Ignición de combustible en cohetes híbridos HTP a flujos de masa muy bajos: desafíos y técnicas de precalentamiento pulsado utilizando catalizadores recubiertos de paladio
Autores: Cassese, Sergio; Mungiguerra, Stefano; Capone, Veniero Marco; Guida, Riccardo; Cecere, Anselmo; Savino, Raffaele
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Ignición de combustible en cohetes híbridos HTP a flujos de masa muy bajos: desafíos y técnicas de precalentamiento pulsado utilizando catalizadores recubiertos de paladio
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Lanzamientos de pequeños satélites
Propulsores químicos
Cohetes híbridos
Procedimiento de ignición
Consumo de propelente
Aplicaciones espaciales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
En un escenario mundial que ve un número creciente de lanzamientos de pequeños satélites, pueden desbloquearse nuevos conceptos de misión que proporcionen a las naves espaciales la capacidad de maniobra muy precisa y rápida que los propulsores eléctricos no pueden garantizar. En este contexto, los propulsores químicos parecen ser una posible solución. Este trabajo tuvo como objetivo estudiar experimentalmente y resolver el problema de la ignición para cohetes híbridos de 10 N basados en peróxido de hidrógeno. En primer lugar, el estudio analizó el rendimiento de un motor monopropelente capaz de funcionar como un sistema de inyección híbrido. En particular, se investigaron experimentalmente los efectos de la masa líquida inyectada, la temperatura inicial y la presión de suministro en el rendimiento del motor pulsado. La masa inyectada mostró un mayor impacto en el rendimiento con respecto a la temperatura de la cámara de inicio y la presión de inyección. Este propulsor también mostró un buen potencial para aplicaciones espaciales. En la segunda parte del trabajo, el objetivo era encontrar un procedimiento de ignición que redujera el consumo de propelente y eliminara la necesidad de una bujía incandescente. Esto es importante porque el consumo de energía eléctrica en aplicaciones reales afecta significativamente a otros subsistemas y es indeseable para los motores químicos. Se probaron diferentes procedimientos de ignición para enfatizar sus respectivas ventajas y desventajas, y los hallazgos indicaron que el concepto de precalentamiento pulsado es factible con solo una pequeña cantidad de consumo de propelente, mientras que disminuye sustancialmente la duración de la ignición de aproximadamente 45 minutos a un máximo de solo 3 minutos. Finalmente, se adoptaron procedimientos de ignición similares utilizando diferentes combustibles. Los resultados mostraron que el PVC y el ABS, bajo las mismas condiciones de operación, se encienden más fácilmente que el HDPE, que requiere un consumo de oxidante aproximadamente el doble que el de los otros dos combustibles. También se incluyeron consideraciones sobre el efecto de la presión de la cámara y la tasa de flujo de masa de oxidante en la ignición del motor.
Descripción
En un escenario mundial que ve un número creciente de lanzamientos de pequeños satélites, pueden desbloquearse nuevos conceptos de misión que proporcionen a las naves espaciales la capacidad de maniobra muy precisa y rápida que los propulsores eléctricos no pueden garantizar. En este contexto, los propulsores químicos parecen ser una posible solución. Este trabajo tuvo como objetivo estudiar experimentalmente y resolver el problema de la ignición para cohetes híbridos de 10 N basados en peróxido de hidrógeno. En primer lugar, el estudio analizó el rendimiento de un motor monopropelente capaz de funcionar como un sistema de inyección híbrido. En particular, se investigaron experimentalmente los efectos de la masa líquida inyectada, la temperatura inicial y la presión de suministro en el rendimiento del motor pulsado. La masa inyectada mostró un mayor impacto en el rendimiento con respecto a la temperatura de la cámara de inicio y la presión de inyección. Este propulsor también mostró un buen potencial para aplicaciones espaciales. En la segunda parte del trabajo, el objetivo era encontrar un procedimiento de ignición que redujera el consumo de propelente y eliminara la necesidad de una bujía incandescente. Esto es importante porque el consumo de energía eléctrica en aplicaciones reales afecta significativamente a otros subsistemas y es indeseable para los motores químicos. Se probaron diferentes procedimientos de ignición para enfatizar sus respectivas ventajas y desventajas, y los hallazgos indicaron que el concepto de precalentamiento pulsado es factible con solo una pequeña cantidad de consumo de propelente, mientras que disminuye sustancialmente la duración de la ignición de aproximadamente 45 minutos a un máximo de solo 3 minutos. Finalmente, se adoptaron procedimientos de ignición similares utilizando diferentes combustibles. Los resultados mostraron que el PVC y el ABS, bajo las mismas condiciones de operación, se encienden más fácilmente que el HDPE, que requiere un consumo de oxidante aproximadamente el doble que el de los otros dos combustibles. También se incluyeron consideraciones sobre el efecto de la presión de la cámara y la tasa de flujo de masa de oxidante en la ignición del motor.