رکورد دمای محفظه احتراق پیشرانه‌های فضایی شکسته شد

محققان مرکز هوافضای آلمان (German Aerospace Center) با هدف دستیابی به پیشرانه‌هایی برای حامل‌های فضایی نسل بعدی، سوخت‌های جدیدی را با تمرکز بر ویژگی‌هایی از جمله سازگاری با محیط زیست، ایمنی، رفتار در دماهای مختلف و کاهش هزینه‌ها آزمایش کردند. آن‌ها همچنین محفظه احتراق نوینی ساختند که در برابر حرارت‌های بسیار بالا تا ۳۰۰۰ درجه سلسیوس مقاوم است که در نوع خود رکورد جدیدی برای محفظه‌های احتراق محسوب می‌شود. یکی از این سوخت‌ها HIP (با نام کامل Hypergolic Ionic Propellant) نام دارد که به‌دلیل ویژگی هایپرگالیک (Hypergolic)، از خاصیت خوداشتعالی برخوردار است. ترکیب هایپرگالیک در موتور حامل مورد استفاده قرار می‌گیرد و پیشرانه‌ای است که به‌محض تماس مواد آن با یکدیگر خودبه‌خود مشتعل می‌شود.

HIP قابلیت جایگزینی با ترکیب سوخت مونومتیل هیدرازین (monomethylhydrazine) و تتراکسید دی‌نیتروژن (dinitrogen tetroxide) را دارد که از آن‌ها در موتورهای مراحل فوقانی حامل‌های فضایی استفاده می‌شود. چنین قابلیتی نیاز به ابزارهای احتراق پیچیده را از بین برده و این امکان را فراهم می‌آورد تا یک موتور چندین بار احتراق داشته باشد. میشل نگری (Michele Negri)، از محققان طرح مذکور، می‌گوید: «این نوع ترکیب سوخت سبز برای ماموریت‌های فضایی بسیار مناسب است، زیرا خطرات احتمالی استفاده از HIP بسیار کمتر از ترکیبات پیشرانه‌های قدیمی است.»

پژوهشگران آلمانی همچنین موفق شدند برای نخستین بار و با بهره‌گیری از روشی منحصر‌به‌فرد، یک محفظه احتراق را توسط فناوری چاپ سه‌بعدی برای ترکیب پیشرانه سبز هیدروکربن‌های مخلوط با اکسید نیتروژن (HyNOx) آزمایش کنند. به‌دلیل اینکه HyNOx در هنگام سوختن حرارتی در حدود ۳۰۰۰ درجه سلسیوس ایجاد می‌کند، به محفظه سوختی نیاز است که بتواند چنین دمایی را تحمل نماید. این محفظه از جنس مس با عیار پایین (CuCr1Zr) ساخته شده است و علاوه‌بر مقاومت زیاد، از قابلیت هدایت حرارتی بالایی برخوردار بوده و به‌طور متناوب خنک می‌شود.

HyNOx مخلوطی از اکسید نیتروژن (N2O) به‌عنوان اکسیدکننده و اتان (C2H6) یا اتن (C2H4) به‌عنوان سوخت است. با استفاده از این نوع ترکیب پیشرانه، اکسیدکننده و سوخت یا مانند تک‌سوخت (ترکیبی از چند ماده که هم سوخت است و هم اکسیده می‌کند) از قبل مخلوط شده و در مخزن ذخیره می‌شوند و یا با همان روش بهره‌گیری از سوخت‌ دوگانه (متشکل از دو جزء سوخت و اکسیدکننده) متداول مورد استفاده قرار می‌گیرند.

این پیشرانه از مزایایی برخوردار است؛ از جمله اینکه ترکیب HyNOx در مقایسه با تک‌سوخت‌های استاندارد‌، دارای تکانه ویژه بالاتر و در نتیجه کارآیی بیشتری است. همچنین اجزای تشکیل‌دهنده چنین سوخت‌هایی ارزان‌تر بوده و دسترسی به آن‌ها آسان‌تر است؛ چرا که در مقیاس‌های بزرگ در سراسر جهان تولید می‌شوند. پژوهشگران اکنون در تلاشند فرایندهای توسعه سوخت‌های نسل بعدی را پیش‌ برده تا علاوه‌بر کارآیی بالای سامانه‌های پیشران در آینده، هزینه ساخت آن‌ها را نیز کاهش دهند.

منبع spacedaily
نوشته‌های که ممکن است علاقه‌مند باشید :
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.