18 октября яркая вспышка озарила безжизненный ландшафт пустыни Black Rock в Неваде. Трехметровая ракета на необычном, но потенциально более безопасном и эффективном топливе — парафине — достигла высоты 5 километров.
Источник: forums.airbase.ru, по материалам Stanford Report от 5 ноября 2003 года, перевод и адаптация by Mathieus.
"Я сам поначалу не рассматривал парафин как энергетическое ракетное топливо" — сказал Брайан Кентвелл, глава факультета аэронавтики и астронавтики Стэнфордского университета. Парафин ранее считался неэффективным, недостаточно прочным и неприспособленным для использования. Но группа Кентвелла обнаружила, что он вполне прочен, в 2 раза прочнее обычных твердых топлив.
Парафин — общее имя семейства простых углеводородов с длиной углеродной цепочки в 20-40 атомов. Это весьма обыденный и распространенный материал, из него делают свечи, используют в скульптуре, но самое главное — его дешевизна. "Если идея будет доведена до ума, человечество получит дешевый и безопасный доступ в космос, возможности научного и коммерческого использования космоса чрезвычайно возрастут" — пояснил Кентвелл.
Современные твердые топлива представляют резиноподобный материал, включающий в себя и горючее, и окислитель, и разные добавки вроде алюминия и перхлората аммония. Такое сочетание взрывоопасно, топливо горит очень быстро, дает большую тягу, но такой ракетный двигатель трудно регулировать и невозможно отключить в произвольный момент.
В жидкостных ракетных двигателях можно управлять тягой, но они дороже и технически гораздо сложнее, что часто приводит к авариям.
В отличие от обычных топлив, парафиновые будут использоваться в гибридных двигателях: c твердым топливом и жидким окислителем, как правило жидким кислородом или окисью азота.
Гибридные двигатели — безопасная и дешевая альтернатива традиционным схемам. Хотя разработки в этом направлении ведутся более 50 лет, до сих пор не создано технологии, пригодной к коммерческому использованию: не достигнут уровень тяги, сравнимый с обычными двигателями. Это обусловлено низкой скоростью горения топлива, очень медленно идет процесс испарения и смешения с окислителем.
В 1995 году ВВС США начали исследования нового типа гибридного топлива — углеводорода пентана, замороженного с помощью жидкого азота. Скорость горения пентана в 3-5 раз больше, чем у обычных топлив. Инженеры объясняют это тем, что на испарение пентана уходит меньше энергии. Однако Кентвеллу и его сотруднику Карабей-оглы это объяснение показалось неубедительным в свете так называемого "блокирующего эффекта": увеличивающееся испарение препятствует передаче тепла от пламени к поверхности и тем самым уменьшает скорость горения. Карабей-оглы предложил другой механизм: окислитель течет по поверхности пентана, последний плавится и образует жидкий слой. Этот слой неустойчив, в нем появляются волны, которые растут и разбивают слой в мелкие брызги. Взвесь капелек попадает в область, богатую окислителем, испаряется, смешивается и сгорает. Карабей-оглы начал поиск материала с такими же свойствами, как и замороженный пентан, но твердого при комнатной температуре. Идеальным кандидатом оказался парафин!
В ноябре 1998 года исследовательская группа провела лабораторные испытания парафинового двигателя и обнаружила, что у него скорость горения в 3-5 раз выше, чем в обычных твердотопливных. Сейчас (2003 г.) проведено уже более 250 испытаний при содействии ученых исследовательского центра Эймса (НАСА). Испытан двигатель тягой более тонны, чего вполне достаточно для третьей ступени. "Нужно провести испытания двигателей большего размера, и тогда парафиновые двигатели тягой 50 тонн и выше можно будет использовать на нижних ступенях " сказал Кентвелл.
Проект Кентвелла по коммерческому использованию парафиновых топлив может стать реальностью уже через 3 года (2006?). Стенфорд засекретил патент на парафиновое топливо, а Кентвелл и Карабей-оглы основали компанию "Space Propulsion Group Inc". Главой компании стал профессор Дэвид Альтман. Кетвелл возлагает большие надежды на свои изобретения: "Твердотопливные ускорители — самая опасная часть программы Space Shuttle. Я думаю, парафиновый гибридный двигатель станет им хорошей заменой".
Добавлю немного переписки из источника "Поиск заголовка этой статьи в интернете"
— Тяга 150 кгс, форсируется до 300 кгс. Время работы — 10 сек. УИ 220 с. Сухой вес 9кг. Гибридный. Многоразовый. Допускает регулировку тяги до 50%.
— Это весьма ценное изделие, в качестве ускорителя для мишеней типа "Дани". Дороговизна существующих ускорителей впечатляет — 1 РДТТ стоит порядка 100 000 р. Хотя если провести полный цикл испытаний вашего ГРД и запустить в серию с военной приёмкой, он тоже может стать золотым.
— Себестоимость изделия в стендовом варианте — около 5000 р (это с датчиками, клапанами и РВД). Летный их не содержит, так что без регулировок, в простейшем варианте 2000 р. 2010-07-20-22:15:07
В тему видео, пусть и с обычными твердотопливными ускорителями, не парафиновыми.
