CC BY
47
УДК 358
ЭКОНОМИЧСКИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
*
И. Е. Мушаков , Д. Д. Губин, А. В. Девятаев, А. В. Онипко Научный руководитель - А. В. Кравченко
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: mushakov.ilya@mail.ru
Рассматриваются возможность введения новых технологии для ракетно-космической техники двойного назначения. Анализируется загрязнение окружающей среды топливом ракетного двигателя.
Ключевые слова: ракетные двигатели, ракетное топливо, экологическое воздействие, ракетно-космической техники двойного назначения, экономические трудности, новый технологий.
ECONOMIC PROBLEMS AND ENVIRONMENTAL CONSEQUENCES OF USING ROCKET ENGINES
I. E. Mushakov*, D. D. Gubin, A. V. Devyatayev, A. V. Onipko Scientific supervisor - A. V. Kravchenko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *E-mail: mushakov.ilya@mail.ru
The article discusses the possibility of introducing new technologies for dual-use rocket and space technology. Environmental pollution of rocket engine fuel is analyzed.
Key words: Rocket engine, rocket fuel, environmental impact, dual-use rocket and space technology, economic difficulties, new technologies.
Одной из основных проблем при проведении любых пусков является экологическая составляющая, которая воздействует на почву и воду остатками агрессивных компонентов ракетного топлива (КРТ), а в частности - это проблема наличия не использованных остатков ракетного топлива в баках ступеней ракет на пассивной траектории полета, возможное возникновение очагов пожара. При запуске ракеты-носителя (РН), как для военных целей, так и для гражданских, должны приниматься максимальные меры по утилизации отделившихся от неё частей из районов падения [1].
Данная статья демонстрирует значимость, как экологических, так и технологических инноваций в ракетно-космических технологий.
Изменение экологических характеристик зависит от ресурсов и удельного расхода топлива в ракетно-космической техники двойного назначения. Но с экономической точки зрения не все прогрессивные технические новшества являются выгодными. Сокращение затрат с повышением ресурса двигателя ведет к сокращению объемов спроса на новые изделия и их ремонт. Введение новых экологических нормативов помогло достигнуть следующие вещи.
Секция «Перспективные технологии и производство РКТ двойного назначения»
Введения экологических нормативов инициировало повышения стоимости и спроса на новые авиадвигатели.
Рис. 1. Падение прибыли от авиационных двигателей из-за ростом затрат на улучшение экологических характеристик
При соблюдении определенных условий экономические и экологические интересы не противоречат, а дополняют друг друга. Служат целью и развитием повышения прибыли и поддержания ее на оптимальном уровне [2].
Для экономической составляющей статьи ликвидация последствий падения ступеней РН несет большие финансовые вложения. Нужно осуществить пути утилизации остатков компонентов топлива до момента контакта с поверхностью Земли на пассивном участке полета. Предлагается несколько вариантов решения данной проблемы.
Планируется в вести новые технологий в осуществление посадке отработанных ступени РН в заданном районе после основной работы. Это решение одновременно позволит исключить воздействие КРТ и элементов корпуса на окружающую среду, а также образование возможного пожара в районе падения.
Также предлагают новые технологий, невыработанные остатки жидких компонентов топлива в отработанных ступенях жидкостных ракет одновременно подавать в специальную камеру дожигания во время движения ступени на атмосферном участке спуска. При этом первоначально остатки компонентов подают в камеру дожигания с избытком окислителя, а в момент его окончания переводят процесс горения горючего на потребление воздуха, который подают в камеру дожигания из зоны с избыточным давлением.
Можно использовать тепловую энергию, выделяемую при горении остатков КРТ, для управления падением ступени РН.
К загрязнениям окружающей среды относят все воздействия, которые влияют на изменение её параметров. Многие компоненты жидких топлив эксплуатируемых ракетных двигателей являются сильнодействующими токсичными веществами: азотная кислота, тетроксид азота, амины, горючие гидразинового ряда (гидразин, монометилгидразин, несимметричный диметилгидразин) и другие [3].
Горение топлива сопровождается сложными и многочисленными химическими реакциями с образованием газообразных и мелкодисперсных твердых веществ. Основную массу продуктов сгорания составляют соляная (хлористоводородная) кислота и окись алюминия. Соляная кислота, поступая в почву, повышает ее кислотность, что вызывает ряд изменений как химических свойств самих почв, так и состояния растительности. Кроме того, есть сведения о неполном сгорании перхлората аммония - вещества второго класса опасности, приводящем к его поступлению в природные ландшафты.
Несимметричный диметилгидразин, который является одним из самых токсичных КРТ и иначе называется «гептил». «Гептил» способен накапливаться в грибах, ягодах, живых
организмах и распространяется по пищевой цепочке, достигая человека. Тетраоксид азота также является довольно токсичным. Сочетание этих веществ вызывает опасность и определенные трудности при заправке топлива и эксплуатации ракет-носителей (РН).
Существенные трансформации происходят при попадании КРТ в гидросферу. Оказывает негативного влияния, а именно увеличения концентраций нитратов и нитритов, и загрязнения воды азотной кислотой.
Данная проблема очень остра, и сейчас применяются различные способы для ее решения. Возможно в космической отрасли, эксплуатировать топлива, которые не наносят вреда окружающей среде (кислород + водород, кислород + керосин). Применение этих топлив экологически оправдано. Также, при заправке или сливе КРТ использовать агрегаты, фиксирующие малейшие утечки и нейтрализующие их. На данный момент нельзя полностью отказаться от применения токсичных видов ракетного топлива по экономическим причинам, и потому, что эти РТ позволяют при меньшей массе выводить полезную нагрузку в разы больше, чем их экологически конкуренты. Таким образом, необходимо искать новые пути создания более безопасных компонентов топлива, не жертвуя при этом энергетическими характеристиками. Также, учитывая ряды особенностей различных видов топлива, следует развиваться в направлении наиболее благоприятного для экологии - соединения водорода и кислорода.
Библиографические ссылки
1. Техногенная трансформация экологических функций абиотических сфер Земли под влиянием военной / В.Т. Трофимов, Харькина М.А., Жигалин А.Д., Барабошкина Т.А. // Вестник московского университета. серия 4. Теология. 2019. № 1. С. 3-13.
2. Анопка А., Ковалев С. Экология при запусках ракет на токсичных компонентах топлива. Издательство: Омский государственный технический университет. Секция «Экология промышленности». Актуальные проблемы авиации и космонавтики-2016. Том 1. С. 915-917.
3. Галеев А. Экологическая безопасность при испытаниях и отработке ракетных двигателей. Федеральное агентство по образованию. Московский авиационный институт (МАИ). Москва. Издательство МАИ 2006. С. 1-78.
© Мушаков И. Е., Губин Д. Д., Девятаев А. В., Онипко А. В., 2020
