Articles

RP-1

LOX/kerosene
Isp at sea level 220–265 s
Isp in vacuum 292–309 s
Oxidizer-to-fuel ratio 2.56
Density (g/mL) 0.81–1.02
Heat capacity ratio 1.24
temperatura spalania 3,670 K

chemicznie, paliwo węglowodorowe jest mniej wydajne niż paliwo wodorowe, ponieważ Wodór uwalnia więcej energii na jednostkę masy podczas spalania, umożliwiając wyższą prędkość spalin. Jest to częściowo wynik dużej masy atomów węgla w stosunku do atomów wodoru. Silniki węglowodorowe są również zwykle zasilane paliwem, który wytwarza trochę CO zamiast CO2 w wyniku niepełnego spalania, chociaż nie jest to unikalne w przypadku silników węglowodorowych, ponieważ silniki wodorowe są również zwykle zasilane paliwem, aby uzyskać najlepszą ogólną wydajność. Niektóre rosyjskie silniki napędzają swoje turbopompy, które są bogate w tlen, ale główna komora spalania nadal jest bogata w paliwo. Ogólnie mówiąc, silniki nafty generują Isp w zakresie od 270 do 360 sekund, podczas gdy silniki wodorowe osiągają 370 do 465 sekund.

podczas wyłączenia silnika przepływ paliwa gwałtownie spada do zera, podczas gdy silnik jest nadal dość gorący. Resztkowe i uwięzione paliwo może polimeryzować, a nawet zwęglać w gorących punktach lub w gorących komponentach. Nawet bez gorących punktów, ciężkie paliwa mogą tworzyć pozostałości ropy naftowej, jak widać w benzynie, oleju napędowym lub zbiornikach paliwa odrzutowego, które są używane od lat. Silniki rakietowe mają żywotność cyklu mierzoną w minutach, a nawet sekundach, zapobiegając naprawdę ciężkim osadom. Jednak rakiety są znacznie bardziej wrażliwe na złoża, jak opisano powyżej. W związku z tym systemy nafty Zwykle pociągają za sobą więcej rozbiórek i remontów, tworząc koszty operacyjne i robocizny. Jest to problem zarówno dla silników zużywalnych, jak i wielokrotnego użytku, ponieważ silniki muszą być odpalane kilka razy przed startem. Nawet testy przepływu na zimno, w których materiały pędne nie są zapalane, mogą pozostawić pozostałości.

z drugiej strony, poniżej ciśnienia w komorze około 1000 psi (7 MPa), nafta może wytwarzać osady soku na wewnętrznej stronie dyszy i wkładki Komory. Działa to jako znacząca warstwa izolacyjna i może zmniejszyć przepływ ciepła do ściany o około dwa razy. Większość nowoczesnych silników węglowodorowych pracuje jednak powyżej tego ciśnienia, dlatego nie jest to znaczący efekt dla większości silników.

Ostatnie ciężkie silniki węglowodorowe mają zmodyfikowane komponenty i nowe cykle pracy, w próbach lepszego zarządzania resztkami paliwa, osiągnięcia bardziej stopniowego odnowienia, lub obu. To nadal pozostawia problem niezdysocjowanych pozostałości ropy naftowej. Inne nowe silniki starały się całkowicie ominąć problem, przechodząc na lekkie węglowodory, takie jak metan lub propan. Oba są substancjami lotnymi, więc pozostałości silnika po prostu odparowują. Jeśli to konieczne, rozpuszczalniki lub inne środki czyszczące mogą być przepuszczane przez silnik, aby zakończyć dyspersję. Krótkołańcuchowy szkielet węglowy propanu (cząsteczka C3) jest bardzo trudny do złamania; metan, z pojedynczym atomem węgla (C1), technicznie w ogóle nie jest łańcuchem. Produktami rozpadu obu cząsteczek są również gazy, z mniejszymi problemami z powodu separacji faz i znacznie mniejszym prawdopodobieństwem polimeryzacji i osadzania. Jednak metan (i w mniejszym stopniu propan) ponownie powoduje niedogodności, które w pierwszej kolejności spowodowały naftę.

niskie ciśnienie pary nafty zapewnia bezpieczeństwo załodze naziemnej. Jednak w locie zbiornik nafty wymaga oddzielnego systemu zwiększania ciśnienia, aby zastąpić objętość paliwa podczas opróżniania. Ogólnie rzecz biorąc, jest to oddzielny zbiornik ciekłego lub wysokociśnieniowego gazu obojętnego, takiego jak azot lub hel. Stwarza to dodatkowe koszty i wagę. Kriogeniczne lub lotne materiały pędne zazwyczaj nie wymagają oddzielnego czynnika ciśnieniowego; zamiast tego niektóre materiały pędne są rozszerzane (często z ciepłem silnika) do gazu o niskiej gęstości i kierowane z powrotem do zbiornika. Kilka bardzo lotnych materiałów pędnych nie wymaga nawet pętli gazu; część cieczy automatycznie odparowuje, aby napełnić własny pojemnik. Niektóre rakiety używają gazu z generatora gazu do zwiększania ciśnienia w zbiorniku paliwa; zwykle jest to spaliny z turbosprężarki. Chociaż pozwala to zaoszczędzić na wadze oddzielnego systemu gazowego, pętla musi teraz obsługiwać gorący, reaktywny Gaz zamiast chłodnego, obojętnego.

niezależnie od ograniczeń chemicznych, RP-1 ma ograniczenia dostaw ze względu na bardzo mały rozmiar przemysłu rakietowego w porównaniu z innymi konsumentami ropy naftowej. Podczas gdy cena materiału takiego wysoko rafinowanego węglowodoru jest wciąż niższa niż wielu innych materiałów pędnych rakiet, liczba dostawców RP-1 jest ograniczona. Kilka silników próbowało używać bardziej standardowych, szeroko rozpowszechnionych produktów ropopochodnych, takich jak paliwo odrzutowe, a nawet olej napędowy. Stosując alternatywne lub uzupełniające metody chłodzenia silnika, niektóre silniki mogą tolerować nieoptymalne preparaty.

każde paliwo oparte na węglowodorach powoduje większe zanieczyszczenie powietrza podczas spalania niż sam Wodór. Podczas spalania węglowodorów powstaje dwutlenek węgla (CO2), tlenek węgla (co), węglowodory (HC) i tlenki azotu (NOx), podczas gdy Wodór (H2) reaguje z tlenem (O2), aby wytworzyć tylko wodę (H2O), przy czym uwalniany jest również nieprzetworzony H2.