Los motores LP-1 y -2 de Vector-R utilizan propileno líquido como combustible con LOX, ¿ventajas y diferencias con el queroseno o el propano?

La respuesta de @gwally destaca la empresa Vector Launch Inc. y su cohete Vector-R , que utiliza tres motores LP-1 de 18 300 lbf en la primera etapa y un motor LP-2 de 1000 lbf en la segunda etapa para colocar pequeñas cargas útiles, como cubesats, en LEO.

Creo que "LP" en los nombres de los motores significa propileno líquido, también llamado propeno o C3H6 (un doble enlace).

¿Cuáles son algunas de las ventajas de usar propeno sobre el queroseno más común y de cadena más larga como el RP-1? ¿De qué manera el diseño y la operación de estos motores L-propeno/LOX serían diferentes de los motores Kerolox de tamaño similar?

Con solo tres carbonos, necesitará ser criogénico para ser un líquido sin presión extrema, pero no tan frío como el metano. También me pregunto por qué se seleccionó el propeno líquido sobre el propano líquido u otros hidrocarburos cortos.

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arriba: Imágenes de aquí , aquí y aquí .

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arriba: los tres motores LP-1 de primera etapa de Vector-R, de Spaceflight Insider .

De wikipedia: "Propeno, también conocido como propileno o metil etileno", ¿la propilina parece ser un error tipográfico?
... y así, además de todos los viejos dolores de cabeza de los criocombustibles, solo tienen la pequeña posibilidad de que polimerice en el tanque y las tuberías.
el propano se menciona en el cuerpo de la pregunta, también lo agregué al título, ya que también se aborda en la respuesta aceptada.

Respuestas (1)

Según un par de publicaciones en el foro nasaspaceflight.com, el propeno/propileno líquido produce un impulso específico sustancialmente mejor que el RP-1, mientras que es sustancialmente más denso que el metano. Por lo tanto, parece una especie de propulsor de compromiso entre los dos. El sitio de Garvey Spacecraft Corp hace los mismos puntos sobre esa combinación de combustible , con una prueba de vuelo de 2009 de un motor pequeño basado en ella.

También es un poco más específico-impulsivo y un poco más denso que el propano y los otros alquenos cortos.

A diferencia de una etapa de kerolox, una etapa de propilox (?) tiene tanto combustible criogénico como oxidante. El combustible no quiere enfriarse tanto como LOX (punto de fusión 88K, pero se vuelve ceroso por debajo de 100K, en comparación con el punto de ebullición de 90K de LOX), pero eso aún podría estar lo suficientemente cerca para un tanque de mamparo común aislado en lugar de separado. tanques de combustible y oxidante; sin embargo, no tengo idea si Vector realmente hace eso. En general, sería mucho más parecido a una etapa de metalox que a un kerolox, solo que un poco más compacto en el tanque de combustible.

El impulso específico varía con el diseño del motor y otros factores, pero en igualdad de condiciones, el impulso específico del propileno es aproximadamente un 2% más alto que el del RP-1. Cuando ambos combustibles se enfrían hasta alcanzar una viscosidad de 3,3 cP (que es el punto en el que Falcon 9 FT mantiene su RP-1), el RP-1 es solo un 3 % más denso:

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Debido a que los tanques en sí mismos son extremadamente delgados y livianos, la penalización de masa en la que se incurre al necesitar un tanque 3% más grande para propileno es menos significativa que la ventaja de impulso específica obtenida.

¡Genial, otro "combustible del futuro!" (Más sobre el combustible líquido "ceroso" aquí ).
¿Permitiría el propeno un sistema de presurización autógeno como el metano? Fuera de la mano, lo pensaría, pero no estoy seguro. Tampoco estoy seguro de si Vector realmente está usando eso/
@EvanSteinbrenner No tengo idea. Veo que el propeno tiene un rango de temperatura líquida más amplio que el metano (al menos a 1 atm), pero no estoy seguro de cómo afecta eso a la presurización autógena.
Siempre pensé que la gelificación en el queroseno se debía a que era una mezcla de hidrocarburos con diferentes puntos de congelación. El propeno es una sola molécula sin isómeros. ¿Me equivoco sobre el mecanismo que hace que el combustible se vuelva ceroso/gel?
Ahora no estoy seguro de dónde obtuve "se vuelve ceroso por debajo de 100K", pero la discusión en los enlaces nasaspaceflight.com en mi respuesta describe que varios de los alquenos se vuelven mucho más viscosos cuando se enfrían.
¿Qué son las líneas diagonales grises en el gráfico?
Líneas de "masa disponible" constante en el agotamiento de SSTO según Whitehead 1996, definición resumida en esta publicación . Sin embargo, el cálculo parece suponer un ∆v constante para LEO, lo cual es una suposición errónea; un Isp más bajo produce una aceleración más alta y requisitos de ∆v a LEO más bajos.