¿Qué significa "autopresurización" con respecto a los tanques de propulsor?

Me he encontrado con este término un par de veces. IIRC, el hidrógeno líquido se "autopresuriza", pero otros combustibles no lo son. Aparentemente, si un propulsor se autopresuriza, no necesitamos construir ninguna plomería compleja para volver a presurizar el tanque a medida que se agota el propulsor.

Entiendo que, normalmente, un tanque se sometería a un enfriamiento adiabático a medida que su presión disminuye (a medida que el motor consume el propulsor), y por lo tanto el tanque eventualmente se agrietaría debido al diferencial de temperatura extrema. Por lo tanto, es importante mantener el tanque presurizado incluso cuando se agota el combustible. Lo que no entiendo es cómo un determinado propulsor puede "autopresurizarse" incluso si lo estamos usando.

¿Qué combustibles y oxidantes se autopresionan y cuáles no? ¿Y por qué y cómo?

PD La química y las matemáticas están bien en tu respuesta. No tengo miedo de ninguno de los dos.

Respuestas (2)

En esta página, la característica definitoria de un líquido autopresurizado (también conocido como "Presurización de vapor" o "VaPak") es que tiene una alta presión de vapor. Específicamente para un oxidante:

El óxido nitroso (N2O) es el oxidante más prometedor que puede autopresurizarse porque es relativamente energético y su presión de vapor es de aproximadamente 750 psi a temperatura ambiente.

También hay una configuración experimental y algunos gráficos en el enlace anterior que muestran cómo se estabiliza la presión a medida que se agota el combustible.

Aquí hay otro artículo que brinda una explicación mucho más detallada del concepto, los beneficios y los desafíos de usar un sistema VaPak (que son interesantes pero no son realmente lo que está pidiendo, así que no copiaré la información). Tenían algunas referencias a pruebas que mencionaban combustibles, que enumero a continuación.

Para responder a su pregunta, he visto referencias a lo siguiente como autopresurización (enlace a la referencia). No sé qué combustibles se han utilizado realmente para el vuelo, ya que los enlaces que encontré son teóricos o de disparos de prueba.

Combustible

oxidante

No estoy seguro de si ese primer enlace es lo que estaba pensando. Parece que están hablando de tanques presurizados con el fin de expulsar el propulsor hacia la cámara de combustión, como pequeños propulsores o cualquier cosa lo suficientemente pequeña como para evitar una turbobomba. En otras palabras, sistemas alimentados a presión. En lo que estaba pensando era en tanques grandes para cohetes grandes que necesitan turbobombas, que no pueden reemplazarse con sistemas alimentados a presión para obtener la tasa de flujo de masa necesaria en motores de cohetes grandes.
La física de presurizar el tanque es la misma independientemente de si está usando esa presión para impulsar su motor o simplemente para mantener la integridad del tanque. Cuanto más rápido caiga la presión (como si tuviera una turbobomba succionando el combustible), más rápido se vaporizará el combustible para mantener el equilibrio, por lo que no creo que haya una distinción significativa entre los motores alimentados a presión y turbobomba en términos de la presión del tanque para esta discusión.
@ DrZ214 Probablemente quiso decir presurización autógena: en.wikipedia.org/wiki/Autogenous_pressurization
@ 1337 joe No estoy seguro de entender de qué se trata VaPak. Dicen que es de "bajo peso" y conocido desde los años 60. Y, sin embargo, no se usa mucho. La presión de vapor de N2O de 50 bar a temperatura ambiente no va con un tanque de bajo peso. ¿Creen que la gente volará cilindros de gas de servicio pesado? Estos son terriblemente pesados. El tanque de alta presión es sinónimo de tanque barato y pesado o liviano y costoso hoy en día. Descargo de responsabilidad: no leí completamente el artículo vinculado de "Ralph Ewig".

El hidrógeno líquido se evaporará en el tanque hasta que la presión alcance el equilibrio.

¿Qué significa "autopresurización" con respecto a los tanques de propulsor?
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