Propergol

Propergol

Elpropergolés una font energètica que és independent del medi que l'envolta, és a dir, els motors que utilitzen propergols no necessiten l'aire atmosfèric per a funcionar. Els propergols s'usen principalment per impulsar els coets i els vehicles espacials mitjançant unmotor coet.

Unpropergolés una massa que és emmagatzemada en alguna forma de dipòsit de propergol abans de ser utilitzada com la massa propulsora que és expulsada d'unmotor de coeten forma dejetfluidper generarimpuls.Un propergol combustible sovint és encès amb un propergol oxidant per produir grans quantitats de gas molt calent. Aquests gasos expandeixen i empenyen contra una tovera, cosa que els accelera fins que surten pel darrere delcoeta una velocitat extrema, generant impuls. A vegades el propergol no és encès, sinó que se l'escalfa externament per un millor rendiment. En els propulsors de control d'actitud, més petits, un gas comprimit s'escapa de la nau espacial a través d'una tovera propulsora.

Els propergols de coet químics són els més habituals. Experimentenreaccions químiquesexotèrmiquesque produeixen un gas calent que és utilitzat pel coet perpropulsar-se.

En lapropulsió iònica,el propergol es compon d'àtomscarregats elèctricament, que són empesos magnèticament del darrere de la nau. Tanmateix, els propulsors iònics magnèticament accelerats no solen ser considerats coets, però una classe similar de propulsors utilitzen escalfament elèctrics i toveres magnètiques.

Hi ha tres classes de propergols:

1. Propergol sòlid
2. Propergol líquid
3. Propergol híbrid

Elpropergol sòlidgeneralment es compon d'un combustible i un oxidant que són buidats en motlles de diferents talls geomètrics segons el tipus de combustible i el grau de combustió o l'àrea exposada.

Elpropergol líquidpot ser de dos tipus:

1. Monopropel·lent
2. Bipropel·lent

Entre la família de monopropel·lents es troben elnitrometà,N-Propyl-Nitrat,Peròxid d'hidrogeniHidrat d'Hidrazina

Entre la família dels bipropel·lents es troben tots els que usen un oxidant líquid i un combustible líquid.

Entre la família depropergols híbridshi ha els que usen un oxidant líquid i un combustible sòlid o un oxidant sòlid i un combustible líquid.

Context

ElTransbordador espacial Atlantisdurant l'ascens.

Els coets creen empenta expulsantmassacap enrere a alta velocitat (vegeu laTercera Llei de Newton). Els coets químics, el tema d'aquest article, creen empenta per propulsors a reacció dins d'una cambra de combustió en ungasmolt calent a alta pressió, que després s'expandeix i accelera mitjançant el pas a través d'un filtre a la part del darrere del coet. La quantitat de la força d'avanç resultant, coneguda com a empenta, el que produeix és elcabal màssicdels propel·lents multiplicat per la seva velocitat d'escapament (en relació amb el coet), segons el que s'especifica en la tercera llei deNewton.Per tant, l'empenta és la reacció igual i oposada que es mou el coet, i no per la interacció del corrent de fuita amb aire al voltant del coet. De manera equivalent, es pot pensar en un coet està accelerant cap amunt per la pressió dels gasos de combustió de contra la cambra de combustió i el filtre. Aquest principi de funcionament està en contrast amb la suposició comuna que un coet "empeny" contra l'aire darrere o sota d'ella. Els coets, de fet, es desenvolupen millor en l'espai exterior(on no hi ha res darrere o sota d'ells per empènyer en contra), perquè hi ha una reducció en la pressió d'aire a l'exterior del motor, i pel fet que és possible muntar un filtre més temps sense patir de la separació de flux, a més de la falta de la resistència de l'aire.

La velocitat màxima que pot arribar a un coet en absència de qualsevol força externa és principalment una funció de la sevarelació de massesi la sevavelocitat d'escapament.La relació es descriu per l'equació del coet:$V_{f}=V_{e}\ln(M_{0}/M_{f})$.La relació de masses és només una forma d'expressar quina proporció del coet propulsor és (combinació d'oxidant/combustible) abans de la ignició del motor. Típicament, uncoet d'una sola etapapodria tenir unafracció de massadel 90% de propel·lent, l'estructura 10%, i per tant una relació de massa de 9:1. L'impuls emès pel motor en el vehicle coet per pes de combustible consumit és sovint declarat com l'impuls específicdel propulsor de coet. Un propel·lent amb un impuls específic més alt es diu que és més eficient pel fet que es produeix més d'embranzida mentre que consumeix una determinada quantitat de propel·lent.

Les etapes inferiors solen utilitzar alta densitat (baix volum) de propulsors a causa del seu tancatge i propel·lent de relacions en pes més lleugeres i perquè els propulsors requereixen major rendiment d'expansió més altes per obtenir el màxim rendiment que es pot aconseguir a l'atmosfera. Per tant, la primera etapa del Apollo-Saturn Vva utilitzarquerosè-oxigen líquiden comptes d'hidrogen líquid-oxigen líquid usades en les etapes superiors. De manera semblant, elTransbordador espacialutilitzavaCoet accelerador sòlidd'alta empenta i densitat pel seu enlairament amb l'oxigen líquid-hidrogen líquid delsmotors principal del transbordador espacialutilitzats en part per l'enlairament, però principalment per a la inserció orbital.

Vegeu també

• Categoria:Combustibles de coet
• Motor iònic

Enllaços externs

• Motors de coet de combustible líquid i híbridsArxivat2018-02-19 aWayback Machine.
• NASA page on propellantsArxivat2009-07-28 aWayback Machine.
• Rocket Propellants(fromRocket & Space Technology)
• Detailed list of rocket fuels, practical and theoretical