Освоение и внедрение перспективных технологий в АО «ОКБ «Факел»
Автор: Е. А. Богданова, И. Ю. Пономарев, А. В. Наседкин
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Новые материалы и технологии в космической технике
Статья в выпуске: 1, 2024 года.
Бесплатный доступ
На предприятии осваивается ряд технологий получения функциональных материалов для термокаталитических и стационарных плазменных двигателей. В статье описываются достижения в части разработки катализатора разложения гидразина с высокими физико-химическими характеристиками. Активность катализатора оценивали методом хемосорбции водорода, максимальные значения были получены в области 700–750 °C и составили более 1000 мкмоль/г. Механическая прочность гранул определена в результате динамических и статических испытаний: 0,5 % и 16 МПа соответственно. Площадь удельной поверхности по данным одноточечного метода Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ) составила порядка 110 м2/г. В рамках выполнения работ по получению нового низкотемпературного эмиссионного материала методом твердофазного сплавления были получены образцы электридной формы майенита, проведены лабораторные испытания, результаты которых свидетельствуют о достижении эмиссионного тока до 1 мА, но на данный момент не достигнута длительная стабильная работа эмиттера. В рамках работы по отработке нанесения барьерного покрытия нитрида гафния были получены и исследованы опытные образцы покрытий на штатных деталях катодного узла. Покрытие характеризуется равномерностью по толщине, однородностью по цвету, высокой адгезией к деталям. В продолжение темы планируется проведение огневых испытаний в составе двигателя.
Катализатор разложения гидразина, электрид на основе майенита, низкотемпературный эмиттер, покрытие нитрида гафния
Короткий адрес: https://sciup.org/14132160
IDR: 14132160 | УДК: 621.453/.457 + 658.5.012
Development and implementation of promising technologies in JSC EDB Fakel
The enterprise is mastering a number of technologies for obtaining functional materials for monopropellant thruster and Hall-effect thruster. The article describes advances in the development of a catalyst for the decomposition of hydrazine with high physicochemical characteristics. The activity of the catalyst assessed by chemisorption H2. The maximum values obtained in the range of 700–750 °C and amounted to more than 1000 µmol/g. The mechanical strength of the granules determined as a result of dynamic and static tests: 0.5 % and 16 MPa. The specific surface area according to the BET method was about 110 m2/g. As part of the work on a new low-temperature emissive material, samples of electrides mayenite obtained by solidphase synthesis. The results of laboratory tests indicate that the emission current has reached 1 mA, but at the moment long-term stable operation of the emitter has not been achieved. As part of the work on testing the application of a hafnium nitride barrier coating, prototypes of coatings on standard parts of the cathode assembly obtained and investigated. The coating is characterized by uniform thickness and color, and high adhesion to substrate. In continuation of the work, it is planned to conduct fire tests as part of the engine.
Список литературы Освоение и внедрение перспективных технологий в АО «ОКБ «Факел»
- Вучерер Э. Дж. и др. Улучшение и испытания катализатора S?405 // 49-я совместная конференция AIAA/ASME/SAE/ASEE по движению. 2013. С. 4053.
- Гайдей Т.П.и др. Физико-химические аспекты предельных состояний и структурных превращений в сплошных средах, материалах и технических системах. Санкт-Петербург: Политехника. 2019. С. 46–52.
- Джанг И. Дж. и др. Иридиевый катализатор на основе макропористо-мезопористого оксида алюминия для разложения гидразина // Катализ сегодня. 2012. Т. 185. № 1. С. 198–204.
- Хван К.Х. и др. Влияние разрушения слоя катализатора на термохимические явления в гидразиновом двигателе с использованием катализаторов Ir/Al2O3 // Исследования в области промышленной и инженерной химии. 2012. № 15. С. 5382–5393.
- Гото Д. и др. Результаты испытаний на стойкость гидразинового двигателя на 1 Н // 47-я совместная конференция и выставка AIAA/ASME/SAE/ASEE по двигателям. 2011. C. 5772.
- Стандарт A. D 4058–96, 2001. Стандартный метод испытаний на истирание катализаторов и носителей катализаторов, Международный стандарт ASTM // Западный Коншохокен, Пенсильвания. 2000. Т. 19.
- Исмагилов З.Р.и др. Алюмооксидные носители: производство, свойства и применение в каталитических процессах защиты окружающей среды // Экология. Серия аналитических обзоров мировой литературы. 1998. № 50. С. 1–80.
- Пакдехи С.Г., Расулзаде М. Сравнение каталитических свойств нанокатализаторов иридия и никеля при разложении гидразина // Процессы материаловедения. 2015. Т. 11. С. 749–753.
- Лев Д.Р. и др. Последние достижения в исследованиях и разработке полых катодов для электродвигателей // Обзоры современной физики плазмы. 2019. Т. 3. С. 1–89.
- Ким С.В. и др. Синтез стабильного при комнатной температуре электрида 12CaO·7Al2O3 из расплава и его применение в качестве эмиттера электрического поля // Химия материалов. 2006. Т. 18. № 7. С. 1938–1944.
- Рэнд Л.П., Уильямс Дж.Д. Эмиттер полого катода из алюмината кальция // IEEE Transactions on Plasma Science. 2014. Т. 43. № 1. C. 190–194.
- Хан К. и др. Простой синтез композита, легированного катионами [Ca24Al28O64] 4+(4e–), с помощью цитратного золь-гель метода // Труды Дальтона. 2018. Т. 47. № 11. С. 3819–3830.
- Дробный С. и др. Подробные измерения рабочих функций и разработка полого катода с использованием эмиссионного материала – электрида C12A7 // Материалы конференции по космическому движению, Севилья, 14–18 мая 2018 г.
- Макдональд М.С., Карузо Н.Р.С. Инжекция и начальные эксплуатационные характеристики слаботочного полого катода C12A7 // 35-я Международная конференция по электрическим двигателям (IEPC), Атланта, США, 8–12 октября 2017 г.
- Юнг Ю.М. и др. Измерение давления в точке образования пузырьков смеси тетрахлорида циркония и гафния для процесса очистки тетрахлорида циркония //Международный журнал химической инженерии и приложений. 2012. Т. 3. № 6. С. 427.
- Окамото Х. Система Hf-N (гафний-азот) // Бюллетень фазовых диаграмм сплавов. 1990. Том 11. № 2. C. 146–149.
- Ма Ю. и др. Усовершенствованные неорганические нитридные наноматериалы для возобновляемой энергетики: мини-обзор методов синтеза // Рубежи в химии. 2021. Т. 9.
