Gab es Raketentriebwerke, die für Diesel ausgelegt waren? Welche ISP theoretisch möglich?

Gab es Raketentriebwerke oder gar Versuchstriebwerke, die Diesel als Treibstoff verwendet haben? Wenn ja, welches Oxidationsmittel haben sie verwendet und welchen ISP haben sie erreicht? Wenn nein, kann man sagen, welcher ISP zumindest theoretisch möglich ist?

Falls verfügbar, welcher ISP wurde unter Verwendung von Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel erreicht und welcher Kraftstoffmischer wurde wahrscheinlich verwendet?

Ich habe Ihre Frage leicht umformuliert, da ISP sehr von den Details eines Motordesigns abhängt. Es ist nicht möglich zu sagen, was der ISP eines Kraftstoffs ist, wir können nur sagen, welcher ISP tatsächlich erreicht oder theoretisch möglich ist.
@uhoh Prost macht jetzt mehr Sinn. Danke auch für den Tipp mit Fuel ISP
Sie werden im Grunde identisch mit RP-1 sein.
Der Vergleich von Diesel mit RP-1 ist ein bisschen so, als würde man einen grasgewebten Lendenschurz mit einem EVA-Anzug vergleichen oder fragen, warum wir nicht daran gedacht haben, Leder, Horn oder Bronze anstelle von Kevlar zu verwenden, um die ISS abzuschirmen. Diesel ist nur einen blinden Pfeilwurf von grobem Mist aus dem Boden entfernt - RP-1 ist ein wahnsinnig konstruiertes und raffiniertes Produkt, das technologische Sprünge und Grenzen über die Raffinesse von reinem Diesel hinausgeht. Wir verwenden auch keine Stealth-Bomber, um schwere Steine ​​auf Menschen zu werfen, und niemand hat darüber nachgedacht, weil wir bereits über eine Technologie verfügen, die schweren Steinen weit überlegen ist. Dasselbe gilt für Raketentreibstoffe.
Ich erinnerte mich sofort an Salvage-1 , das einen Betonmischer als Besatzungskapsel verwendete. nostalgiacentral.com/wp-content/uploads/2018/11/…
@J ... RP-1 ist sorgfältig formuliert, um die Bildung fester Ablagerungen bei hohen Temperaturen zu vermeiden und ein gut definiertes Verhalten bei niedrigen Temperaturen zu haben, aber es ist im Grunde nur eine kontrolliertere Mischung aus schweren Kohlenwasserstoffen und wird fast identisch mit RP- sein. 1 an Leistung. So etwas wie der SpaceX Kestrel (druckgespeiste, ablativ gekühlte Brennkammer und Düse, keine Turbopumpen oder Kühlkanäle zum Verstopfen) könnte wahrscheinlich ohne Modifikation mit Diesel laufen.
@ChristopherJamesHuff Es könnte vielleicht laufen, sicher, aber es würde ein schreckliches Durcheinander geben und der Motor müsste sicherlich komplett überholt werden, bevor er wieder verwendet werden kann. Es würde auch ein viel höheres Risiko eines Ausfalls, einer Katastrophe usw. ohne jeglichen Grund mit sich bringen. Sie könnten wahrscheinlich auch einen Dieselmotor so manipulieren, dass er mit Walöl betrieben wird - aber das bedeutet nicht, dass jemand ernsthaft darüber nachgedacht hat, dies zu tun, oder dass es auch nur im Entferntesten eine gute Idee ist.
@J ... "ablativ gekühlte Brennkammer" und "wiederverwenden" passen nicht oft zusammen. Was "ernsthaft in Betracht gezogene Dieselkraftstoffe" betrifft, so waren sie ursprünglich für den Betrieb mit Kohlepulver konzipiert, und moderne Dieselmotoren wurden mit einer Aufschlämmung von Kohlepulver in Wasser betrieben.
@ChristopherJamesHuff Bei SpaceX dreht sich alles um Effizienz und Kostensenkung. Als rhetorische Frage: Wenn sie im Kestrel Diesel fahren könnten, zu 1/20 der Kosten von RP-1, warum tun sie es nicht? Was Kohleschlamm angeht, würde ich behaupten, dass das auch ein hochtechnologisches Produkt ist – viel mehr als Diesel. Die Partikelgröße muss im Nanometerbereich kontrolliert werden und der Aschegehalt muss ebenfalls sehr sorgfältig kontrolliert werden. Es ist kein technologischer Rückschritt zu einem weniger raffinierten, weniger kontrollierten Produkt.
@J ... selbst für den Falcon 9 sind die Kraftstoffkosten vernachlässigbar, und wir sprechen davon, nur den Bruchteil des Kraftstoffs des Falcon 1 zu ersetzen, der sich in der oberen Stufe befindet. Eines der größten Ziele von SpaceX ist es, die Betriebskosten von Raumschiffen so niedrig zu halten, dass die Treibstoffkosten eine Rolle spielen. Außerdem versuchten sie zu der Zeit, als sie die Kestrel flogen, immer noch, Nutzlasten in die Umlaufbahn zu bringen, und am Ende taten sie dies nur zweimal (nur einmal mit zahlender Nutzlast), bevor sie zur Falcon 9 übergingen. Sie hatten größere Fische Braten.
@ChristopherJamesHuff Der Sinn all dieser rhetorischen Fragen besteht darin, auf die zahlreichen Arten hinzuweisen, in denen die Berücksichtigung von Diesel eine schlechte Idee ist - Sie sparen sehr wenig und nehmen eine Reihe von Problemen in Kauf, die der raffiniertere und technisierte RP-1 bereits hat gelöst. Es ist ein sinnloser Rückschritt, auch nur darüber nachzudenken, also tun es die Leute nicht.
Wie wäre es dann mit Jet A? JP-8? Teurer als Diesel, aber nicht viel. Auch das Betreiben von Dieselmotoren auf SVO/WVO ist alltäglich.
@Harper-ReinstateMonica Aber warum Jet A? Warum rückwärts gehen? Es ist immer noch eine weniger kontrollierte Suppe aus Kohlenwasserstoffen, die nichts als Probleme, Risiken und Schadstoffe hinzufügt. Warum sollten Sie versuchen, das technische Problem der Verbrennung von Rohöl in einem Dieselmotor zu lösen, wenn Sie bereits Diesel haben? Warum sollten Sie JetA in eine Rakete einbauen, wenn Sie bereits RP-1 haben? Es macht einfach keinen Sinn. Was hoffen Sie zu erreichen?
@J ... Kosten und Konsolidierung auf weniger Kraftstoffarten ...
@Harper-ReinstateMonica Aber die Kraftstoffkosten sind nicht wirklich ein Problem. Warum also ein Problem lösen, das gar kein Problem ist? Vor allem, wenn diese Lösung Risiken mit sich bringt und einen massiven technischen Aufwand erfordert, um zuvor gelöste Probleme jetzt erneut zu lösen. Scheint mir sehr, als würde ich das viereckige Rad neu erfinden .

Antworten (1)

Offenbar wurde bei mindestens einem OTRAG-Raketentest Diesel verwendet . Der vorgesehene Treibstoff der OTRAG war Kerosin mit Salpetersäure/ N 2 Ö 4 Mischung für Oxidationsmittel, also würde ich vermuten, dass sie ein ähnliches Oxidationsmittel mit Diesel verwendet haben.

Die meisten großen Raketentriebwerke leiten den Treibstoff zur Kühlung durch Rohre, die die Brennkammer umgeben. Normales Kerosin und andere übliche Kohlenwasserstoffbrennstoffe neigen dazu, zu "verkoken" (polymerisieren) und die Kühlkanäle zu blockieren und/oder teilweise zu verdampfen, was beides Hotspots erzeugt, mehr Verkokung und/oder Verdampfung fördert und einen außer Kontrolle geratenen thermischen Ausfall verursacht. RP-1 ist eine Spezifikation für schmal geschnittenes Kerosin, das dieses Problem minimiert und in modernen Raketentriebwerken weit verbreitet ist, aber im anderen Extrem neigt Diesel eher zur Verkokung, was ihn als Raketentreibstoff ungeeignet macht.

Falls verfügbar, welcher ISP wurde unter Verwendung von Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel erreicht und welcher Kraftstoffmischer wurde wahrscheinlich verwendet?

Die Flüssigtreibstofftabelle von Wikipedia enthält einige Einträge mit Wasserstoffperoxid, wodurch ein paar Prozent weniger spezifischer Impuls mit denselben Kraftstoffen erzielt wird, die mit LOX verbrannt werden. Die dort angegebene leistungsstärkste Peroxid-Kombination ist mit einer Hydrazin/Beryllium-Mischung, etwa 403 sek (3954 m/s Abgasgeschwindigkeit) vakuumspezifischer Impuls; Ich weiß nicht, ob das jemals in großem Umfang abgefeuert wurde.

Beachten Sie, dass Peroxid dichter ist als LOX, sodass Sie einen kleinen zusätzlichen Vorteil in Form eines kleineren Tanks, einer kleineren Struktur und damit eines geringeren Luftwiderstands erhalten, sodass der Unterschied in der Gesamtleistung des Trägersystems geringer ist als der direkte ICH S P Vergleich.

Die einzige mir bekannte große Rakete, die Peroxid verwendete, war Black Arrow , die Kerosin mit 85 % Peroxid/15 % Wasser verbrannte. Wasserstoffperoxid kann in höheren Konzentrationen schwierig zu handhaben und zu lagern sein, obwohl sein Ruf wahrscheinlich schlechter ist, als es verdient .

Wasserstoffperoxid in sehr hoher Konzentration ist dichter als LOX, aber als Oxidationsmittel entspricht ein O2-Molekül zwei H2O2-Molekülen. Sie tragen effektiv 9 kg Wasser pro 8 kg Sauerstoff, sodass Sie mehr als die doppelte Masse an Wasserstoffperoxid benötigen und die benötigten Tanks fast doppelt so groß sind.
Würden Sie in diesem Fall nicht einen deutlich geringeren massespezifischen Impulswert erwarten?
Diese Zahlen sind höher als ich erwartet hatte, ja. Ein kleiner Teil wäre auf die Zersetzungswärme des HTP zurückzuführen ... das könnte bei dem gegebenen niedrigen Kammerdruck von größerer Bedeutung sein. Ein Teil davon kann sein, dass Sie mit dem Wasser, das Ihr Oxidationsmittel verdünnt (ein größerer Oxidationsmitteltank oder ein kleinerer Kraftstofftank), näher an die Stöchiometrie heranfahren können. Beachten Sie, dass das O:F-Verhältnis für LOX:N2H4 0,94 beträgt, für H2O2:N2H4 2,05 ... etwa 2,2-mal so viel Oxidationsmittelmasse für die Kraftstoffmasse.
Als Monoprop kann Peroxid allein ~ 190 Sekunden nachgeben, dann erhalten Sie den freigesetzten Sauerstoff und die Wärme, um Ihren Kraftstoff zusätzlich zu verbrennen. Betrachten Sie es nicht als Transport von Wasser, sondern als Transport von Hochdruckdampf.
Wow, ich glaube, ich mag die Idee von Beryllium-Raketentreibstoff nur geringfügig mehr als das Abfeuern von Kerntreibstoff auf Raketen
@llama Im Vergleich zu anderen häufig verwendeten Treibmittelkomponenten wie Hydrazin und rot rauchender Salpetersäure ist Beryllium nur geringfügig gefährlich. :)
@RyanC ja, aber zumindest sind diese nach der Verbrennung viel schöner, anstatt fein verteiltes Beryllienpulver überall zu verteilen
Gab es Raketentriebwerke, die für Diesel ausgelegt waren? Welche ISP theoretisch möglich?
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