Применение технических газов в авиации и космонавтике

Трудно переоценить роль промышленных газов в авиации и космонавтике. Ведь именно наблюдения за газами и их свойствами вдохновили первых воздухоплавателей на попытку оторваться от земли и полететь. Начиная с наполненных горячим угарным газом старинных аэростатов — шарльеров до сложнейших космических кораблей и ракет современности, разнообразные газы помогают человечеству воплощать удивительную мечту – летать.

Промышленные газы в этих отраслях имеют разное применение. Одни, такие как пропан, водород или метан служат топливом. Химические реакции, сгорание топливных газов в двигателях поднимают над землей тяжелые ракеты и сверхзвуковые самолеты. Они же поддерживают огромные скорости, с которыми летают эти аппараты.

Другие газы призваны сделать не только возможным, но и максимально комфортным существование организма человека в непривычных для него средах. В этих случаях применяют кислород, азот или гелий. Они входят в состав дыхательных смесей. Без применения таких смесей невозможно использование космического скафандра или создание исправной, безопасной и комфортной атмосферы внутри космического корабля.

Области применения технических газов в авиации и космонавтике.

Водород. Этот газ помимо других полезных свойств, широко применяемых в различных отраслях промышленности, представляет собой отличное топливо. Водород является очень мощным аккумулятором энергии, плотность энергии которого в три раза превышает такой показатель бензина. Кислородно-водородные двигатели вынесли на околоземную орбиту очень много разнообразных ракет.

В случае двухкомпонентной системы, состоящей из жидких водорода и кислорода, водород является горючим веществом, а сжиженный кислород его окислителем. Эти газы для безопасности хранятся в летательном аппарате в разных баках в жидком виде. Для движения ракеты, они под давлением подаются в камеру двигателя, где смешиваются. Реакция образования обыкновенной воды порождает выброс энергии и температуру в камере сгорания около трех – четырех с половиной тысяч градусов по шкале Цельсия. При этом продукты сгорания стремительно расширяются и создают необходимую для подъема ракеты тягу.

В авиации водород считается альтернативным, перспективным, и, что немаловажно, экологичным топливом. В восьмидесятых – девяностых годах прошлого века конструкторским бюро Н.Кузнецова были проведены успешные разработки и испытания авиационных двигателей для применения на пассажирских самолетах, разработанных в конструкторском бюро Туполева. К сожалению, политическая обстановка того времени не позволила начать их широкое применение в пассажирской и транспортной авиации.

Пропан. Вместе с другими углеводородными газами, такими, как метан и бутан используется в качестве топлива. В авиации эти углеводороды также рассматриваются в качестве альтернативного вида топлива. Считается, что их применение поможет понизить уровень выбросов, загрязняющих окружающую среду по сравнению с традиционными двигателями, потребляющими авиационный керосин.

Кислород работает в паре с водородом как компонент одного из видов жидкого ракетного топлива. Без него химическая реакция, придающая ракете движение, не может осуществляться. Но, что еще важнее в космосе и на больших высотах, на которых летают современные самолеты – это невозможное без кислорода поддержание дыхания экипажа и пассажиров аппарата.

Азот. Применение этого газа разнообразно. Его закачивают в шасси большинства самолетов во всем мире. Это повышает их надежность и долговечность, по сравнению с теми шасси, в которые закачан воздух. Кислород воздуха может окисляюще воздействовать на стальные конструкции колеса. А пары воды, обязательно присутствующие в нем, при низких температурах замерзают. При этом острыми иглами льда повреждается резина шин. А наличие даже набольшего твердого тела – кусочка льда способно вызвать опасную разбалансировку колеса.

Азот использовался в двигателях ориентации некоторых космических кораблей. Он входит в дыхательные смеси, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность человека внутри скафандра или космического корабля. Азот применяется для охлаждения баков, в которых хранится жидкий водород. Для продувки систем, требующих очистки. Азот работает в пневмоамортизаторах и других пневматических системах летательных аппаратов и наземного оборудования, которое их обслуживает.

Гелий. Также входит в смеси для дыхания, наиболее применяемые в космонавтике и при полетах на больших высотах. Гелиевая среда используется и для хранения пищевых продуктов.

Интересные факты.

Чем выше человек поднимается в атмосферу, тем более неблагоприятной для нормального функционирования организма становится среда вокруг него. После трех километров подъема наступает кислородное голодание. Свыше девяти километров может начаться выделение газа в виде пузырьков из жидкостей организма. Это явление называют «аэроэмболизм». На высоте свыше девятнадцати километров возможно закипание подкожных жидкостей. Уже на высоте одиннадцать километров от земли температура может упасть до – 60 градусов. Поэтому без достаточно надежной системы жизнеобеспечения человек не может безопасно подниматься на такие высоты. Важнейшей ее деталью является дыхательная смесь.

В 1937 году, после крушения «Гинденбурга», дирижабля наполненного водородом, для заполнения дирижаблей и воздушных шаров стали использовать негорючий инертный гелий. Плавучесть таких летательных аппаратов стала меньше, поскольку гелий тяжелее водорода, но сами полеты стали намного безопаснее. До сих пор благодаря гелию запускают в атмосферу метеорологические зонды.

Все вышеперечисленные газы участвуют в разнообразных экспериментальных исследованиях, которые проводятся в космосе. Они выступают не только в качестве прямого объекта эксперимента. В зависимости от цели и особенностей проведения исследования, они применяются в виде защитных инертных сред, очищающих продувок, окислителей или охладителей.

Все промышленные газы, используемые для разных целей авиацией и космонавтикой чрезвычайно важны. Зачастую, без применения некоторых из них полет становится просто невозможен.

Компания «DP Air Gas» занимается реализацией разнообразных промышленных газов, в том числе и перечисленных в этой статье. А также оказываются все сопутствующие поставке газов услуги. С условиями покупки этих и других промышленных газов можно ознакомиться здесь.