Herausforderungen für die Hybridrakete

Das Konzept der Hybridraketentechnik ist sehr interessant und scheint viele Vorteile gegenüber seinen festen und flüssigen Vorfahren zu haben. Aber da ich nur eine oberflächliche Vorstellung von den Herausforderungen habe, die es von der allgemeinen Verwendung abhalten (nämlich Verbrennungsinstabilität und nachteilige Kornregressionsraten) und nicht auf einen Fall von "was Sie sehen, ist alles, was es gibt" hereinfallen möchte, muss ich fragen, was es sonst noch gibt Dies verhindert, dass Hybridraketen für Anwendungen in größerem Maßstab verwendet werden, anstatt nur für suborbitale Spritztouren und kleine Amateurversuche.

Ich vermute, die Antwort hat mehr mit der institutionellen Kultur als mit der technischen Herausforderung zu tun.
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Danke TidalWave, nachdem ich gelesen habe, dass die Verbrennungsinstabilitäten gelöst wurden und paraffinbasierte Kraftstoffe aufgrund ihrer hohen Regressionsraten jetzt der heilige Gral der Hybridkraftstoffe sind. Aber ich sehe immer noch Organisationen, die HTPB trotz seiner komplexen Multi-Port-Anforderungen weiterhin verwenden. Ich weiß, dass der Artikel von einigen der SPG-Gründer geschrieben wurde, aber sind Kraftstoffe auf Paraffinbasis nicht wirklich so toll, wie sie angeblich sind, oder sind sie nur schwierig herzustellen?
Eine der Herausforderungen bleibt die Oxidationsmittel-zu-Brennstoff-Strömungsrate, wenn sich der Oxidationsmittelpfad durch das Brennstoffkorn ausdehnt. Ich habe eine Frage zur Möglichkeit der Verwendung von additiven Fertigungstechniken und der Verwendung von 3D-Kornprofilen gestellt, um die O / F-Durchflussrate und eine gleichmäßigere Verbrennungsrate zu verbessern, wenn der Festkernbrennstoff verbraucht wird. Hoffentlich wird dies einige interessante Einblicke geben das.
Sicherlich kann das Problem der O/F-Verschiebung gelöst werden, indem eine variable Oxidationsmittelflussrate angewendet wird, um die Abnahme des Oxidationsmittelflusses durch die Verbrennung zu kompensieren? Auch die Tatsache, dass Hybride bei niedrigem Kammerdruck funktionieren können, sollte ebenfalls sehr attraktiv sein. Ich bin sehr verwirrt, warum das Aufkommen von Kraftstoffen auf Paraffinbasis keine "Hybrid-Renaissance" gebracht hat. Ich sehe, dass SPG viele Tests mit Motoren unterschiedlicher Größe durchgeführt hat. Ist es also ein Fall, Hybriden auf kommerziell tragfähige Schubwerte zu skalieren, was die Dinge zurückhält (dh die Extrapolation von Ergebnissen im kleinen Maßstab war zu optimistisch)?
Da man den Kraftstofffluss nicht regulieren kann, muss man bedenken, dass jede Drosselung auf Kosten einer stark kraftstoffreichen, nicht optimalen Verbrennung geht. Hybride haben gegenüber SRBs den entscheidenden Vorteil, dass sie abgeschaltet werden können. Aber sie sind schlecht darin, teilweise zu drosseln.

Antworten (3)

Laut diesem kürzlich erschienenen Artikel von einem der Partner der Space Propulsion Group verleihen Brennstoffe auf Paraffinbasis Hybridraketen mehr Schwung, weil der Brennstoff, der der Verbrennung ausgesetzt wird, schmilzt, zerstäubt und in dem fließenden Oxidationsmittel mitgerissen wird [Einschub]. Dadurch wird die Oberfläche vergrößert, über der der Kraftstoff verdampfen und reagieren kann.

Wax Fuel liefert mehr

Mehr Kraftstoff in der Mischung, schnellere Verbrennung, höherer Schub. Dies scheint das Problem mit der langsamen Kornregression anzugehen, die bei anderen Hybridkraftstoffen beobachtet wird. Da dies eine Einkanalverbrennung ermöglicht, kann die problematische Mehrkanalausführung vermieden werden (dadurch mehr Kraftstoff im Zylinder & keine herumfliegenden Kraftstoffklumpen während der Verbrennung). In Zusammenarbeit mit NASA Ames haben sie heißgebrannte Hybride mit LOX und Lachgas entwickelt. Kürzlich haben sie einen 56-cm-Motor mit einer Schubkraft von 100.000 Newton getestet.

Sie unterliegen jedoch immer noch niederfrequenten Verbrennungsinstabilitäten, zusammen mit hochfrequenten Instabilitäten, die allen Arten von Raketen gemeinsam sind. Es flackert wirklich wie eine Kerze, wie Sie in diesem Video sehen können:

Die SPG-Website ist hier .

Es flackert optisch, aber entspricht das auch einem schwankenden Schub?

Hier nur eine kurze Antwort, aber aufgrund von Forschungen zu Hybridmotoren als Teil einer Studentenorganisation denke ich, dass es auch das Problem gibt, dass Schichten unter der eigentlichen Grenzschicht des Wachsschmelzens einige Instabilitäten mit dem Korn verursachen. Ich glaube, dass Zusatzstoffe wie Ruß bei diesem Problem helfen, indem sie die Übertragung der Strahlung auf die unteren Schichten des Wachses verringern, aber ich könnte mir vorstellen, dass sie sich bei größeren Raketen auch nur durch die schiere Größe des Kraftstoffkorns darstellt. Ich bin mir da aber nicht ganz sicher und bin noch Student.

IMO ist es nur ziemlich neu. Flüssigbrennstoffraketen haben den Vorteil des Wissensschatzes, der während des Weltraumrennens generiert wurde. Flüssig betriebene Raketentriebwerke sind in Bezug auf die Wissenschaft ein ziemlich gelöstes Problem. Der schwierige/teure Teil ist Engineering und Fertigung. Wenn Sie bereits Motoren mit Flüssigbrennstoff kennen, bringen Hybride nicht viel auf den Tisch. Der eigentliche Vorteil von Hybriden ist jedoch ihre Zugänglichkeit für Amateure und Startups.

Quellen zur Untermauerung Ihrer Behauptungen der Zugänglichkeit würden diese Antwort verbessern, z. B. potenzielle Startups / kleine Gruppen, die die hybriden Designs erfolgreich in ein Projekt integriert haben.
Herausforderungen für die Hybridrakete
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