Гидроксиламмоний нитраты: жаңа буын отын және ғарыш қолданыстары
Hydroxylammonium nitrate
Гидроксиламмоний нитраты – жаңа, экологиялық таза ракеттік отын. Гидразинге қарағанда 50% жоғары тиімділік, болашақ ғарыш миссиялары үшін өте перспективті.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Гидроксиламмоний нитраты немесе гидроксиламиндi нитрат (HAN) — химиялық формуласы [NH3OH]+[NO3]− болатын бейорганикалық қосылыс. Бұл гидроксиламин мен азот қышқылынан түзілген тұз. Таза күйінде ол түссіз, ылғалды ауадан суды сіңіретін қатты зат. Оны ракета отыны ретінде моноотын немесе екі отын компоненті ретінде қолдануға болады. Гидроксиламмоний нитраты (HAN) негізіндегі отындар болашақ экологиялық таза отынға негіделген миссиялар үшін тиімді және нәтижелі шешім болып табылады, себебі ол коммерциялық түрде қолданылатын гидразинге қарағанда белгілі бір отын бакі үшін 50%-ға жоғары тиімділік көрсетеді.
Hydroxylammonium nitrate or hydroxylamine nitrate (HAN) is an inorganic compound with the chemical formula |[NH3OH]+[NO3]−. It is a salt derived from hydroxylamine and nitric acid. In its pure form, it is a colourless hygroscopic solid. It has potential to be used as a rocket propellant either as a solution in monopropellants or bipropellants. Hydroxylammonium nitrate (HAN) based propellants are a viable and effective solution for future green propellant based missions, as it offers 50% higher performance for a given propellant tank compared to commercially used hydrazine.
Қасиеттері
Құрамында бөлінген гидроксиаммоний және нитрат иондары бар тұз. Гидроксиламмоний нитраты тұрақсыз, себебі ол редуктор (гидроксиламмоний катионы) және тотықтырғыш (нитрат) екі компонентті қамтиды, бұл жағдай аммоний нитратына ұқсас. Ол әдетте сулы ерітінді түрінде қолданылады. Ерітінді коррозиялық, уытты және қатерлі ісік тудыруы мүмкін. Қатты HAN тұрақсыз, әсіресе темір(III) иондарының шамалы мөлшері болғанда.
The compound is a salt with separated hydroxyammonium and nitrate ions. Hydroxylammonium nitrate is unstable because it contains both a reducing agent (hydroxylammonium cation) and an oxidizer (nitrate), the situation being analogous to ammonium nitrate. It is usually handled as an aqueous solution. The solution is corrosive and toxic, and may be carcinogenic. Solid HAN is unstable, especially in the presence of trace amounts of iron(III).
Қолданбалар
HAN қатты және сұйық түрінде ракеталық отынның құрамдас бөлігі ретінде қолданылады. HAN және аммоний динитрамиді (ADN) – тағы бір энергетикалық иондық қосылыс – моножетектегі ракеталар үшін уытты гидразиннің аз зиянды баламасы ретінде зерттелді, онда ыдырауды тудыру үшін катализатор ғана қажет. HAN және ADN су ерітіндісінде, сондай-ақ метанол сияқты отынмен ерітілгенде моножетек ретінде жұмыс істейді. HAN-ді Raytheon әзірлеп жатқан Network Centric Airborne Defense Element күшейту фазасын ұстап алу құрылымы қолданады. Қатты отынның тотықтырғышы ретінде ол әдетте глицидил азид полимерімен (GAP), гидроксилдік тоқтатылған полибутадиенмен (HTPB) немесе карбоксилдік тоқтатылған полибутадиенмен (CTPB) байланысады және ыдырау үшін 200–300 °C-қа дейін қыздыруды қажет етеді. Моножетек ретінде қолданылғанда, катализатор асыл металл болып табылады, күміс, палладий немесе иридийді қолданатын басқа моножетектерге ұқсас. HAN сонымен қатар электрлік басқаруға және қосу-өшіруге болатын қатты отындарды әзірлеуге мүмкіндік берді. DSSP арнайы эффекттер мен микрожетектер үшін әзірлеген бұл отындар ғарышқа жіберілген алғашқы HAN негізделген отындар болды; және 2014 жылы ұшырылған Naval Research Laboratory SpinSat спутнигінде қолданылды. Ол "AF M315E" деп аталатын отын/тотықтырғыш қоспасында қолданылды, ол бастапқыда 2015 жылы ұшырылатыны күтілген, бірақ ақырында 25 маусымда ұшырылып, пайдалануға берілді. AF M315E-нің нақты импульсі 257 с құрайды.
HAN has applications as a component of rocket propellant, in both solid and liquid form. HAN and ammonium dinitramide (ADN), another energetic ionic compound, were investigated as less toxic replacements for toxic hydrazine for monopropellant rockets where only a catalyst is needed to cause decomposition. HAN and ADN will work as monopropellants in water solution, as well as when dissolved with fuel liquids such as methanol. HAN is used by the Network Centric Airborne Defense Element boost phase interceptor being developed by Raytheon. As a solid propellant oxidizer, it is typically bonded with glycidyl azide polymer (GAP), hydroxyl terminated polybutadiene (HTPB), or carboxy terminated polybutadiene (CTPB) and requires preheating to 200 300 °C to decompose. When used as a monopropellant, the catalyst is a noble metal, similar to the other monopropellants that use silver, palladium, or iridium. HAN also enabled the development of solid propellants that could be controlled electrically and switched on and off. Developed by DSSP for special effects and microthrusters, these were the first HAN based propellants in space; and aboard the Naval Research Laboratory SpinSat, launched in 2014. It was used in a fuel/oxidizer blend known as "AF M315E" which was initially expected to be launched in 2015, and eventually launched and deployed on 25 June 2019. The specific impulse of AF M315E is 257 s.
Қытай аэроғарыш ғылымы және технология корпорациясы (CASC) 2018 жылдың қаңтар айында микроспутниктің бортында HAN негізделген жетек құрылымын көрсетті. 2019 жылдың қаңтар айында ұшырылған жапондық технологиялық демонстрациялық спутнигі Innovative Satellite Technology Demonstration 1, HAN-ді пайдаланатын демонстрациялық жетек құрылымын қамтиды және орбитада сәтті жұмыс істеді. HAN кейде ядролық қайта өңдеуде плутоний иондарын тотықсыздандырушы ретінде қолданылады.
China Aerospace Science and Technology Corporation (CASC) launched a demonstration of HAN based thruster aboard a microsatellite in January 2018. Japanese technology demonstration satellite Innovative Satellite Technology Demonstration 1, launched in January 2019, contains a demonstration thruster using HAN and operated successfully in orbit. HAN is sometimes used in nuclear reprocessing as a reducing agent for plutonium ions.