Раке́тные то́плива, вещества, являющиеся источником энергии и рабочим телом, создающим реактивную тягу в ракетных двигателях, применяемых в космонавтике, авиации, военной и других отраслях техники. Ракетные топлива подразделяют на жидкие, гелеобразные, твёрдые, гибридные и ядерные в зависимости от состава, структуры, свойств и назначения топлива. Ракетные топлива сгорают в камере сгорания двигателя, образуя продукты сгорания с температурой 3000–4500 °C, истекающие со скоростью 2500–4500 м/с и создающие реактивную силу. Энергетические показатели и эффективность ракетных топлив характеризуются удельным импульсом Р_уд – отношением тяги двигателя к расходу ракетных топлив в единицу времени (кг/кг топлива в с).

Жидкие ракетные топлива

Жидкие ракетные топлива подразделяют на одно- и двухкомпонентные.

Однокомпонентные жидкие ракетные топлива

К однокомпонентным относятся продукты, не нуждающиеся для сгорания в подаче окислителя извне. Это соединения типа этиленоксида, пероксида водорода, органические нитраты (в том числе метил- и этилнитрат, нитроглицерин), которые в камере сгорания двигателя подвергаются превращению с выделением большого количества теплоты и газообразных продуктов. Пероксиды и нитроалканы обладают относительно низкими энергетическими показателями (например, для 100%-ного Н₂О₂ теплота сгорания равна 2,9 МДж/кг и Р_уд = 145 с). Этот вид ракетного топлива применяют в качестве вспомогательного топлива для систем управления и ориентации летательных аппаратов, приводов турбонасосов двигателей.

Двухкомпонентные жидкие ракетные топлива

Двухкомпонентные ракетные топлива содержат горючее и окислитель. Горючими являются: лигроино-керосиновые и керосино-газойлевые нефтяные фракции (пределы выкипания 150–315 °C), жидкие водород, метан, этан, пропан, спирты (в том числе метиловый, этиловый, фурфуриловый), гидразин и его производные (1,1-диметил- и фенилгидразины), жидкий аммиак, анилин, метил-, диметил- и триметиламины, бороводороды (типа декаборана, диборана, пентаборана), металлсодержащие соединения (гомогенные системы) – триэтилалюминий, гидриды и борогидриды металлов (Аl, Li, Be), гетерогенные суспензии металлов в гидразине и углеводородах. В качестве окислителя применяют жидкий кислород, пероксид водорода, концентрированную азотную кислоту, моно- и диоксид азота, тетранитрометан, жидкие фтор и хлор, OF₂, ClF₃, NO₃F.

При подаче в камеру сгорания двигателя эти ракетные топлива могут самовоспламеняться (например, азотная кислота с анилином, N₂O₄ с гидразином), некоторые ракетные топлива не самовоспламеняются и требуют подачи энергии от воспламенительного устройства (например, смесь О₂ с Н₂). При использовании суспензий металлов в горючем (например, Be в жидком Н₂) можно повысить Р_уд. Максимальный Р_уд имеют жидкие ракетные топлива (412 с для H₂ с OF₂, более 400 с для H₂ с F₂, 391 с для Н₂ с О₂).

Гелеобразные ракетные топлива

Гелеобразные ракетные топлива – горючие вещества, загущённые солями высокомолекулярных органических кислот или специальными добавками. Такими горючими являются, например, гидразин или углеводороды. Повышение Р_уд достигается добавлением в смеси горючих и окислителей порошков Аl или Be (например, ракетное топливо, в состав которого входят гидразин, Be).

Твёрдые ракетные топлива

Твёрдые ракетные топлива подразделяют на баллиститные (прессованные нитроглицериновые пороха) и смесевые (литьевые), которые применяют в виде канальных шашек, горящих по внешней либо внутренней поверхности зарядов. Смесевые топлива с Р_уд = 200 с представляют собой гетерогенные смеси, как правило, окислителя типа перхлората аммония (60–70 % по массе), горючего-связующего – различных полимеров, каучуков – полибутадиенового, нитрильного, бутилкаучука (10–15 %), пластификатора (5–10 %), порошков металлов Al, Be, Mg или их гидридов (10–20 %), отвердителя (0,5–2,0 %) и катализаторов горения (0,1–1,0 %).

Основные преимущества твёрдых ракетных топлив перед жидкими – отсутствие необходимости предварительной заправки двигателя топливом перед стартом, заполнение двигателя топливом на заводе, постоянная готовность к запуску, относительная простота конструкции и эксплуатации двигателя; основной недостаток – значительно меньшее теплосодержание.

Гибридные ракетные топлива

Гибридные ракетные топлива – системы, содержащие горючее в твёрдом состоянии в камере сгорания, а окислитель – в жидком состоянии в отдельной ёмкости (или наоборот). Например, горючими могут служить отверждённые нефтяные углеводороды, гидразин, полимеры и их смеси с порошками Al, Be, BeH₂, LiH, окислителями – HNO₃, N₂O₄, H₂O₂, FClO₃, ClF₃, О₂, F₂, OF₂. Максимальную величину Р_уд имеют ракетные топлива состава: 395 с для BeH₂ с F₂, 375 с для ВеН₂ с Н₂О₂, 371 с для ВеН₂ с О₂.

Ядерные ракетные топлива

Ядерные ракетные топлива предназначены для использования в двигателях космических ракет. В ядерном реакторе происходит деление атомных ядер урана с выделением теплоты. Через реактор прокачивается рабочее тело (спирт, вода, аммиак, водород), которое при истечении из двигателя создаёт реактивную силу. Из-за сильного ионизирующего излучения ядерные ракетные топлива не нашли широкого применения.