Wie vermeidet man die Verschwendung von Oxidationsmittel beim Design einer Hybridrakete?

Ich dachte daran, einen sehr einfachen und kleinen Paraffin-Raketenmotor als Experiment zu entwerfen. Eine Sache, die ich bei diesen Konstruktionen nicht verstehe, ist, wie Sie Ihr Oxidationsmittel effizient nutzen, ohne dass eine große Menge unverbrannt durch die Rakete geschossen wird. Wie mischt man einen festen Brennstoff wie diesen effizient, um sicherzustellen, dass er an der richtigen Stelle verbrennt, wo er Schub hinzufügen kann?

EDIT: Ich mochte die Antwort unten, fand aber dieses großartige öffentliche Kapitel über Hybridraketen mit einigen guten Illustrationen: https://web.stanford.edu/~cantwell/AA283_Course_Material/AA283_Course_Notes/AA283_Aircraft_and_Rocket_Propulsion_Ch_11_BJ_Cantwell.pdf

Nachdem ich diese Abhandlung gelesen habe, bin ich mir überhaupt nicht sicher, ob meine Antwort richtig ist. ¯\_(ツ)_/¯
Paraffin ist ein Gemisch verschiedener Alkane mit der allgemeinen Formel CnH2n+2. Es gibt Weich- und Hartparaffine mit unterschiedlichen Schmelzpunkten im Bereich von 50 bis 60 °C, teilweise sogar bis 70 °C. Möglicherweise wird eine spezielle Paraffinmischung mit hohem Schmelzpunkt verwendet, um die Verbrennung zwischen zu brennstoffreich und zu sauerstoffreich auszugleichen. Aber auch die Länge der Hybridrakete kann einen Einfluss haben.
@Uwe - Das ist sehr nützlich zu wissen. Hatte gehofft, dass die NASA ein vollständiges Papier über ihr Design veröffentlichen würde, aber die Waffengesetze würden sie wahrscheinlich dazu bringen, viele Details fallen zu lassen.
Über ein Ventil kann der Sauerstoffzufluss in die Hybridrakete gesteuert und ggf. reduziert werden. Aber die Menge an geschmolzenem und verdampftem Paraffin pro Zeit kann nicht so einfach kontrolliert werden.

Antworten (1)

Denken Sie daran, dass für chemische Bitreibstoffraketen im Allgemeinen eine brennstoffreiche Verbrennung bevorzugt wird: Sie hält die Temperaturen besser beherrschbar als die stöchiometrische Verbrennung und neigt dazu, einfachere Moleküle im Abgas zu produzieren, was zu weniger kinetischer Energie führt, die in vibrierenden intramolekularen Bindungen gehalten wird und mehr kinetische Energie geht direkt durch die Düse.

Praktischerweise trägt das Niedrighalten der Oxidationsmitteldurchflussrate zum Aufrechterhalten einer brennstoffreichen Verbrennung auch dazu bei, die Verschwendung zu minimieren; Die Verbrennungskammer sollte einen Überschuss an heißem, zerstäubtem oder verdampftem Kraftstoff aufrechterhalten, der bestrebt ist, das verfügbare Oxidationsmittel zu verbrauchen, bevor es entweicht.

Wie vermeidet man die Verschwendung von Oxidationsmittel beim Design einer Hybridrakete?
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