Warum das plötzliche (anscheinend) erneute Interesse der NASA an Wax-Hybridmotoren? Welche Immobilie ist jetzt so attraktiv?

aktualisieren:

Diese Antwort ist mit Larry Russell Kellogg verlinkt, der mit NASA Tests umweltfreundlichen Raketentreibstoff verlinkt ist, wo Bilder des Testfeuers von neuem Treibstoff auf Paraffinbasis im NASA Ames Research Center am 15.1.2003 zu sehen sind.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Weitere Informationen zu Arbeiten auf Paraffinbasis finden Sie unter https://www.nasa.gov/centers/ames/news/releases/2003/03images/paraffin/paraffin.html

Ich habe gerade die NASA-Nachricht From Pedicures to the Peregrine Rocket, Paraffin Wax Proves Its Worth gelesen .

Das Projekt begann, als Forscher in Stanford entdeckten, dass Paraffinbrennstoff dreimal schneller verbrennt als herkömmliche Brennstoffe und daher mehr Schub und eine höhere Leistung als bestehende Hybridraketen bieten kann. Sie wandten sich an Ames, um Unterstützung bei der Messung der Verbrennungsrate in größeren Maßstäben zu erhalten und zur Weiterentwicklung der Technologie beizutragen.

Ich denke, "dreimal schneller" bedeutet, dass ein bestimmtes Volumen (oder eine bestimmte Masse) des festen Wachstreibstoffs in einer bestimmten Form in einem Drittel der Zeit eines herkömmlichen Festtreibstoffs für Hybridmotoren verbraucht werden könnte, und daher spricht dieser Faktor von drei direkt auf das Schub-Gewichts-Verhältnis des Motors.

Ich bin mir nicht sicher, was konventionell ist, aber ich vermute, es ist einer der synthetischen "Kautschuke" wie HTPB .

Warum sollte Wachs ungefähr dreimal schneller brennen als andere Brennstoffe? Und warum das plötzliche Interesse jetzt – gibt es eine bestimmte technische Herausforderung, die möglicherweise gelöst wurde, um einen größeren Schub/ein größeres Gewicht zu ermöglichen, oder besteht Bedarf an einer bei niedrigen Temperaturen robusten Hybridrakete auf dem Mars (siehe unten und im Link) und dem Faktor von drei ist ein sekundärer Nutzen?

Der Brennstoff auf Paraffinbasis funktioniert auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen, wie den sehr niedrigen Temperaturen auf der Marsoberfläche. Das Mars Ascent Vehicle, das derzeit vom Jet Propulsion Laboratory der NASA entwickelt wird, zielt darauf ab, die Paraffintechnologie zu nutzen, um eine Probe von der Oberfläche des Planeten zu einem umlaufenden Raumschiff zurückzubringen.

ACHTUNG: Verringern Sie Ihre Lautstärke, bevor Sie spielen...

Eine schöne Zusammenfassung von Hybridkraftstoffkombinationen wurde in dieser aufschlussreichen Antwort verlinkt , und einige der Links in Benötigt der NK-33-Motor unterkühltes Kerosin, das so kalt ist, dass es sich in Wachs verwandelt? hilft zu verstehen, dass man sich Wachs eher wie festes Kerosin als wie Gummi vorstellen kann.

Es ist also eine Art solide Rakete, bei der die Oberfläche des freigelegten Wachses die Schubleistung erhöht und gleichzeitig die Lebensdauer verringert? Oder habe ich falsch verstanden, was eine Hybrid-Wachsrakete ist?
@MagicOctopusUrn Mit einem niedrigen Schmelzpunkt sowie einem niedrigen Siedepunkt (je nach Zusammensetzung im Bereich von 350 bis 500 ° C) denke ich, dass die Verbrennung in einem Paraffin- (oder sogar Zucker-) Hybridmotor ganz anders funktioniert als in einem Feststoff. Denken Sie daran, dass bei Feststoffen das Oxidationsmittel in die Matrix selbst eingebaut ist, sodass die Verbrennungsgeschwindigkeit durch eine andere Reihe von Phänomenen bestimmt wird.
@MagicOctopusUrn Schauen Sie sich alle Quellen an, die in Antworten und Kommentaren verlinkt sind, unter Welche Eigenschaften definieren einen guten Festtreibstoff für einen Hybridmotor? (z. B. warum nicht Holz verwenden?)
Hobbyraketen verwenden seit über einem Jahrzehnt Paraffinpulver in zB Epoxid (mit N2O) (habe viele von ihnen persönlich fliegen sehen). Die Idee ist, dass die Ausdehnung des Paraffins beim Schmelzen dazu führt, dass die Matrix an der Oberfläche bricht, was zu einer vergrößerten Oberfläche führt. Außerdem werden dadurch wahrscheinlich Partikel und geschmolzenes Wachs in den Oxidationsmittelstrom geschleudert. Mir ist nicht bekannt, dass ein Bastler dies tatsächlich überprüfen oder sogar veröffentlichen kann, aber die größeren Ablationsraten sind in der Community bekannt (wenn Sie sich danach das Wachs / Epoxid ansehen, können Sie den Unterschied sehen).
Vielen Dank! Es klingt so, als könnte die Antwort leicht in diese Richtung gehen. Wie Sie bereits erwähnt haben, kann es jedoch schwierig sein, unterstützende Quellen dafür zu finden.
@MagicOctopusUrn Hybriden füttern eine Flüssigkeit in einen Feststoff. Sie sind viel einfacher als ein vollständig mit Flüssigkraftstoff betriebener Motor.

Antworten (1)

Wachs/Paraffin hat in den letzten ~5 Jahren als Brennstoff der Wahl für Mars Sample Return an Interesse gewonnen, da die einzigartigen Anforderungen dieser Mission bedeuten, dass sie mehr Temperaturwechselextremen standhalten können als die meisten anderen Missionen, was es für Feststoffe wirklich schwierig macht eine Lösung. Die geringe Fahrzeuggröße und die Layoutbeschränkungen (von einem Rover getragen) erschweren auch ein vollständig flüssiges Design. Hybride haben eine größere Freiheit in Bezug auf den Formfaktor und haben relativ gute Massenanteile in diesem Bereich. Wax hat auch Herausforderungen in Bezug auf Rissbildung und Trennung von der Auskleidung bei Temperaturwechseln, aber sie haben viel Arbeit geleistet, um dies zu überwinden. Persönlich bevorzuge ich HTPB (Gummi) als Brennstoff in dieser Anwendung, da es den Temperaturbereichen besser widerstehen kann, ohne zu reißen.

Danke für deine Antwort! Ich frage mich jetzt, ob genügend Strom verfügbar wäre, das Wachs könnte vor dem Flug wieder geschmolzen und verfestigt werden, um Risse und Ablösungen von der Auskleidung zu beseitigen. Ich nehme an, dass es ziemlich unpraktisch sein könnte; Das Wachs würde wahrscheinlich einfach aus dem Boden der Rakete fließen.
Sie haben dies besprochen, aber um das Wachs in der richtigen Ringkonfiguration zu halten, müsste man den Motor drehen lassen, um es gegen die Auskleidung zu drücken, während es geschmolzen und abgekühlt wird. Sie haben in Betracht gezogen, elektrische Heizungen hinzuzufügen, um die Exposition gegenüber niedrigen Temperaturen zu minimieren und einen Großteil des Temperaturzyklusbereichs auszuschalten.
Wäre es nicht viel einfacher, das Wachs warm zu halten, indem man ein Rinnsal Oxidationsmittel freisetzt? Chemische Energie hat eine große Energiedichte. Sie müssten nur eine dünne Folie mit einem kleinen Loch in die Abgasdüse stecken.
Solarenergie ist immer noch "kostenlos", so dass die Rakete für die lange Dauer möglicherweise auf der Oberfläche sitzen muss (fast 2 Jahre). Dies ist ein besserer langfristiger Handel, um solarbetriebene elektrische Heizgeräte zu verwenden.
Warum das plötzliche (anscheinend) erneute Interesse der NASA an Wax-Hybridmotoren? Welche Immobilie ist jetzt so attraktiv?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v