Uso de refrigerante como tercer propulsor

Los motores de cohetes a menudo tienen 2 propulsores, uno de los cuales se usa para enfriar el motor y luego se inyecta el propulsor caliente en la cámara de combustión.

¿Tendría sentido tener un tercer propulsor más adecuado para el proceso de enfriamiento?

Por ejemplo, a altas temperaturas, el amoníaco se descompone endotérmicamente en H2 y N2, que luego se pueden inyectar en la cámara de combustión, pero probablemente se inyecte a una temperatura mucho más baja debido al proceso endotérmico, el amoníaco tiene una densidad de energía mucho más baja que el metano o los combustibles hipergólicos. pero los productos descompuestos tienen densidades de energía similares.

He añadido la ammoniaetiqueta. Al hacer clic en él, aparecerán otras preguntas sobre el uso de amoníaco en los vuelos espaciales (y fenómenos naturales en otros cuerpos del sistema solar).
Puede encontrar esto interesante (formación de hielo en el motor CECE durante una prueba): youtube.com/watch?v=smswUgtMTfA
El problema fundamental con su pregunta es que los ingenieros de cohetes ya han pensado en eso y, debido a que no lo están haciendo, han decidido que si bien usar un tercer propulsor como el amoníaco podría brindar algunos beneficios, también tiene aspectos negativos que superan los beneficios. .

Respuestas (1)

Los primeros cohetes de combustible líquido hacían algo así, agregando agua al combustible (V2: 75 % de etanol, 25 % de agua).

Otro ejemplo relacionado es el motor Viking , que utiliza agua para enfriar los gases de combustión que ingresan a la bomba. Sin embargo, el agua no termina en la cámara de combustión ya que el motor utiliza un ciclo generador de gas.

Pero una vez que tiene ciclos de refrigerante regenerativos confiables, tiene poco sentido agregar un tercer propulsor. Un "mejor refrigerante" ... ¿requeriría menos refrigerante? Pero cuando el refrigerante es el propio combustible, no hay ahorros masivos al usar menos refrigerante, siempre que haya suficiente.
Y normalmente hay suficiente. ¡Solo una fracción del combustible se redirige para enfriar la boquilla, y los motores de ciclo de expansión están incluso limitados por el calor residual!

Otro aspecto es que cuando se buscan refrigerantes que sean al mismo tiempo combustibles razonables para cohetes, resulta que la mayoría de los combustibles para cohetes ya son buenos refrigerantes.

¿Ayuda en algo la reducción de la temperatura del combustible que ingresa a la cámara de combustión?
Dudoso. Una de las principales ventajas de un motor de combustión por etapas de flujo completo es que los propulsores ingresan a la cámara de combustión como gases calientes en lugar de líquidos fríos.
Cualquier posible ventaja es superada con creces por la plomería, la bomba y los tanques adicionales necesarios para el refrigerante adicional, la complejidad adicional del motor y la penalización masiva de transportar ese refrigerante en lugar de combustible. No hay nada especialmente oneroso en el uso de combustible para enfriar el motor que evitaría un refrigerante especial... en resumen, esta es una solución que busca un problema.
Definitivamente habría ahorros de combustible ya que el enfriamiento regenerativo no desperdicia combustible, pero desperdicia mucha presión, que se genera usando propulsor. Menos refrigerante significaría una mayor presión en la cámara o menos combustible desviado hacia el generador de gas o un sistema similar, los cuales son extremadamente positivos.
La temperatura de combustible más baja de @EduardoS facilita la vida de sus tuberías, especialmente los inyectores. Pero, esa es una ganancia muy pequeña en un lugar donde, para empezar, no hay un problema real. Las partes estresantes de un motor de cohete son las paredes de la cámara de combustión y las turbobombas. Un enfriamiento más controlado podría permitir una cámara de combustión más pequeña y de mayor presión. Pero la pérdida de eficiencia del propulsor es bastante segura de abrumar esta ventaja es un verdadero cohete. Puede usarlo cuando el objetivo de diseño principal sea el impulso en lugar del ISP.
@EduardoS Solo si es necesario hacer tu motor fabricable con los materiales y herramientas que tienes. En general, desea que el motor funcione lo más caliente y con la mayor presión posible, pero también necesita que no se derrita ni explote.
@ReubenFarley-Hall: ¿El enfriamiento regenerativo no agrega presión en lugar de eliminarla? Esa es toda la premisa del ciclo del expansor tal como yo lo entiendo.
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