Articles

RP-1

.670 K

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
verbrandingstemperatuur

chemisch is een koolwaterstof stuwstof minder efficiënt dan waterstofbrandstof omdat waterstof tijdens de verbranding meer energie per massa-eenheid afgeeft, waardoor een hogere uitlaatsnelheid mogelijk is. Dit is, voor een deel, een gevolg van de hoge massa van koolstofatomen ten opzichte van waterstofatomen. Koolwaterstofmotoren zijn ook typisch brandstofrijk, wat als gevolg van onvolledige verbranding wat CO in plaats van CO2 produceert, hoewel dit niet uniek is voor koolwaterstofmotoren, aangezien waterstofmotoren ook typisch brandstofrijk zijn voor de beste algemene prestaties. Sommige Russische motoren draaien hun turbopump voorverbranders zuurstofrijk,maar de belangrijkste verbrandingskamer is nog steeds brandstofrijk. Al met al, kerosine motoren genereren een Isp in het bereik van 270 tot 360 seconden, terwijl waterstof motoren bereiken 370 tot 465 seconden.

tijdens het uitschakelen van de motor gaat de brandstofstroom snel naar nul, terwijl de motor nog vrij heet is. Residuele en ingesloten brandstof kan polymeriseren of zelfs carboniseren op hot spots of in hete componenten. Zelfs zonder hot spots kunnen zware brandstoffen een petroleumresidu creëren, zoals te zien is in benzine, diesel of vliegtuigbrandstoftanks die al jaren in gebruik zijn. Raketmotoren hebben cycluslevensduur gemeten in minuten of zelfs seconden, waardoor echt zware afzettingen worden voorkomen. Raketten zijn echter veel gevoeliger voor een afzetting, zoals hierboven beschreven. Dus kerosinesystemen leiden over het algemeen meer teardowns en revisies, het creëren van operaties en arbeidskosten. Dit is een probleem voor zowel vervangbare als herbruikbare motoren, omdat motoren een aantal keren op de grond moeten worden afgevuurd voordat ze worden gelanceerd. Zelfs koudestroomtests, waarbij de drijfgassen niet worden ontstoken, kunnen residuen achterlaten.

aan de bovenzijde, onder een druk in de kamer van ongeveer 1.000 psi (7 MPa), kan kerosine roetafzettingen veroorzaken aan de binnenkant van het mondstuk en de kamervoering. Dit fungeert als een belangrijke isolatielaag en kan de warmtestroom in de muur met ongeveer een factor twee verminderen. De meeste moderne koolwaterstofmotoren lopen echter boven deze druk, daarom is dit geen significant effect voor de meeste motoren.

recente zware koolwaterstofmotoren hebben gewijzigde onderdelen en nieuwe bedrijfscycli, in pogingen om overgebleven brandstof beter te beheren, een meer geleidelijke afkoeling te bereiken, of beide. Dit blijft het probleem van niet-gedissocieerd petroleumresidu. Andere nieuwe motoren hebben geprobeerd het probleem volledig te omzeilen door over te schakelen op lichte koolwaterstoffen zoals methaan of propaangas. Beide zijn vluchtige stoffen, dus motorresten verdampen gewoon. Indien nodig kunnen oplosmiddelen of andere reinigingsmiddelen door de motor worden geleid om de dispersie te voltooien. De koolstofketen met een korte keten van propaan (een C3-molecuul) is erg moeilijk te breken; methaan, met een enkel koolstofatoom (C1), is technisch gezien helemaal geen keten. De afbraakproducten van beide moleculen zijn ook gassen, met minder problemen als gevolg van fasescheiding, en veel minder kans op polymerisatie en depositie. Echter, methaan (en in mindere mate propaan) herstelt het hanteren van ongemakken die kerosine in de eerste plaats hebben veroorzaakt.

de lage dampdruk van kerosine geeft veiligheid aan grondpersoneel. Tijdens de vlucht heeft de kerosinetank echter een apart druksysteem nodig om het brandstofvolume te vervangen als het afvoert. Over het algemeen is dit een aparte tank van vloeibaar of onder hoge druk inert gas, zoals stikstof of helium. Dit zorgt voor extra kosten en gewicht. Cryogene of vluchtige stuwstoffen hebben over het algemeen geen afzonderlijke drukstof nodig; in plaats daarvan wordt een deel van de stuwstof (vaak met motorwarmte) in gas met een lage dichtheid geëxpandeerd en teruggeleid naar de tank. Een paar zeer vluchtige drijfgasontwerpen hebben zelfs de gaslus niet nodig; sommige vloeistof verdampt automatisch om zijn eigen container te vullen. Sommige raketten gebruiken gas van een gasgenerator om de brandstoftank onder druk te zetten; meestal is dit uitlaat van een turbopump. Hoewel dit het gewicht van een apart gassysteem bespaart, moet de lus nu een heet, reactief gas verwerken in plaats van een koele, inert gas.

ongeacht chemische beperkingen heeft RP-1 leveringsbeperkingen vanwege de zeer kleine omvang van de lanceervoertuigen-industrie ten opzichte van andere aardolieverbruikers. Hoewel de materiaalprijs van zo ‘ n sterk geraffineerde koolwaterstof nog steeds lager is dan veel andere raketstuwingsmiddelen, is het aantal RP-1-leveranciers beperkt. Een paar motoren hebben geprobeerd om meer standaard te gebruiken, wijd verspreid aardolieproducten zoals vliegtuigbrandstof of zelfs diesel. Door alternatieve of aanvullende motorkoelingsmethoden te gebruiken, kunnen sommige motoren de niet-optimale formuleringen verdragen.

elke brandstof op basis van koolwaterstoffen veroorzaakt Bij verbranding meer luchtvervuiling dan alleen waterstof. De verbranding van koolwaterstoffen produceert kooldioxide (CO2), koolmonoxide (CO), koolwaterstof (HC) emissies en stikstofoxiden (NOx), terwijl waterstof (H2) reageert met zuurstof (O2) om alleen water (H2O) te produceren, waarbij sommige niet-gereageerde H2 ook vrijkomen.