث ابتدایی

های ترمودینامیکی برای شناخت و پیش بینی کردن پرکاربرترین پیشرانه ها میزنیم .

در ابتد ا الزم می دانم که لیستی از پ��ارامتر ه��ا اص��لی گفت��ه ش��ود و پس از آن ب��هتحلیل وبررسی این گونه پارامتر ها پرداخته شود:

سرعت خروجی-1 دانسیته-2() ایمپالس ویژه -3 سمیت-4

وب��هیزونتروپی��ک وجرمی که در سیس��تم اانرژیپا یستگی اصل به طوری که به تغی��یر،دنبال پارامترهای ازجمله آنتالپی وآنتروپی خ��واهیم ب��ود .در م��ورد آن��ترپی

،جریان این پارامت بدون درنظر گرفتن عوامل خارجی چون ضربه واصطحکاک صفر است .مفهوم آنتالپی به مانند آنتروپی مفید اس��ت .پ��ارامتر آنت��الپی ش��امل انرژی درونی و کار بر روی سیستم خواهد بود آنتالپی پارامتری است که بعن��وان

یع��نیگرما درقشار ث��ابت در ه��ر دم��ایی تعری��ف می ش��ود .در رابط��ه ای زیرآنتاپی سکو ن یا کامل که به ازای هر واحد جرم ثابت است.

(1-1 )

13

،شامل جمعی از آنتا لپی استاتیکی ی��ا آنت��الپی محلی و ان��رژی(آنتالپی سکون)( می توان دم��ای س��کون جنبشی سیال می شود.از انرژی آنتا لپی سکون )

را بدست آورد.و این دما از رابطه زیر بدست می آید:

(1-2)

در این بخش(از کلمه سکون میتوان از کامل،TOTAL هم )ستفاده کرد.ا( Jدرفرمول باال معادل گرما ومعا دل کار مکانیکی خواهد بود.به طوری که )

واحدهای این پارامتر در گرما ( هم در نظر گرفته می شوند و واحد مکا نیکی آن) ،()

، کاهش آنت��ا(X ، Yپا یستگی انرژی برای جریان ا یزونتروپیک بین هر قسمت ) لپی یا دمایی را نشان می دهد.محتوای از جریان ،بصورت ی��ک اف��زایش ان��رژی

جنبشی ظاهر می شود ودر نتیجه انرژی پتانسیل این جریان،ناچیز خواهد بود.

( 1-3 ) ، با برابر ق��راردادن ریت جری��ان ج��رمی دراصل پایستگی جرم دریک جریان پایا

یک ورودی ویک خروجی درزیر بیان شده است. ( با X،Y قسمت )

(1-4) وهم چنین دررابطه گازهای کا مل داریم:

(1-5 )

، رابط��هدر معادل��ه زیر، ( اس��ت )مقدار ثابت جهانی گ��از خ�����واهیم داش�����ت: بین

( 1-6)

14

نسبت(6-1)( برای هر گاز خاص با جرم مولکولی با توجه به معادله )

معکوس دارد.(وگرمای ویژه در فشار ثابت )قابل ذکر است گرمای ویژه در حجم ثابت )

(، که خ��واهیمKنسبت گرمای ویژه) ( روابطی را به ما معرفی می کند به نام داشت:

( 1-7 )

(1-8 )

( 1-9 ��)

خواهیم داشت:، آیزونترپیک طبق فرآیند

(1-10 ) درنازل فشار خودبخود کاهش پیدا می کن��د ودم��ای،در طی انبساط آیزونترپیک

.کل ازیک حدی افت می کند ،وهم چنین حجم های ویژه افزایش می یابد پیشرانش موشکی ازقبیل: ن��یروی تراس��ت وض��ریب، باید به پارامتر های حال

پیشرا نه هاتراست، ایمپالس ویژه وسرعت خروجی و نسبت جرمی و دانسیته پرداخته شود:

نکته بسیارمهم : بستگی به()ایمپالس ویژه

1-PRESSURE RATIO

2-SPECIFIC HEAT RATIO

3- RATIO MASS

4- MOLECULAR MASS

5-COMBUSTION TEMPRETURE 6-TYPE OF PROPELLANT

15

دارند.الزم به ذکر است که دو مورد اولی را توضیح داده شد. ایمپالس کل را تعریف کنبم که این،درابتدا الزم است که ایمپالس ویژه :-1

پارامتر نشان دهنده آزاد شدن انرژی کل سیستم پیشرانش به ازای هرکیل��وگرمپیشرانه میباشد. معادله این پارامتر بصورت زیر تعریف می شود:

(1-11)

وبرای تراست ثابت:

( 1-12)

( 1-12) ایمپالس ویژه متوسط با زمان را ب��رای ه��ر سیس��تم پیش��رانش،در این معادله

نتیجه میدهد به خصوص درجایی که نیروی تراست بازمان و شرایط ناپایدار )راه ان��دازی و توق��ف ک��ردن

سیستم ( تغییر میکند. (ومقدار هم چنین می توان��د بوس��یله انتگ��رال گ��یری از مق��ادیر متوس��ط )

برای فواصل کوتاه زماتی بدست آید.(را می توان به صورت دیگری نوشت: 13-1معادله)

ف��رض ش��ود وج��رم کلی م��وثر پیش��رانه ه��ا رااگر ریت جری��ان وزنیمعادله به این صورت خواهد بود:

( 1-13) ح��ال اگ��ر ن��یروی تراس��ت وجری��ان ج��رمی پیش��رانه ث��ابت باش��د

: خواهیم داشت

16

:-نسبت جرمی2 حال پارامتردیگری که برای ارزیابی پیشران مایع در نظر گرفته می شود نسبت

(MASS Ratioجرمی) می باشد که به صورت زیر تعریف می شود:

(1-15) جت به طور کاملپیشرانشجرم پیشرانه ی است که بعد از عملیات :

مصرف شد:.جرم پیشرانۀv قبل از عملیات پیشرانش می باشد

وب��رای س��ایر موش��ک ه��ا این مقدار می تواند برای موشک ه��ا ی جنگی باشد.

پرداخته شود بهدر این قسمت الزم می دانم به تعریف کسر جرمی پیشرانه به جرم اولی��هطوری که این کسر نشان دهنده :نسبت جرم موثر پیشرانه

می باشد.پیشرانه :میتواند به صورت زیر تعریف شوند

(1-16) : وضریب تراستتراست -3

نیروی است توسط یک عمل سیستم پیشرانش موشکی روی یک راکت تولیدنیروی واکنشی )عکس ،می شود و در یک جمله ساده تر می توان گفت

العملی( است که توسط پرتاپ پیشرانه به محیط ایجاد می شود وباعث حرکت .رو به جلو موشک می شود

جریان گازها ی حاصل از احتراق یپیشرانه هاتعریف دیگری از تراست، شامل باعث نیروی تراست یا نیروی اندازه حرکت) مومنتوم (که شار یادر جهت تغییر

. می شود، می باشدواکنشی )عکس المعلی(:حا ل، رابطه این پارامتر به صورت زیر بیان می شود

(1-17)

17

Fنیروی تراست:، m، دبی جرمی: gشتاپ جاذبه گرانشی: این رابطه زمانی صادق است که فشارخروجی از نازل با فشاراتمسفر با هم

برابر باشد vمی تواند به صورت زیر هم تعریف شود(18-1)را بطۀ :

(1-19)

C)مشخصه و سرعت ¿ ) تابعی از ضریب تراستاین رابطه، می باشد(¿ -ن��وع2- ن��وع منب��ع ان��رژی و 1 عموم��ا برطب��ق ، راکت پیش��رانشسیستم ه��ای

-4- ن��وع ف��یزیکی پیش��رانه 3وس��یله )از جمل��ه: موش��ک وفض��اپیما وهواپیم��ا ( - روش تولید نیروی پیشران تقسیم بندی می شود.5 ساختار آن

احتراق شیمیاییبهترین و پر بازده ترین منبع برای ایجاد پیشرانش راکت ، است.

پیشرانه مایع،به این صورت هستند که ساختار موتور های راکت پیشرانه مایع خوراک دهی می شو د و درمحفظه تراست تحت فشار مخازن به درون

پیشرانه ها به گازهای داغ تبدیل وبا سرعت باال )مافوق،محفظه تراست .صوتی ( از طریق یک نازل خارج می شوند

قابل ذکر است که سرعت این گازهای خروجی به نیروی پیشران بستگی دارد.

حاالت خا ص: ب��ه(17-1( معادله،اگر فشارخروجی از نازل با فشاراتمس��فر براب��ر نباش��د -1

صورت زیر در می آید:

(1-20)فشارخروجی از نازل :

فشاراتمسفری: ، نش��ان دهن��ده مومنت��وم ن��یروی تراس��ت اولین ت��رم ،(20-1)در معادله

( می باش��دسرعت خروجی متوسط )، (توسط ریت جریان جرمی پیشرانه) ، نشان دهنده اختالف فشار خروجی از نازل با فشارودومین ترم

( سیال میباشد .معمولی سیال از سطح مقطع ) فشار خروجی از نازل کمتراز فشار معمولی سیال باشد نیروی تراس��تاگر -2

منفی خواهد بو د18

،ماکزیمم تراست اتفاق می افت��د اینباشد زمانی که ،(20-1)در معادله-3 مهم در تحت شرایط خالء می باشد.برای حالت تصصیح شده و ش��رایط خ��اص

است که شرایط بهینه را می دهد.، (4-19)این رابطه

(1-21 )

Fopt: ، نیروی تراست بهینه شدهP1: فشار اولیه پیشرانه در لحظه ورود به داخل :سطح کل بهینه شده.At نازل ،

: تذکر: برای ایمپالس ویژه با معادله

( 1-22 ) ک��ه ت��ابعی از(20-1) و معادل��ه س��رعت مشخصه(21-1)واز ط��رفی ب��ا معادله

خاصیت های پیشرانه و طراحی محفظه احتراق و مستقل از خاصیت های ن��ازلاست.

(1-23 )

vس��رعت مشخص��ه ) (،23-1) قابل ذکر اس��ت ک��ه در معادل��ۀC ( ب��ه ص��ورتی از¿پارامتر وابسته به ریت جرمی تعریف می شود.

در می آید: (24-1)ۀv اگر باهم ادغام شوند به صورت معادل(1-24)

vرا بط��ۀ(( ب��رای نس��بت مس��احت جدی��د )4-23ε=و ب��رای فش��ار ورودی )1P محاسبه شده است.

( (و فشارمحفظه)یا فشارنیروی تراست به مساحت گلوگاه (بستگی دارد.درونی نازل:

:ضریب تراست ضریب تراست به صورت زیر تعریف می شود:

19

( 1-25)

حاالت خاص:

ج��ای(�� 4-24)(وساير مع��ادالت درمعادل��ۀv 20-1)،رابطه هایاگردر فرمول باال-1گذاری شود.

(vرا می سازد:26-1معادلۀ )

( 1-26) ین معادله اخیر را می توان به صورت زیر هم نوشت: ا

( 1-27)

)نس��بت مس��احت)خاص��یت گ��از و نس��بت گرم��ای وی��ژه(و K ت��ابعی از

است.( ) ،نسبت فشاری نازلنازل(وابسته به ویژگی های نازل می باشد و مقدارآننکته قابل توجه این است که

است.بین

:سرعت خروجی-4 سرعت موثر خروجی معادل سرعت خروجی متوسط است و می تواند به

:صورت پارامتر مستقلی از ایمپالس ویژه تعریف شود

) 1-28)

20

تابعی از خاصیت های نازل و از همه مهمتر وابسته( C )( یاسرعت خروجی) به ترکیب های پیشرانه ه��ا می باش��د. این پ��ارامتر مهم ب��ه ص��ورت زی��ر هم می

تواند تعریف شود:

(1-29) و مفرو ضات مورد نظر، سرعت خروجی نازل به ص��ورت (29-1 )طبق معادله

زیر می تواند محاسبه شود:

(1-30) این معادله برای ایده آل یا غیر ایده آل بودن راکت کاربرد دارد.

حاالت خاص:1-v1( و)8-1)طب��ق معادل��ه ه��ای(را بس��ط دهیم بر31-1) اگر بخ��واهیم معادل��ۀ- ،سرعت خروجی به صورت زیر در می آید:(9

(1-32) نقطه درون نازل بحث می کند.(1و2) این معادله بین

اگر در معادله اخیر ج��ای گ��ذاری ش��ود ب��ه، (32-1)قابل ذکر است که معادله-2 صورت زیر در می آید:

(1-33)

ک��ه این،ح��ذف ش��ده است()درمعادله باال همان طور مشاهده می شود ت��رم است.نشان دهنده ماکزیمم سرعت خروجی

وو نسبت گرمای ویژهسرعت خروجی تابعی از

در وروریدمای کل است.نازل

3 (vبا هم ادغام شوند ،به صورت زیر اس��تخراج می4-19(و)4-27- اگر معادلۀ)

شوند:

21

(1-34)

برابر با س��رعت خ��روجی موثر خروجی سرعتیعنی ،باشد( )اگر -4

است ، یعنی خواهیم داشت:متوسط

، نیروی تراست به صورت زیر در می آید:ومتعاقبا

س��رعت خ��روجیبراب��ر ب��ا موثر خ��روجی سرعتیعنی ، باشد( )اگر -5نیست.متوسط

(1-37) ، نیروی تراست به صورت زیر در می آید:ومتعاقبا

ترم دوم آن در مقاب��ل ت��رم اول خیلی کوچ��ک اس��ت، (30-1)تبصره:در معادله

موثرخروجی نزدیک به سرعت خروجی متوسط می باشد. سرعتبنابراین ،(1-38)

ح��ال ،ب��ه دو پ��ارامتر دیگ��ری ازشناس��ایی مناس��بترین پیش��رانه ه��ا،یع��نی دم��ایاحتراق ، وزن مولکولی، می پردازیم:

:دمای احتراق-5v(، سرعت مشخصه را نسبت ب��ه ج��رم مولک��ولی و دم��ای اح��تراق34-1)معادلۀ

ج��ای گ��ذاری (28-1)و (18-1) را در معادل��ه ه��اینشان میدهد.اگر این معادله vکنیم، دیده می شود که، سرعت خروجی و تراست با ریشه دوم اح��تراق رابط��ۀ مس��تقیم دارن��دو این دم��ا هم چ��نین وابس��ته ب��ه انقب��اض و انبس��اط ش��رایط

22

ترمودینامیکی، واز همه مهمتر وابستگی اصلی آن به انرژی شیمیایی آزاد ش��دهتوسط واکنش می باشد.

(1-34)

وزن مولکولی:-2 سرعت خروجی و تراست با جذر دوم وزن مولکولی به ط��ور معک��وس وابس�ته است،هرچه وزن مولکولی کمتر باشد سرعت خروجی بیشتر وتراست کمتر می

باشد. و اکس��ندهRP-1، دی��ده می ش��ود س��وخت (8-1)هم��ان ط��وری ک��ه در ج��دول

به ترتیب سرعت خروجی کمتر وبیشتر ی را ایجاد می کند به طوری(F2)فلورینکه هر دو پیشرانه انرژی باالیی دارند.

vسرعت خروجی با(دیده می شود،4-34(،)4-28)همان طوری که در معادلۀ (Mixture Ratio)وزن مولکولی تغییر می کند عالوه بر آن، با نسبت مخلوط

پیشرانه وابسته است که این نسبت ،ماکزیمم سرعت خروجی را دیکته می.کند

9-1ها ی مایع-معرفی برترین سوخت هیدرازین ومشتقاتش از جمله):مونو متیل هیدررازین،دی متیل هیدرازین-1

نامتقارن((RP-1)-کروسین2

هیدروژن مایع-3سوخت های جت -4

معرفی برترین اکسنده های مایع-1-10-اکسیژن مایع1-فلورین مایع2-پراکسیدهیدروژن3

تتراکسید نیتروژن-4-روند توسعه پیشرانه های مایع در سیستم های موشکی1-11

در مورد روند توسعۀv پیشرا نه ها ی مایع در سیستم ها ی جت وماهواره بر ها می در مجم��وع ، در کلی��ه کش��ورها هیچ پیش��رانه م��ایع ای��ده آلی ب��رایت��وان گفت که

23

Trade (سیستم پیشرانش موشکی وجود ن��دارد و همگی پیش��را نه��ا دارای ی��ک ن��وعoff)هستند به طوری که آنها در یک کاربر د خ��اص، مناس��ب و ودر ک��اربرد دیگ��ر از

سیستم موتور راکت نامناسب میباشند. بیشترین پیشرانه های مایع کیفیتی بی نظیر و عملکرد ب��االتری نس��بت ب��ه پیش��رانه های جامد دارند البته قابل ذکراست تعداد زیادی از آنها سمی ودارای دانسیته کم و خاص��یت ه��ای خورن��دگی ،اش��تعالی و اح��تراقی وهم چ��نین منفج��ر ش��وندگی، می

همه سوخت های جدید بطور ذاتی ،عملکرد سیستم پیش��رانش موش��کی راباشند. به��تر می کنن��د ولی از ط��رف دیگ��ر مش��کالت زیس��ت محیطی و هم چ��نین معض��ل عملیاتی چون ذخیره سازی،جابجایی و حمل ونقل آنه�ا را ب��ه دنب��ال خ�واهیم داشت انتخاب پیشرا نهای مایع ،برای کاربرد های خاص از جمل��ه سیس��تم ه��ای پیش��رانش

موشکی با ریسک هایی همراه می باشد. به طور متوسط همگی کش��ور1940 قبل از دهۀv پیشرا نهای مایع خط سیر توسعه

ها به خصوص ایاالت متحده و روسیه از سوخت های نظیر الکل واتر ومش��تقات آن استفاده می کردند ولی پس از سالها تحقی��ق، برش��های نف��تی نف��تی ش��امل) نفت، گازوییل،بنزین وتولوئن و.....(جایگزین الک��ل ه��ا ش��دند واین ام��ر ب��ه دلی��ل ض��یف

ب��ه مرورزم��ان از سرعت خروجبی پایین ت��ر وبودن ایمپالس ویژه وتراست پایین و vآنها در، غالبا 1980لیست سوخت موشک پاک شدند. این سوخت های بعد از دهۀ

عرصه کارهای نظامی ودفاعی استفاده نمی شده اند. س����وختدس����ته دیگ����ری از این س����وخت ه����ا ک����ه همزم����ان بااس����تفاده از

،سوخت های کرایوژنیک هستند که دارای نقطه جوش پایین می باش��ندهیدروکربنی هی��دروژن م��ایعکه هیدروژن از جمله این سوخت ها است از آن ج�ایی ک�ه می�دانیم وایمپالس ویژه سبک ترین وسرد ترین سوخت ،دارای دانسیته پایین)مخزن بزرگتر(

(ISP) باال است . دسته دیگری از موادکه بعنوان سوخت مایع در موشکها استفاده می

شوند،هیدرید های نیتروژن دار هستند .آنها از یک ماده احیاءکننده )هیدروژن( ویک حامل بی اثر )نیتروژن( ساخته شده اند. مشتقات این گروه نیز شامل این

دو عنصر می باشند.در حالت کلی، عملکرد هریک از ساخته های این گروه:وابسته به دو عامل است

سوخت هایی که باال ترین نسبت هیدروژن را دارند در اثر احتراق بیشترین مقدار گرما را آزاد می کند و بهترین عملکرد را دارند ولی در محفظه

را ایجاد می کنند که باعثN-Nاحتراق اتم های نیتروژن پیوند گرماگیر افت ميزان گرمای آزاد شده می شود.

حضور کربن تا حدی بر میزان عملکرد مضر است اما برای خواص فیزیکی مطلوب است.

تقسیمهیدرازن ها و آمین ها،آزید هاسوخت های این گروه به سه خانواده ( هم چن��ان تحت مطالع��ه ب��وده )مثلآزیBد هامی شوند. خانواده

24

واستفاده عملی از آنها صورت نگرفته اس��ت.گرم��ای تش��کیل زی��اد اعض��ای این خانواده باعث ایجاد دما های ب�اال در محفظ�ه اح�تراق می ش�ود ام�ا مق�دار زی�اد نیتروژن در مولکول آنها مضر است زیرا وزن مولکولی محصوالت احتراق را باال

را پایین می آورد.مش��کل عم��ده بس��یاری از آزی��د ه��ا م��اهیت بس��یاربرده و آمینحساس یون آزید است که حمل ونقل آن را خط��ر س��از می کن��د خ��انواده

از سوخت ها ی عملی پ��ر مص��رف می باش��ند. م��ادر این گ��روه آمونی��اک میها باشد.تعدادی از اعضای معروف این گ��روه عبارتن��داز:متی��ل آمین ،اتی��ل آمین،دی

، آنیلین،اتی��ل آنیلین(DETA )اتی��ل آمین، ت��ری اتی��ل آمین،دی اتیلن ت��ری آمینوارتوتو لئیدین که امروزه کمتر ازآنها استفاده میکنند.

و مش��تقاتش م��ابین برش��های نف��تی و هی��دروژنهیBBدرازینعملک��رد خ��انواده )است.مهمترین اعض��ای ک�اربردی این خ��انواده هی��دازین،مون��و متی��ل هی��درازین

MMH)ودی متیل هیدازین نامتقارن (UDMH) . هستند یکی از مهمترین سوخت های موشک می باشد ک��ه ام��روزه ب��ه ش��دتهیدرازین

مورد نظر سازمان صنایع دفاع و هواپیمایی کشور است.این ام��ر ب��ه دالی��ل زی��ر - هی��درازین ب��ه عن��وان من��و پیش��رانه و هم پیش��رانه ه��ای دو گان��ه1می باش��د :

استفاده می شود.وز مانی که در نقش یک منو پیشرا ن��ه ظ��اهر می ش��ود تحتIrodium)کاتالیست Platinuim), ،تجزی��ه می ش��ود ت��ا اینک��ه مخل��وط داغی

( وبا کمی از آمونیاک تشکیل می شود.( ونیتروژن )ازهیدروژن)در بین اعض���ای این خ���انواده)دارای ب���االترین چگ���الی و-2 -S220) ح���دودا

S245)) 1700)سرعت خ��روجی این من��و پیش��رانه در ح��دود است وهم چنینms)

(K273.4)° می باشد . وهم چنین دادرای نقطه انجماد مطلوبی ندارد ودر حدود ب��رای جلوگ��یری ک��ردن انجم��ادواین ض��عف ب��زرگ هی��درازین اس��ت.میباش��د

هیدرازین ،بایستی شیر هاو کاتالیست ه��او دیگ��ر تجه��یزات موت��ور ح��رارت داده می شوند. اگر برای جل��و گ��یری ک��ردن این ام��ر،م��واد اف��زودنی اض��افه ش��وند،

ب��ه همین دلی��ل آن را ب��اکیفیت اش��تعال و عملک��رد این پیش��رانه پ��ایین می آی��د،اعضای خانواده مخلوط می کنند تا این عیب برطرف شود.

مناس��ب نیس��ت ولی ب��رای کن��ترل(Lanchers)این ماده شیمیایی برای النچر ه��ا و همچنین فضاپیما ها بسیار مناسب است.(orbital)کردن سیستم های اوربیتالی

این ماده شیمیا یی با منو متیل هیدرازین/ دی متیل هیدرازین نامتق��ارن خاص��یتهای شیمیایی وفیزیکی شبیه به هم دارند.

دی متیل می توان گفت،که درمقایسه با هیدرازین :دی متیل هیدرازین نامتقارن ک��ه در پیش��رانه ه��ای دو گان��ههی��درازین نامتق��ارن مش��تقی از هی��درازین است

( ب��ه ح��الت این م��اده ش��میایی در دم��ای بین )استفاده می ش��ود. اس��ت. هی��درازینمایع می باشدوازجهت جابجا کردن )حم��ل ک��ردن(،مناس��بتر از

(K215.9) ° نقطه انجماد این نوع س��وخت K)°و نقط��ه اش��تعال آن 3365) است وآن کمترین سمیت در بین همه مش��تقات هی��درازین را دارا می باش��د.این

25

کم��تری(�� ISP)ماده شیمیا یی زمانی که با اکسنده ای می سوزد ایمپ��الس وی��ژه نس��بت ب��ه هی��درازین خ��الص میده��د ومتعاقب��ا عملک��رد ض��یعف ت��ری نس��بت ب��ه هی��درازین خواه��د داش��ت ولی این ن��وع س��وخت نس��بت ب��ه س��ایر مش��تقات هی��درازین عملک��رد ب��االتری دارد.نکت��ه قاب��ل توج��ه این اس��ت ک��ه انجم��اد روی

اثری ندارد.(UDMH،MMH)مشتقات هیدرازین از قبیل )با اکس��نده : می توان گفت ، که غالبا هیدرازینمنو متیل درمقایسههیدرازین

N2O4)ب��ه مق��داری ازغلظت می س��وزد.اگ�ر این پیش��رانه ( or ( ب�ه مخل��وطی از س��وخت اض��افه می ش��ود ک��ه این عم��ل ب��اعث ب��االرفتن س��رعت

خروجی و متعاقبا بهترشدن عملکرد پیشرانش موشکی می شود. این نوع سوخت نسبتا پایدار و خیلی سمی است. منو متیل هیدرازین نسبت ب��ه دی متیل هیدرازین نامتقارن ،نقطه ذوب و پایدار ی دم�ایی ب�االتری را دارد. من��و متی��ل هی��درازین ت��ا قب��ل از نقط��ه انجم��ادش عملک��رد مناس��بی دارد. این ن��وع سوخت از ن ظر خاصیت انتقال حرارت ،رنج دمایی به��تری از هی��درازین خ��الص

% ت��ا98دارد.محدویت ه��ای اش��تعال این ن��وع س��وخت در فش��ار اتمس��فری از))ISP)%( میباشد و ایمپالس ویژه 2.5 )آن با اکس��نده قاب��ل نگ��ه داری از جمله

N2O4)(، %( کم��تر از هی��درازین اس��ت.نکت��ه آخ��ر ،اینک��ه من��و متی��ل2 ت��ا 1% هیدرازین و دی متیل هیدرازین نامتقارن قابل حل در تعدادی زی��ادی هی��دروکربن

است ولی هیدرازین چنین خصوصیتی را ندارد.حال در مورد اکسنده ها:

vکه اکسنده های قدیمی به مانند : ،1940تقریبا به مانند سوخت تا قبل از دهۀ IRFNA/WFNA/استفاده می شدند ک��ه پس از طی س��الهای متم��ادی ب��ه

دالیل گوناگون کنار گذاشته ش��ده ان��د. ولی اکس��نده ه��ا ی جدی��د نظ��یر : می باشند .واکسید های نیتروژن از قبیل:، ، و

در میا ن اکسنده های جدید مذکور،اوزون مایع ،جزء اکسنده های جدید و فع��ال وناپایداراست به طوری که مشکالت عملیاتی آن به مراتب بیشترازسوخت ه��ای

( موشکی می باشد.Exothicعجیب وقریب) %(20 ت��ا 5 ، ک��ه ش��امل )%(IRFNA )بیشترین نوع پر ک��اربرد آن:اسید نیتریک

NO2 قهوه ای رن��گ و– است،می باشد. .این ماده شیمیایی دودهای قرمز دارای انرژی بیشترIRFNAمقایسه شود،WFNA))آزاردهنده و سمی دارد.اگر با

و خوردگی کمتر وپایداری بیشتری است. اسید نیتریک می تواند با گازوییل ،آمین)های مختلف،هیدرازین ،دی متیل هیدرازین والکل ها ترکیب شود. چگالی وی��ژه

δ)(تغییر می کند.1.6تا1.5 آن از) امروزه به دلیل ایمپالس پایین و سرعت خروجی ضعیفی و موارد فوق الذکر از ذهن محققان نظامی و فضایی کنار گذاشته شده اند وب��ه س��مت اکس��نده ه��ا ی

جدید سوق پیدا کرده اند.

26

=(ISP) این اکس��ند ه ب��ا [ایمپ��الس وی��ژه پراکس��ید هی��دروژن: ] ب��ه ص��ورت90 )که باقی مانده آن آب می باش��د( سیس��تم پش��رانش%99 تا %70غلظت های

ب��ه پراکس��ید تج��اری مع��روف%30استفاده می ش��ود. این پراکس��ید ب��ا غلظت اس��ت. پراکس��ید هی��دروژن ب��ا هی��درازین وهم چ��نین کروس��ین س��وخت ،تولی��د

می کن��د. پراکس��ید غلی��ظ(HYPERGOLIC)پیشرانه های دو گا نه خ��ود مش��تعل شده در ک��اربرد ه��ای پش��رانش موش��کی از طری��ق واکنش ش��یمیایی ب��ا عم��ل کاتالیس��تی ازقبی��ل )پرمنگن��ات م��ایع مختل��ف ی��ا دی اکس��ید منگ��نز جام��د ی��ا پال

.در این من��و پیش��را ن��ه اگ��رهیچ عام��لتی��نیم ،دی اکس��ید آهن (تجزی��ه می ش��ود خارجی)ضربه، رما،اصطحکاک( نباشد این پیشرانه می تواندمورد اس��تفاده ق��رار گیرد.اگر لوله هاو شیرها ومخازن پ��اک وع��اری ازن��ا خالص��ی باش��ند،خ��ود تجزی��ه شدن این منوپیشرانه می تواند مدت نگه داری در مخزن را به حداقل برس��اند.

غلی�ظ ش�دهدر طی جنگ جهانی دوم،آلمان ها موتورهای این پیشرانه مایع) (ACS)با یک کاتالیست جامد( راگسترش دادند. این منو پیشرا ن��ه درموتوره��ای

قدیمی در آمریکا مورد استفاده ق��رارمی گرفت��ه اس��ت. این من��و پیش��را ن��ه میتواند در نقش یک اکسنده در ترکیب پیشرا نهای دو گانه استفاده شود

از این اکسنده در سیس��تم پش��رانش موش��کی در بیش��تر مواق��ع:اکسیژن مایع Kg) وگرمای تبخ��یرش(K90)°استفاده می شود. دمای نقطه جوش این ماده /

KJ 213 �)است. اکسیژن مایع ،مایعی غیر خورنده و غیر سمی است.وقتی این اکس���نده ب���ا س���وخت ه���ای هی���د روکرب���نی والک���ل هاوس���وخت ه���ای جت)کروسین( ،هی��دروژن، گازویی��ل بس��وزد تولی��د پیش�رانش می ش��ود ورن��گ زرد - سفید روشن تولید می شود. اکسیژن مایع در فش��ار معم��ولی ب��ا م��اده آلی نمی

سوزد ولی با مخلوط سرمازا به شدت می سوزد.=�� 1.44)زرد رنگ بادانسیته ب��اال–مایع قهوه ای :تترا اکسید نیتروژن ρ)دارای ،

نقطه انچماد پایین وبازده دمایی کم واز نقطه ذوب باالی برخوردار است.زمانی که این ماده شیمیایی خالص باشد خوردگی مالیمی ب��ه هم��راه خواه��د داش��ت . تترا اکسید نیتروژن یک اکسنده قابل نگه داری است و با بسیاری از س��وخت ه��ا

،خود مشتعل است.نکته آخردر مورد این اکسنده ، این(N2H4،UDMH)از قبیل: است که وقتی با آب مرطوب بشود،اس��یدهای ق��وی تولی��د میکن��د. این اکس��نده نسبت به اسید نیتریک خوردگی کمتری دارد وعملکرد به��تری از خ��ود نش��ان می

دهد.C)فلورین به شدت سمی ودارای نقطه انجم��اد:فلورین وی��ک اکس��نده-) °188

(N2)عالی است. این اکسنده به ط��ور ش��دید ب��ا اغلب عناص��ر وترکیب��ات بج��زء واکنش می ده��د وتولی��د ترکیب��ات فلورین��ه می کن��د.این م��اده عل��یرغم س��میت باال،موجب باال رفتن عملک��رد موتوره��ای راکت می ش��ود. فل��ورین می توان��د ب��ا

+ H2))liquid[ اکسیژن ترکیب شود وخاصیت ه��ای موتوره��ای O2))liquid[ را، بهبود ببخشد.

27

مهمترین سوخت های مایع و اکسنده های مایع )جدیددر جداول زیرمشخصات :وقدیم( داریم

مهمترین سوخت های مایع برای موشک های مایع سوزوخواص فیزیکی مهم:آنها

ToxityDensityBoiling

point( )

Freezing

point ( )

Fuel

High1.011141.4Hydrazine

High0.8778.8-52.2MMH

High0.970-7Aerozine50

High0.44(-100)-92.5-165.5Diborane

High0.6458-47Penta borane

High0.8664-84Hydyne

Low0.41(-164)-161.5-184Methane

Low0.7878.4-114Ethanol

Low1.017184.4-5.95Aniline

Low Toxic0.81(172)-(264)(-54)-(-43)Rp-1

Lower than hydrazine

0.7964-52UDMH

Moderate0.8-1.0-42.8Kerosene

Moderate0.7370-110-60Gasoline

No Toxic0.7(-252)-252.7-259

Toxic0.61-44.4-77.7Ammonia

مهمترین اکسنده های مایع این موشک های مایع سوز وخواص فیزیکی مهم آنها

28

ToxityDensityBoiling

point( )

Freezing

point) (

Oxidizer

No Toxic High

1.14-184-218

No Toxic High

1.5-188-218

High1.46-112-192Ozone

High1.4521.1-11.2Nitrogen tetroxide

High1.5590-55IRFNA

High1.585.4-41.6IWFNA

Toxic1.44150-0.4Hydrogenperoxide

High1.58-42-50Mixed oxide

High1.54-119-208Fluoroxide

High1.811.4-84Colorinetrifluoride

High1.4-46.8-110Fluorine percolorate

ترکیب پیشرا نه های مایع برتر: مناسبترین سیستم های پیشرا نه که درموشکهای حمل ماهواره مورد اس��تفاده

قرار گرفته اند عبارتند از:LOX- ، LOX-،-.فقط در مرحله اول استفاده می گردد،

LOX-UDMH، - UDMH، - ، - ، - MMHبرای، مراحل باالتر استفاده می شود.

29

در کابردهای نظامی ،پیشرانه هایی مورد نظر هس�تند ک�ه امک�ان س��رعت عم�ل باال رابه سیس��تم موش��کی بدهن��دواز ط��رف دیگ��ر قاب��ل نگ��ه داری ب��رای م��دتی طوالنی بوده ودر شرایط مختلف آب وهوایی مشکالت حاد و جدی برای سیستم موشکی وبهره گیری ازآن ایجاد نکنند.لذا مهمترین سیستم های پیشرانه دو تایی

:که در موشکهای نظامی بکار گرفته شده اند به ترتیب اهمیت عبارتند از1- -UDMH 2- -3- IRFNA- UDMH 4- IRFNA-5 -MMH- 6- - 7 - - MMH 8- IRFNA-

9 -IRFNA- MMH

ت���رکیب پیشرانه

نسبت

()

چگالی

پیش��رانه

()

دم���ایاح���ترا

ق

(K)

نس���بت گرم��ای

وی��ژه

س������رعتمشخصه

ایمپ����الس

وی����ژه

(Sec)

LOX-40.2829851.262435391

LOX-1.561.0236701.241805300

-1.341.2232501.251780292

-UDMH2.611.1834151.251720285

-MMH2.161.23385--288

-Kerosene4.041.253445-1660276

IRFNA- UDMH

31.253225

1.231675276

تحقیقات جدید در زمینه پیشرانه های مایع: در چند سال اخیر در کشور های توسعه یا فته مانند آمریک��ا و روس��یه ح��تی در کشور های در حال توسعه یافته مانند ای��ران )در ص��نایع ش��هید همت ودانش��گاه

سوق پی��دا ک��ردهصنعتی مالک اشتر( به سمت سوخت هیدرازین و مشتقات آن 30

هی��درازین و مش��تقاتاندو این هم به دلیل ایمپالس باال میباشد از جهات دیگر ، محقق��ان ت��دابیرآن همگی سمی و سرطان زا وآلوده کننده اند و به این خ��اطر

جدیدی برای رفع این مشکل اتخاذ کرده اند. ترکیبی متشکل از2000در این حال دانشمندان آمریکایی در ناسا در سال

آیروزین نامیده می شود را ساختندکه،کهUDMH() هیدازین و () دارای ایمپالس قابل توجهی می باشد. که می تواند جایگزینی برای هیدرازین

و مشتقاتش بشود. ب��رای جلوگ��یری از2003 در سال StevenR.Vosen یک محقق آمریکایی به نام

HAN (Hydroxyl Ammoniumهیدرازین و مشتقات وترکیبات آن ،امروزه معضل Nitrate)ک��ه س��نتز )ت��رکیب( جدی��دی از من��و پیش��رانه ه��ا اس��ت را ج��ای گ��زین

هی��درازین ک��رده ان��د.این من��و پیش��رانه نقط��ه انجم��اد پ��ایینی دارد و گ��از حاص��ل ازاحتراق این نوع ازسوخت با محیط س��از گاراس��ت ولی ش��ایان ذک��ر اس��ت ک��ه

محققان فقط به این مادۀv موشکی مایع بسنده نکرده اند. ب����ه ن����ام ه����ای 2010دیگ����ری در س����ال محقق����ان آمریک����ایی بلکه

MichaelS.Mecci,MarkS.Johnson Gunda reddy,Jian song،, ترکیبات دیگررا در زیست محیط و سالمتی کار ب��ران ( مع��رفی ک��رده ان��د.ازاین زمینه )برای حفظ

جمله:1-2-Azido-N,N’dimethylethane amine (DMAZ)

2 - (N,N,N’,N’-tetra methyl ethane diamine )TMEDA.همه ترکیبات ذکر شده خاصیت خود مشتعلی دارند

نزدی��ک ب��ه من��و(DMAZ)خاصیت های شیمیایی و فیزیکی دی متی��ل آمین آزی��د س��یمت کم��تری(MMH) نسبت ب��ه DMAZ )) است اما(�� MMH)متیل هیدرازین

دارد از این م��اده ش��یمیایی می ت��وان هم در نقش ت��ک پیش��رانه ودو پیش��رانهاستفاده نمود.

به دلیل ایمپالس ویژه و خاصیت خود DMAZ ))در آمریکا از دی متیل آمین آزید استفاده می شود.(non-carcinogenic)مشتعل بودن و غیر سرطان زا بودن

بعن��وان یکی از گزین��ه ه��ای مناس��ب ب��رای س��وختDMAZ))دی متیل آمین آزید هاپیرگولیک و و منو پیشرانه ها می باشد و جای گزینی مناسبی برای مشتقات هیدرازین در کاربردهای خاص موشکی شناخته شده است. تترا متی��ل ات��ان دی

فشار DMAZ))یک مایع بی رنگ و روشن است که این ماده و(� TMEDA)آمین دارند.(MMH)بخار ی برابر با هیدرازین و البته کمی کمتر از

TimothyS.Kokan,JohnR.Olds,Jerryدانش���مندانی ب���ه ن���ام، 2009در س���الM.Seitzmanدر ناسا

که از ترکیبات مناسب در صنایع موت��ور راکت باس��وخت م��ایعHEDM))ترکیبات می باشد،را ساختند. این پیشرانه،دارای دانسیته -انرژی باال است و بعنوان ی��ک

31

پیشرانه بالقوه می باشد و می توان��د ج��ای گ��زین س��وخت ه��ا ی اس��تانداردی از می شود.( , ,,)قبیل

دو ترکیب در پیشرانه های((HEDM:موجود است Quadricyclane -1

2 -Azido-N,N’dimethylethane amine (DMAZ) -2 جهت مش��خص ک��ردن وزن و عملک��رد س��وخت ه��ای، ت��رکیب2بوس��یله این

استاندارد هیدروکربنی در کاربردهای پیشرانش فضایی استفاده می شود.دانشگاه صنعتی مالک اشتر ،سوخت مایعشایان ذکر است که هم اکنون در

(DMAZ)موشکی کشور به ن��ام2توسط محققان این دانشگاه ساخته وتولید می شودودر کل دنیا ،

ایران وآمریکا هستند که این ماده را تولی��د می کنن��د.ک��ه این ام��ر ای��ران را ) ن��هدرمنطقه و نه درآسیا( بلکه در سطح دنیا متمایز می سازد.

مخل��وط س��وخت م��ایع2001 یکی از دانشمندان روس��ی در س��ال Chen آقای پنتان ،بوتان،وهگزان را به عنوان پیشرانه ایمن قرار داد ،این سوخت در فشار و دمای معمولی در حالت مایع بوده وبه علت نقطه ج��وش مناس��ب قاب��ل ب��ه ک��ار

وهمک��ارانش انج��ام دادن��دAkibaگیری در ارتفاعات باال میباشد.در تحقیقی که ( به عن��وان اکس��ید کنن��ده و س��وخت کروس��ینپیشرانه مایعی متشکل از )

محتوای یک آلکیل آلومینیومی را پیشنهاد نموده اند .این پیش��رانه ب��ه عن��وان ی��ک تراستر برای تصحیح گردش سفینه فضایی پیشنهاد شده است.این پیشرانه بایک

)ت�����ری اتی�����ل آلومی�����نیوم(بانس�����بتKerosene-Et3ALاز( مخل�����وط ) را ایجاد کرده است.نقطه جوش ت��ری اتی��ل313(سه به یک ایمپالس ویژه )

0.837 و وزن مخص���وص آن-52.5 ونقط���ه انجم���اد آن 194آلومی���نیوم است.این ماده درهیدروکربن ه�ای اش�باع ش��ده ح�ل میش�ود ول�ذا اختالط آن ب�ا

Kerosene.مشکل خاصی موجب نمی گردد 2002گفتنی است که دانشمندان روس در چند سال اخیر به خص��وص از س��ال

تحقیقاتشان را روی سنتز)ترکیب(جدیدی از کروسین آغاز کرده اند ک��ه س��وخت ( تولید کرده اند که عملکرد ب��االتری نس��بت ب��ه کروس��ینSyntinجدیدی به نام )

معمولی دارد.این کروسین جدی��د س��نتز ش��ده ب��ه هم��راه )اکس��یژن م��ایع ف��وق اکسیژن مایع( می کند./سرد(، ایجاد ایمپالس ویژه باالتری نسبت به )کروسین

Punda وهمکارانش پیشرانه خود مشتعل را متشکل از یک سوخت م��ایع ش��امل (Cardanol)ک��اردانول و(Cyclopentadiend)سیکلو پنت��ادی انمخلوطی از

را پیش���نهاد ک���رده(IRFNA)واکس���ید کنن���ده اس���ید نیتری���ک دود کنن���ده قرمز بص��ورت پای��دار بودتنه��ا مق��دار بس��یار0اند .مخلوط سوخت در دم��ا ه��ای زیر

32

را در نسبت اکسیدایزر به سوخت برابرSec 205اندکی از سیکلو پنتادی ان برابر نشان دادند.4.5

Fujitaانتشار پی��دا داده اس��ت سیس��تم هی��دروژن2006 در مقاله ای که در سال اکسیژن مایع را به عنوان پیش��را ن��ه ای ک��ه ع��الی ت��رین عملک��رد راب��رای–مایع

حامل های فضایی دارند معرفی کرده است.Katorgineوهمکارانش، دی سیکلو بوتیل (Dicyclo butyl)را به عنوان جای گزینی

معرفی کرده و ادعا نمود اند که س��وخت هی��درو کرب��نیKeroseneمناسب برای (Kerosene)دی سیکلو بوتیل دارای خواص فیزیکی وشیمیایی نزدیک به کروسین

)ب��وده واس��تفاده از این س��وخت ب��ه ج��ای کروس��ین ایمپ��الس وی��ژه پیش��رانه Kerosene-Oxygen) .را دو درصد افزایش می دهد

) ترکیب�����ات دی متی�����ل آمین����و اتی����ل آزایدThompson،���� 2000در س�����ال DMAZ،)بیس) اتیل آزاید( متیل آمین(BAZ.) (PYAZ)وپیرولید ینیل اتی��ل آزای��د

سنتز نمود.(MMH)را برای جای گزینی سوخت انج��ام دادن��د عملک��رد پیش��رانه2005 ودوستانش در سال Uedaدر تحقیقی که

ب��ا( وهی��درازین)MMH را ب��ا ت��رکیب (/MMH )ه��ای دو ج��زیی در یک موتور سرد شوندهPa M0.98 در محفظه ایی با فشارN2000تراست خالء

مورد ارزیابی قرار دادند.پیک ایمپالس ویژه خالء مخلوطRegenerativeبه طریق بوده است.S 322سوخت بیش از

آقای توره برینک ،یکی از محقق��ان موسس��ۀv فن��اوری س��لطنتی س��وئد در س��ال مولکول جدیدی را که می تواند درآینده یکی از مولفه های سوخت م��ایع2010

موشکی با شدرا کشف کردند. این مولکول "تری نیترآمید " نام دارد . درصد30تا20این سوخت مایع در مقایسه با بهترین سوخت های راکتی امروزه،

درص��د10کارآمدتر است.به طوری که ب��ا ی��ک حس��اب س��ر انگش��تی ،ب��رای ه��ر اف��زایش در ب��ازدهی س��وخت راکت می ت��وان خ��رج س��وخت راکت را دو براب��ر کرد .این مولکول فقط از نیتروژن و اکسیژن ساخته شده ک��ه س��وخت راکت را با محیط زیست سازگارتر خواهد کرد.این سوخت بسیار کارآمدتر از از س��وخت

تن اس��ید هی��درو550ه��ای جام��د موش��کی اس��ت ک��ه مس��تلزم انتش��ار مع��ادل کلرویک متمرکز برای هر دور پرتاپ موشک به فضا است.به گفتۀv این دانش��مند فق��ط هش��ت ت��رکیب مش��ابه ت��ا بیش از این ش��ناخته ش��ده ،ک��ه بیش��تر آنه��ا

طبق) گفته های فصل دوم(،نیز در قرن هجدهم کشف شده بودند.

33

فصل دوم

34

35

پیشرانه های ژلفصل دوم : 50بیشتراز سال است که پیشرانه های مایع درسیستم های موشکی ،خصوصا

برای موشک های میان برد و برد بلند ،مورد استفاده قرار گرفته اند،وهم چنین پیشرا نه های مایع قابلیت بسیار باال و امکان کاربرد در انواع موشک ها) از جمله موشک ها ی کروز(، راکت ها،فضاپیماهاواژدرها،سالیان متمادی مورد

استفاده قرار می گیرند. علی رغم توسعه وسیعی که پیشرانه های جامد در چند دهه اخیر، خصوصا بواسطه سادگی سیستم موتور،در مقایسه با سیستم نسبتا پیچیده ای موتور مایع داشته اند،با این وجود،این پیشرانه ها نتواستند جایگزین

پیشرانه های مایع شوند.این امر ناشی از مزایای منحصر به فرد ی است که.سیستم های پیشرانه مایع در مقایسه با سیستم های پیشرانش جامد دارند

سیستم های پیشرانش مایع وجامد هریک دارای مزایا ومعایبی هستند که ب��ا مرتف��ع ساختن معایب وتقویت مزایا،پیشرانه ه��ای پیش��رفته ت��ری س��اخته می ش��ود.تالش شده است ت��ا پیش��رانه ه��ای ژل،مزای��ای ه��ردو سیس��تم پیش��رانه م��ایع و جام��د را

داشته وتا حد زیادی نواقص هردو سیستم را برطرف کند. در زمینه سیستم های پیش��رانشبراساس افزایش تقاضا ودرخواست محققانولی

موشکی در جهت باال بردن عملکرد راکت وبهترشدن ایمنی پیشرانه ها در دهه های آنها را به سمت پیشرانه ها ی ژل سوق داده است. این پیشرانه ها، ح��التیپیشین ،

بین جامد ومایع است واینکه مزیت های هردو حالت را با هم دارد. در حالت کلی می توان گفت که پیشرانه های ژل،حالت تکامل یافته )بهینه شده

ی(پیشرا نه های مایع هستند. مناس��ب ب��ه اکس��ید کنن��ده وی��اGellant))این پیشرانه ها از افزودن نوعی ژل کننده

سوخت،ساخته می شوند.باژل سازی پیشرانه ،امک��ان اف��زودن م��واد ان��رژی فل��زی نظیر پودر های آلومینیوم ،بریلیم،منیزیم وبور به پیشرانه مایع فراهم می گردد ک��ه این عامل ،باعث افزایش دانسیته پیشرانه ونیز ایمپالس ویژه ی آن می گردد.تغییر در این دو عامل،باعث کاهش حجم موشک ودر نتیجه افزایش برد وسرعت موش��ک

می شود. این پیشرانه ها بدلیل خاصیت ویسکو االستیک ،بسیار ایمن تر از پیشرا نه های مایع

وجامد هستند. اولین نتایج تست عملیاتی برروی موشک های تاکتیکی با استفاده90در اواخر دهه

از پیشرانه ژل در دسترس عموم قرار گرفت. در سال اخیر تحقیق��ات ب��رای بهب��ود عملک��رد پیش��را ن��ه ه��ای ژل ، س��اخت آنه��ا بااستفاده از مواد باسمیت کمتر )به دلیل قوانین محی��ط زیس��تی و اس��تاندارد ه��ای ارائه شده(،قابلیت پذیرش بیشتر مواد پر انرژی،رفتار رئولوژیکی مناسب ،اح��تراق

مطلوب واستفاده از نانو ذرات در حال انجام شده است.ژل چیست -2-1

36

ژل ها دارای تعریفی مبهم ودشواری می باش��د ژل ه��ا مایع��اتی ن��د ک�ه خاص��یت رئولوژی شان توسط افزودن عامل ژل کننده خاص��ی)ژلنت( تغی��یر پی��دا میکن��د واز

طرف دیگر رفتارشان شبیه به جامدات می باشد.D.Jordan Lloyd ازHerman درم��ورد1926 بیان ک�رده اس��ت: ک�ه او در س��ال

ساختار ژل تحقیقاتی را انجام داده است.، 1946ژل را بعنوان سیستمی ازخاصیت و ویژگی جامد تعریف کرد. در سال

Bungen berg de jong (Coherent) واجزاء س��ازنده آن چس��بنده(Colloidal)به طوری که ذرات کلوییدی

،با در نظر داشتن سه فرض ،ژل را تعریف کرد:Herman 1949است. در سال آنها سیستم های کلوییدی) حداقل متشکل ازدو ترکیب( چسبنده-1

.هستند ..ژل ها دارای خاصیت مکانیکی جامدات هستند-2

)و هم ب��ه ص��ورت متوس��ط پراکن��دگیDispersed))آنها هم به صورت پراکن��ده -3Dispersion Averaged).در سرتاسر سیستم موشکی یافت

،ژل را به عنوان ماده ای که شامل یک(Brinkers & Scherer)1990در سال ساختمان پیوسته مایع را محصور کرده است" تعریف کرده اند آنها خاصیت االستیک

ژل را به پیوستگی ساختار جامد درآن،مربوط می دانستند.طریق می توان تهیه کرد:(4)ژل ها را از

یا کاهش حاللیت (Coagulation) انعقاد-1تشکیل ژل ها ددر اثر واکنش شیمیایی-2 محلول کلوییدی در اثر سرد شدن (Setting)لخته شدن -3(Swelling)متورم شدن-4

از آنجا که ژل در تورم با پیوند های فیزیکی تشکیل می ش��ود،معم��وال ازاین ن��وع ژل ه��ا در پیش��را ن��ه ه��ای ژلی اس��تفاده می ش��ود.از ج��الب ت��رین خ��واص ژل

وداش��تن تنش برش��ی(Elasticity)ه��ا،وی��ژگی مک��انیکی آنه��ا ب��ویژه االستیس��یته بحرانی اس��ت.عالوه ب�ر این می ت��وان ب��ه حافظ��ه داش�تن ژل ه�ا،داش��تن رفت�ار

sis) ب��ودن آنه��ا،خاص��یت سینرس��یس(Anisotropy)کریس��تالی،ن��ا همس��ان گ��رد Synere)رها شدن خود بخودی م��ایع ازژل(، ب��اقی مان��دن م��ایع در آن ب��ا وج��ود(

از پارامتر های تأثیر گ��ذار ب��ر(PH)خشک شدن اشاره کرد.همچنین دما،غلظت وژل ها هستند.

از مکانیک سیاالت داریم:که ژل ها رفتاری چون سیال غیر نیوتنی والبته وابس��ته به زمان دارند.عموما پیش�را ن�ه ه�ای ژل س�یال ه�ای رقی�ق ش�ونده گی برش�ی

Shear)هس�تند Thinig Fluidsیع�نی ویس�کوزیته آنه�ا ب�ا اف�زایش تنش برش�ی= کاهش میابد( و دارای خاصیت تیکسو تروپیک )یعنی ویس��کوزیته آنهاب��ا زم��ان در تنش برشی ثابت کاهش پیدا می کند(. انگیزه ای که برای توسعه پیش��رانه ه��ای ژل دنبال می شود به این دلیل است که عملکرد پر انرژی باالی سوخت ه��ای ب��ا

Metallizied )فلز پوشانی شده Fuels)در سیس��تم ه��ای پیش��رانه ه��ای دو گان��ه 37

قابل مقایسه با سوخت های هیدروکربنی وسوخت های با غیر فلز پوشانی ش��دهمی باشد.

خاصیت و ویژگی کلوییدی ژل ها با اضافه کردن ذرات فلزی به این نوع پیشرانه پیشرانه بص��ورت ذرات معل��ق باش��ند ک��ه این(Matrix)ها می تواند درون شبکه

امر باعث افزایش انرژی و دانسیته انرژی و ایم��نی می ش��وند واز ط��رف دیگ��رخاصیت های ویسکو االستیک ،سرریز کردن ونشتی ناگهانی کاهش پیدا می کند. پیشرانه ژل در طی ذخیره سازی ما نند جامدات ویسکوااللستیک رفتار می کند.)ودر طی فرآین���د خ���وراک دهی ویس���کوزیته ش���ان در ب���ازه ای از میع���ان

Liquefaction �)تحت تنش برشی کاهش پیدا می کند. سرانجام آنها بصورت پودر در می آیند و مانند مایعات می سوزند

-مزایا و معایب های پیشBBرانه هBBای ژ ل درمقایسBBه بBBا پیشBBرانه2-2های مایع وجامد

ایده افزودن پودر فلزی به س��وخت م��ایع را اولین ب��ار اوگ��ک س��نگر در اف��زودن پودرآلومینیوم به سوخت زل به ک��اربرد.این س��وخت ه��ا،سوسپانس��یون ه��ایی از ذرات فلز یا ترکیباتی از فلز در سوخت های مایع مناسب بوده که ایجاد ح��رارت سوختی باال می کنند افزودن مواد جا مد به پیشرانه های مایع با مشکالتی هم��را بود، زیرا به محض افزایش پودر فلزی به مایع ،ته نش��ینی ذرات ن��یز ش��روع می شد .برای بکارگیری سیستم های پیشرا نه حاوی پودر فلزی اس��تفاده از روش سوسپانسیون، ب�افرض پای��داری مک��انیکی روش مناس��ب ت�ری نس��بت ب��ه س��ایر

روشها بود.روش پیشنهاد گردیده است:(4 )برای پایداری مکانیکی

که غیر عملی است زیرا بسیار گ��ران قیمت(Sol)کاربرد فلزات بصورت سل -1،سمی وخطر ناک است.

استفاده از مایعی که دانسیته آن برابر با فلز جامد باشد ..-2امولسیو ن کردن فلز در داخل مایع .-3ژل کردن مایع حامل-4

مزایای که باژل سازی پیشرانه های مایع بدست میآید عبارتنداز:کیفیت پیش��رانه بعلت وج��ود پ��ودر فل��زی از نظ��ر گرم��ازا ب��ودن )-1

سوختن ( بطور قابل توجهی افزایش می یابد.کار کردن،بسته بندی ،انبار کردن وحمل ونقل آنها آسانتر است.-2 ژل کردن پیشرانه مایع به دلی��ل ایج��اد خاص��یت ویس��کو االس��تیک از خط��رات-3

تراوش ورسوخ مایع جلوگیری کرده ،تلف ش��دن از راه تبخ��یر را ب��ه ح��داقل می رساند.از آنجا که بسیاری از پیشرانه های مایع س��می هس��تند، ژل ک��ردن ایم��نی

مطلوب رابه ما خواهد داد. پیشرانه ژل شده را می توان در موتور های موشک که در جاذبه صفر ش��روع-4

به کار می کنند، استفاده نمود.زیرا ژل تحت شتاپ های جزیی پراکنده نمیشود.38

در طول م��دت پ��رواز دراز م��دت موش��ک ب��ا بک��ار ب��ردن پیش��رانه ژل،انتق��ال-5 حرارت از دیواره تانک گرم به پیشرانه ای که در جه حرارت آن کم است کاهش

می یابد. در تان��ک ه��ای(Sloshing)ژل ک��ردن پیش��رانه ،از تک��ان خ��وردن س��وخت م��ایع -6

سوخت جلوگیری می کند،ک�ه این مش�کل در مایع�ات س��بب بهم خ�وردن تع�ادلموشک می شود.

پیشرانه ژل ح��اوی پ��ودر فل��زی ب��اعث کوچ��ک ش��دن ان��دازه ای موش��ک می-7 شود.زیرا به این طریق خصوصیات احتراق بهبود یافته ونسبت اکس��ید کنن��ده ب��ه سوخت ،کاهش می یابد واز طرف دیگر دانسیته سوخت ن��یز اف��زایش یافت��ه واز

افزایش می یابد،که این ف��امهمتر،حاصل ضرب ایمپالس ویژه و دانسیتهکتور نسبت مستقیم با برد موشک دارد.

ذرات جامد پر ان��رژی ب��ه ص��ورت همگن در درون ژل ه��ا ب��ا زم��ان مان��دگاری-8سال(معلق می ماند.20طوالنی )حدود

کنترل سرعت سوختن در پیشرانه های ژل ،آسانتر است.-9 پیشرانه ها ی ژلی ویسکوزیته باالتری از مایع دارن��د .بن��ابراین ع��دد رینول��دز-10

پایین تری دارند ودر انژکتورها جریان به صورت آرام می باشد..ندارند(Inhibitors) پیشرانه ها ی ژلی نیاز به باز دارنده ها-11

در مورد مشکالتی که در برابر پیشرانه ها ی ژل، با آن مواجه هستیم، از جمله: در فرآیند سوختن قطرات سوخت ژلی ، نرخ س��وختن پ��ایین ت��ری نس��بت ب��ه-1

قطرات سوخت مایع در حالت مشابه دارند. این امر ،عالوه بر اف��زایش احتم��الپاشش ذرات در شت تر ،باعث کا هش بازده احتراق نیز می شود.

Feeding )در فرآیند تغذیه-2 process)پیشرانه ه��ای ژل در مقایس��ه ب��ا پیش��رانه، های مایع به فشار خوراک بیشتری برای ایجاد حریان مشابه نیاز مندند.

Atomization)به دلیل مشخصه ی غیر نیوتنی ژل ها،پودر سازی-3 process)آنه��ا مشکل تر از مایعات است ،که این امر منجر به کاهش عملکرد آنها می گردد.

ت��ه نش��ینی ذرات ،جداش��دن ف��ازی وناپای��داری ف��یزیکی ممکن اس��ت در طی-4 اتفاق بیافتد.(In Flight)ذخیره سازی یا تحت شتاپ پرواز

درصد گرانتر از پیشرانه ه��ای جام��د وم��ایع30 قیمت پیشرانه های ژل تقریبا -5است.

وابستگی خواص آنها به دما نیز با دقت بیشتری کنترل شود.-6 می توانیم پیشرا نه های ژل را هم چنین از جهت الزام��ات ایم��نی وعملک��رد در

مقایسه با پیشرا نه های مایع وجامد، مورد بررسی قرار دهیم:: ایمنی-الزامات1:سرریزشدن ها ،نشتی ها*

سطح ژل در تماس با محیط گازی سفت و س��خت می ش��ود و ازاین رو در طی سیستم ذخیره سازی ویا خوراک دهی در مقایسه با مایع ریت نشتی کاهش پی��دا می کند. در مواردی چون س��رریز ش��دن ناگه��انی ک��ه ناش��ی ازنقص وخ��رابی در

39

تان��ک ه��ای س��وخت و اکس��نده میباش��د. پدی��ده س��وختن تنه��ا در فص��ل مش��ترک )سوخت و اکسنده( اتف��اق می افت��د ب��ه ش��رطی ک��ه آنه��ا خ��ود مش��تعل باش��ند. فراریت ژل ها بطورقابل توجهی کمترازفراریت مایعات است تا جایی که وق�تی

نشتی یا سرریز شدن اتفاق بیفتد، ومقداری خیلی کم بخار آزاد خواهد شد*حساسیت به ضربه و اصطحکاک وتخلیه الکترواستاتیکی:

در مقایسه با جامدات،ژل هاحساس به این گونه موارد فوق نیس��تند و ش��بیه ب��همایعاتند.

*اشتعال ناگهانی: در مقایسه با جامدات، اشتعال این نوع پیشرانه ها می تواند فاجع��ه آم��یز باش��د ولی در مقایسه با مایعات احتراق آنه��ا می توان��د قاب��ل کن��ترل باش��دو ح��تی می

توان از آن جلوگیری شود.*شیارها:

propellant)ب��رخالف جام��دات، ش��یارها یی در گ��رین پیش��رانه ها grain)وج��و د داردکه باعث افزایش مساحت سوختن می شود و می تواندبه س��مت انفج��ار و احتراق غیر کنترل شده هدایت شوند.پیشرانه های ژل شبیه به مایعات،ب��ه درون محفظه احتراق خوراک دهی می شوندکه می توان از این بحث نتیجه گرفت ک��ه

شیارها در ساختار ژل موثر نیستند.- الزامات عملکرد:2

(:Specific Impulse)*ایمپالس ویژه بطور کلی ژل ها شبیه به مایعات هستند و زم��انی ک��ه ذرات فل��زی ب��ه این ن��وع

( ژل ها افزایش پیدا می کند.پیشرانه اضافه می شوند ،): ) Density Impulse)*دانسیته ایمپالس

ژل های با فلز پوشانی شده، بط�ور عم�ده دانس�یته ایمپ�الس به�تری نس�بت ب�همایعات دارند که این به دلیل مواد افزودنی فلز به این پیشرانه ها می باشد.

(:Energy management)*مدیریت انرژیشبیه به مایعات ند.

- الزامات ذخیره سازی:3:*پایداری

سال(.10ژل ها، توانایی ذخیره سازی دراز مدت را دارند )بیشتر از (:Packing)*بسته بندی

شبیه به مایعات ند. :Particle Sedimentation *رسوب سازی)ته نشین

سازی(ذرات این پیشرانه ها در مقایسه با دو غاب ها،بطور قابل ت��وجهی رس��وب س��ازی ذره

کمتری دارندو فقط فازجدا سازی در شتاب باال اتفاق می افتد.

40

-تاریخچه پیشرانه های ژل2-3 دوغاب ها بعنوان تولید اولین سوخت های مایع که شامل ذرات فل��زی ان�د م�ورد

Over) توجه قرار گرفته اند ویک هم پوشانی lapping) بین دوغ��اب ه��ا و ژل ه��ا وج��ود(Submicron)وبخصوص ذرات معلق جامد فل��زی ب��ه ان��دازه زی��ر میک��رون

.دارد بیشترین پیش��رانه ه��ای قاب��ل نگ��ه داری و(�� Sawyer&Glassman)،1970در دهه

البته پر انرژی را مورد بررسی قرار دادند به ط��وری ک��ه این پیش��رانه ه��ا دارای ساختار درونی هستند وبا افزودن عامل ژلنت ،ساختارش��ان تغی��یر می کن��د. آنه��ا در هنگام تحقیقاتشان متوجه شده اند که اگر بخواهند سیستم ی را هموژن نگ��ه دارند با اضافه کردن ذرات فلزی این ام��ر امک��ان پ��ذیر اس��ت. هم چ��نین نش��ان دادندکه ژل ها می تواننددر موت��ور ه��ای ب��ا پیش��رانه ه��ای دو گان��ه کرایوژنونی��ک

وهیبریدی،در جهت افزایش دانسیته انرژی استفاده شوند. ، روی سوخت های هیدرو کربنی وس��وخت50ودر دهه های NASA مطالعاتی در

های فلزی )مخصوصا بور ومنیزیم(، وسوخت های دوغ��ابی ب��رای کاربرده��ای رم و ناتوانی منیزیم درجهت افزایش2متمرکز شده بودند. بازده کم احتراق بور1جت

دادن عملک��رد پ��رواز رم جت بطورقاب��ل ت��وجهی از پیش��رفت وتوس��عه بیش��تر)، نیروی هوایی آمریکا هیدرازین را ب��ا آلومی��نیویم 60جلوگیری می کند. در دهه

AL)و بریلیم(Be).برای سیستم پیشرانش پیشرفته مایع، ژل کرده اند به موازات این عمل نیروی دریایی آمریکا، روی اسید نیتریک /هیدرازین ژل شده

، ن��یروی دری��ایی70در سیستم پیشرانه های دو گان��ه تحقی��ق ک��رده ان��د.در دهه داشت به طوری که برای دراز مدت در جهت3آمریکا نیاز به موشک هواشناسی

(( ب��ه ب��اال ))پیشرفت سوخت های هیدرو کربنی با کسرقابل ت��وجهی یع��نی ، س��وق(�� C)و بوروی��ا ک��ربن(AL )ازمواد افزودنی پر انرژی از جمله: آلومی��نیویم

پیدا کرده اند. ، هیچ پژوهش��ی و پیش��رفتی برپای��ه سیس��تم پیش��رانش70در دهه ه��ای می��انی

موشکی ژل انجام نشده است.)محاسبات ترمو شیمیایی منو پیشرانه های مختلف بافلز پوشانی ش��ده توس��ط

ARC)انج��ام ش��ده اس��ت.ب��ه ه��ر ح��ال نتیج��ه ه��ای آزمایش��ات ،حساس��یت ب��ه ، اصطحکاک و انفجار و مشکالت جابجایی )حمل کردن( این پیشرانه ه��ا را نش��ان

می دهند وهم چنین توانایی عملکرد تئوری رانشان می دهد. ،تقاضا ب��رای ایم��نی به��تر ودانس��تیه ان��رژی ب��اال ،م��دیریت80در دهه های میانی

انرژی بهتر ، و مومنتوم در پیش��رانه ژل سیس��تم ه��ای پیش��رانش موش��کی و و هواشناسی دوباره مورد نظر صاحب نظران و محقق��ان ق��رار گ��رفت.در برنام��ه

1 -Ram Jet

2 -Boron

3- Air-Breathing 41

های پزوهشی حاضردر مورد پیشرا نه ها ،الزام��ات اساس��ی ب��رای ادوات زرهی ،ذخ��یره س��ازی به��تر و1بادر نظر داشتن جنگ افزاره��ای )مهم��ات( غ��یر حس��اس

ایمن حمل کردن ،سمیت کم، دفع آسان، هزین��ه ط��ول عم��ر کم، متمرک��ز ش��دهباشد.

در دو تست از جهت احتراق وآتشباری به عنوان(� TRW) ، موتور1999در سال موفقترین موتور در یک سیستم موشکی معرفی شده است.

TRW 2موتور آزمایشی :1شکل

ایده و تئوری هایی در جهت استفاده از پیشرانه های ژل ،� 60در طی دهه های مورد بررس��ی ق��رار گرفت��ه 3با فلز پوشانی شده برای کارهای فضایی . النچرها

است.(NASA( در مرک��ز پژوهش��ی ل��وویس در (Palaszewski) توسط و همک��ارانش

بررسی هایی روی(MMH/IRFNA)و(NTO/MMH) ژل شده وهم چ��نین ژل کرایوژنوییک (Cryogel

) انج��ام داده بودندب��ه ط��وری ک��ه محاس��بات تئ��وری، نش��ان دهن��ده پتانسیل باالی این پیشرانه ها میباشد و بر هزینه پرتاپ شدن موشک ت��أثیر مثبت

دارد. ( Cryogel) ایمپالس ویژه باالی فل��ز4درحالت بار گذاری و انباشت

:نشان داده است( 2) درشکل

1- Insensitive Munition

239- TRW experimental motor

40 -Launchers 341 -Loading442- Specific Impulse of cryogel at high metal loadings

42

1( در بار گذاری باالی فلزH2/Al/O2)ایمپالس ویژه کرایوژل :2 شکل

-رئولوژی پیشرانه ژل2-4 کلید یا عامل مهم پیشرانه ها ژل و تکنولوژی آن ،رئولوژی اس��ت.خاص��یت ه��ای رئولوژی از احتراق ژل و خاصیت ه��ای جری��ان و پ��ودر س��ازی آن اس��ت ک��ه این

ویژگی ها وابسته به ساختار ژل است.-شیمی ژل2-5

همان طور که گفته شد ژل یک ساختار جامد پیوسته اس��ت ک�ه دری��ک ف��از م��ایعهموژن بسته قرار دارد.

Florry :ژل را از لحاظ ساختاربه چهار دسته طبقه بندی کرد که شامل ژل میان فازی می باشد.2ساختار الیه ای با ترتیب خوبی-1

در این ژل ها،الیه)صفحه(مناس��ب تعبی��ه ش��ده ب��ه م��وازات هم ب��ه ت��رتیب ق��رار گرفت��ه ان��د ب��ه ط��وری ک��ه می توان��د در ی��ک مک��ان خ��اص توس��ط نیروه��ای وان

دروالسی یا الکترواستاتیکی نگه داشته شوند.

1

2 -Well-Ordered43

ک��امال بی نظم و پیوس��تگی و ت��داوم س��اختاری1شبکه های پلیم��ری کواالنسی-2خوبی دارد.

ف��یزیکی تش��کیل ش��ده2شبکه های پلیمری ازطریق هم بسته ه��ا ی��ا ت��وده ها-3 است که غالبا دارای بی نظمی و آشفتگی می ش��ود.دراین ژل ه��ا س��اختارخطی

دارند. دارای س���اختاری بی نظم و ذراتی ریزن���د.این دس���ته بن���دی ش���امل لخت���ه-4

رسوب ها می شود که معموال شامل ذرات ناهمسان ازلحاظ هندسی می3شدن لی��ف ب��ه مانن��د ش��بکه– ،تارهای ظریف در ت��وده 4باشد.به عنوان مثال:سوزن ها

(.های فیبری در ژل های )پیشرا نه های ژل معموال از نوع سوم ندو بعضی از ژل ها )سیلیکات ژل

ها(بطور ظاهری شبیه به ژل های آلی هستند ولی ساختارشان شبیه به همنیست.

5(-رئومتری)سیال سنجی2-6اقتباس از مدل سازنده در پیشرانه های ژل نسبتا معمولی ومرسوم است.

استفاده می شود.این به دلیل سادگی وق��ابلیت آن P-L)6( دربیشتر موارد مدل برای توصیف کردن رفتار پیشرانه ها ی ژل دری��ک ب��ازه وس��یعی از ریت برش��ی

می باشد.در زیر ارائه شده است: Macoskoلسیتی از این رئومترها توسط

خاصیت های رئولوژی پیشرا نه های ژل مختلفShear rates, n -K,Papropellant

100-50,0000.494.33Water gels

0.001-2,0000.27-0.4220-130Water gels

1-3000.4117-19Water gels

1 -Covalent2- Aggregation3 -Flocculent4 -Needles5 - Rheometry6 -Power-Low

44

1-3000.4713.5RP-1/Al

20-5000.220.22 , 0.47Ethane, Propane

---------0.65-0.8922.7-3UDMH

20-1000.4-0.64-25DMH(30%)

پیشرانه های ژل برطبق خاصیت های رئولوژی به سه دسته بندی رئولوژی :دسته تقسیم می شونند:

CBAGel category

Yield thixotropic

Viscoelastic liquid/solid

Pseudoplastic, Shear thinning, low-yield

Rheological Classification

Organic fuels

H2O2, Acids

Organic fuelsInorganic fuels,

Water gels (Carbopols)

Gel Propellants and Simulants

45

Bingham,

Casson, Cross,

Carreau-Yasuda

BogersPower law, Cross,

Herschel-Bulkley,

Carreau-Yasuda

Constitutive Models

50-500 Pa1-400 Pa1-20 PaYield stress

HighLowThixotropy

LowHighLowRelaxation after yield

LowTemperature sensitivity

دسته بندی رئولوژیکی پیشرا نه های ژل خاص��یت ه��ای رئول��وژی ژل ه��ا ب��اتغییر ک��ردن دم��ا تغی��یر می کن��د ودراثر دما:

مجموع ویسکوزیته با افزایش دما کاهش پیدا می کنند.

:Gellant))-ژلنت ها2-7 نقش ژلنت ب��رای ف��راهم ک��ردن خاص��یت ه��ای مک��انیکی مناس��ب م��ایع م��ادر وپای��داری دراز م��دت کم��ترین اث��ر را روی عملک��رد پ��ر ان��رژی سیس��تم دارد. آن بایستی باپیشرا ن��ه ه��ای م��ایع م�ادر و م��وادافزودنی س�ازگار باش��د.ن�وع ژلنت و محت��وای آن،خاص��یت ه��ای ژل را مش��خص می کنن��د. ب��ا اف��زایش محت��وای

ژلنت،افزایش ویسکوزیته برشی را خواهیم داشت.*جداسازی ذرات:

ذرات می توانند درطی ذخ��یره س��ازی در اث��ر س��نگینی و ش��تاپ ب��االی ذرات در طی پرواز ته نشین ش��وند. دراین م�ورد تالش��ی ب��رای مش��خص ک�ردن پای��داری

انج��ام ش��ده اس��ت.((Rapp& Zurawski توسط(AL/RP-1)پیش��را ن��ه ه��ای ژل ( اتف�اق میجداس��ازی ف�یزیکی در س��وخت جام�دات ب��ا غلظت کم�تر از )

افتد.46

*مطالعات یا بررسی های سازگاری:Dove)) توس�ط IRFNA ب��ا ژل (AL)س��ازگاری آلومی��نیویم et al& Hallit et al با استفاده از دی اکسید سیلیکون بدست آم��ده IRFNAبررسی شده است.ژل

است. ترکیبات س��یلیکون-، واکنش بدهدIRFNAدر (HF)اگر این ژل با ممانعت کننده

فلورین یا ترکیبات اکسیژن - فل��ورین- س��یلیکون تش��کیل می ش��ود.این ن��وع ژل می تواند مقدار خوردگی را در تانک ها افزایش بده��د.ب��ه ط��و ر کلی ریت ه��ای

ژل ش��ده قاب��لIRFNA غیر ژل شده و با IRFNAاندازه گیری شده خوردگی در مقایسه است.

پیشرا نه های ژل و ژلنت معرفی شده اند:در جدول زیر تمامی

پیشرا نه های ژل و ژلنتAdditivesGellantPropellant

Al

Al (0%,40%)

Carbopol

Colloidal Silica

Sulphated galactose polymers (<2.5%)

Pectin§ (6%)

Kelzan (2%)

HYDRAZINE (N2H4)

F Al (30%,5%-40%)

Mg (5%-40%)

Methyl cellulose, (4.48%),(2%-4%)

UDMH

47

HEC# (5.57%)

Hydroxy methyl cellulose (7%)

Ethyl cellulose (6.40%)

Agar-Agar (0.64%-12%)

Silicon dioxide* (SiO2) (5%)

E

Al (<60%)

Al (0%-40%)

Al (60%), dimethylurea (0.1%)

Sand" (~5%)

Hydroxy propyl cellulose

Cellulose (<5%)

HEC# (7%)

Klucel** (1.4%)

MMH

Al (10%-30%), Be, Boron

Hydroxy propyl celluse ethers

N2H4/UDMH (1/1-1/4)

HEC# (<1%)

Cellulose acetate (<5%)

N2H4/MMH/UDMH

Be (16%)

Chromic oxide (<2%)

Galactomannan polysaccharide

(<1.5%)

N2H4 (<25%)

Hydrazine nitrate (<58%)

Al (0%-80%)

Zirconium (<70%)

Kelzan (1%-5%)

HEC (<0.5%)

MHF-3,MHF-5

MGGP-1

Al (60%)BTMSEH2

Al (0%-55%)SiO2 (3.5%-6.5%)RP-1

48

U

Boron carbide, Al(55%-60%)

Cellulose compounds

Copolymers of polyethylene

JP-10

Al (30%-40%)Organophilic clay complex &

Propylene glycol (6%-7%)

KEROSENE

LiNO3 (28%)

HF

SiO2 (3%-4.5%), P4O10 (0.5%-3%)

IRFNAO

X

I

AP (0%-30%)Sodium silicate (4.25%)

Colloidal Silica (4%)

RFNA

SiO2ClF5

49

D

I

ZE

Boron Carbide (19.3%)

SiO2 (3.5%)H2O2

Al, Mg (29%-35%)

Silicon (33%)

SiO2 (2%-3%)

Aluminum oxide

LOXMONOPROPEL

AP(35%)/AN & Al (25%)

Al (40%)

H2O & Al

SiO2 (1%-2%)TEGDN/TMETNH2O2

HN/AN

AP(40%)

Al (23%)

Colloidal Silica (2.5%-3%)

N2H4 (57.5%)

RFNA (74%)

Colloidal Silica (3%)Colloidal Silica (3%)N2H4 (40%)

N2H4 (30.8%)

N2H5ClO4 (30%-50%)

Al (10%-25%)

Polyacrylamide (2%-5%)

N2H4 (30%-50%)

Boron (12%,33%)Silica gel (2.9%,5%)Sodium Perchlorate &

50

Water (33%,12%)HAP† (40%/10%)

LAN

Polyethylene glycol (18.6%)

Ethyl cellulose (3%)Ethyl nitrate (40%)

Prophyl nitrate (40%)

B4C (<25%)SiO2 (1.5%)N2O4 (74%)

B4C (<21%) Carbon (3.5%)

Carbon (3.5%)HIRFNA‡ (76%)

-جریان پیشرا نه های ژل2-8 درسیستم های خوراک دهی پیشرانه ، سیال ژل ازطریق ی��ک لول��ه عب��ور می کند وسرانجام به درون محفظه احتراق تزریق می شود.انجکتور ها هم به حالت طول و هم در سطح مقطع عرضی کوچک ق��رار دارن��د وس��یال ب��ه م��دت خیلی

در این نوع انجکتور ها می ماند.(ms1در حد)کمی ریت های برشی در انجکتور ها افزایش پیدا می کند ک��ه این اف��زا یش ناش��ی از

( می باش��د. اث��ر رقی��قک��اهش ناگه��انی در س��طح مقط��ع خیلی ب��زرگ) شدگی برشی بر این پیشرا نه ه��ا ناف�ذ اس��ت وهم چ�نین اث��ر تیکس��وتروپیک، در لوله ها می بایست مورد توجه قرار گیرد. این اثر، بویژه در جاهایی ک��ه جری��ا ن

( میس��یال ب��رای م��دت زم��ان ب��اال و ریت ه��ای برش��ی کم )باشند ،مورد توجه هستند.

*جریان های رقیق شدگی برشی: ویسکوزیته ژل وابسته به ریت برشی است.برای رسیدن به ویسکوزیته کمتر در طی تزریق کردن ،با اعمال ریت برشی ب��اال امک��ان پ��ذیری گ��ردد.واین پیش��رانه زمانی که به حالت مایع برسد، از انجکتور خ��ارج میش��ود.تزری��ق پیش��رانه ژل از طریق انجکتور همگرا ،باعث افزایش ریت برشی که ناشی از شتاب س��یال می باشد ، می شود ومتعاقبا کاهش ویسکوزیته درطول مح��وری انجکت��ور را ش��اهد

خواهیم بود.Mansour & Chigier نشان دادند که جرم متوسط ویسکوزیته برش�ی، به�ترین

.گزینه برای ویژگی پودر سازی سیال های غیر نیوتنی می باشد جرم متوسط ویسکوزیته برشی در صفحه خروجی انجکتور می توان��د از طری��ق

مع��ادالت م��ر ب��وط ب��ه. غیر نی��و ت��نی بدس��ت آید(Flow Field)حل کردن معادله جریان آرام ، ایزو ترمال و غیر تراکم پذیر و پایا ی سیال های غیرنیوتنی ،معادله

(Power Law ��)پیشرا نه های ژل رقیق شدگی برشی ازطریق انجکت��ور همگ��را، فرمول��ه ش��ده اس��ت. خاص��یت ه��ای جری��ان ش��امل(Rahimi&Natan)توسط

پروفایل های ویسکوزیته و سرعت می باشند.

51

جریان های تیکسوتروپیک:*

م��ورد(Rahimi&Natan)غ��یر آلی توس��ط س��وخت ه��ای ژل اثر تیکس��وتروپیک در ،غیر موثر و غیر مهم میپیشرا نه های ژل بررسی قرار گرفته است.این اثر در

باشد.-پارامتر های مهم در ارز یابی پیشرانه های ژل2-9

-ایمپالس ویژه1-دانسیته 2-احتراق مناسب 3-داشتن رفتار تیکوسو ترو پیک4(Shell Thining)-نازک شوندگی برشی5-پایداری شیمیا یی6- پایداری فیزیکی7

-مهمترین پیشرانه های ژل2-10 :پیشرانه های ژل مشابه پیشرانه های مایع به دو دس��ته کلی تقس�یم می ش��وند

تک پیشرانه های ژل و پیشرانه های دو تایی ژل: تک پیشرانه ها:پیشرانه هایی هستند که به صورت یک بسته واحد داخ��ل موش��ک قرار داده میشوند ولذا در صورت نی��از ب��ه اکس��یدکننده ،در ت��رکیب خ��ود اکس��ید

کننده الزم را به همراه دارند:مهمترین تک پیشرانه های ژل

1 -Lox / AP/AL,AP/ سیلیکای کلوییدی/IRFNA-هیدازین/2AL/- هیدازین/پلی آکریل آمید /3/سدیم کلراتHAP- سیلیکاژل/45-//

مهمترین پیشرانه های دو تایی ژل عبارتنداز: در این سیستم ها، اکسید کننده و سوخت در ظروف جداگانه ای نگهداری ش��ده ودر محفظه احتراق باهم واکنش می دهند.مهم��ترین پیش��رانه ه��ای دو ت��ایی ک��ه

درسالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته اند:از جمله: یک پیشرانه آرمانی است.(: ) پیشرانه های-1

:یک پیشرانه ایده آل است.ایمپالس ویژه (//AL) پیشرانه های کرایوژل-2 آن باال واز نظر زیست محیطی اکسیژن و هیدروژن هیچ مش��کل خاص��ی ندارن��د ومحصول احتراق آنها نیز)بخار آب(مطل��وب محی��ط زیس��ت اس��ت.ب��ا این وج��ود معایبی چون مشکل نگه داری و حمل ونق��ل ،چگ��الی پ��ایین ونی��از ب��ه تکنول��وژی پیشرفته برای بکار گیری ،موجب شده تا تنها تعدادی از کشور ه��ا توان��ایی به��ره

52

برداری ازآن را داشته باشند.این پیشرا نه ها اک�ثرا در فض�اپیما ه�ا اس�تفاده میش������������������������������������������������������������������������������������������������������وند.

هیدازین ب��ا اکس��نده ه��ا ی مختل��ف ایمپ��الس ب��االی دارد،ب��ااین وج��ود ،نقط��ه-3وسمیت زیاد آن، کاربردآن را محدود کرده است.انجماد باالی هیدازین

تالش مستمربرای رفع مشکالت ناشی از بکارگیری هیدازین وی��افتن ج�ای گ��زین و دی) MMH)مناسبی برای آن،منجر به تولید سوخت های منومتی��ل هی��درازین

(UDMH)متیل هیدرازین نامتقارن گردیده است که اولی به شدت سمی اس��ت وایمپ��الس آن مختص��ری ازهی��دازین کم��تر اس��ت ودومی گرچ��ه ایمپ��الس آن

کمتر است اما ازنظر سمیت به م��راتب از آن دو(MMH)مختصری از هیدازین ومناسب تر است.

ایمپ��الس کم��تری نس��بت ب��هJp-5وRP-1گر چه مشتقات نف��تی مث��ل کروس��ین ، س��وخت ه��ای هی��د رو کرب��نی دارن��د،ام��ا ب��ه واس��طه مزای��ا یی چ��ون ق��ابلیت دسترس��ی ،ایم��نی و س��از گ��اری ب��ا محی��ط زیس��ت،حم��ل ونق��ل آس��ان وقیمت پایین،هنوز مورد پایین هستند.با توجه به مسائل محیط زیستی محققان به دنبال سوخت های جای گزینی برای مشتقات هیدرازینی و ژل کردن آن ها هس��تند ک��ه

از آن حمله است.(DMAZ)به دی متیل آمینو آزید-مهمترین اکسید کنند های ژل 2-11

در بین اکسید کننده ها ،اکسیژن ایده آل است اما مشکاللتی چون نقط��ه ج��وش بسیار پایین ،شرایط سخت حمل ونقل و نگه داری ، بکار گ��یری آن را در ص��نایعنظامی محدود ساخته است.در بین اکسید کننده ها ی مت��داول ،اس��ید نیتری��ک و

می باشد زیا د به کار ب��رده ش��ده ه ان��د.ژل ک��ردن آنه��اIRFNA که همان آسان ،قابلیت نگه داری آنها عالی ،اطالعات خواص فیزیکی و شیمیایی و شیمی فیزیکی واحتراقی آنها کامال در دسترس ودارای خواص پیش��رانش مناس��بی می

باشد. ب��ه تنه��ایی ن��یز خ��ود یکی از مت��داول ت��رین اکس��ید کنن��ده ی ژلی م��ورد استفاده توسط محققین می باشدکه به شدت مورد توجه بوده وبا س�وخت ه�ای

بخوبی ترکیب شده وپیشرانه ای مناسب،با ایمپ��الس ب��االMMH وUDMHنظیر تأمین می کند.

اگر چه اکسید کننده ای مناسبی است اما بدلیل ناپایداری و حساس��یت آن به ناخالصی ها،کاربرد آن بیشتر به سمت مونو پیشرانه ها سوق کرده بنا ب��راین

گزینه های مناسب تری برای اکسید کننده در پیشرانه های ژلIRFNA یا هستند.

-مهمترین ژل کننده ها2-12 ژل کننده های مورد استفاده دسته وسیعی از تر کیبات را شامل می ش��وند ک��ه

مهمترین وپر کاربردترین این موارد به صورت زیر می باشد:53

(و س���یلیکا ی کلویی���دی،پلیم���ر ه���ا ی گ���االگتوزس���یلیکون دی اکس���ید) وهی��درو کس��ی(AC)سولفاته ،کلزان)پلی ساکارید(اکریلو نیتریل،استات س��لولز

واتی��ل(MC)،متی��ل س��لولز(HPC) هیدرو کسی پروپیل سلولز(،HEC)اتیل سلولز)،کمپلکس ه��ای ار گانوفیلیک(HMC)، هی��درو کس��ی متی��ل س��لولز(EC)س��لولز

OPC،) پلی ایزو بوتیلن کر بن، کر بن بلک وآگار-آگار.در جدول زیر بعضی از ژل کننده های کاربردی تر موارد استفاده آنها آمده است:

54

موارد استفادهژل کنند ه ها

هیدرازین)تک پیشرانه((پلی آکریل آمید)

،)تکIRFNAهیدرازین،، سیلیکا ی کلوییدی ،UDMH، پیشرانه(، هیدرازینDMAZ

)تکHAPسدیم پر کلرات،سیلیکاژلپیشرانه(،

هیدرازین(دو تایی(پلیمر ها ی گاالگتوز سولفاته

،(دو تایی(MMH،JP-10هیدرو کسی پروپیل سلولز

هیدرازین و مشتقات )دو تایی(کلزان

)دوتایی(UDMHآگار-آگار

)دوMMH، UDMH هیدرازین،استات سلولزتایی(

)اکسید کننده(IRFNAکر بن بلک

فصل سوم

پیشرانه های هیبریدی – 3فصل پیشرانه های مایع وجامد متداولترین پیشرانه هایی هس��تند ک��ه در سیس��تم ه��ای پیشرانش موشکی مورد استفاده می گیرد.اما سیستم های پیش��رانش هیبری��دی را می توان مسیر تکاملی مشترک دوسیستم م��ایع وجام��د محس��وب داش��ت.در این سیستم های تالش شده تا نق��اط ق��وت ه��ردو سیس��تم م��ایع وجام��د درآنه��ا لحاظ شده ونقاط ضعف این دو سیس��تم ح��ذف گ��ردد.در ض��من پیش��رانه ه��ای

میآورند. S)) 400هیبریدی،که امکان ایجاد ایمپالس ویژه باالتر از در پیشرانه های هیبریدی تالش شده است تا مزایای پیش��رانه ه��ای م��ایع نس��بت بهپیشرانه های جامد نظیر،ایمپالس ویژه باال،قابلیت خاموش وروشن کردن های مک�رر،امک�ان تغی�یر تراس��ت و.... ون�یز مزای�ای پیش�رانه ه�ای جام�د نس�بت ب�ه پیش��رانه ه��ای م��ایع مانن��د:دانس��یته ب��اال،س��رعت عملک��رد مناس��ب،س��ادگی موتور،هزینه پایین سیستم پیشرانش و.... در سیستم پیشرانش دی��ده می ش��ود واز طرف دیگر تا حد امکان نقاط ضعفی که در هر دو سیس��تم پیش��رانش وج��و

دارد. حذف گردد.55

این سیستم ها از نظر ایمنی به مراتب از ه��ر ی��ک از دو سیس��تم دیگ��ر ایمن ت��ر بوده واز نگه داری و انبارداری سیستم موش��کی ،در مجم��وع از ه��ر دو سیس��تمنگهداری آنها آسانتراست واز نظر هزینه پیشرانه به مراتب ارزان تر می باشند. موتور راکت پیشرانه هیبریدی ش�امل اکس�ید کنن�ده وس�وختنی می باش�د ک�ه از نظر حالت فیزیکی با یکدیگر متفاوت هستند.متداولترین حالت این است سوخت جامد و اکسید کننده مایع باشد. بر مبنا ی اینکه در سیستم های هیبریدی سوخت جامد و اکسید کننده مایع ویا اکسید کننده جامد و سوخت مایع باش��د ب��ه ت��رتیب

سیستم را مستقیم و یا معکوس می گویند. بیشتر تحقیقات انجام شده در زمینه پیشرانه های هیبریدی به سیس��تم )س��وخت جامد( مربوط می گردد.در سیستم ها ی هیبریدی مستقیم ،اکسید کننده های که

مورد توجه قرار گرفته اند عبارتنداز:

در حالیک��ه س��وخت ه��ای بک��اربرده ش��ده متن��وع ب��وده و ش��امل س��وخت ه��ای کربنی ،پلیمری ،هیدرید های فلزی یا فلز وپلیمر های حاوی فلز و س��وخت ه��ا ی

ژل می گردند.-خط سیر توسعه پیشرا نهای هیبریدی3-1

(Bratel)او این تئوری اح��تراق هیبری��د توس��ط بارتل (Rannie)و رانی براس��اس کربن وسوخت رم جت مورد تحقیق قرار گرفت.با این حال پیش��رفت اص��لی در زمین�ه پیش��رانش هیبری��دی زم��انی بوج�ود آم�د ک��ه از اس��تفاده از س��وخت ه�ای

وحتی در حال حاضر این سوخت ها توح��ه50پلیمری شنا خته شد.در اوایل دهه تعدادی زی��ادی از متخصص��ین را ب��ه عن��وان ک��اربردی ت��رین سیس��تم س��وحت در پیشرانش هیبریدی ب��ه خ��ود جلب ک��رده اس��ت .در این سیس��تم هایپبش��رانه ،هم

(Moor)سوخت های هایپر گول و غیر هایپر گول مورد توجه قرار گرفته اند. مور موتور هیبریدی با س��وخت ه��ایپر گ��ول پلی اتیلن-آب اکس��یژنه)(Berman)وبرمن

( را با موفقیت آزمایش کردند ن��یز((GRSانواع دیگری از سوخت ازقبیل پلی استایرن،الستیک بوتیل والس��تیک

به صورت سوخت هایپر گول می توانن��د ب��ا آب اکس��یژنه اس��تفالده ش��وند.عالوه براین پلیمر های نظیر الستیک های مختلف و پلی اورتانها،متورم ش��ده باس��وخت

می توانند ب��ا اس��ید نیتری��ک اس��تفاده UDMHهای مایعی نظیر تری اتیل آمین وشوند. به (Furfurylidene) وفورفوریلیدین(Furfuramide) از فورفورآمید(Bernard)برنارد

عنوان پلیمر های هایپرگول بااسیدنیتریک استفاده نمود. پارا (،P-Toluidene)از چندین ترکیب مانند پارا تولیدین )Barr) وبار(Moutet)موتت

، وترکیبات-(anisidine P) (،پارا آنیزیدین-diamine Phenylene Pفنیلن دی آمین)

56

دیگر در کامپوزیت پلیمری استفاده کردند تا سیستم با اسید نیتریک ه��ایپر گ��ولگردد.

اشموکر از مخلوطی از پاراتولویدین و پاراآمینو فن��ل ب��رای ی��ک موت��ور هیبری��دیاستفاده کرد.

سوخت های پرس ش��ده وترکیب��ات ژل ن��یز م��ورد تحقی��ق ق��رار گرفت��ه ان��د ولی نسبت به سوخت های برپایه پلیمر از نقطه نظر خواص مکانیکی در درجه پ��ایین

ژل هی��درازین را ب��ه هم��راه فل��زاتی نظ��یر(،Schmucker )تری قرار دارند.کافمنZn،AL.مورد بررسی قرار داد

وتر کیبات کلر / فلوئ��ور مانند(F-LOX)مخلوط فلوئور/اکسیژن مایع نیز مورد توجه بودهاند. سوخت های با انرژی باال مشخصا هیدری��د ه��ا ی فل��زات سبک مانند بریلیم ولیتیم وآلومینیوم ک��ه ب��ا ی��ک باین��در پلیم��ری مناس��ب مخل��وط

شده اند،هستند. 380تا350ایمپالس ویژه خأل برای این پیشرانه های هیبریدی با ان��رژی ب��اال بین

ثانی��ه می باش��د ک��ه بس��تگی ب��ه س��وخت انبس��اط ن��ازل دارد. از نظ��ر اح��تراقدر صد تئوری با این پیشرانه ها بدست آمده است.95نیز،راندمانی به میزان

سیستم پیشرانه هیبریدی دیگر و مناسب برای باال ج��و ش��امل اکس��ید کنن��ده آب می باش��د. این سیس��تم گ��ر( HTPB ( درصد همراه با سوخت95تا90اکسیژنه

چ��ه دارای ان��رژی پ��ایینی اس��ت ولی ک��اربرد زی��ادی دارد.در این سیس��تم آب اکسیژنه جهت نگه داری برای مدتی طوالنی وبرای یک دوره مأموریت باالی جو

و ارزان مورد توجه قرار گرفته است. لیپ در مطالعه برروی سیستم های هیبریدی پر ش��ده ب��ا فل��ز مالحظ��ه ک��رد ک��ه

درصد وزنی سوخت هیبریدی آلومی��نیوم دارد زمانیک��ه80تا60سوختی که بالغ بر مح��ترق ش��ود ک��ارآیی اح��تراق(-FLOX 90 )با یک اکس��ید کنن��ده فل��وره ش��ده

باالتری نسبت به اکسید کننده برپای��ه اکس��یژن نش��ان می ده��د ودلی��ل این ام��ر راتولی��د اکس��ید آلومی��نیوم در سیس��تمی دانس��ت ک��ه از اکس��ید کنن��ده اکس��یژن

استفاده می کنند. جدول زیر ایمپالس ویژه سیستم های پیش��رانه هیبری��دی مختل��ف رانش��ان می دهد. سوخت ها پلیمری حاوی فلز یا هیدری ها ی فلزی ایمپ��الس وی��ژه به��تری

نسبت به سوخت ها ی پلیمری خالص دارند.جدول ایمپالس ویژه پیشرانه های هیبریدی

Sec)) SystemNO.Storable hybrid system:(1)

(a )Direct hybrid system

57

273 - AL+Plastic

283(or289)AL+Plastic-

375-

301-

360Polymer+ -

315Polymer+Be-

289AL-

275B-

276Polyethylene-

261LiH-

314Be-

310LiAl-

270Li-

325AL -

287LiB-

374Be-

280-

58

275Polyethylene-

249LiH-

290Li-

307-

350-Be

256Polyethylene-

260LiH-

255Be-

196P- Toluidene + P-amino phenol-

(a)Inverse hybrid System

265-

295-

--Kerosene

280(Fluorocarbon binder+(-)+triaminoguanidine)

Semi-Storable hybrid systems:

(a )Direct hybrid systems

59

256-Polyethylene

301(or293)LiH-

318Li-

290-

290-LiB

328(or299)-Be

276Polyethylene-

318LiH-

289Be -

334Li-

304-

315- Be

300Li + Polyethylene-

Cryogenic hybrid systems(3)(a)Direct hybrid systems

231-Al

299Polyethylene-

60

262LiH-

315Be-

335 -LiAl

250(or247)Li-

317(or371) -

370-Be

342Polyethylene-+

324Polyethylene-

363LiH-

444(or329)Be-

371-LiAl

378Li-

352-

361-LiB

394Be-

280Polyethylene-

271LiH -

61

290Be-

263Li-

301-

299LiB-

338(or310)Be -

315Polymer+ Be-

301Polymer+ Al-

349Polyethylene-

336LiH-

315Be-

355Li-

332-

353LiB-

383Be-

301Polyethylene-

335LiH-

310Be-

62

341Li-

324-

333Be-

286Polyethylene-

318LiH-

345Li-

322-

358Be-

290+-PBAA+

290+PBAA+ LiH-

(b) Inverse hybrid Systems

287-

349-

1-تریبریدها3-2

گرچه افزودن پودرهای فلزی به سوخت پلیمری ایمپ��الس وی��ژه را اف��زایش می دهد اما م�وجب می ش�ود ج�رم مولک�ولی متوس�ط گ�از ه�ای خ�روجی اف�زایش یابد.به منظور کاهش جرم مولکولی گ��از ه��ای خ��روجی ،ج��زء س��ومی ک��ه ج��رم مولکولی پایینی دارد)نظیر هیدروژن(به پیشرانه هیبریدی اضافه می شود.ب��ه این

ترکیبها تریبرید می گویند.

1 -Tribrids63

افزودن گاز حاملی نظیر هیدروژن موجب کاهش دمای محفظه احتراق گش��ته و عمر موتور را بیشتر می کند ،جرم مولکولی متوسط گاز های خروجی را کاهش می دهد وایمپالس ویژه را بطور قابل توجهی افزایش می دهد.ب��ا این وج��ود ب��ه دلیل پایین بودن دانسیتۀv هیدروژن،برای استفاده از آن در این سیستمها نیاز ب��ه حجم ب��زرگی در محفظ��ه راکت دارد ،ک��ه خ��ود م��وجب ب��روز مش��کالتی می 1شود.ب��رای رف��ع این مش��کل و اف��زایش دانس��یتۀv هی��دروژن اس��تفاده از برف��اب

ب��رخی ازسیس��تم ه��ایهیدروژن مورد توج��ه ق��رار گرفت��ه اس��ت.در ج��دول زی��ر هیبریدی و ایمپالس های مربوطه را نشان می دهد:

آنهاایمپالس های ویژه برخی ازسیستم های هیبریدی و پیشرا نهمادۀv حاملایمپالس های ویژه

473Be-

405Li-

402B-

340Be-

314AL-

302Be-

502(-Li +(Polymer(10%)

491-( Li +(Polymer(20%)

480(-Li +(Polymer(30%

-مزایا و معایب سیستم ه��ای هیبری��دی در مقایس��ه ب��ا س��ایر3-4پیشرانه ها مزایاالف:

مزایای عمده سیستم های هیبریدی را می توان بطورخالصه نمود:ایمنی هنگام ساخت ،انبار داری یا کار بدون احتمال انفجار-1قابلیت شروع، توقف و شروع دوباره سیستم پیشرانش-2

1 -Slush hydrogen64

ایمپالس ویژه باالتر نسبت ب��ه موت��ور راکت جام��د و دانس��یته ایمپ��الس-3ویژه باالتر از موتورهای مایع

سیستم نسبتا ارزان-4 غالبا محصوالت احتراق پیشرانه های هیبریدی نسبت ب��ه پیش��رانه ه��ای-5

جامد دارای خطرات زیست محیطی کمتری هستند. سیستم ه��ای پیش�رانش هیبری�دی از نظ��ر ط��راحی پیچی��د گی کم�تری-6

نسبت به پیشرانه های مایع دارند.

ب: معایبمهمترین معایب سیستم های پیشرانش هیبریدی عبارتنداز:

نسبت اختالط سوخت واکسید کننده در زمان شروع و توقف احتراق با-1 مقدار پیش بینی شده ومورد نظر متفاوت است، لذا ایمپالس وی��ژه در

حالت پایدار و فشار شکنی کمی متفاوت می باشد. پیشرانه های هیبریدی نسبت به پیشرانه ه��ای جام��ددانسیته - ایمپالس -2

پایین تر است. مقداری تراشه سوخت در پایان سوزش در محفظ��ه اح��تراق می مان��د-3

که باعث کاهش جرم )مفید(گرین پیشرانه می گردد. امکان پذیری این سیستم پیشرانش در مقیاس بزرگ نرسیده است.

4-

نتيجه گيري65

نتيجه گيري:در کل،بهترین نتیجه که می توان از مطالب گفته شده گرفت این است

که،هرچه یک پیشرانه جرم مولکولی کمتری داشته باشد برای سیستمپیشرانش مناسب تروبهتر می باشد.

بیشتری را تولید می کندتراست کارآیی و،با ایمپالس ویژه باالپیشرانه ی چون مقدار زیادی از پیشرانه ها مصرف می شوند

سرعت خروجی وایمپالس ویژه ،تابعی از نسبت دمای کل نازل است.در معادله سرعت خروجی ،با افزایش در دمای گاز )که با آزادشدن انرژی

همراه است( یا هر کاهشی در جرم مولکولی پیشرانه ها ،باعث بهتر شدن سرعت خروجی وایمپالس ویژه عملکرد راکت خواهد شد و متعاقبا

افزایش پیدا می کند.

(عملکرد موتو ر راکت بستگی بهC ( ودمای احتراق و نسبت گرمای ویژه¿دارد

بایستی ازمقدار گرمای باالو هم چنین ایمپالس ویژه مطلو بی برخودار باشند.

محصوالت احتراق حاصل از پیشرا نه بایستی دارای وزن مولکولی پایینی می باشد.

الزام باال بودن گرمای احتراق به ازای هرواحد حجم در جهت کاهش سایزراکت وحجم کم پیشرانه است.

66

مناسب ،مهم می باشند واینکه vچگالی)سنگینی(ویژه درانتخاب پیشرانۀ vتودۀ ( وچگالی ویژه هماهنگی)تناسبی( صورتبایستی بین ایمپالس ویژه )

.پذیرد گنجایش باالی گرمای محصوالت احتراق ،معادل مقدارK( )است}نسبت

={Cte P,V در (K)گر مای ویژه ( سیستم پیشرانه با گر مای ویژه افرایش می یابد.بهایمپالس ویژه )

دلیل اینکه افت انبساط دمایی متناسب با گرمای ویژه است. وبه هر حال(،کم است.تأثیر نسبت گر مای ویژه روی )

همگی محصوالت احتراق باید نقطه جوش کمی داشته باشند وهم چنین بایستی گر مای محسوس بخار در حد ممکن کم باشند.

محصوالت احتراق در حالت گازی در جهت بوجود آوردن تبدیل مناسبی از .انرژی گرمایی به انرژی جنبشی می باشد

پایداری شیمیایی وفیزیکی،این اجازه را برای ذخیره سازی تحت تغییرات گسترده ای از شرایط معمولی را می دهد.

.پیشرا نه ها بایستی نسبت به ضربه مکانیکی ،پایدار باشند.پیشرا نه ها نبایستی ایجاد انفجار نا گهانی کنند(واکنش شیمیایی بایستی با جنس و مواد واکنشی در دمای باال،بویژه

) ساز گار باشند.پیشرانه ها نباید سمی باشند تا سالمتی افراد را به خطر بیاندازند..پیشرا نه ها باید ارزان با شندما ده های خام پیشرا نه ها با ید دردستر س باشند..تسهیالت تولید و تجهیزات برای سا خت پیشرا نه ها باید فراهم باشد

67

مراجع

68

1. Cocchiaro, J., and J. M. Ward, DoD Explosives Safety Standards for Energetic Liquids Program, CPIA Publ. 647, Vo. 1, 1997 .2. Laachach, A, Densities, Molar Volumes and Viscosities in the Systems Water-Hydrazine, Water-MMH and Water-UDMH, Univ.Lyin, Fluid Phase Equilibr. 71,301-312 (1991); 3. Rastogi, R. P., H. H. Singh, and K. Kishre, Studies on Mixed Fuels-Hydrazine and Ethyl Alcohol System, AIAA-J. 12, 227-229 (1974)4. Miron, Y., and H. E. Perlee, The Hard Start Phenomena in Hypergolic Engines. Vol. 3: Physical and Combustion Characteristics of Engine Residues, U. S. Bureau of Mines, USBN-IR-1646, NASA-CR-140361, Interim Rept., 100 pp. (Mar 1974) 5. Ömer Gül, Leslie R. Rudnick, and Harold H. Schobert. “Effect of the Reaction Temperature and Fuel Treatment on the Deposit Formation of Jet Fuels”, Energy & Fuels 2008, 22, 433–4396.Chemical rocket propellant hazards, Vol. 1 , General safety Engineering Design Criteria, Chemical Propulsion Information Agency (CPIA) Publication 194, October 1971.7.L. C. Sutherland, “ Scalling Low for Estimating Liquid Propellant Explosive Yields,” Journal of Spacecraft and Rockets, March-April 1978, pp. 124-125.8.Hazardous Materials, 1980 Emergency Response Guidebook, DOT-P 5800.2, U.S. Department of Transportation, Washington, DC, 19809. Threshold Limit Values for Chemical Substances and Physical Agents and Biological Exposure Indices, American Conference of Government Industrial Hygienists, Cincinnati, OH, 1990 10. Eberstein, I. j., The Gas-Phase Decomposition of Hydrazine Propellants, 238 pp, (1964) Contr. AD 49(638) 126, 11. Pannetier, G., and M. Bultingaire-Laborde, Inhibiting Action of Aniline, Benzene, Toluene, Xylene, Hexane or Heptane Vapor on the Autodecomposition of Hydrazine Vapor" Bull. Soc. Chim. Fr. 1958, 1393-1397 (1958)12. Scott, F. E., J. J. Burns, and B. Lewis, Explosive Properties of Hydrazine, U.S. Bureau of Mines, R.I. 4460, 18 pp.(May 1949)13. Choi, Q. W., and I.M. Kolthoff, Copper-Caalyzed Autoxidation of Hydrazine in Basic Solution (in English), Haksurwon Nonmunjip, Cha’yon Kwahak P’yon 27, 15-41 (1988);

69

14. Davies, G., and K. Kustin, The Stoichiometry and Kinetic of Manganese(III) Reactions with Hydrazine and Methylhydrazine in Acid Perchlorate Solution, J. Phys. Chem. 73,2248-2253 (1969)15. Song Guoa, QingsongWanga, Jinhua Suna, Xin Liaob, Ze-shanWangb. “Study on the influence of moisture content on thermal stability of propellant” Journal of Hazardous Materials 168 (2009) 536–54116. Hollywood, L. P., T. R. Metz, and R. N. Porter, Storage Tests of Nitrogen Tetroxide and Hydrazine in Aluminum Containers, JPL-TR-32-1039, NASA-CR-81294, 27pp. (Jan 1967) 17. Stief, L. J., and V. J. DeCarlo, Molecular Elimination of Nitrogen in the Photolysis of Hydrazine, J. Chem. Phys. 44, 4738-4739 (1966)18. Stief, L. J., Ratio of Disproportionation to Combination of N2H3 Radicals, J. Chem. Phys. 52, 4841-4845 (1970)19. Bowen, E. J., and A. W. Birley, The Vapour Phase Reacto Between Hydrazine and Oxygne, Transe. Farad. Soc. 47, 580-583 (1951)20. Chunyang Wei, “Thermal Runaway Reaction Hazard and Decompositon Mechanism of the Hydroxylamine System.” Ph.D Thesis, Dalian University of Technology, (August 2005)

Abstractfor this investigation, a literature survey was carried out to determine the

measurement methods of diffusion coefficient liquid fuel amine azide. Stefan-

Maxwell was selected as a proper method for this purpose. Distilled water was

used for calibaration of the apparatus due to presence of water-air data in

70

references at pressure of one atm and different temperaturs. Two differrent

routes were introduced for calculation of the diffusion coefficient for amine

azide fuel in air. Then, minimum radius of storage was determine by using

second law of fick equation. Moreover, a proper model was chosen on the basis

of experimental equation

71

72