Motorul racheta cu postcombustie

Aerojet ABRE - Sursa: contest.techbriefs.com

Aerojet ABRE – Sursa: contest.techbriefs.com

Dispozitivele de postcombustie sint folosite in mod uzual la motoarele turboreactoare supersonice pentru cresterea tractiunii prin exploatarea aerului ramas nears in camera de ardere si evacuat prin turbina, fiind ars in camera de postcombustie impreuna cu o cantitate suplimentara de combustibil.

Se obtine astfel o crestere a performantelor, in detrimentul consumului si a greutatii motorului, camera de postcombustie fiind o piesa voluminoasa si grea.

Aerojet ABRE

Folosirea dispozitivelor de postcombustie pentru motoarele racheta este o idee revolutionara, promovata de firma Aerojet prin conceptul Afterburning Rocket Engine (ABRE), urmarindu-se optimizarea caracteristicilor de tractiune pe o plaja larga de altitudini.

In mod normal, ajutajul unui motor racheta este proiectat pentru a asigura performante optime doar la o anumita altitudine (presiune atmosferica), functionarea in alte conditii reducand performantele.

De exemplu, un motor care functioneaza la altitudini mari sau vid, are nevoie de un ajutaj cu un raport mare intre aria sectiunii de iesire si cea a sectiunii critice, in timp ce unul care functioneaza la nivelul marii are nevoie de un raport mic.

Functionarea la nivelul marii a unui ajutaj proiectat pentru altitudini mari este restrictionata de presiunea interna a motorului, in practica solutia constand in alegerea ajutajului cu cel mai mare raport posibil (pentru a asigura performatele necesare la altitudini mari) limitat de presiunea maxima de functionare a motorului. Pe masura ce altitudinea creste, este nevoie de reducerea presiunii din camera de ardere insa o variatie prea mare a acesteia pune foarte mari probleme din punctul de vedere al turbopompelor.

Ideea Aerojet este de a avea un motor ce functioneaza la presiune interna scazuta si ajutaj optimizat pentru presiuni atmosferice mici (solutie ideala pentru functionarea la altitudini mari) iar la altitudini mica sa fie folosit un dispozitiv de postcombustie inovator, integrat in ajutaj, cu rolul de a creste presiunea gazelor de evacuare in acel regim.

Solutia ABRE - Sursa: contest.techbriefs.com

Solutia ABRE – Sursa: contest.techbriefs.com

 

Beneficiile obtinute prin folosirea unei camere de ardere ce functioneaza la presiuni interne scazute se rasfrang asupra materialelor folosite, a complexitatii echipamentelor de alimentare si in final asupra costului motorului.

ABRE ar mai putea fi prezentat si sub forma de kituri pentru instalarea pe motoarele deja existente, evitandu-se costurile proiectarii unor motoare complet noi.

 

Cesaroni SCAIH

Ideea folosirii postcombustiei este studiata intr-o forma diferita si de firma canadiana Cesaroni Technology, motorul lor functionand dupa principiul stage combustion aft-injected hybrid (SCAIH) . Diferenta fata de Aerojet este ca motorul de baza este unul solid, functionand ca un generator de gaz, iar in camera de postcombustie se injecteaza doar oxidantul lichid suplimentar. In locul carburantului lichid injectat de ABRE, SCAIH foloseste combustibilul nears evacuat de generatorul de gaz.

Cesaroni SCAIH vs motor racheta hibrid clasic - Sursa:  hobbyspace.com

SCAIH vs motor racheta hibrid clasic – Sursa: Cesaroni via hobbyspace.com

 

SCAIH isi propune sa rezolve cateva probleme ale motoarelor hibride actuale cu combustibil solid inert si oxidant lichid, cum ar fi arderea incompleta si viteza de regresie scazuta, rezultand intr-o presiune si un impuls scazut.
Solutia Cesaroni consta practic in formularea componentei solide astfel incat sa inglobeze si un element oxidant care va accelera viteza de regresie. Pana aici solutia e similara cu cea folosita de un motor racheta cu combustibil solid clasic. Prin adaugarea unei camere de postcombustie se obtin insa performente superioare celor atinse de rachetele cu combustibil solid clasice.

Combustibilul folosit de generatorului de gaz are o compozitie similara cu cel folosit la rachetele de inalta performanta moderne (AP/HTPB) iar oxidantul este oxigenul lichid.

Motor de test SCAIH - Sursa: Cesaroni via hobbyspace.com

Motor de test SCAIH – Sursa: Cesaroni via hobbyspace.com

 

Motorul a fost testat deja pe stand si rezultatele au aratat performante superioare motoarelor racheta cu combustibili solizi clasice. Trebuie spus ca o parte din componentele folosite au fost off-the-shelf, pentru reducerea costurilor si a timpului de executie, asa ca exista inca mult spatiu pentru cresterea performantelor.

SCAIH pe standul de teste - Sursa: Cesaroni via hobbyspace.com

SCAIH pe standul de teste – Sursa: Cesaroni via hobbyspace.com

 

Desi combustibilul solid a fost formulat de Cesaroni special pentru SCAIH, din punct de vedere economic ar avea sens de explorat si posibilitatea refolosirii unor motoare clasice cu combustibil solid, provenind de la rachete existente si transformarea acestora in motoare SCAIH prin montarea camerei de postcombustie si a sistemului de alimentare cu oxidant lichid.

 

 

You can leave a response, or trackback from your own site.

5 Responses to “Motorul racheta cu postcombustie”

  1. Dorian Tinculas says:

    Eu cred ca cea mai buna solutie ar fi daca postcombustia s-ar realiza intr-o camera tip stato-reactor in care oxidantul sa provina din atmosfera impreuna si cu ceva fluid de lucru (in speta restul de 80 % din aer).

    • admin says:

      Pare o idee buna si motoare de tipul ala au mai fost studiate insa dintr-un motiv sau altul au fost abandonate.

  2. Lucian Stefan says:

    Ideea nu pare buna, ci este. Metoda post-combustiei, larg aplicata in cazul motoarelor turboreactoare moderne, a fost in general evitata de proiectantii de motoare-racheta. Cu toate acestea, rusii au realizat un motor-racheta cu post-combustie pe care l-au introdus in productie si serviciu, dand performante foarte bune: motorul racheta RD-180, la care kerosenul si oxigenul lichid sunt trimise intr-o camera de ardere (secundara) unde avem exces de oxidant, dupa care (la presiune si temperatura mare) produsele reactiei de ardere trec in camera principala unse se injecteaza doar carburant (kerosen). Aceste motoare au echipat in 1987 racheta Energhia. Dezvoltau 390 tf la nivelul marii si 423 tf in vid, aveau 3,55 metri lungime si 3,15 metri in diametru, cu masa totala de 5392 Kg, lucrand la o presiune in camera de ardere de 253 ata cu impulsul specific de 338 s. Se mai poate inca lucra la schema unui astfel de motor, perfectionarile fiind asteptate…

    • admin says:

      Probabil nu vom avea mult de asteptat, SUA vor demara in curand un program pentru inlocuirea RD-180 folosite de lansatoarele lor.
      Se vorbeste chiar de o varianta in care kerosenul ar fi inlocuit cu metan, pastrandu-se oxigenul lichid. Prima decizie va fi intre hidrogen, kerosen si metan. De aici ar putea sa vina si un prim pas inainte pentru imbunatatirea schemei.

  3. […] nou episod in cautarea motorului racheta perfect (primul episod aici ), de data asta este vorba de o metoda brevetata de a creste eficienta unui motor cu combustibil […]

Leave a Reply