October 1st, 2013 
admin 
Conceptul OTRAG – Sursa: Wikimedia.org
Se zice ca solutiile simple sint si cele mai bune.
Eterna speranta a tehnologiei lansatoarelor spatiale, rachetele hibride se lovesc de dificultati serioase in momentul in care se cere scalarea lor pana la dimensiuni care sa permita lansari (sub)orbitale cu sarcini utilizabile in practica.
Putinele reusite de genul SpaceShipOne readuc in atentie tehnologia dar si subliniaza problemele pe care le intampina rachetele hibride cu lansare de la sol.
Poate cea mai veche solutie la problema tractiunii scazute a motoarelor racheta a fost sa se asambleze un manunchi de astfel de motoare, avantajul evident fiind cresterea tractiunii totale iar dezavantajele fiind controlul mai dificil si greutatea crescuta. In cele mai multe proiecte, motoarele impart aceleasi rezervoare de combustibil, in ideea de a tine totusi greutatea sub control insa dusa la extrem ideea poate lua forma unui manunchi de motoare, fiecare cu propriile rezervoare de combustibil.
Simplificarea constructiei ar duce la un cost mai scazut al lansatorului insa atrage o crestere a greutatii iar problema controlului variatiei de tractiune intre motoarele aprinse in acelasi timp se mentine insa nu e de nerezolvat tehnic.
Cel mai faimos exemplu al unui asemenea lansator a fost OTRAG, o racheta propulsata cu combustibil lichid compusa dintr-un manunchi de elemente identice, fiecare incorporand rezervoarele si motorul racheta. Proiectul s-a desfasurat in ultima parte a anilor ’70 si a fost anulat la presiuni politice la inceputul anilor ’80. Desi nu a fost construit nici un lansator orbital, in scurta perioada de timp cat s-a aflat in teste OTRAG a demonstrat totusi fezabilitatea conceptului.
Se pare ca ideea nu a murit si o mica echipa din California incearca sa o aplice in cazul propulsiei hibride.
Planurile Whittinghill Aerospace prevad folosirea a 7 module identice, de aproximativ 9m lungime si cu un diametru de 61cm, fiecare avand cate un rezervor pentru oxidul de azot lichid si o camera de ardere incarcata cu combustibil solid pe baza de cauciuc. Treapta finala ar asigura viteza necesara plasarii pe obita a unei mici incarcaturi utile. Eforturile echipei se concentreaza acum pe rezolvarea problemei greutatii.
Sursa: Whittinghill Aerospace via moonandback.com
Desi nu au fost facute publice prea multe detalii tehnice, se pare ca proiectul a convins NASA sa ofere suport finaciar proiectului si sa includa Whittinghill Aerospace alaturi de alte 6 firme in cadrul Flight Opportunities Program. Programul ofera participantilor contracte pe o perioada de 2 ani pentru dezvoltarea lansatoarelor si asigura finantarea in limita a USD10mil, impartiti intre participanti.
Obiectivul Whittinghill Aerospace este sa lansaze un satelit de 22,7kg la un pret maxim de USD2mil.
Daca se va dovedi un succes, solutia Whittinghill ar putea fi o varianta ieftina si accesibila si pentru alte echipe ce studiaza problema rachetelor hibride cu putine resurse financiare.
Posted in 
Nu inteleg un lucru … Nimeni nu incearca macar la prima treapta marirea tractiunii macar prin mixarea aerului atmosferic cu jetul fierbinte al motorului racheta. Teoretic, un vector orbital transatmosferic ar trebui sa traverseze peste 90% din atmosfera in maxim 40 de secunde, daca este lansat vertical. Virgin Galactic pare sa demonstreze ca un vector cu decolare verticala nu este chiar cea mai buna solutie.
Un MRCH este o solutie ieftina de motor, dar macar la prima treapta ar putea deveni si foarte eficient daca foloseste aerul pentru imbunatatirea tractiunii. Evident ca o lansare oblica sau chiar orizontala ar putea mentine mai mult de 40 de secunde prima treapta in zona atmosferica (cca. 35 km altitudine). Evident ca asta inseamna perfectionarea propulsoarelor “ramrocket” sau “air augmented rocket”. Pentru lansatoare usoare si medii cu incarcatura cargo, o solutie de compromis pentru desprindere ar fi folosirea catapultei EM care poate imprima in cateva secunde viteza necesara pentru amorsarea functionarii statoreactorului si astfel se poate renunta la boostere de desprindere.
Evident ca un motor “ramrocket” cu combustibil hibrid implica existenta oxidantului in stare solida si a combustibilului in stare lichida, dar acest lucru nu ar trebui sa fie o problema cu adevarat pentru ca in final se poate alege o reteta prin care sa se poata genera hidrogen care sa se poata autoaprinde in camera de combustie a statoreactorului.
Sa nu uitam experientele militare ale statoreactoarelor supersonice care echipeaza vectori specifici.
A doua si eventual a treia treapta ar putea foarte bine sa aiba simple MRCH pentru propulsare.
Cred ca se tot incearca asta cu RBCC (rocket based combined cycle) pentru lansatoarele reutilizabile dar complicatia asta nu cred ca renteaza la un lansator de unica folosinta. Ar fi mult mai simpla o solutie clasica statoreactor + acceleratoare cu combustibil solid. A fost folosita chiar si la rachete AA de altitudine mare (SA-4, Talos) dar probabil ar pierde din eficienta peste 30km, de unde ar trebui aprinse motoarele racheta.
Din cate stiu, statoreactorul are nevoie de Mach2+ pentru a se aprinde si cred ca e destul de dificil sa faci asta cu o catapulta EM, mai ales cand ai la indemana solutia boosterelor clasice.
De ce ramrocket-ul hibrid are avea neaparat nevoie de oxidant in stare solida?
Combustibil lichid si oxidant solid pentru a putea controla generarea de hidrogen din combustibilul in exces pentru amorsarea combustiei in statoreactor. De asemeni este posibila folosirea combustibilului lichid si pentru o a doua combustie (post-combustie se poate spune …). Evident ca putem vorbi si de o solutie cu generator de gaz cu combustibil integral lichid (MRCL in loc de MRCH). Ma intreb cum ar funtiona o combinatie de N2O4 cu C(n)H(2n+1)OH in speta un amestec de C2H5OH + C3H7OH + C4H9OH sau oricare din aceste substante in stare cat mai pura. Apropo de oxidantul solid eu as fi folosit NH4NO3 pentru a pastra caracterul MRCH al generatorului de gaz.
Probabil ca un combustibil in stare solida capabil sa genereze H2 ar fi doar parafina, dar e clar ca acest lucru s-ar face micsorand debitul de oxidant si automat debitul de gaze. In cazul unui generator de gaz cu combustibil lichid si oxidant solid prin marirea debitului de combustibil se mareste cantitatea de H2 generat (si de CO – sa nu uitam …) care poate fi arsa in statoreactor fara a diminua prea mult impulsul generatorului de gaz.
Se pare exista probleme tehnice in ceea ce priveste producerea de oxidant solid: “The inverse-hybrid motor, even being a subject of some studies is not a solution: industrial manufacturing of an oxidizer solid grain is not feasible with current technologies.” (Sursa)
Ref. la statoreactor poti avea combustibilul in oricare din cele trei faze: solid, lichid sau gaz (dintr-un generator). Dar tot trebuie adus la viteza de lucru. Fie folosesti solutia integrata de care vorbeai mai jos “augmented rocket” mai complexa/scumpa pentru un lansator reutilizabil fie niste boostere detasabile mai simple/ieftine pentru un lansator nerecuperabil.