Verbranding vaste raketbrandstof beter beheersbaar na STW-onderzoek
maandag 26 januari 2009
HNF is een krachtige, veelbelovende component van raketbrandstof, die
echter als nadeel heeft dat hij niet gelijkmatig genoeg verbrandt.
STW-onderzoekster Otilia Dragomir heeft bestudeerd hoe deze brandstof
beter beheersbaar te maken. Een oplossing kan zijn de brandstof te
mengen met een materiaal dat de verbranding gelijkmatiger laat
verlopen. Dragomir vond een veelbelovende verbrandingsregelaar en een
principe dat de werking verklaart. Zij promoveert op 26 januari 2009
op haar onderzoek bij de Technische Universiteit Delft.
Projectdeelnemer TNO werkt aan technieken om de verbrandingsregelaar
effectief in een raketstuwstof te kunnen gebruiken.
HNF brandt snel, levert een grote stuwkracht en is daarom in vaste
vorm als component van raketbrandstof kosten- en gewichtbesparend. Dat
maakt hem voor de commerciële ruimtevaart een veelbelovende stof. Een
ernstig probleem is dat de afbrandsnelheid van HNF te fel variëert
met de druk in de verbrandingskamer van de raket. Dit kan tegengegaan
worden met zogenoemde burning rate modifiers (BRM). De zoektocht naar
een goede BRM is moeilijk omdat hun werking slecht begrepen is. Otilia
Dragomir bracht in kaart hoe HNF brandt, zonder en met BRM, door
gedetailleerde metingen te verrichten op laboratoriumschaal. Onder
andere werd met laserbundels de temperatuur in de HNF-vlam zeer
nauwkeurig gemeten. Ze vond een veelbelovende BRM en een principe dat
de werking verklaart.
Het onderzoek van Dragomir liep parallel aan een groter onderzoek naar
de toepassing van HNF als vaste raketbrandstof voor commerciële
ruimtevaart. HNF is krachtig genoeg om bijvoorbeeld voor de Europese
raket Ariane 5 per vlucht meer vracht de ruimte in te transporteren,
waardoor lanceringen goedkoper kunnen worden.
Projectdeelnemer TNO werkte aan een coatingtechniek om de door
Dragomirs onderzoek als veelbelovend geïdentificeerde BRMâs effectief
in een raketstuwstof te kunnen gebruiken. De stuwstof bestaat uit een
brandbaar polymeer materiaal met daarin ingebed zowel HNF-deeltjes als
met coating bedekte BRM-deeltjes. De uiteindelijke vaste brandstof is
gemakkelijk in een raket aan te brengen en werkt in proeven krachtig
en efficiënt. Verder onderzoek is nodig voor een op grote schaal
bruikbare HNF-stuwstof beschikbaar komt.
Promotie: 26 januari 2009, TUD, Faculteit Technische
Natuurwetenschappen, Multi-Scale Physics, Reactive Flows and
Explosions, DELFT
Meer informatie: Otilia Dragomir, MSc, otilia.dragomir@dlr.de
Promotor: Prof.dr. D.J.E.M. Roekaerts, (015) 278 24 81,
d.j.e.m.roekaerts@tudelft.nl
Een brandend blokje HNF, geplaatst op een sokkel. Op basis van de
weerkaatsing van laserlicht meten de onderzoekers de snelheid van de
geproduceerde verbrandingsgassen. De burning rate modifier (BRM) is
van invloed in het uiterst dunne gebied tussen de bovenkant van het
blokje en de onderkant van de vlam. De opname is een still uit een
video.
Technologie Stichting STW