RP-1

RP-1
otros nombres

Queroseno

Breve descripción Destilado medio de petróleo altamente refinado para el funcionamiento de motores de cohetes
propiedades
Estado fisico líquido
densidad

0,81-1,02 kg / l

Hypergol con

peróxido de hidrógeno altamente concentrado

punto de inflamabilidad

43 ° C

las instrucciones de seguridad
Etiquetado de peligro GHS
sin clasificación disponible
En la medida de lo posible y habitual, se utilizan unidades SI . A menos que se indique lo contrario, los datos proporcionados se aplican a condiciones estándar .

RP-1 (abreviatura de Rocket Propellant 1, originalmente Refined Petroleum 1 ) es una mezcla de hidrocarburos líquidos similar al queroseno para el funcionamiento de motores de cohetes . RP-1 fue desarrollado en los Estados Unidos .

historia

El RP-1 se desarrolló a partir del combustible de aviación JP-4 al destilarlo nuevamente para obtener los componentes de mayor ebullición, menos agresivos y con el mayor poder calorífico como combustible para cohetes.

caracteristicas

La sustancia, que es líquida a temperatura ambiente, está formada principalmente por hidrocarburos ramificados y policíclicos con pequeñas proporciones de alquenos , aromáticos y alcanos lineales , que pueden polimerizar tanto durante un almacenamiento prolongado como a las temperaturas alcanzadas en las proximidades del motor. Las moléculas deseadas y parcialmente sintéticas contienen aproximadamente doce átomos de carbono. Estas moléculas significan que el combustible tiene un alto punto de inflamación , así como buenas propiedades lubricantes de los componentes del motor y puede almacenarse durante mucho tiempo.

Durante la producción del combustible, se tiene cuidado de mantener el contenido de azufre extremadamente bajo, ya que los residuos de combustión que contienen azufre en las cámaras de combustión de los motores de cohetes conducirían a un desgaste y rotura prematuros y fallas del accionamiento. Además, los compuestos de azufre apoyarían la polimerización de los componentes del combustible y aumentarían indebidamente el riesgo de falla de los motores que se fabrican con tolerancias mecánicas muy bajas. Debido al muy bajo contenido de aromáticos y alquenos, la sustancia es significativamente menos tóxica que la gasolina, por ejemplo, y también tiene un potencial cancerígeno significativamente menor que la hidracina .

Este combustible a base de petróleo teóricamente se puede producir a partir de cualquier fuente; en la práctica, sin embargo, solo se utilizan unas pocas variedades de alta calidad. Esto y la baja demanda conducen a un precio significativamente más alto en comparación con los combustibles de aviación convencionales u otros productos del petróleo. RP-1 está estandarizado en el estándar militar estadounidense "MIL-DTL-25576D".

Comparación con otros combustibles para cohetes

En comparación con la combinación de combustible de oxígeno líquido e hidrógeno líquido (LOX-H 2 ) , la combinación de RP-1 con oxígeno no puede generar tanto empuje en relación con su masa, por lo que su impulso específico es menor. Por otro lado, están las ventajas de la densidad mucho mayor de RP-1, de modo que en relación al volumen, la combinación con RP-1 puede entregar más empuje. El impulso específico comparativamente más bajo se debe al hecho de que los productos de combustión de RP-1 como el dióxido de carbono (CO 2 ), el monóxido de carbono (CO), el agua (H 2 O) y los hidrocarburos no convertidos son más pesados ​​en promedio que los gases producidos. durante la reacción se forma una rica mezcla de hidrógeno y oxígeno (H 2 O y H 2 ). La energía adicional de la combustión de RP-1, que se pierde para la generación de empuje, se destina a las oscilaciones estructurales de los hidrocarburos no quemados.

El RP-1 es más fácil de manejar que el hidrógeno líquido, ya que no se requiere enfriamiento, incluso si en los viajes espaciales soviéticos y posteriores en Rusia, el combustible se enfría parcialmente para aumentar aún más la densidad utilizando la infraestructura de hidrógeno ya existente.

Comparado con la combinación de combustible derivado de hidracina - tetróxido de nitrógeno , el RP-1 es significativamente menos tóxico, más barato y, con el oxidante oxígeno, ofrece un impulso específico ligeramente más alto. Por otro lado, la densidad de los derivados de hidrazina con tetróxido de nitrógeno es algo mayor.

Combustibles similares

También se han desarrollado combustibles similares a base de hidrocarburos fuera de los Estados Unidos. En la Unión Soviética / Rusia había y todavía hay varios combustibles para cohetes a base de petróleo, e incluso un combustible sintético para cohetes, Syntin, para un rendimiento ligeramente superior en la década de 1980 .

usar

Lanzamiento de un Falcon 9 (2017)

Estos combustibles generalmente se queman junto con oxígeno líquido (LOX) en los motores. El RP-1 ha sido y será, entre otras cosas. utilizado en los tipos de misiles Atlas , Delta I - III , Saturno , Titán I y Falcon 9 . Los misiles Energija , Soyuz y Zenit utilizan combustibles similares de acuerdo con los estándares rusos. En Black Arrow , se usó un queroseno no especificado con 85 por ciento de peróxido de hidrógeno como oxidante. Esta combinación tiene un impulso específico peor que RP-1 / LOX, pero es hipergólica .

El combustible se alimenta a la cámara de combustión desde el tanque presurizado por medio de turbobombas ; la presión debe ser generada por un sistema de presión separado que funcione con helio o nitrógeno , por ejemplo .

Deben observarse algunas condiciones de contorno en el contexto de la operación del motor. Los motores de cohetes líquidos están diseñados para encenderse varias veces (por ejemplo, en bancos de prueba y posteriormente en vuelo), lo que puede generar problemas si los residuos de combustible que quedan en las líneas se polimerizan o se coquizan como resultado del calor . Estos efectos se contrarrestan mediante la cuidadosa síntesis de combustible y el enfriamiento del sistema de suministro. Por otro lado, los depósitos finos de hollín o grafito en la cámara de combustión y la boquilla no son necesariamente indeseables, ya que forman una capa de aislamiento térmico y, por lo tanto, pueden reducir el flujo de calor hacia el material del motor en un factor de aproximadamente 2.

enlaces web

Evidencia individual

  1. a b NASA: Rocket Propellant 1 Specifications & DOT Shipping Information ( Memento del 12 de julio de 2010 en Internet Archive ), 5 de octubre de 2006, consultado el 13 de marzo de 2012 (PDF; 84 kB).
  2. Esta sustancia aún no ha sido clasificada con respecto a su peligrosidad o aún no se ha encontrado una fuente confiable y citable.
  3. a b Bernd Leitenberger: The Atlas launch vehicle. Consultado: 23 de enero de 2012.
  4. Lox / Kerosene en la Encyclopedia Astronautica, consultado el 13 de marzo de 2012 (inglés).