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 de ardere 3.670 K

Din punct de vedere chimic, un propulsor de hidrocarburi este mai puțin eficient decât combustibilul pe bază de hidrogen, deoarece hidrogenul eliberează mai multă energie pe unitate de masă în timpul arderii, permițând o viteză mai mare de evacuare. Acesta este, în parte, un rezultat al masei mari de atomi de carbon în raport cu atomii de hidrogen. Motoarele cu hidrocarburi sunt, de asemenea, de obicei bogate în combustibil, ceea ce produce o parte din CO în loc de CO2 ca o consecință a arderii incomplete, deși acest lucru nu este unic pentru motoarele cu hidrocarburi, deoarece motoarele cu hidrogen sunt, de asemenea, de obicei bogate în combustibil pentru cea mai bună performanță generală. Unele motoare rusești își folosesc turbopompele preambalate bogate în oxigen, dar camera principală de ardere este încă bogată în combustibil. Cu toate acestea, motoarele cu kerosen generează un Isp în intervalul de 270 până la 360 de secunde, în timp ce motoarele cu hidrogen ating 370 până la 465 de secunde.

în timpul opririi motorului, debitul de combustibil ajunge rapid la zero, în timp ce motorul este încă destul de fierbinte. Combustibilul rezidual și prins poate polimeriza sau chiar carboniza la punctele fierbinți sau în componentele fierbinți. Chiar și fără puncte fierbinți, combustibilii grei pot crea un reziduu de petrol, așa cum se poate observa în rezervoarele de benzină, motorină sau combustibil pentru avioane care sunt în funcțiune de ani de zile. Motoarele cu rachete au durata de viață a ciclului măsurată în minute sau chiar secunde, prevenind depunerile cu adevărat grele. Cu toate acestea, rachetele sunt mult mai sensibile la un depozit, așa cum este descris mai sus. Astfel, sistemele de kerosen implică, în general, mai multe lacrimi și revizii, creând operațiuni și cheltuieli cu forța de muncă. Aceasta este o problemă pentru motoarele consumabile, precum și pentru cele reutilizabile, deoarece motoarele trebuie să fie alimentate la sol de câteva ori înainte de lansare. Chiar și testele de curgere la rece, în care propulsorii nu sunt aprinși, pot lăsa reziduuri.

în partea superioară, sub o presiune a camerei de aproximativ 1.000 psi (7 MPa), kerosenul poate produce depuneri de funingine pe interiorul duzei și al căptușelii camerei. Acesta acționează ca un strat de izolație semnificativ și poate reduce fluxul de căldură în perete cu aproximativ un factor de doi. Cu toate acestea, majoritatea motoarelor moderne cu hidrocarburi funcționează peste această presiune, prin urmare acest lucru nu este un efect semnificativ pentru majoritatea motoarelor.

motoarele recente cu hidrocarburi grele au componente modificate și noi cicluri de funcționare, în încercarea de a gestiona mai bine combustibilul rămas, de a obține o răcire mai treptată sau ambele. Acest lucru lasă încă problema reziduurilor de petrol nedisociate. Alte motoare noi au încercat să ocolească complet problema, trecând la hidrocarburi ușoare, cum ar fi metanul sau gazul propan. Ambele sunt volatile, astfel încât reziduurile motorului se evaporă pur și simplu. Dacă este necesar, solvenții sau alte purgative pot fi rulate prin motor pentru a termina dispersia. Coloana vertebrală de carbon cu lanț scurt a propanului (o moleculă C3) este foarte dificil de rupt; metanul, cu un singur atom de carbon (C1), nu este deloc un lanț din punct de vedere tehnic. Produsele de descompunere ale ambelor molecule sunt, de asemenea, gaze, cu mai puține probleme datorate separării fazelor și cu mult mai puține probabilități de polimerizare și depunere. Cu toate acestea, metanul (și într-o măsură mai mică propanul) reintroduce inconvenientele de manipulare care au determinat kerosenele în primul rând.

presiunea scăzută a vaporilor de kerosene oferă siguranță echipajelor de la sol. Cu toate acestea, în zbor, rezervorul de kerosen are nevoie de un sistem separat de presurizare pentru a înlocui volumul de combustibil pe măsură ce se scurge. În general, acesta este un rezervor separat de gaz inert lichid sau de înaltă presiune, cum ar fi azot sau heliu. Acest lucru creează costuri suplimentare și greutate. Propulsorii criogenici sau volatili nu au, în general, nevoie de un presurant separat; în schimb, un anumit propulsor este extins (adesea cu căldură a motorului) în gaz de joasă densitate și direcționat înapoi în rezervorul său. Câteva modele de propulsor extrem de volatile nici măcar nu au nevoie de bucla de gaz; o parte din lichid se vaporizează automat pentru a-și umple propriul recipient. Unele rachete folosesc gaz de la un generator de gaz pentru a presuriza rezervorul de combustibil; de obicei, aceasta este evacuarea dintr-o turbopompă. Deși acest lucru economisește greutatea unui sistem separat de gaz, bucla trebuie acum să gestioneze un gaz fierbinte, reactiv, în loc de unul rece, inert.

indiferent de constrângerile chimice, RP-1 are constrângeri de aprovizionare datorită dimensiunii foarte mici a industriei vehiculelor de lansare față de alți consumatori de petrol. În timp ce prețul material al unei astfel de hidrocarburi foarte rafinate este încă mai mic decât mulți alți propulsori de rachete, numărul furnizorilor RP-1 este limitat. Câteva motoare au încercat să utilizeze produse petroliere mai standard, distribuite pe scară largă, cum ar fi combustibilul pentru avioane sau chiar motorina. Prin utilizarea metodelor alternative sau suplimentare de răcire a motorului, unele motoare pot tolera formulările non-optime.

orice combustibil pe bază de hidrocarburi produce mai multă poluare a aerului atunci când este ars decât hidrogenul singur. Arderea hidrocarburilor produce dioxid de carbon (CO2), monoxid de carbon (CO), hidrocarburi (HC) emisii și oxizi de azot (NOx), în timp ce hidrogenul (H2) reacționează cu oxigenul (O2) pentru a produce numai apă (H2O), cu unele H2 nereacționate, de asemenea, eliberat.