Kiedy nadtlenek wodoru był używany w rakietach?
Nadtlenek jest najwyraźniej bardzo dobrym propelentem, ale nie mogę znaleźć żadnego przypadku jego użycia. Czy kiedykolwiek był używany, a jeśli nie, to dlaczego? Jakie są jego wady?
Odpowiedzi
Nadtlenek wodoru ma (być może nie do końca zasłużoną) reputację niebezpiecznego w pracy; rozkłada się samoistnie, uwalniając ciepło, a szybkość rozkładu rośnie wraz z temperaturą, więc jego bezpieczne przechowywanie jest trudne. Stary wątek Usenet dyskusja znaleźć na Yarchive omawia zagrożenia w sposób bardziej szczegółowy.
Czasami jest używany jako monopropelant (wykorzystujący złoże katalizatora do zapłonu) w małych silnikach sterujących reakcją, zwłaszcza w samolocie kosmicznym X-15 oraz w sterach sterujących modułu zniżania statku kosmicznego Sojuz.
Jak zauważa Organic Marble, był również używany do napędzania pomp turbopomp we wczesnych rakietach z bipropelantem, takich jak niemieckie V-2 i amerykański Redstone , i nadal jest używany do tego w wzmacniaczu Sojuz.
Jest również używany jako utleniacz w większych rakietach na biopaliwa, takich jak brytyjska nadtlenek nafty Black Arrow .
Zaproponowano również nadtlenek nafty jako kombinację paliwa w wyrzutniach wielokrotnego użytku SSTO ; chociaż nie ma tak dobrego impulsu specyficznego dla masy jak wodór / LOX, nadtlenek jest stosunkowo gęsty, dzięki czemu jest mniejsza wyrzutnia z odpowiednio mniejszą masą przeznaczoną na ochronę termiczną, a niższy impuls właściwy dla masy ma faktycznie przewagę w delta- v musiał dotrzeć na orbitę.
Hybrydowa technologia rakiet nośnych jest obecnie w 100% opracowywana na Tajwanie 1 przez Advanced Rocket Research Center wraz z całą elektroniką sterującą i algorytmami. Poniższy film pokazuje test z czterema hybrydowymi utleniaczami nadtlenkowymi i stałymi silnikami z gumy termoplastycznej, które są zarówno wektorowane, jak i dławione, aby zapewnić stabilne zawisanie. Myślę, że plan zakłada włączenie znacznie większego silnika hybrydowego pośrodku do testów na wyższych wysokościach (> 100 km) w 2021 r., Z ostatecznym celem dotarcia na orbitę (potencjalnie N2O + tworzywo termoplastyczne) z tymi zapewniającymi kontrolę położenia.
1 Jestem fanem od lat, ale bez przynależności.
Z pierwszego filmu poniżej ( uwaga: jest to nietechniczne tłumaczenie fragmentu wywiadu):
Reporter: Celem zespołu jest stworzenie satelity rakietowego. Skierują go na orbitę co najmniej 100 kilometrów nad powierzchnią Ziemi, aby przeprowadzić eksperymenty naukowe.
Wu Tsung-hsin (Centrum Zaawansowanych Badań Rakiet) Pojechałem z tym do USA i ich oczy się zaświeciły. Możesz zrobić rakietę na paliwo ciekłe, nie ma problemu, ale to naprawdę pierwsza rakieta na paliwo hybrydowe na świecie.
Reporter: profesor Uniwersytetu Chiao Tung Wu Tsung-hsin jest przez studentów znany jako Wujek Rocket. Z zespołem 15 profesjonalnych naukowców i ponad 30 studentami i doktorantami ma nadzieję, że stworzy pierwszą w 100% tajwańską rakietę. To pozwoliłoby krajowi wystrzelić własne satelity w kosmos bez pomocy instytucji zagranicznych.
Przykład testu 1200 N H2O2 + termoplastycznego dławienia i ponownego zapłonu silnika w zamkniętej pętli
Przykład testu 10 kN Isp 224 s (poziom morza) N2O + termoplastycznego silnika
Oprócz wzmianki Russela Borogove'a o Black Arrow mogę dodać, że silniki Black Arrow to Bristol Siddeley Gamma , w którym 85% nadtlenek wodoru był używany nie tylko jako utleniacz (przy stosunku utleniacza do paliwa około 8: 1) , ale także jako chłodziwo dysz.
Jak wspomniano w artykule na Wikipedii, już rozłożony katalitycznie (i bardzo gorący) nadtlenek został użyty w komorze spalania (więc tlen był naprawdę utleniaczem, chociaż zimny nadtlenek jest chemicznie utleniaczem).
Armadillo Aerospace próbował użyć zarówno 90% nadtlenku wodoru, a później przestawił się na nadtlenek wodoru (stężenie 50% w wodzie) i metanol jako mieszany monopropelant w swoim pojeździe.
Moje wspomnienia fanów Internetu były takie, że przynajmniej przy 90% rozwiązaniu mieli poważne problemy z uzyskaniem stałego spalania i próbowali wielu konfiguracji katalizatora i wtryskiwacza, dopóki nie przestali być w stanie uzyskać 90%. Wygląda na to, że ich blog i strona internetowa zniknęły.
Kolejny dodatek do odpowiedzi Russella Borogove'a: nadtlenek wodoru został użyty do kontroli położenia kapsuły Merkurego , a eksperyment UAM podjęto na Gemini 9.
Według „Development of Hydrogen Peroxide Monopropellant Rockets” (.pdf, 2006) autorstwa Angelo Cervone, Lucio Torre, Luca d'Agostino, Antony J. Musker, Graham T. Roberts, Cristina Bramanti i Giorgio Saccoccia:
Alta SpA (Włochy) i DELTACAT Ltd. (Wielka Brytania) prowadzą badania, finansowane przez Europejską Agencję Kosmiczną, dotyczące opracowania silników napędowych na monopropelant nadtlenku wodoruprzy użyciu zaawansowanych złóż katalitycznych. W niniejszym artykule skupiono się na projektowaniu dwóch różnych silników demonstracyjnych o nominalnych wartościach znamionowych 5 N i 25 N. Przedstawiono wymagania projektowe i specyfikacje, a następnie główne wyniki studium koncepcyjnego, które zostało przeprowadzone w celu określenia przybliżonych potrzebnych wymiarów. Przedstawiono pewne szczegóły dotyczące konkretnego projektu dwóch prototypów i wyboru głównych komponentów, ze szczególnym uwzględnieniem czujników i przetworników, które mają być używane podczas eksperymentów. W prototypowych silnikach odrzutowych zostaną przetestowane różne konfiguracje złoża katalitycznego, w tym siatki z czystego srebra i granulki pokryte tlenkiem manganu lub platyną, w celu znalezienia optymalnej dla dalszego rozwoju przemysłowego. Dedykowane stanowisko testowe, zaprojektowane i wykonane przez Alta SpAdo testów prototypów sterów strumieniowych, jest również zilustrowany.
I:
Najbardziej obiecujące wysokoenergetyczne zielone propelenty, takie jak ADN, HAN i HNF (Wucherer i in. 1, Schoyer i in. 2), są oparte na złożonych cząsteczkach organicznych i kompensują dużą masę cząsteczkową produktów ich rozkładu przy wysokich temperaturach operacyjnych. spaliny. W konsekwencji konieczne jest stosowanie niezwykle kosztownych materiałów i procesów wytwarzania komory ciągu, a jednocześnie drastycznie zmniejsza się żywotność złóż katalitycznych.
Z drugiej strony nadtlenek wodoru nie ma tych wad i dlatego został ponownie uznany za obiecujący ekologiczny paliwo napędowe do zastosowań o niskim i średnim ciągu.