Eine in einem Raketentriebwerk verwendete Rakete-Treibgas-Kombination wird hypergolic genannt, wenn sich die Treibgase spontan entzünden, wenn sie in Kontakt eintreten. Genau genommen ist es die Kombination, die hypergolic ist, aber im weniger genauen Gebrauch werden die individuellen Treibgase auch hypergolic genannt. Die zwei vorantreibenden Bestandteile bestehen gewöhnlich aus einem Brennstoff und einem Oxydationsmittel. Obwohl hypergolic Treibgase dazu neigen, schwierig zu sein, wegen ihrer äußersten Giftigkeit und/oder Zerfressendkeit zu behandeln, ist ein hypergolic Motor relativ leicht, sich zuverlässig zu entzünden.

Im allgemeinen Gebrauch werden die Begriffe "hypergol" oder "hypergolic Treibgas" häufig gebraucht, um das allgemeinste solche vorantreibende Kombination, hydrazine plus dinitrogen tetroxide oder ihre Verwandten zu bedeuten.

Geschichte

Sowjetischer Raketentriebwerk-Forscher Valentin Glushko hat mit dem hypergolic Brennstoff schon in 1931 experimentiert. Es wurde für das "chemische Zünden" von Motoren, Startleuchtpetroleum / sauren Stickstoffmotoren mit einer anfänglichen Anklage von im Kohlenstoff-Disulfid aufgelöstem Phosphor am Anfang verwendet.

1939 wurde es in Deutschland wieder entdeckt. Helmut Philip von Zborowski hat für ein BMW-Projekt die Verantwortung getragen, eine Flüssigkeitsangetriebene JATO Rakete für die Luftwaffe zu entwickeln. Er und andere haben gefunden, dass sich die Kombination 98-Prozent-Stickstoffsäure oxidiser und Anilin oder Terpentinöl als Brennstoff spontan entzünden würde. 1941 hat er einen Stickstoffmotor der Säure/Methanols demonstriert, der seit 30 Sekunden gelaufen ist, 3000 Pfunde des Stoßes erzeugend.

In Deutschland von der Mitte der 1930er Jahre bis Zweiten Weltkrieg wurden Rakete-Treibgase als monergols, hypergols, non-hypergols und lithergols weit gehend klassifiziert. Das Ende ergol ist eine Kombination von griechischem ergon oder Arbeit, und lateinischem oleum oder Öl, später unter Einfluss der chemischen Nachsilbe - ol von Alkohol. Monergols waren Monotreibgase, während non-hypergols bipropellants waren, der Außenzünden verlangt hat, und Lithergols feste/flüssige Hybriden waren. Treibgase von Hypergolic (oder mindestens hypergolic Zünden) waren für harte Anfänge viel weniger anfällig als elektrisches oder pyrotechnisches Zünden. Die "hypergole" Fachsprache wurde von Dr Wolfgang Nöggerath, an der Technischen Universität von Brunswick, Deutschland ins Leben gerufen.

Die Wac Körperliche Rakete, die in den USA durch das Strahlantrieb-Laboratorium 1944 entwickelt ist, hat Stickstoffsäure mit dem Anilinbrennstoff verwendet.

Treibgase von Hypergolic wurden exklusiv im Modul des Befehls/Dienstes von Apollo und Mondmodul verwendet. Obwohl die Hauptmotoren in allen drei Stufen des Saturns V non-hypergolic Treibgase verwendet haben, hat Auxiliary Propulsion System (APS) des S-IVB hypergolic Treibgase verwendet. Kleine Beträge von hypergols wurden auch verwendet, um die f-1 Motoren in der ersten Stufe zu entzünden.

Vorteile

Raketen von Hypergolic brauchen kein Zünden-System, so neigen sie dazu, zu sein

von Natur aus einfach und zuverlässig.

Während die größeren hypergolic Motoren, die in einigen Boosterraketen verwendet sind

verwenden Sie turbopumps, die meisten hypergolic Motoren sind gefütterter Druck.

Ein Benzin, gewöhnlich Helium, wird zu den vorantreibenden Zisternen unter dem Druck gefüttert

durch eine Reihe der Kontrolle und Sicherheitsklappen.

Der Reihe nach fließen die Treibgase durch Kontrollklappen

in den Verbrennungsraum.

Sie entzünden sich sofort auf dem Kontakt, ohne jede Gefahr dass eine Mischung von

unreagierte Treibgase könnten sich entwickeln und sich in einem potenziell katastrophalen harten Anfang entzünden.

Die allgemeinsten hypergolic Brennstoffe, hydrazine, monomethylhydrazine und unsymmetrischer dimethylhydrazine, und Oxydationsmittel, Stickstoff tetroxide, sind die ganze Flüssigkeit bei gewöhnlichen Temperaturen und Druck. So werden sie manchmal genannt

lagerfähige flüssige Treibgase. Sie sind für den Gebrauch in Raumfahrzeugmissionen passend, die seit Jahren dauern. Im Gegensatz, flüssiger flüssiger und Wasserstoffsauerstoff sind beide cryogens, dessen praktischer Gebrauch auf Raumboosterraketen beschränkt wird, wo sie für nur eine kurze Zeit versorgt werden müssen.

Weil hypergolic Raketen kein Zünden-System brauchen, können sie jede Zahl von Zeiten entlassen werden, indem sie sich einfach öffnen und die vorantreibenden Klappen schließen, bis die Treibgase erschöpft werden. Das macht sie einzigartig angepasst für das Raumfahrzeugmanövrieren. Ihnen wird auch gut angepasst, obwohl nicht einzigartig so, als obere Stufen von Raumabschussvorrichtungen wie das Delta II und Ariane 5, der mehr als eine Brandwunde durchführen muss. Restartable kälteerzeugend (Sauerstoff/Wasserstoff) Raketentriebwerke bestehen wirklich, namentlich der RL-10 auf dem Kentauren und der j-2 auf dem Saturn V.

Verwenden Sie in Interkontinentalraketen

Die frühsten ballistischen Raketen, wie der sowjetische r-7, der Sputnik 1 und der US-Atlas und Koloss 1, verwendetes Leuchtpetroleum und flüssiger Sauerstoff gestartet hat. Obwohl sie in Raumabschussvorrichtungen, die Schwierigkeiten bevorzugt werden, einen cryogen wie flüssiger Sauerstoff in einer Rakete zu versorgen, die seit Monaten bereiter Start behalten werden musste oder Jahre auf einmal zu einem Schalter zu hypergolic Treibgasen im US-Koloss II und in den meisten sowjetischen Interkontinentalraketen wie der R-36 geführt haben.

Aber die Schwierigkeiten solcher zerfressenden und toxischen Materialien, einschließlich Leckstellen und Explosionen im Silo des Kolosses-II, haben zu ihrem fast universalen Ersatz mit Fest-Kraftstoffboosterraketen zuerst in Westlichen unterseebootgestarteten ballistischen Raketen und dann in landgestützten amerikanischen und sowjetischen Interkontinentalraketen geführt.

Allgemeine hypergolic vorantreibende Kombinationen

• Aerozine 50 (ein hydrazine und unsymmetrischer dimethylhydrazine (UDMH) Mischung) + Stickstoff tetroxide (NTO) - weit verwendet in historischen amerikanischen Raketen, einschließlich des Kolosses 2; alle Motoren im Apollo Mondmodul; und das Dienstantrieb-System im Dienstmodul von Apollo

:Aerozine 50 ist eine Mischung von 50-%-UDMH und geradem 50-%-hydrazine (NH).

• Unsymmetrischer dimethylhydrazine (UDMH) + Stickstoff tetroxide (NTO) - oft verwendet von den Russen, solcher als in der Protonenrakete und geliefert von ihnen nach Frankreich für die Ariane die 1 ersten und zweiten Stufen (ersetzt durch UH 25); ISRO PSLV die zweite Bühne.
• UH 25 ist eine Mischung von 25 % hydrazine Hydrat und 75-%-UDMH.
• Monomethylhydrazine (MMH) + Stickstoff tetroxide (NTO) - kleinere Motoren und Reaktion kontrollieren Trägerraketen: Befehl-Modul-Reaktionsregelsystem von Apollo; Raumfähre OMS und RCS; Ariane 5 EPS; Trägerraketen von Draco durch das Drache-Raumfahrzeug von SpaceX verwendet.

Die Tendenz unter Westraumstart-Agenturen ist weg von großen hypergolic Raketentriebwerken und zu Motoren des Wasserstoffs/Sauerstoffes mit der höheren Leistung. Ariane 1 bis 4 mit ihrem hypergolic sind die ersten und zweiten Stufen (und fakultative hypergolic Boosterraketen auf der Ariane 3 und 4) pensioniert und durch die Ariane 5 ersetzt gewesen, der eine durch flüssigen flüssigen und Wasserstoffsauerstoff angetriebene erste Stufe verwendet. Der Koloss II, III und IV, mit ihrem hypergolic die ersten und zweiten Stufen, ist auch pensioniert gewesen. Raketen von Hypergolic werden noch in oberen Stufen weit verwendet, wenn vielfache Perioden der Brandwunde-Küste erforderlich sind.

Weniger allgemeine und veraltete Kombinationen

• Hydrazine + Stickstoffsäure (toxisch, aber stabil), auch bekannt als "Das Gift des Teufels", wie verwendet, in der sowjetischen R-16 Rakete der Katastrophe von Nedelin.
• Anilin + Stickstoffsäure (nicht stabil, explosiv), verwendet im WAC Körperlichen
• Anilin + Wasserstoffperoxid (mit dem Staub empfindlich, explosiv)
• Alkohol von Furfuryl + IRFNA (oder weiße rauchende Stickstoffsäure)
• UDMH + IRFNA - MGM-52 Lanze-Raketensystem
• T-Stoff + C-Stoff - Messerschmitt Ich 163 deutsches Rakete-Kampfflugzeug des Zweiten Weltkriegs, für seinen Walter 109-509A Motor
• Leuchtpetroleum + heißes Wasserstoffperoxid - Gamma, mit dem durch einen Katalysator zuerst zersetzten Peroxyd. Wegen der Hitze von der HO Zergliederung ist das wohl nicht eine wahre hypergolic Kombination. Kälte (unzersetztes) Wasserstoffperoxid und Leuchtpetroleum ist nicht hypergolic.

Die Zerfressendkeit des Stickstoffs tetroxide kann durch das Hinzufügen Stickstoffmehrer-Prozent-Oxyds (NO), das Formen des MONTAGS reduziert werden.

Zusammenhängende Technologie

Obwohl nicht hypergolic im strengen Sinn (aber eher pyrophoric), triethylborane, der sich spontan in Gegenwart von Luft entzündet, für Motoranfänge in der SR-71 Amsel und den f-1 Motoren verwendet wurde, die im Saturn V Rakete verwendet sind.

Referenzen

ZitateBibliografie

• Moderne Technik für das Design von Liquid-Propellant Rocket Engines, Huzel & Huang, Bar. AIAA, 1992. Internationale Standardbuchnummer 1-56347-013-6.
• Geschichte von Flüssigen Vorantreibenden Raketentriebwerken, G. Sutton, Bar. AIAA 2005. Internationale Standardbuchnummer 1-56347-649-5.