Propulsor líquido almacenado como sólido

Algunos propulsores tienen puntos de fusión muy diferentes. El caso más extremo es el tripropulsor teóricamente fantástico (y una pesadilla en la práctica) de flúor-litio-hidrógeno, en el que el hidrógeno líquido es muy criogénico mientras que el litio se derrite a 180 °C. Entonces, en lugar de tener tanques de combustible criogénicos, a temperatura ambiente o incluso calentados, ¿ha habido alguna vez diseños de cohetes en los que un propulsor líquido se almacene en forma sólida?

Esto incluiría derretir el propulsor con un intercambiador de calor antes de bombearlo a la cámara, almacenarlo como polvo y moverlo en su lugar, o incluso almacenarlo en una suspensión de partículas en un líquido. Sin embargo, el hidrógeno aguanieve y similares están fuera del alcance de esta pregunta.

Tenga en cuenta que esto no se trata de cohetes híbridos. En los cohetes híbridos, un propulsor líquido corre contra un grano sólido y la reacción ocurre en la interfaz. La reacción en sí puede derretir el grano sólido, pero esa es, en el mejor de los casos, una forma de mejorar la reacción local, no se espera que fluya a ninguna parte. En cambio, se trata de cohetes de combustible líquido, donde parte del combustible se almacena como sólido, pero en algún momento se mueve como líquido.

También sería interesante saber qué efecto tiene la congelación de un combustible líquido en su vida útil. Si prolonga la vida útil, sería útil para almacenar el combustible antes de llenar el cohete. No es exactamente lo que propone @Eth, pero está relacionado.

Respuestas (2)

Los cohetes líquidos son máquinas complejas y poderosas. Y normalmente completan su trabajo en menos de 30 minutos. Es difícil cambiar la fase de los propulsores de sólidos a líquidos en 30 minutos considerando que la mayoría de los combustibles tienen una mayor latencia de fusión. Algunos materiales pueden convertirse en semisólidos en lugar de convertirse en líquidos que tienen un conjunto de propiedades totalmente diferente. También agrega complejidad adicional a los intercambiadores de calor y el riesgo de que unos pocos gránulos sólidos que no estén completamente derretidos puedan bloquear las tuberías de combustible/oxidante o dañar los turbos durante el vuelo.

Con estos riesgos, complejidad y propiedades propulsoras sin beneficios significativos, puedo asegurarles que nunca se diseñará un motor de cohete líquido de este tipo.

Como regla general, ¿los propulsores sólidos no cambian de fase de sólido a gas antes de la combustión? No es lo mismo que de sólido a líquido, pero descartar todos los cambios de fase con un "los cambios de fase en los cohetes nunca ocurrirán porque los cohetes son complejos" podría ser demasiado rápido. ¿Por qué no elegir Metano sólido/SOX, por ejemplo, y explicar por qué claramente nunca podría funcionar, si es que nunca podría?
Buenos puntos, y probablemente suficientes para matar la idea.
@uhoh, la respuesta que di es una respuesta genérica. "Algunos materiales pueden convertirse en semisólidos". Pueden o no aplicar para algunos propulsores. Por ejemplo, considere la cera como combustible. Su viscosidad cambia significativamente con la temperatura bajo presión estándar. Simplemente no se convierte de sólido a líquido directamente. Por lo general, los propulsores se almacenan bajo presión por razones de seguridad (también se aplica aquí). A esa presión, temperatura y alta velocidad de flujo del propulsor, los diseñadores deben considerar nuevas variables como la viscosidad de los propulsores y otras que se mencionan anteriormente.
@uhoh Usé estas palabras para "los cohetes son complejos" para expresar mi renuencia a hacer que los cohetes se compliquen aún más. Acerca de las transformaciones de fase, hay estudiantes de doctorado que solo trabajan en combustión multifásica, es un tema muy amplio. El metano sólido/SOx puede funcionar, pero no veo ninguna razón de peso para hacerlo.
Bien, suena bien, ¡gracias!

No a propósito, pero una respuesta a esta pregunta ¿Es malo que la hidracina se congele en una nave espacial? ¿Siempre se mantiene como líquido o se puede dejar congelar de manera segura y luego descongelar cuando sea necesario? afirma que el combustible del satélite Olympus se congeló y se descongeló con éxito y se usó más tarde.

Nunca he oído hablar de un diseño de este tipo que se haya utilizado a propósito, y es difícil ver qué ventaja podría tener.

Esa pregunta y sus respuestas son interesantes, gracias. El interés sería usar combustible líquido que sea sólido a temperatura ambiente, pero la congelación de hidracina, incluso si es manejable, ya era claramente un dolor.