RP-1

Oxigen líquit/Querosén
Impuls específic màxim	353
Proporció oxidant/combustible	2,56
Densitat (g/ml)	0,81-1,02
Coeficient de dilatació adiabàtica	1,24
Temperatura de combustió	3670 K

Apollo 8, Saturn V: 810 700  litros de RP-1, 1 311 100  litros d'oxigen líquit.

2 litros de RP-1

El RP-1 (Rocket Propellant) és un combustible usat en els motors propulsors dels eixidas espacials. El RP-1 és un derivat del petròleu semblant al querosén. Generalment es oxida utilisant oxigen líquit (LOX), en el qual ardix a 3670 K (3396,85 °C; 6146,33 °F), produint aixina gran cantitat d'energia per a la propulsió. A esta combinació li la sol denominar kerolox. Eixides com l'Atles, Delta II, Titan 1, Saturn IB i Saturn V varen usar el RP-1 com combustible en els seus primers llançaments. Per la seua eficiència, seguritat i relatiu baix cost, les eixides russes Soyuz i Angará, i els nortamericans Falcon de SpaceX seguixen utilisant-ho en l'actualitat.

Fraccions i formulació

En primer lloc, els composts de sofre estaven severament restringits. Menudes cantitats de sofre estan naturalment presents en els combustibles fòssils. Se sabia que el sofre i els composts de sofre ataquen als metals a altes temperatures. Ademés, inclús chicotetes cantitats de sofre ajuden a la polimerisació.

Els alquenos i aromàtics es varen mantindre a nivells molt baixos. Estos hidrocarburs insaturados tendixen a polimerizarse no només a temperatures, sino durant llarcs periodos d'almagasenament. En eixe moment, es pensava que els missils alimentats en querosén podrien permanéixer almagasenats durant anys esperant la seua activació. Esta funció va ser posteriorment transferida a eixides de combustible sòlit, encara que els beneficis a alta temperatura dels hidrocarburs saturats varen permanéixer. Pels baixos alquenos i aromàtics, el RP-1 és menys tòxic que els diversos combustibles a reacció i dièsel, i molt manco tòxic que la gasolina.

Els isòmers més desijables es varen seleccionar o varen sintetisar. Els alcanos llineals es varen eliminar a favor de molècules altament ramificadas i cíclicas. Esta major resistència a la ruptura tèrmica, molts d'estos tipos d'isòmers milloren l'octanaje en els motors de pistó. Els motors a chorrada i les aplicacions de calefacció i allumenament, els usuaris previs de querosén, havien estat molt manco preocupats per la descomposició tèrmica i el contingut d'isòmers. Els isòmers més desijables eren policíclics, semblats als ladderanos.

En la producció, estos graus es varen processar fermament per a eliminar impurees i fraccions laterals. Es temia que les cendres bloquejaren les llínees de combustible i els passages del motor, aixina com les vàlvules de desgast i els cojinetes de turbobomba lubricados pel combustible. Les fraccions llaugerament massa pesades o massa llaugeres varen afectar les capacitats de lubricació i provablement es varen separar durant l'almagasenament i baix càrrega. Els hidrocarburs restants estan en o prop de la massa C12. Per la falta d'hidrocarburs llaugers, RP-1 té un alt punt d'inflamació, i és menys un risc d'incendi que la gasolina/gasolina o inclús alguns jet i combustibles dièsel.

En total, el producte final és més car que el keroseno d'acció directa. En el paper, qualsevol petròleu pot produir una miqueta de RP-1 en suficient processat. En la pràctica, el combustible prové d'un chicotet número de camps petrolífers en una base d'alta calitat. Açò, junt en la chicoteta demanda en una caseta de mercat en comparació a atres usuaris de petròleu, impulsa el preu. Les especificacions militars de RP-1 estan cobertes en MIL-R-25576 i algunes propietats químiques i físiques de RP-1 i RP-2 es tabulan ací.

Els querosenes d'eixides soviètiques i russos són molt similars a RP-1 i es denominen T-1 i RG-1. Les densitat són majors, de 0,82 a 0,85 g/ml, en comparació a RP-1 a 0,81 g/ml. Durant un curt periodo, els soviètics varen conseguir densitat encara més altes al sobrecalentar el querosén en els tancs de combustible d'una eixida, pero açò parcialment va derrotar el propòsit d'usar el querosén sobre atres combustibles superrefrigerados. En el cas dels Soyuz i atres eixides basades en R7, la penalisació per temperatura era menor. Instalacions ya estaven en el lloc per a manejar el líquit criogènic del vehícul i nitrogen líquit, que són molt més fret que la temperatura de querosén. El tanc central de querosén del llançador està rodejat per quatre costats i la part superior per tancs d'oxigen líquit; El tanc de nitrogen líquit està prop en la part inferior. Els tancs de querosén dels quatre propulsors són relativament chicotets i compactes, i també entre un oxigen líquit i un tanc de nitrogen líquit. Per lo tant, una volta que el querosén es va gelar inicialment, podria permanéixer durant el breu temps necessari per a terminar les preparacions de llançament. L'última versió de Falcon 9, Falcon 9 Full Thrust també té la capacitat de gelar el combustible RP-1 a -7 °C, rendint un aument de 2.5-4 % de densitat.

Comparació en atres combustibles

Químicament, el propulsor d'hidrocarburs és menys eficient que el combustible d'hidrogen perque llibera més energia per unitat de massa durant la combustió, lo que permet una major velocitat d'escape. Açò és, en part, un resultat de la gran massa d'àtoms de carbono en relació en els àtoms d'hidrogen. Els motors d'hidrocarburs també són típicament rics en combustible, que produïx una miqueta de CO en lloc de CO2 com a conseqüència de la combustió incompleta, encara que açò no és exclusiu dels motors d'hidrocarburs, els motors d'hidrogen també són típicament rics en combustible per al millor rendiment general. Alguns motors russos funcionen en el seu turbobomba ric en oxigen pre-cremadors, pero la cámara principal seguix sent rica en combustible. En total, els motors de querosén generen un Isp en el ranc de 270 a 360 segons, mentres que els motors d'hidrogen alcancen de 370 a 465 segons.

Durant l'apagat del motor, el fluix de combustible va a zero ràpidament, mentres que el motor està encara molt calent. El combustible residual i atrapat pugues polimerizar o inclús carbonizar en punts calents o en components calents. Inclús sense els punts calents, els combustibles pesats poden crear un residu de petròleu, com es pot vore en la gasolina, dièsel o tancs de combustible de jet que han estat en servici durant anys. Els motors d'eixides tenen cicles de vida de cicle medits en minuts o inclús segons, evitant verdaders depòsits pesats. No obstant, les eixides són molt més sensibles a un depòsit, com s'ha descrit anteriorment. Per lo tant, els sistemes de querosén generalment impliquen més desmontages i revisions, creant operacions i despeses de mà d'obra. Est és un problema tant per als motors fungibles com per als reutilisables, ya que els motors deuen ser disparats a terra vàries voltes abans del llançament. Inclús els ensajos de fluix en fret, en els que els propelentes no s'inflamen, poden deixar residus.

En el costat de dalt, per baix d'una pressió de la cambra d'aproximadament 1000 Psi (6,9 MPa), el querosén pot produir depòsits de suja en l'interior de la filtre i el revestiment de la cambra. Açò actua com una capa aïllant significativa, i pot reduir el fluix de calor en la paret per aproximadament un factor de dos. No obstant, la majoria dels motors d'hidrocarburs moderns superen esta pressió, per lo que no és un efecte significatiu per a la majoria dels motors.

Recents motors d'hidrocarburs pesats han modificat els components i els nous cicles d'operació, en els intents de millorar la gestió de combustible sobrer, conseguir un temps de reutilisació més gradual, o abdós. Açò deixa encara el problema dels residus de petròleu no disociados. Atres motors nous han tractat d'evitar completament el problema, canviant a hidrocarburs llaugers com metà o gas propà. Abdós són volàtils, per lo que els residus del motor simplement s'evaporen. Si és necessari, es poden passar dissolvents o atres purgantes a través del motor per a terminar la dispersió. La columna vertebral de carbono de cadena curta del propà (una molècula C3) és molt difícil de trencar; Metà, en un sol àtom de carbono (C1), tècnicament no és una cadena en absolut. Els productes de descomposició d'abdós molècules són també gasos, en menys problemes per la separació de fases, i molt manco provabilitat de polimerisació i deposición. No obstant, el metà (i en menor medida el propà) reintroduce els inconvenients de maneig que varen provocar kerosenos en primer lloc.

La baixa pressió de vapor dels queroséns dona seguritat a les tripulacions de terra. No obstant, en vol, el tanc de querosén necessita un sistema de presurisació per separat per a reemplaçar el volum de combustible mentres es drena. Generalment, est és un tanc separat de gas inerte líquit o d'alta pressió, tal com nitrogen o heli. Açò crea un cost i un pes adicionals. Els propelentes criogènics o volàtils generalment no necessiten un presurizador separat; En el seu lloc, alguns propulsors s'expandixen (a sovint en calor del motor) en gas de baixa densitat, i es dirigixen de regrés al seu tanc. Uns pocs dissenys de propulsors altament volàtils ni tan sols necessiten el bucle de gas; Part del líquit es vaporiza automàticament per a omplir el seu propi recipient. Algunes eixides usen gas d'un generador de gas para presurizar el tanc de combustible; Generalment, açò és escape d'una turbobomba. Encara que açò aforra el pes d'un sistema de gas separat, el bucle ara té que manejar un gas calent i reactiu en lloc d'un aire fret i inerte.

Independentment de les restriccions químiques, RP-1 té restriccions de suministrament, pel tamany molt chicotet de l'indústria de llançament de vehículs front a atres consumidors de petròleu. Encara que el preu del material d'un hidrocarbur altament refinat és encara menor que el de molts atres propulsors d'eixides, el número de proveïdors RP-1 és llimitat. Uns pocs motors han intentat utilisar més productes estàndar de petròleu de distribució àmplia, com el combustible per a avions o inclús el dièsel. Per mig de l'us de métodos alternatius o suplementaris de refredat del motor, alguns poden tolerar les formulació no òptimes.

Qualsevol combustible hidrocarbur en cremar-se produïx més contaminació de l'aire que l'hidrogen. La combustió d'hidrocarburs produïx diòxit de carbono (CO2), monòxit de carbono (CO), emissions d'hidrocarburs (HC) i òxits de nitrogen (NOx), mentres que l'hidrogen (H2) reacciona en l'oxigen (O2) per a produir només aigua (H2O) i algun H2 sense reaccionar.