Monopropellant roket - Monopropellant rocket

Bir monopropellant roket (veya "monoprop roket") bir roket tek kullanan kimyasal onun gibi itici.

Kimyasal reaksiyonlu monopropellant roketleri

Monopropellant roketler için Kimyasal reaksiyon itici reaksiyon ve sonuçta meydana gelen itme gücü kimyasalın kendisi tarafından sağlanır. Yani enerji uzay aracını itmek için gerekli olan Kimyasal bağlar kimyasalın moleküller reaksiyona dahil.

En yaygın olarak kullanılan monopropellant, hidrazin (N2H4), güçlü olan bir kimyasal indirgen madde. En genel katalizör taneli alümina (alüminyum oksit) ile kaplanmış iridyum. Bu kaplanmış granüller genellikle Aerojet S-405 ticari etiketleri altındadır (daha önce Shell tarafından yapılmıştır)[1] veya W.C.Heraeus H-KC 12 GA (önceden Kali Chemie tarafından yapılmıştır).[2] Yok ateşleyici hidrazin ile. Aerojet S-405, spontan bir katalizördür, yani hidrazin, katalizör ile temas ettiğinde ayrışır. ayrışma oldukça ekzotermik ve 1.000 ° C (1.830 ° F) gaz üretir. azot, hidrojen ve amonyak. Monopropellant roketinin ana sınırlayıcı faktörü, esas olarak katalizörün ömrüne bağlı olan ömrüdür. Katalizör, katalitik zehire ve katalitik yıpranmaya maruz kalabilir ve bu da katalizör arızasına neden olur. Başka bir monopropellant, hidrojen peroksit % 90 veya daha yüksek konsantrasyona kadar saflaştırıldığında, yüksek sıcaklıklarda veya bir katalizör mevcut olduğunda kendi kendine ayrışan.

Kimyasal reaksiyonlu monopropellant roket sistemlerinin çoğu, yakıt tankı, genellikle bir titanyum veya alüminyum küre ile etilen propilen kauçuk konteyner veya bir yüzey gerilimi yakıt yönetim cihazı yakıtla dolu. Tank daha sonra basınçlandırılır helyum veya azot yakıtı motorlara doğru iter. Bir boru tanktan bir dikme valfı ve sonra roket motorunun ayrışma odasına. Tipik olarak bir uydu sadece bir motora değil, her biri kendi valfine sahip iki ila on ikiye sahip olacaktır.

tutum kontrolü uydular için roket motorları ve uzay Araştırmaları genellikle çok küçüktür, 25 mm (0,98 inç) kadar çap ve dört yöne bakan gruplar halinde (bir düzlem içinde) monte edilir.

Roket ateşlendiğinde bilgisayar gönderir doğru akım küçük bir elektromanyetik bu poppet valfini açar. Ateşleme genellikle çok kısadır, birkaç milisaniye ve - havada çalıştırılırsa - metal bir çöp tenekesine atılan bir çakıl taşı gibi ses çıkarır; uzun süre açık kalırsa delici bir tıslama çıkarırdı.

Kimyasal reaksiyonlu monopropeltler, diğer bazı tahrik teknolojileri kadar verimli değildir. Mühendisler, basitlik ve güvenilirlik ihtiyacı, yüksek itici güç ihtiyacından daha ağır bastığında, monopropellant sistemleri seçerler. Tahrik sisteminin büyük miktarlarda itme gücü üretmesi gerekiyorsa veya yüksek özgül dürtü, gezegenler arası bir uzay aracının ana motorunda olduğu gibi, başka teknolojiler kullanılır.

Güneş-termal monopropellant iticiler

Sağlanması gereken bir kavram alçak dünya yörüngesi (LEO) itici depolar Diğer uzay araçlarının LEO dışı görevlere giderken durdurması ve yakıt ikmali için bir yol istasyonu olarak kullanılabilecek olan, atık gazlı hidrojen - uzun vadenin kaçınılmaz bir yan ürünü sıvı hidrojen depoda ışınım ısısı ortamı Uzay - bir monopropellant olarak kullanılabilir güneş-termal tahrik sistemi. Atık hidrojen, her ikisi için de verimli bir şekilde kullanılacaktır. yörünge istasyonu tutma ve tutum kontrolünün yanı sıra kullanım için sınırlı itici ve itme gücü sağlar. yörünge manevraları daha iyi randevu depodan yakıt almak için gelen diğer uzay araçlarıyla.[3]

Güneş-termal monoprop iticiler de yeni nesil kriyojenik tasarımın ayrılmaz bir parçasıdır. Üst seviye roket ABD şirketi tarafından önerilen United Launch Alliance (ULA). Gelişmiş Ortak Gelişen Aşama (ACES), mevcut ULA'yı tamamlayacak ve belki de yerini alacak daha düşük maliyetli, daha yetenekli ve daha esnek bir üst aşama olarak tasarlanmıştır. Centaur ve ULA Delta Kriyojenik İkinci Aşama (DCSS) üst kademe araçları. ACES Entegre Araç Sıvıları seçenek hepsini ortadan kaldırır hidrazin ve helyum uzay aracından - normalde durum kontrolü ve istasyon tutma için kullanılır - ve bunun yerine atık hidrojen kullanan güneş-termal monoprop iticilere bağlıdır.[4]

Yeni gelişmeler

NASA, küçük, maliyet odaklı bir uzay aracı için yeni bir monopropellant tahrik sistemi geliştiriyor. delta-v 10–150 m / s aralığında gereksinimler. Bu sistem bir hidroksilamonyum nitrat (HAN) / su / yakıt monopropellant karışımı, son derece yoğun, çevreye zararsız ve iyi performans ve basitlik vaat ediyor.[5]

EURENCO Bofors şirketi, LMP-103S'yi hidrazin yerine 1'e 1 ikame olarak% 65'i çözerek üretti. amonyum dinitramid, NH4N (HAYIR2)2% 35'lik su çözeltisinde metanol ve amonyak. LMP-103S, hidrazin monopropellantına göre% 6 daha yüksek spesifik dürtü ve% 30 daha yüksek dürtü yoğunluğuna sahiptir. Ek olarak, hidrazin oldukça toksik ve kanserojendir, LMP-103S ise sadece orta derecede toksiktir. LMP-103S, ticari uçaklarda taşımaya izin veren UN Sınıf 1.4S'dir ve 2010 yılında Prisma uydusunda gösterilmiştir. Özel kullanım gerekli değildir. LMP-103S, en sık kullanılan monopropellant olarak hidrazinin yerini alabilir.[6]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Aerojet Rocketdyne (12 Haziran 2003). "Aerojet, Spontan Monopropellant Katalizör S-405'in Lisansını ve Üretimini Duyurdu". aerojetrocketdyne.com. Alındı 9 Temmuz 2015.
  2. ^ Wilfried Ley; Klaus Wittmann; Willi Hallmann (2009). Uzay Teknolojisi El Kitabı. John Wiley & Sons. s. 317. ISBN  978-0-470-74241-9.
  3. ^ Zegler, Frank; Bernard Kutter (2010-09-02). "Depo Temelli Uzay Taşımacılığı Mimarisine Gelişmek" (PDF). AIAA SPACE 2010 Konferansı ve Fuarı. AIAA. s. 3. Arşivlenen orijinal (PDF) 2011-10-20 tarihinde. Alındı 2011-01-25. Kaynayan atık hidrojen, bu görev için en iyi bilinen itici gazdır (temel bir güneş-termal tahrik sisteminde bir monopropellant olarak). Pratik bir depo, istasyon bekletme taleplerine uyan minimum bir oranda hidrojeni geliştirmelidir.
  4. ^ Zegler ve Kutter, 2010, s. 5.
  5. ^ Jankovsky, Robert S. (1-3 Temmuz 1996). Uzay Aracı için HAN Tabanlı Monopropellant Değerlendirmesi (PDF). 32. Ortak Tahrik Konferansı. Lake Buena Vista, Florida: NASA. NASA Teknik Memorandumu 107287; AIAA-96-2863.
  6. ^ İsveç Uzay Şirketi Grubu, Monopropellant LMP-103S, 2011, www.ecap.se[tam alıntı gerekli ]

Dış bağlantılar