¿Se podrían usar combustibles líquidos de metales alcalinos para la propulsión de ramjet/scramjet?

En particular, estoy pensando en el litio, pero también se podría considerar el sodio.

El litio tiene un peso molecular bajo, una densidad propulsora muy alta y un punto de fusión bajo. A temperaturas suficientemente altas (por encima de 500 grados Fahrenheit) se enciende espontáneamente en el aire con fuerza explosiva.

Un scramjet/ramjet de litio requeriría una fuente de alimentación a bordo para calentar el combustible hasta convertirlo en líquido y luego bombearlo a la cámara de combustión. La idea es que la cámara de combustión debería estar lo suficientemente caliente para que las gotas de litio se evaporen rápidamente y se enciendan haciendo que la mezcla sea hipergólica.

Me sorprende que no haya encontrado ninguna I + D actual en combustibles de metales alcalinos para la propulsión de cohetes (y mucho menos la propulsión hipersónica). Me parece que para hacer posible un vuelo hipersónico de mayor alcance, los combustibles exóticos serán absolutamente necesarios.

La energía por unidad de peso del litio es en realidad la mitad del combustible para aviones. Es posible que tengas mejor suerte con el aluminio. Técnicamente, no es demasiado difícil ya que el estatorreactor sólido ya está hecho, agrega metal al combustible base.
El hidrógeno tiene una densidad de energía tan alta que cualquier otra cosa que el hidrocarburo es casi ideal, por lo que el queroseno y el metano se consideran muy buenos combustibles para cohetes.
@ user3528438 Pero tiene una densidad física muy baja. Es por eso que no es práctico para su uso como combustible debido al peso y volumen de un tanque de combustible suficientemente grande. El líquido H2 es criogénico, lo que tiene su propio conjunto de problemas, como lo vio el transbordador espacial.
@user3528438: Por ejemplo, los propulsores de cohetes sólidos del transbordador espacial, que usaban metal de aluminio con un oxidante de perclorato de amonio.

Respuestas (1)

¿Cuánto tarda el litio en evaporarse y luego reaccionar con el oxígeno? El aire en un scramjet se mueve extremadamente rápido (¡supersónico por definición!), por lo que queda muy poco tiempo para la mezcla y la combustión si desea crear empuje a partir de la energía térmica de la combustión.

Lo más probable es que su motor de litio arrastre una brillante estela de litio en llamas, pero desarrolle un empuje bastante pequeño. La alta velocidad de la llama de una mezcla de hidrógeno y oxígeno hace que el hidrógeno sea el combustible scramjet preferido.

En ese caso, sería mejor hacerlo un ramjet donde la temperatura de la cámara de combustión sea > 2000 grados Fahrenheit. El hidrógeno tiene baja densidad y esto hace que no sea muy práctico para usar en un ramjet/scramjet. Entonces, para usar algo como el litio, esto requeriría aire subsónico, comprimido, calentador y posiblemente bujías para vaporizar rápidamente las gotas de combustible de litio y encenderlas.
@Mr X, su forma de pensar es buena, ¡simplemente considere el hidrógeno como un metal! Ahora verifique los electrones disponibles para la combustión química frente al peso. Licuarlo ayuda al problema de la densidad. Pero sí usan aluminio en mezclas de combustibles sólidos con bastante eficacia.
@RobertDiGiovanni Ciertamente lo hago. Pero el hidrógeno líquido es criogénico, lo que significa que el tanque necesita un aislamiento que aumenta el tamaño y el peso. El litio es mucho más reactivo que el aluminio.
Hay algunos buenos gráficos en Google sobre la energía Mj por kg de varios elementos y también la densidad de energía. Lo que dijo PK sobre la mezcla y el tiempo de combustión en un marco de tiempo muy corto tiene en cuenta que no hay problema para vaporizar H2 líquido. La criogenia también se puede utilizar para ayudar a enfriar la cámara de combustión antes de la inyección. Pero un refuerzo sólido de litio es interesante.
Por supuesto, si quemas el combustible usando una onda de detonación (que tiene una velocidad un par de órdenes de magnitud mayor que la de un frente de llama débil)...
¿Se podrían usar combustibles líquidos de metales alcalinos para la propulsión de ramjet/scramjet?
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