Beeswax Material: Non-Conventional Solid Fuel for Hybrid Rocket Motors

Material de cera de abejas: combustible sólido no convencional para motores de cohetes híbridos

El combustible sólido tradicional para el motor de cohete híbrido (HRM) se caracteriza por una baja tasa de regresión, con el objetivo de desarrollar una nueva generación de material de combustible sólido que combine al mismo tiempo buenas propiedades balísticas, fácil fabricación, emisión segura de gases de escape y bajo costo. La cera de abejas como combustible de hidrocarburos bioderivados ha sido evaluada para ser utilizada como combustible sólido en la gestión de recursos humanos. Las pruebas de cocción se llevan a cabo a la presión media previa a la cámara de 2,90 bar, el caudal másico del oxidante de 9,34 g/s y el índice de regresión de 1,5 mm/s con eficiencia de combustión alcanza el 60,3%. La cera de abejas como grano de combustible sólido puro en el puerto del canal activo de 7 mm con una longitud de 100 mm se prueba con oxígeno gaseoso (gO₂) como oxidante y mostró una tasa de regresión al menos tres veces más alta que el propulsor híbrido tradicional, como el polimetilmetacrilato (PMMA) y el polietileno (PE)/gO₂. Esto proporciona una promesa de parámetros de alto rendimiento con una tasa de regresión especial para superar los principales inconvenientes del propulsor híbrido tradicional. Los parámetros experimentales de evaluación (tasa de regresión, tasa de flujo másico de combustible y eficiencia de combustión) se llevan a cabo para cera de abejas gO₂. La combustión muestra resultados bastante exitosos para las pruebas a escala de laboratorio, pero necesita una mejora adicional, especialmente en la eficiencia de la combustión y estudios teóricos para la eficiencia de la combustión.

1. Introducción

Las tendencias recientes en el diseño conceptual de los sistemas de propulsión se orientan a adoptar las tecnologías disponibles y emergentes para lograr un alto grado de rendimiento, fiabilidad y seguridad con un bajo costo. El sistema de propulsión híbrido (HPS) se alimenta de una combinación de dos tipos de propulsión antiguos, los sistemas de propulsión sólidos y líquidos. Todavía requiere más inversiones para un mejor rendimiento [1, 2].

La configuración clásica típica de HPS utiliza un grano de combustible sólido con un oxidante de gas o líquido. El HPS inverso utiliza un grano de oxidante sólido y un combustible líquido o de gas, que no se utiliza ampliamente. En la Fig. 1 se muestra un diagrama esquemático de un HPS típico. El SPH clásico consiste en un combustible sólido con un oxidador de gas o líquido almacenado en diferentes estados. Tiene parámetros y especificaciones de alto rendimiento como impulso específico elevado, estrangulable, reiniciable, almacenable, flexibilidad de diseño y seguridad. Estas especificaciones constituyen una alternativa favorable similar a los sistemas de propulsión sólidos o líquidos para muchas aplicaciones.

Varias publicaciones durante los últimos 10 años muestran la curiosidad del sistema de propulsión híbrido en varios campos de investigación, como vehículo de lanzamiento, propulsión espacial, cohetes de sondeo y actividades educativas [1, 3, 4]. Sin embargo, el HPS ha sido históricamente inhibido por los combustibles sólidos de combustión lenta; puede resolverse mediante el uso de combustibles a base de cera como par- affin o cera de abejas.