3 / 8
кислородом. Однако кислород является универсальным окислителем,
он применяется практически для всех энергетических установок на
основе тепловых двигателей. Это связано с относительной просто-
той его получения, отработанностью систем его хранения, заправки,
мобильностью данных установок, возможностью применения как в
топливном цикле, так и для жизнеобеспечения экипажа. Наибольшее
количество теплоты при окислении кислородом выделяют следующие
металлы — литий, бериллий, магний, кальций, алюминий, титан и цир-
коний; неметаллы — водород, бор, углерод, кремний и фосфор [6, 7].
С практической точки зрения лучшим по применению в качестве
горючего является алюминий, поскольку он имеет сравнительно не-
большую стоимость, безопасен в обращении в монолитном состоянии,
его запасы на борту, по сравнению с углеводородными горючими, явля-
ются более компактными. При этом удельная теплота сгорания алюми-
ния на один килограмм продуктов сгорания в 1,2–1,6 раза выше, чем
у углеводородного горючего за счет меньшего расхода окислителя на
1 кг горючего. При этом продукты сгорания углеводородного горючего
в нормальных условиях представляют собой газы и сконденсирован-
ную воду, которые нуждаются в утилизации. Необходимо отметить,
что основную сложность представляет не хранение топлива, а хра-
нение кислорода, поскольку система хранения, испарения и подачи
кислорода по массе сравнима или превышает массу содержащегося в
нем кислорода.
Практически все упомянутые установки используют топливо в гра-
нулированном состоянии. Авторами настоящей работы предложен ва-
риант сжигания высокометаллизированного топлива из монолитного
состояния (отливка топливного элемента), что снижает стоимость (от-
сутствие процесса грануляции), упрощает хранение и перезарядку, по-
вышает удельную плотность топлива. Другой особенностью установки
является хранение окислителя в жидком состоянии, при этом конден-
сатор турбины совмещен с испарителем кислорода, что позволяет ис-
ключить необходимость использования забортной воды в охладителе-
конденсаторе и, как следствие, тепловыделения в окружающую среду.
В разрабатываемой установке основным горючим является алюминий,
основным окислителем — кислород, при этом вторичный окислитель
(оксиды химически менее активных металлов) позволяет уменьшить
необходимый объем кислорода на борту. Однако применение только
вторичного окислителя не позволяет контролировать реакцию и делает
необходимым использование для охладителя-конденсатора забортной
воды, а также увеличивает стоимость топливной сборки. В то же вре-
мя использование в надводном положении высокометаллизированного
топлива не является оптимальным, поэтому в проекте предусматрива-
ется применение двухконтурной системы, которая позволит использо-
вать жидкое углеводородное горючее и воздух в качестве окислителя
76 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 6