Combustión de Detonación Rotativa para Motores Espaciales Avanzados de Propulsión Líquida
Autores: Heister, Stephen D.; Smallwood, John; Harroun, Alexis; Dille, Kevin; Martinez, Ariana; Ballintyn, Nathan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Combustión de Detonación Rotativa para Motores Espaciales Avanzados de Propulsión Líquida
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Tecnología de detonación rotativa
Beneficios de rendimiento
Diseño de cámara de empuje
Aplicaciones de propulsores
Ganancias de impulso específico
Longitud de la cámara de empuje
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
La tecnología de detonación rotativa (también denominada detonación continua) está ganando interés en la comunidad global de investigación y desarrollo debido al potencial de aumentar el rendimiento. Se analizan los posibles beneficios de rendimiento, el diseño de la cámara de combustión y las cargas de enfriamiento de la cámara de combustión para aplicaciones de propelentes que utilizan oxígeno líquido o peróxido de hidrógeno de alta concentración como oxidantes, junto con combustibles como queroseno, hidrógeno y metano. Los resultados de rendimiento basados en un tratamiento de parámetros agrupados muestran que se pueden lograr ganancias teóricas de impulso específico del 3 al 14%, siendo el mayor beneficio el que proviene de los sistemas alimentados con hidrógeno. La evaluación de los diseños de la cámara de combustión para misiones espaciales hipotéticas muestra que se pueden lograr beneficios tanto en la longitud como en el diámetro de la cámara de combustión, dado el pequeño volumen anular asociado con la combustión de detonación rotativa. Si bien el frente de detonación que avanza aumenta drásticamente los flujos de calor locales, se pueden lograr balances energéticos globales si las presiones de operación se limitan a ser comparables a las de los motores espaciales existentes o anteriores.
Descripción
La tecnología de detonación rotativa (también denominada detonación continua) está ganando interés en la comunidad global de investigación y desarrollo debido al potencial de aumentar el rendimiento. Se analizan los posibles beneficios de rendimiento, el diseño de la cámara de combustión y las cargas de enfriamiento de la cámara de combustión para aplicaciones de propelentes que utilizan oxígeno líquido o peróxido de hidrógeno de alta concentración como oxidantes, junto con combustibles como queroseno, hidrógeno y metano. Los resultados de rendimiento basados en un tratamiento de parámetros agrupados muestran que se pueden lograr ganancias teóricas de impulso específico del 3 al 14%, siendo el mayor beneficio el que proviene de los sistemas alimentados con hidrógeno. La evaluación de los diseños de la cámara de combustión para misiones espaciales hipotéticas muestra que se pueden lograr beneficios tanto en la longitud como en el diámetro de la cámara de combustión, dado el pequeño volumen anular asociado con la combustión de detonación rotativa. Si bien el frente de detonación que avanza aumenta drásticamente los flujos de calor locales, se pueden lograr balances energéticos globales si las presiones de operación se limitan a ser comparables a las de los motores espaciales existentes o anteriores.