RP-1

RP-1 (lyhenne Rocket Propellant 1, alun perin Refined Petroleum 1 ) on kerosiinin kaltainen nestemäinen hiilivetyseos rakettimoottoreiden käyttöön . RP-1 kehitettiin Yhdysvalloissa .

tarina

RP-1 kehitettiin JP-4- lentopolttoaineesta tislaamalla se uudelleen, jotta saatiin korkein kiehuva, vähiten aggressiivinen komponentti, jolla oli suurin lämpöarvo rakettien polttoaineena.

ominaisuudet

Aine, joka on nestemäinen ajan huoneenlämpötilassa, koostuu pääasiassa haaroittuneita ja polysyklisten hiilivetyjä pieniä osuuksia alkeenien , aromaattien ja lineaarinen alkaanit , joka voi polymeroitua sekä aikana pitkä varastointiaika ja lämpötiloissa saavutettu läheisyydessä moottorin. Halutut ja osittain synteettiset molekyylit sisältävät noin kaksitoista hiiliatomia. Nämä molekyylit tarkoittavat, että polttoaineella on korkea leimahduspiste ja hyvät moottorikomponenttien voiteluominaisuudet, ja se voidaan säilyttää pitkään.

Polttoaineen valmistuksen aikana on pidettävä huolta siitä, että rikkipitoisuus on erittäin alhainen, koska rikkiä sisältävät palamisjäämät rakettimoottorin palokammioissa johtaisivat ennenaikaiseen kulumiseen ja käyttölaitteen vikaantumiseen. Lisäksi rikkiyhdisteet tukisivat polttoaineosien polymeroitumista ja lisäisivät kohtuuttomasti niiden moottorien vikaantumisriskiä, ​​jotka on valmistettu erittäin pienillä mekaanisilla toleransseilla. Aromaattisten aineiden ja alkeenien erittäin alhaisen pitoisuuden vuoksi aine on huomattavasti vähemmän myrkyllinen kuin esimerkiksi bensiini ja sillä on myös huomattavasti pienempi karsinogeenisuus kuin hydratsiinilla .

Tämä öljypohjainen polttoaine voidaan teoreettisesti valmistaa mistä tahansa lähteestä; Käytännössä käytetään kuitenkin vain muutamia korkealaatuisia lajikkeita. Tämä ja alhainen kysyntä johtavat huomattavasti korkeampaan hintaan verrattuna perinteisiin lentopolttoaineisiin tai muihin öljytuotteisiin. RP-1 on standardoitu Yhdysvaltain armeijan standardissa "MIL-DTL-25576D".

Vertailu muihin rakettipolttoaineisiin

Verrattuna nestemäisen hapen ja nestemäisen vedyn polttoaineyhdistelmään (LOX-H ₂ ) , RP-1: n ja hapen yhdistelmä ei voi tuottaa yhtä paljon työntövoimaa suhteessa sen massaan, joten sen ominaisimpulssi on pienempi. Toisaalta RP-1: n paljon suuremman tiheyden edut ovat niin, että tilavuuteen nähden yhdistelmä RP-1: n kanssa voi tuottaa enemmän työntövoimaa. Suhteellisen alhainen ominaisimpulssi johtuu siitä, että RP-1: n palamistuotteet, kuten hiilidioksidi (CO ₂ ), hiilimonoksidi (CO), vesi (H ₂ O) ja muuntamattomat hiilivedyt, ovat keskimäärin raskaampia kuin syntyvät kaasut aikana reaktion rikas seos vetyä ja happea on muodostettu (H ₂ O ja H ₂ ). Lisäenergiaa RP-1: n palamisesta, joka menetetään työntövoiman tuottamiseksi, menee palamattomien hiilivetyjen rakenteellisiin värähtelyihin.

RP-1 on helpompi käsitellä kuin nestemäinen vety, koska jäähdytystä ei tarvita, vaikka Neuvostoliiton ja myöhemmin Venäjän avaruusmatkoilla polttoaine jäähdytetään osittain tiheyden lisäämiseksi edelleen käyttämällä jo olemassa olevaa vetyinfrastruktuuria.

Verrattuna polttoaineen yhdistelmä hydratsiinijohdannaisen - typpitetroksidia , RP-1 on merkittävästi vähemmän myrkyllinen, halvempaa ja, jossa hapettimen happi, tarjoaa hieman korkeampi spesifinen impulssi. Toisaalta hydratsiinijohdannaisten tiheys typen tetroksidilla on jonkin verran suurempi.

Samanlaisia ​​polttoaineita

Samanlaisia ​​hiilivetypohjaisia ​​polttoaineita on kehitetty myös Yhdysvaltojen ulkopuolella. Vuonna Neuvostoliitossa / Venäjällä oli ja on useita öljypohjaisten raketti polttoaineiden ja jopa synteettinen rakettipolttoaineen, Syntin, on hieman paremman suorituskyvyn vuonna 1980 .

käyttää

Falcon 9: n julkaisu (2017)

Nämä polttoaineet poltetaan yleensä yhdessä nestemäisen hapen (LOX) kanssa moottoreissa. RP-1 on ollut ja tulee olemaan mm. käytetään Atlas- , Delta I - III- , Saturnus- , Titan I- ja Falcon 9 -ohjustyypeissä . Energija- , Sojuz- ja Zenit -ohjukset käyttävät samanlaisia ​​polttoaineita Venäjän standardien mukaisesti. Vuonna Musta nuoli , määrittelemätön kerosiini 85 prosenttia vetyperoksidia käytetään hapettimena. Tällä yhdistelmällä on huonompi spesifinen impulssi kuin RP-1 / LOX, mutta se on hypergolinen .

Polttoaine syötetään polttokammioon paineistetusta säiliöstä turbopumppujen avulla ; Paine on tuotettava erillisellä painejärjestelmällä, joka toimii esimerkiksi heliumin tai typen kanssa .

Joitakin reunaehtoja on noudatettava moottorin käytön yhteydessä. Nestemäiset rakettimoottorit on suunniteltu sytyttämään useita kertoja (esim. Koepisteillä ja myöhemmin lennon aikana), mikä voi aiheuttaa ongelmia, jos linjoihin jääneet polttoainejäämät polymeroituvat tai koksaavat lämmön vaikutuksesta . Näitä vaikutuksia torjuu polttoaineen huolellinen synteesi ja jakelujärjestelmän jäähdytys. Toisaalta pienet noki- tai grafiittikerrostumat polttokammiossa ja suuttimessa eivät välttämättä ole ei -toivottuja, koska ne muodostavat lämmöneristyskerroksen ja voivat siten vähentää lämmön virtausta moottorin materiaaliin noin 2 -kertaiseksi.

nettilinkit

• Rakettien ponneaineita
• NASA Facts: Propellants ( Memento 22. heinäkuuta 2016 Internet -arkistossa )
• Rakettien ponneaine 1: n tekniset tiedot ja DOT -toimitustiedot ( Muistio 18. marraskuuta 2016 Internet -arkistossa ) (PDF; 0,1 Mt)
• Polttoaineseoksen LOX / petroli on Encyclopedia Astronautica (Englanti)

Yksilöllisiä todisteita

1. ↑ ^{a b} NASA: Rocket Propellant 1 Specifications & DOT Shipping Information ( Muistio 12. heinäkuuta 2010 Internet -arkistossa ), 5. lokakuuta 2006, katsottu 13. maaliskuuta 2012 (PDF; 84 kB).
2. ↑ Tätä ainetta ei ole vielä luokiteltu sen vaarallisuuden perusteella tai luotettavaa ja lainattavaa lähdettä ei ole vielä löydetty.
3. ↑ ^{a b} Bernd Leitenberger: Atlas -kantoraketti. Käytetty: 23. tammikuuta 2012.
4. ↑ Lox / Kerosene julkaisussa Encyclopedia Astronautica, luettu 13. maaliskuuta 2012 (englanti).