Investigation of spontaneous ignition in a 100 n HTP/HTPB hybrid rocKet engine

• Autorzy: Surmacz P. , Rarata G.

Identyfikatory

DOI

10.5604/05096669.1194990

Warianty tytułu

PL

Badania samozapłonu w rakietowym silniku hybrydowym o ciągu 100 N na HTP/HTPB

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the work is the research on self-ignition phenomena in a hybrid rocket engine. The engine uses 98% hydrogen peroxide as oxidizer and HTPB (Hydroxyl-Terminated Poly-Butadiene) as fuel. The condition, that is essential to initiate self-ignition in this system, is the application of a catalytic reactor, which enables the decomposition process of liquid hydrogen peroxide into the mixture of steam and oxygen with the temperature 800-950 deg C. The research has been based on the use of different catalyst materials as well as various configurations of catalyst beds. During the research (hot tests) the following parameters are collected: pressure and temperature at the end of the catalyst bed and the thrust of the engine. The evaluation of the ignition delay (that is counted from the start of the HTP flow) is made on the basis of the chamber pressure as well as on the video recording of the fire test.

PL

Celem pracy jest badanie zjawiska samozapłonu stałego paliwa w rakietowym silniku hybrydowym. Silnik jest zasilanym 98% nadtlenkiem wodoru (utleniaczem) oraz HTPB (paliwem). Warunkiem, koniecznym do zainicjowania samozapłonu, jest w tym przypadku zastosowanie reaktora katalitycznego, który umożliwia rozkład ciekłego nadtlenku wodoru na mieszaninę pary wodnej i tlenu o temperaturze 800-950 °C. Badania zostały oparte o wykorzystanie różnych katalizatorów (materiałów nośnika i fazy aktywnej) oraz różnych konfiguracji reaktorów katalitycznych. Podczas badań – gorących testów – rejestrowane są: ciśnienie oraz temperatura na granicy komory katalitycznej i komory spalania, a także siła ciągu silnika rakietowego. Ocena czasu wystąpienia zapłonu (liczona od momentu uruchomienia przepływu HTP) jest dokonywana na podstawie zapisu przebiegu ciśnienia w komorze oraz rejestracji video.

Słowa kluczowe

EN

hydrogen peroxide; HTPB; catalyst; decomposition; spontaneous ignitron; hybrid rocket engine

PL

nadtlenek wodoru; HTPB; katalizator; rozkład katalityczny; zapłon samoczynny; rakietowy silnik hybrydowy

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 3 (240)
• Strony: 69--79
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., fot., wzory, wykr.

Twórcy

autor

Surmacz P.

• Center of Space Technologies, Institute of Aviation, al. Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw, Poland

autor

Rarata G.

• Center of Space Technologies, Institute of Aviation, al. Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Caro, R. I., Bellerby, J. M., Kronfli, E. (2006). Characterization and Thermal Decomposition Studies of a Hydroxy terminated Polyether (HTPE) Copolymer and Binder for Composite Rocket Propellants.
• [2] Gordon, S., McBride, B. (1994). Chemical Equilibrium with Applications. Cleveland: NASA Glenn Research Center.
• [3] Loroch, L., Rams, L. (2014). Research Infrastructure and Organizational Structure of Center of Space Technologies in the Institute of Aviation (in Polish), Transactions of the Institute of Aviation, No. 1(234), Warsaw, pp. 17-24.
• [4] Pągowski, z. (1997). alternative fuels from oil crops (in Polish). Auto-Technika Motoryzacyjna, No. 3, pp. 17-20.
• [5] Peroxide Propulsion. (2007, September 12). Ceramic platinum catalyst. Retrieved from Peroxide Propulsion: http://www.peroxidepropulsion.com/article/7.
• [6] Rarata, G., Surmacz, P. (2011). The Safe Preparation of HtP and concentrated H2o2 Samples, Transactions of the Institute of Aviation, 217, Warsaw, pp. 121-130.
• [7] Rockedyne. (1967). Hydrogen Peroxide Handbook. Rockedyne, Chamical and Material Science Department, Canoga Park, California.
• [8] Shanks, R., Hudson, M. K. (2000). A Labscale Hybrid rocket motor for Instrumentation Studies. Journal of Pyrotechnics, 11.
• [9] Surmacz, P., Rarata, G. (2014). Research and Development of a Hybrid Rocket Engine Technology Demonstrator (in Polish), Transactions of the Institute of Aviation, No. 1(234), Warsaw, pp. 51-61.
• [10] Sutton, G. P., Biblarz, o. (2001). Rocket Propulsion Elements Seventh Edition. John Wiley & Sons, Inc.
• [11] Wiśniowski, W., Wolański, P. (2014). Institute of Aviation Activities in the Field of Space Research (in Polish), Transactions of the Institute of Aviation, No. 1(234), Warsaw, pp. 9-16.
• [12] Zilliac, G., Karabeyoglu, M. A. (2006). Hybrid Rocket Fuel Regression Rate Data and Modeling. AIAA 2006-4504.