26 / 40
Ю.И. Лобановский
26
Инженерный журнал: наука и инновации
# 7·2016
уменьшение плотности аэрозолей из-за расширения следа компенси-
руется увеличением его толщины, так что формула (4), выведенная
для средних значений всех распределенных величин, вполне подхо-
дит для оценок этого следа.
Полная высота следа — 45 км, его длина вдоль криволинейной
траектории
L
≈ 75 км [53], средняя толщина по рис. 5 —
D
≈ 0,7 км.
Масса твердого топлива, содержащегося в двух ускорителях SRM,
составляет 1,0 кт [54]. Параллельно с SRM на начальном участке тра-
ектории работали и три водородно-кислородных ракетных двигателя
SSME [55]. С учетом различия тяг и удельных импульсов этих двух
различных силовых установок Shuttle двигатели SSME на этом
участке траектории выбрасывали в атмосферу около 0,15 кт рабочего
тела, которое почти полностью состоит из паров воды с небольшим
количеством водорода.
В работе [56] описан химический состав двухфазной (газовой и
конденсированной) среды, выбрасываемой из сопла двигателя SRM
(табл. 4). Азот, который составляет около 10 % выхлопа SRM, при
данной толщине слоя прозрачен и поэтому исключается из состава
веществ, ответственных за образование следа. Вместо него к веще-
ствам из выхлопа ускорителя SRM добавляются пары воды основных
двигателей Space Shuttle (SS в табл. 4). В итоге полная масса аэрозо-
лей, вброшенных из всех двигателей этого носителя на участке тра-
ектории от старта до отсечки твердотопливных ускорителей, состав-
ляла 1,05 кт, а первичный химический состав этого объединенного
выхлопа приведен в табл. 4.
Таблица 4
Доли основных веществ, содержащихся в следе Space Shuttle
Вещество
Массовая доля вещества, усл. ед.
Плотность
ρ·10
–3
,
кг/м
3
Объемная
доля веще-
ства в сле-
де, усл. ед.
В выхлопе
SRM
В выхлопе
SS
В следе
Корунд
0,303
0,289
0,289
4,0
0,115
Сажа
0,111
0,106
0,106
2,25
0,075
Пары воды – SRM
0,267
0,255
–
–
–
Пары воды – SSME
–
0,143
–
–
–
Хлористый ангидрид
0,217
0,207
–
–
–
Азот
0,102
–
–
–
–
Раствор соляной
кислоты
–
–
0,605
1,18
0,81
Сумма
1,000
1,000
1,000
–
1,000
Хлористый ангидрид и пары воды из выхлопа двигателей тут же
образуют соляную кислоту, и массовая доля трех основных веществ
следа Space Shuttle — корунда (Al
2
O
3
), сажи (C) и раствора соляной
кислоты (HCl) в воде (H
2
O) с концентрацией около 35 % приведены в