¿Ha habido motores de cohetes diseñados para diesel? ¿Qué ISP es teóricamente posible?

¿Ha habido motores de cohetes o incluso motores de prueba que hayan utilizado diésel como combustible? De ser así, ¿qué oxidante habían usado y qué ISP lograron? Si no, ¿es posible decir qué ISP es al menos teóricamente posible?

Además, si está disponible, ¿qué ISP se logró usando peróxido de hidrógeno como oxidante y qué mezclador de combustible probablemente se usó?

Modifiqué ligeramente su pregunta porque el ISP depende mucho de los detalles del diseño de un motor. No es posible decir cuál es el ISP de un combustible, solo podemos decir qué ISP realmente logró o es teóricamente posible.
@uhoh saludos tiene más sentido ahora. gracias por el consejo sobre el ISP de combustible también
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van a ser básicamente idénticos a RP-1.
Comparar el diesel con el RP-1 es un poco como comparar un taparrabos de tejido de hierba con un traje EVA, o preguntar por qué no hemos considerado usar cuero, cuerno o bronce en lugar de kevlar para proteger la ISS. El diésel está a solo un tiro ciego de un dardo de distancia de la suciedad cruda del suelo: el RP-1 es un producto increíblemente diseñado y refinado que es un avance tecnológico que va más allá de la sofisticación del diésel simple. Tampoco usamos bombarderos furtivos para arrojar piedras pesadas sobre las personas, y nadie lo ha considerado porque ya tenemos una tecnología que es muy superior a las piedras pesadas. Lo mismo con los combustibles para cohetes.
Inmediatamente volví a Salvage-1 , que usaba una mezcladora de cemento como cápsula para la tripulación. nostalgiacentral.com/wp-content/uploads/2018/11/…
@J... RP-1 está cuidadosamente formulado para evitar la formación de depósitos sólidos a altas temperaturas y para tener un comportamiento bien definido a bajas temperaturas, pero fundamentalmente es solo una mezcla más controlada de hidrocarburos pesados, y será casi idéntico a RP- 1 en rendimiento. Algo así como el SpaceX Kestrel (alimentado a presión, cámara de combustión y boquilla enfriadas ablativamente, sin turbobombas ni canales de enfriamiento para obstruir) probablemente podría funcionar sin modificaciones con diesel.
@ChristopherJamesHuff Tal vez podría funcionar, claro, pero haría un desastre terrible y el motor ciertamente necesitaría una revisión completa antes de usarlo nuevamente. También incurriría en un riesgo mucho mayor de falla, desastre, etc., sin motivo alguno. Probablemente también podrías equipar un motor diesel para que funcione con aceite de ballena, pero eso no significa que alguien haya considerado seriamente hacerlo, o que sea remotamente una buena idea.
@J... "cámara de combustión enfriada ablativamente" y "volver a usarla" no suelen ir juntas. En cuanto a los "combustibles diésel seriamente considerados", se concibieron originalmente para funcionar con polvo de carbón, y los diésel modernos se han utilizado con una suspensión de polvo de carbón en agua.
@ChristopherJamesHuff SpaceX tiene que ver con la eficiencia y la reducción de costos. Como pregunta retórica: si podían usar diesel en el Kestrel, a 1/20 del costo del RP-1, ¿por qué no lo hacen? En cuanto a la lechada de carbón, diría que también es un producto de alta ingeniería, mucho más que el diésel. El tamaño de partícula debe controlarse a escalas nanométricas y el contenido de cenizas también debe controlarse con mucho cuidado. No es un paso tecnológico hacia atrás a un producto menos refinado y menos controlado.
@J... incluso para el Falcon 9, los costos de combustible son insignificantes, y estamos hablando de reemplazar solo la fracción del combustible del Falcon 1 que está en la etapa superior. Una de las mayores ambiciones de SpaceX es lograr que los costos de operación de Starship sean lo suficientemente bajos como para que el costo del combustible sea importante. Además, en el momento en que volaban el Kestrel, todavía estaban tratando de poner las cargas útiles en órbita, y al final solo lo hicieron dos veces (solo una vez con una carga útil) antes de pasar al Falcon 9. Tenían peces más grandes. freir.
@ChristopherJamesHuff El objetivo de todas estas preguntas retóricas es señalar las numerosas formas en que considerar el diesel es una mala idea: ahorra muy poco y asume una serie de problemas que el RP-1 más refinado y diseñado ya ha resuelto Es un paso atrás sin sentido siquiera considerarlo, por lo que la gente no lo hace.
¿Qué tal el Jet A, entonces? JP-8? Más caro que el diesel pero no por mucho. Además, el uso de motores diesel en SVO/WVO es común.
@Harper-ReinstateMonica Pero, ¿por qué Jet A? ¿Por qué retroceder? Sigue siendo una sopa de hidrocarburos menos controlada que no agrega más que problemas, riesgos y contaminantes. ¿Por qué intentaría resolver el problema de ingeniería de quemar petróleo crudo en un motor diesel cuando ya tiene diesel? ¿Por qué pondrías JetA en un cohete cuando ya tienes RP-1? Simplemente no tiene sentido. ¿Qué esperas lograr?
@J... costo y consolidación a menos tipos de combustible...
@ Harper-ReinstateMonica Pero el costo del combustible no es realmente un problema. Entonces, ¿por qué ir a resolver un problema que no es un problema? Especialmente cuando esa solución presenta riesgos y requiere un esfuerzo de ingeniería masivo para volver a resolver problemas previamente resueltos. Me parece mucho a reinventar la rueda cuadrada .

Respuestas (1)

Aparentemente, al menos una prueba de cohete OTRAG usó diesel . El combustible previsto de OTRAG era queroseno con ácido nítrico/ norte 2 O 4 mezcla para oxidante, así que supongo que usaron un oxidante similar con diesel.

La mayoría de los motores de cohetes grandes pasan el combustible a través de tubos que rodean la cámara de combustión para su enfriamiento; El queroseno normal y otros combustibles de hidrocarburo comunes tienden a "coquearse" (polimerizarse) y bloquear los canales de enfriamiento y/o vaporizarse parcialmente, cualquiera de los cuales crea puntos calientes, promoviendo más coquización y/o vaporización causando una falla térmica desbocada. RP-1 es una especificación para queroseno de fracción estrecha que minimiza este problema, ampliamente utilizado en los motores de cohetes modernos, pero en el otro extremo, el diésel es más propenso a la coquización, lo que lo hace inadecuado como combustible para cohetes.

Además, si está disponible, ¿qué ISP se logró usando peróxido de hidrógeno como oxidante y qué mezclador de combustible probablemente se usó?

La tabla de propelentes líquidos de Wikipedia tiene algunas entradas con peróxido de hidrógeno, que obtienen un impulso un poco menos específico con los mismos combustibles quemados con LOX. La combinación de peróxido de mayor rendimiento que existe es con una mezcla de hidracina/berilio, aproximadamente 403 segundos (velocidad de escape de 3954 m/s) de impulso específico de vacío; No sé si alguna vez se disparó a gran escala.

Tenga en cuenta que el peróxido es más denso que el LOX, por lo que obtiene un pequeño beneficio adicional en tanques más pequeños, estructura más pequeña y, por lo tanto, menos resistencia, por lo que la diferencia en el rendimiento total del sistema de lanzamiento es menor que la directa. I s pag comparación.

El único cohete grande que conozco que usó peróxido fue Black Arrow , que quemó queroseno con 85% de peróxido/15% de agua. El peróxido de hidrógeno puede ser un desafío para manejar y almacenar en concentraciones más altas, aunque su reputación es probablemente peor de lo que merece .

El peróxido de hidrógeno en muy alta concentración es más denso que el LOX, pero como oxidante, una molécula de O2 equivale a dos moléculas de H2O2. Está transportando efectivamente 9 kg de agua por cada 8 kg de oxígeno, por lo que necesitará más del doble de la masa en peróxido de hidrógeno, y los tanques necesarios son casi el doble de grandes.
Si ese fuera el caso, ¿no esperaría que la cifra de impulso de masa específica fuera significativamente menor?
Esos números son más altos de lo que esperaba, sí. Una pequeña parte se debe al calor de descomposición del HTP... que podría ser más significativo a la baja presión de la cámara dada. Parte de esto puede deberse a que puede correr más cerca de la estequiometría con el agua diluyendo su oxidante (un tanque de oxidante más grande o un tanque de combustible más pequeño). Tenga en cuenta que la relación O:F para LOX:N2H4 es 0,94, para H2O2:N2H4 es 2,05... aproximadamente 2,2 veces la masa de oxidante para la masa de combustible.
Como monoprop, el peróxido puede producir ~190 segundos por sí mismo, luego obtienes el oxígeno y el calor liberados para quemar tu combustible además de eso. No pienses que transporta agua, sino que transporta vapor a alta presión.
Guau, creo que me gusta la idea del combustible para cohetes de berilio solo un poco más que lanzar combustible nuclear en cohetes.
@llama en comparación con otros componentes propulsores de uso común, como la hidracina y el ácido nítrico fumante rojo, el berilio es solo un poco peligroso. :)
@RyanC sí, pero al menos son mucho más agradables después de la combustión, en lugar de esparcir polvo de berilio finamente dividido por todo el lugar
¿Ha habido motores de cohetes diseñados para diesel? ¿Qué ISP es teóricamente posible?
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