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PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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[43] Pastrone, D., Saretto, S.R., “An improved acoustic analysis of a subscale rocket motor”, AIAA paper 03-4627, Jul. 2003
[44] Casalino, L., Pastrone, D., “Oxidizer control and optimal design of hybrid rockets for small satellites”, Journal of Propulsion and Power, Vol. 21, No. 2, 2005, pp. 230-238
Parole Chiave
ENDOREATTORE IBRIDO; POLVERI NANOMETRICHE; PEROSSIDO D'IDROGENO; CATALIZZATORI MONOLITICI PER PEROSSIDO D'IDROGENO; SISTEMA DI MISURA AD ULTRASUONI; INSTABILITÀ DI COMBUSTIONE; VELOCITÀ DI REGRESSIONE; INIETTORI

Termochimica e fluidodinamica di endoreattori a propellenti ibridi di tipo avanzato

Università degli Studi di Napoli "Federico II"
Abstract
La natura inerte dei propellenti, la sicurezza intrinseca dovuta alla inesistenza di rischi di esplosione, il basso impatto ambientale, la possibilità di controllare la spinta, di innescare e interrompere ripetutamente la combustione, la semplicità del sistema, rispetto ad un sistema a propellenti liquidi ai quali si può paragonare in termini di prestazioni, sono tutte caratteristiche che rendono un endoreattore a propellenti ibridi interessante per molteplici tipologie di missioni dai lanciatori di grandi dimensioni al controllo di assetto di micro satelliti.
Nonostante tali vantaggi, alcuni inconvenienti quali la variazione nel tempo del rapporto di miscelamento e, conseguentemente, delle prestazioni, le instabilità talvolta riscontrate e soprattutto la bassa velocità di regressione costituiscono indubbiamente un ostacolo per lo sviluppo della propulsione ibrida. La bassa velocità di regressione, in particolare, comporta che, per erogare spinta elevata, è necessaria una grande superficie esposta alla combustione e, dunque, grandi volumi. Inoltre la balistica interna è molto complessa e difficilmente modellabile, dipendendo la velocità di regressione da molteplici parametri geometrici e termofluidodinamici.
Queste semplici considerazioni, probabilmente, hanno troppo spesso scoraggiato i ricercatori a proseguire nei loro studi. Ciò nonostante, l' attuale politica di un accesso allo spazio sicuro ed economico ed alcuni recenti successi ottenuti negli USA, hanno >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Annamaria RUSSO Università degli Studi di NAPOLI "Federico II"
Obiettivo del Programma di Ricerca
Il primo lavoro su un endoreattore a propellenti ibridi risale al 1930. Benché, dunque, il concetto di un propulsore in cui i propellenti siano conservati in stati fisici diversi sia ben noto, a tutt'oggi, per vicende alterne, gli ibridi non hanno trovato un vasto sviluppo ed un impiego diffuso.
In linea generale è da ritenere che i motori a propellenti ibridi combinino gli aspetti di sicurezza e versatilità dei razzi a propellenti liquidi, quali la regolazione della spinta, lo spegnimento e la successiva accensione e, nel contempo, la semplicità ed i vantaggi dei propellenti solidi.
A vantaggio dei propulsori a ibridi [1,2] sono certamente da considerare: la natura inerte dei propellenti rispetto a quelli solidi, che ne rende particolarmente agevole la preparazione, il trasporto e la conservazione; la inesistenza di rischi di esplosione, dovuta al fatto che la pressione in camera di combustione dipende essenzialmente dalla portata di massa dell'ossidante e non dalla superficie del propellente esposta alla fiamma, come è nei propellenti solidi; il basso impatto ambientale dovuto sia alla natura dei gas esausti sia al fatto che un eventuale incidente in volo non provocherebbe nessun danno per l'ambiente in quanto, fuori dalla camera di combustione, l'ossidante si disperde nell'aria ed il combustibile solido non è in grado di reagire contrariamente a ciò che succede sia nei propellenti solidi che nei combustibili liquidi.
I sistemi ibridi sono senza dubbio >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
L'attività di ricerca sulla propulsione ibrida è stata inizialmente incentrata sull'obiettivo di acquisire l'indispensabile livello di comprensione dei fenomeni che si verificano in un combustore a ibridi: il processo di diffusione dell'ossidante liquido, opportunamente pre-vaporizzato, e dei gas derivanti dalla pirolisi del combustibile solido sottoposto al flusso termico dalla zona di combustione che avviene in fase omogenea tra i due propellenti. Ancora oggi, tuttavia, non esistono spiegazioni accertate sulla riscontrata dipendenza della velocità di regressione dalla pressione in camera di combustione per elevati flussi di massa [3,4].
Modelli analitici molto semplificati, sviluppati negli anni '60 e basati sull'ipotesi di flusso reagente su lastra piana per cui i numeri di Le e di Pr siano unitari (analogia di Reynolds) [5,6], dimostrano, in seguito alle correzioni necessarie per tenere in conto le differenze presenti nel moto in un condotto a sezione variabile nel tempo [7], una previsione qualitativamente corretta della velocità di regressione del combustibile. D'altronde, nelle applicazioni pratiche intervengono condizioni di funzionamento la cui influenza sulla velocità di regressione del combustibile e, dunque, sul comportamento globale del motore, sembra molto difficile predire con esattezza, quali un marcato effetto dell'iniezione dell'ossidante [8], delle oscillazioni di pressione in camera e della specifica configurazione geometrica del grano di >>>