מנועי טילים מודרניים מסתמכים במידה רבה על השימוש ב-FLT:0 (LOX) ⁇ FLT:1 ו-FLT:2RP-1FLT:3 (צורה מאוד מזוקקת של kerosene) כמניעים.חומרים אלה הם קריטיים להשגת יעילות גבוהה ודחף הכרחי עבור חקר חלל ופריסת לוויין.

משמעות החמצן הנוזלי ו-RP-1 ב- Rocket Propulsion

חמצן נוזלי משמש כחמצן בשילוב המדחף, מתן חמצן הדרוש לבעירה. RP-1 פועל כדלק, אשר נשרף ביעילות בשילוב עם LOX. יחד, הם יוצרים מערכת של בעירה מובנת המספקת דחף חזק תוך שמירה על יעילות גבוהה יותר (IzzFLT:0spFRE 1LT) של מנוע X/RP-1 בדרך כלל מ-270 ק"ג' ל-iOS (ICK) נמוך יותר מ-810 שניות).

אחד היתרונות המרכזיים של שילוב LOX/RP-1 הוא יכולתה בטמפרטורה מקוטבת עבור רכיב RP-1, אשר מפשט את הטיפול הקרקעי בהשוואה למימן Cryogenic.בנוסף, RP-1 אינו סובל מבעיות מיצוי מימן של בעיות כיבוי מימן של מערכות דלק המופעלות על ידי טיטאן-דלק, כמו גם דלק מבוסס על גבי דחיסות גבוהה יותר, כלומר יותר לדחף של דחף דחף, אשר מייצג גם את כלי רכב רוסיים כבדים כמו גם עבור מרכז סיניים, כמו מנועים, כמו מנועים כבדים של טיטאן-ת מתכת, כמו מנועים רוסיים, כמו מנועים, כמו מנועים כבדים, כמו גם על ידי טיטאן X.

מעבר לרכבי השיגור, LOX/RP-1 משמש גם בשלבים העליונים שבהם נדרשה החוף ארוך-דור, כגון השלב העליון של Centaur (למרות Centaur משתמש מימן) אך עתיד ההנעה של הרקטות עשוי לראות שינויים לעבר מתאן או מימן, אך LOX/RP-1 נשאר סוס עבודה עבור יישומים בשלבים הראשונים בשל אמינותו ועלויותיה הנרחבות של תשתית הנבנה סביב XRP ולהבטיח כיבוי של עשרות שנים.

מורכבות של חמצן נוזלי

חמצן נוזלי מציג אתגרים ייחודיים בשל האופי ה Cryogenic שלה.זה חייב להיות מאוחסן בטמפרטורות נמוכות מאוד (-18 ° C), הדורשים טנקים מבודדים מיוחדים וציוד העברה. LOX הוא מאוד תגובתי ויכול לגרום לחומרים להיות מתפתלים, להגדיל את הסיכון של דליפות או כשלים.בנוסף, LOX הוא חמצון חזק, כלומר זה יכול לגרום חומרים מפוצצים להצית אם לא כראוי זה דורש פרוטוקולים, חימום, ופעולות בטיחות, כמו גם.

אחסון Cryogenic ו-Hover

חמצן נוזלי הוא בדרך כלל מאוחסן בטנקים כפולים מחוספסים (Dewars) כדי למזער את הליטוף.גם עם בידוד מעולה, חלק vaporization הוא בלתי נמנע, כך טנקים מאונטנים למנוע בניית לחץ.הקפה הרתיחה בדרך כלל מובנת לאטמוספירה, אבל במבצעים גדולים יותר, ניתן לכופף ולכבוש מחדש את ההעברה של LOX דורש Cryping-Lic כמו 304 ליטרים אחרים.

לפני הדלק, המערכת כולה חייבת להיות מותנית:0 מותנית של ההרחבה 1:1 על ידי שטף איטי כמויות קטנות של LOX כדי לקרר את צינורות וטנקים, למנוע זעזוע תרמי שעלול לגרום לכישלון מבני.הקצב הזרם גדל בהדרגה לרמה הרצויה. במהלך טעינה, מפעילי מעקב אחר רמת מיכל, לחץ וטמפרטורה קרובה.

תאימות חומרית ובריפל קיצוני

ב -18 מעלות צלזיוס, חומרים הנדסיים נפוצים רבים הופכים להיות מאוד מלוטש פלדה פחמן, למשל, יש שבר תחת השפעה, כך שהוא אסור לחלוטין במערכות LOX. אפילו נירוסטה פלדה חייב להיות נבחר בקפידה עבור התוכן שלה Ni (בדרך כלל 8-10% ניקל) כדי לשמור על התנגדות השפעה. כמה פולימרים ואסטומרס יכול לנפץ את כל הרכיבים האלה.

סוגיית ה-FLT:0)oxygen תאימות ל-FancyFIRLT:1 מרחיבה את קירות הטנק עצמם.הפנים של מיכלי LOX חייבים להיות חופשיים מכל פחמימנים שיכולים להצית סטנדרטים אוויריים כגון נאס"א-STD-6001 פרט את תהליכי ניקוי ופיקוח.בנוסף, כל מחצץ, השפעה או חיכוך בתוך הטנק יכול להציק התפוצצות אם החומר אינו מדורג עבור חמצן פנימי זה לעתים קרובות.

פרוטוקולי בטיחות ותפעול קרקע

בהתחשב בפעילות קיצונית של LOX, פרוטוקולי בטיחות הם בין המחמירים ביותר בתעשיית התעופה.כל האנשים המטפלים ב- LOX חייבים ללבוש ציוד מגן מלא גוף שהוא קומפלקסי כיבוי אש ואנטי-סטטי. Launch מעוצבים עם שסתום מרוחק שליטה, מערכות חירום vent, ומערכות דלילות מים כדי לגוון כל חמצן משוחרר.

סיכון ספציפי הוא היווצרות של אוויר:0 אטמוספירה עשירה של אורקסגן 1Felo: חמצן נוזלי ששפך ו- evarates יפיק אזור של אוויר עם ריכוז חמצן גבוה (מעל 23.5%) באווירה כזאת, בגדים רגילים ואפילו חליפות עמידות אש יכולים לשרוף באופן עז מאוד.

יתר על כן, LOX הוא לעתים קרובות מאובחן (בכפוף) כדי להגדיל את צפיפות ולהפחית את הרתיחה.זה כרוך קירור LOX מתחת לנקודה הרתיחה הרגילה שלה בערך 189 מעלות צלזיוס, אשר מגביר את צפיפותם בכ-10%. בעוד מועיל לביצועים, דנון LOX הוא אפילו יותר קשה לטפל כי הבדלים עלייה בטמפרטורה והנוזל קרוב יותר לנקודת הקפאה (-219 מעלות צלזיוס) משתמשים ב-Xcool על אותו נפח של אותו מדחף ל- 9 לנפח.

מורכבות של RP-1

RP-1, להיות kerosene מעודן, הוא דלגן ודורש טיפול זהיר כדי למנוע שריפות או פיצוצים.כלי אחסון צריך להיות מתוכנן למנוע דליפות vapor, ותהליכי דלק נשלטים בקפידה כדי למזער את הסיכון.בניגוד ל- LOX ,RP-1 מאוחסן בטמפרטורות ממושכות, מה שהופך אותו קצת יותר קל לטפל בו.

ציוד דלק ואחסון

RP-1 הוא ציון מעודן מאוד של kerosene עם טווח דינקיה מבוקר היטב ונקודת פלאש גבוהה (בדרך כלל מעל 38 מעלות צלזיוס) הוא מכיל רמות נמוכות מאוד של פחמימנים ulfur וארוומטיים כדי להפחית את הקידוד ואת היווצרות soot של לחות דבקה במנוע (אך לא חנקן) אבל לא יכול להיות חנקן סטנדרטי עם מגנטית חום, אבל זה לא יכול להיות חנקן סטנדרטי עם דרישות נוגדות פחמן חד פעמיות ודלקת חנקן (אך) אבל זה גם עם חנקן סטנדרטיות) כי זה ברור כי הוא אפילו חנקן סטנדרטית של פחמן חנקן עם חנקן חנקן חנקן (אך חנקן) כי הוא גם עם חנקן עם חנקן עם חנקן).

אחסון לטווח ארוך של RP-1 מציג אתגרים עם פיזור:0gum היווצרות FLT:1 [חשיפה לאוויר במשך חודשים או שנים יכול לגרום לדלק לחמצן וליצור פיקדונות מקליים כי מסננים ולוגיזרים. כדי למנוע זאת, נוגדי חמצון (כגון phenylene diamine) מתווספים לדלק.

העברה ודלק

דלק רקטות עם RP-1 הוא פעולה כוריאוגרפיה בקפידה.הדלק מואב מטנקים אחסון באמצעות צינורות ייעודיים לרכב ההשקה. Flow שערי יכול להיות גבוה מאוד (אלפי ליטר לדקה) כדי למלא טנקים גדולים במהירות.מערכות מסנן להסיר כל זיהום חלקיקים חלקי שיכול לפגוע המנוע.

במהלך דלק, חשמל סטטי הוא סיכון גדול.כי RP-1 הוא נוזל לא מוליכים (התנהגות חשמלית נמוכה), זה יכול לצבור מטען סטטי כפי שהוא זורם דרך צינורות.אם הפרשות המטען כניצוץ, זה יכול להצית דלק vapors. כדי להפחית את זה, כל ציוד הדלק הוא מעומק ומקשר, ואת קצב זרימת מוגבל כדי להפחית את הדור המסוים סטטיים, הם לעתים קרובות לא בשימוש על נהלים מגנטיים במקום.

מורכבות מבצעית נוספת היא הצורך להסיר גזים מפורשים.כאשר RP-1 מוכנס לתוך מיכל, הוא יכול ליצור קצף ומלכוד אוויר.בדרך כלל, הדלק מסונן ולאחר מכן מותר ליישב.חלק מאתרי ההשקה משתמשים ב-FLT:0boil-offphal-offFLT:1 שבו הדלק מופצה באמצעות החלפת חום כדי להסיר רכיבים תנודתיים לפני טעינה.

מניעת שפיצל ומכבי האש

בעוד RP-1 יש נקודת פלאש גבוהה יחסית, זה עדיין יכול להצית אם מקור חום קיים. Spills ממלא טנק או קרעי hose ליצור בריכות של דלק שיכול להתפשט במהירות.ספירה מושגת על ידי דילול את האזור עם מעונות ולהבטיח כי החתך יש מערכת ניקוזות מועדפת כי מכוון שפך הרחק ציוד קריטי.

טיפול ב-RP-1 לובש בגדים עמידים להבה ונעליים אנטי-סטטיים. Vapor משוחררות הם במעקב, ובאזורים סגורים, אוורור כפוי משמש כדי לשמור על ריכוזים מתחת למגבלת הנפץ הנמוכה (LEL) של כ-0.6% על ידי נפח.אימון כולל כיצד להגיב לדליפת דלק, כיצד לסגור שסתום, ומתי להתפנות.

השוואה וסינרגיה של אתגרים

בעוד ש- LOX ו-RP-1 משמשים יחד, האתגרים שלהם הם נפרדים ולעתים קרובות דורשים אזורי בטיחות נפרדים והליכים. LoX טיפול נשלט על ידי טמפרטורות מבוכות וסיכוןי חמצון; טיפול RP-1 מתמקד ב-RPRPRPS וחשמל סטטי. בפועל, שני המדחף מועסים בזמנים שונים - בדרך כלל RP-1 ראשון כי זה טמפרטורה מכוננת, ואחריו X קרוב לסוף ספירת ה-X למטה, אפילו מטמפרטורה נמוכה יותר (או X) עד לטמפרטורה נמוכה יותר (או-X) אשר עשויה להיות מטמפרטורה נמוכה).

סינרגיה מעניינת מתעוררת ב-FLT:0 [תהליך ההשמצה] 1:1 המנוע עצמו חייב להתחיל את זרם של RP-1 ו- LOX במחירים מבוקרים בדיוק.אם הדלק נכנס לחדר לפני החמצן, קיים סיכון לפיצוץ עשיר בדלק.

סינרגיה נוספת היא מערכת ה-FLT:0 (contamination RiskveFLT:1 ; אם כמות קטנה של RP-1 הייתה להדליף לתוך מערכת LOX, התוצאה יכולה להיות פיצוץ קטסטרופלי. לכן, אחסון ומערכות העברה מופרדות פיזית, בדיקות קפדניות מבוצעות כדי להבטיח כי לא ניתן לחלק את ה-LX ו-RP-1, וכל הציוד הכבד בין שימושים הוא ניקוי.

כיוונים עתידיים וטכנולוגיות מעורבות

הטיפול ב- LOX ו-RP-1 ממשיך להתפתח עם התקדמות בחומרים, בחיישנים ובאוטומציה.חומרים חדשים מורכבים לטנקים מבוכים מבטיחים ירידה במשקל ושיפור בידוד, אשר עלולים להפחית את הטיפול בדלקים רותחים ולפשט את הטיפול.מערכות דלק אוטומטיות הופכות ליותר אמינות, עם מעקב בזמן אמת של טמפרטורה, לחץ וזרימה למניעת זעזועים.

יש גם מגמה לכיוון של משחתתות, כפי שחלוצי SpaceX. Densification לא רק מגביר את המסה המדחף, אלא גם מפחית את הצורך בטנקים בלחץ גבוה כי נוזל תת-קרקעי הוא פחות סביר להבהב לתוך vapor בקווים.עם זאת, זה דורש תשתיות קירור נוספות ושליטה זהירה של הטמפרטורה LOX במהלך הטעינה.

עבור RP-1, המחקר ממשיך לפתח גרסאות יציבות תרמיות יותר שיכול לשמש קריירות רגנרטיביות בטמפרטורות גבוהות יותר.זה יכול לאפשר למנועי לפעול בלחץ גבוה יותר של תאים מבלי לקשור את הערוצים הקירור.יש מאמצים לחקור שילוב RP-1 עם כמויות קטנות של תוספים כדי להפחית היווצרות סוט.

אולי המגמה המשמעותית ביותר היא המעבר למאן (LNG) כדלק טילים, כפי שנראה עם רפטור של SpaceX ו- Blue Origin's BE-4. Methane מציע ביצועים טובים יותר מאשר RP-1 וקל יותר מאשר מימן, אבל עדיין דורש שלבים Cryogenic.עם זאת, התשתית העצומה שנבנתה סביב LOX/RP לא תהפוך מיושנת לילה.

מסקנה

השילוב של חמצן נוזלי ו-RP-1 הוא יסוד להנעה מודרנית של טילים, המאפשר שיגורים בעלי ביצועים גבוהים.למרות היתרונות שלהם, שני המניעים דורשים פרוטוקולים קפדניים של טיפול ובטיחות בשל התכונות הקיצוניות שלהם.התקדמות בטכנולוגיית אחסון, מדעי החומר, ואמצעי בטיחות מוכחים ממשיכים לשפר את האמינות ובטיחות של פעולות דלק טילים.