RP-1

RP-1 (skrót od Rocket Propellant 1, pierwotnie Refined Petroleum 1 ) to naftowa, ciekła mieszanina węglowodorów przeznaczona do pracy silników rakietowych . RP-1 został opracowany w Stanach Zjednoczonych .

fabuła

RP-1 został opracowany z paliwa lotniczego JP-4 poprzez jego powtórną destylację w celu uzyskania jak najbardziej wrzących, najmniej agresywnych składników o najwyższej kaloryczności jako paliwo rakietowe.

cechy charakterystyczne

Substancja ciekła w temperaturze pokojowej składa się głównie z węglowodorów rozgałęzionych i wielopierścieniowych z niewielkim udziałem alkenów , aromatów i alkanów liniowych , które mogą polimeryzować zarówno podczas długiego przechowywania, jak i w temperaturach osiąganych w pobliżu silnika. Pożądane i częściowo syntetyczne cząsteczki zawierają około dwanaście atomów węgla. Cząsteczki te sprawiają, że paliwo ma wysoką temperaturę zapłonu oraz dobre właściwości smarne elementów silnika i może być przechowywane przez długi czas.

Podczas produkcji paliwa zwraca się uwagę, aby zawartość siarki była bardzo niska, ponieważ pozostałości spalania zawierające siarkę w komorach spalania silnika rakietowego prowadziłyby do przedwczesnego zużycia i awarii napędu. Ponadto związki siarki wspomagałyby polimeryzację komponentów paliwowych i nadmiernie zwiększałyby ryzyko awarii silników produkowanych z bardzo niskimi tolerancjami mechanicznymi. Ze względu na bardzo niską zawartość aromatów i alkenów substancja jest znacznie mniej toksyczna niż np. benzyna , a także ma znacznie niższy potencjał rakotwórczy niż hydrazyna .

To paliwo na bazie ropy naftowej może teoretycznie być produkowane z dowolnego źródła; w praktyce jednak stosuje się tylko kilka odmian wysokiej jakości. To i niski popyt prowadzą do znacznie wyższej ceny w porównaniu z konwencjonalnymi paliwami lotniczymi lub innymi produktami naftowymi. RP-1 jest znormalizowany w amerykańskiej normie wojskowej „MIL-DTL-25576D”.

Porównanie z innymi paliwami rakietowymi

W porównaniu z kombinacją paliwową ciekłego tlenu i ciekłego wodoru (LOX-H ₂ ) , kombinacja RP-1 z tlenem nie może generować tak dużego ciągu w stosunku do jego masy, więc jego impuls właściwy jest niższy. Z drugiej strony istnieją zalety znacznie większej gęstości RP-1, dzięki czemu w stosunku do objętości połączenie z RP-1 może zapewnić większy ciąg. Stosunkowo niższy impuls właściwy wynika z faktu, że produkty spalania RP-1, takie jak dwutlenek węgla (CO ₂ ), tlenek węgla (CO), woda (H ₂ O) i nieprzetworzone węglowodory są średnio cięższe niż wytwarzane gazy podczas reakcji powstaje bogata mieszanina wodoru i tlenu (H ₂ O i H ₂ ). Dalsza energia ze spalania RP-1, która jest tracona na wytworzenie ciągu, trafia na drgania strukturalne niespalonych węglowodorów.

RP-1 jest łatwiejszy w obsłudze niż ciekły wodór, ponieważ nie jest wymagane chłodzenie, nawet jeśli w sowieckich, a później rosyjskich podróżach kosmicznych paliwo jest częściowo chłodzone w celu dalszego zwiększenia gęstości przy użyciu już istniejącej infrastruktury wodorowej.

W porównaniu do mieszanki paliwowej pochodnej hydrazyny - tetratlenku azotu , RP-1 jest znacznie mniej toksyczny, tańszy i, z tlenem utleniającym , oferuje nieco wyższy impuls właściwy. Z drugiej strony gęstość pochodnych hydrazyny z tetratlenkiem azotu jest nieco wyższa.

Podobne paliwa

Podobne paliwa na bazie węglowodorów opracowano również poza Stanami Zjednoczonymi. W Związku Radzieckim / Rosji istniało i nadal jest kilka paliw rakietowych na bazie ropy naftowej , a nawet syntetyczne paliwo rakietowe Syntin, zapewniające nieco lepsze osiągi w latach 80-tych .

posługiwać się

Premiera Falcona 9 (2017)

Paliwa te są zwykle spalane w silnikach razem z ciekłym tlenem (LOX). RP-1 był i będzie m.in. używany w rakietach typu Atlas , Delta I – III , Saturn , Titan I i Falcon 9 . Pociski Energija , Sojuz i Zenit wykorzystują podobne paliwa według rosyjskich standardów. W Black Arrow jako utleniacz zastosowano nieokreśloną naftę z 85% nadtlenkiem wodoru . Ta kombinacja ma gorszy impuls właściwy niż RP-1/LOX, ale jest hipergoliczna .

Paliwo podawane jest do komory spalania ze zbiornika ciśnieniowego za pomocą turbopomp ; ciśnienie musi być generowane przez oddzielny system ciśnieniowy, który pracuje np. z helem lub azotem .

W kontekście pracy silnika należy przestrzegać pewnych warunków brzegowych. Silniki rakietowe na paliwo ciekłe są zaprojektowane do kilkukrotnego zapłonu (np. na stanowiskach testowych i później w locie), co może prowadzić do problemów, jeśli pozostałości paliwa pozostające w przewodach spolimeryzują lub zakoksują się pod wpływem ciepła . Efektom tym przeciwdziała staranna synteza paliwa i chłodzenie układu dostarczania. Z drugiej strony, drobne osady sadzy lub grafitu w komorze spalania i dyszy niekoniecznie są niepożądane, ponieważ tworzą warstwę izolacji termicznej i mogą w ten sposób zmniejszyć przepływ ciepła do materiału silnika o współczynnik około 2.

linki internetowe

• Paliwa rakietowe
• Fakty NASA: Propelenty ( Pamiątka z 22 lipca 2016 r. w Internet Archive )
• Specyfikacje paliwa rakietowego 1 i informacje o dostawie DOT ( pamiątka z 18 listopada 2016 r. w archiwum internetowym ) (PDF; 0,1 MB)
• Mieszanka paliwowa LOX / Nafta w Encyclopedia Astronautica (angielski)

Indywidualne dowody

1. ↑ ^{a b} NASA: Rocket Propellant 1 Specifications & DOT Shipping Information ( Memento z 12 lipca 2010 w Internet Archive ), 5 października 2006, dostęp 13 marca 2012 (PDF; 84 kB).
2. ↑ Substancja ta albo nie została jeszcze sklasyfikowana pod względem jej niebezpieczeństwa, albo nie znaleziono jeszcze wiarygodnego i cytowanego źródła.
3. ↑ ^{a b} Bernd Leitenberger: Pojazd startowy Atlas Dostęp: 23 stycznia 2012 r.
4. ↑ Lox / Kerosene w Encyclopedia Astronautica, dostęp 13 marca 2012 r. (w języku angielskim).