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HTTP-3A計畫 推力方向控制引擎

2019/01/07閱讀時間約 2 分鐘
H2O2/Plastics 混合式火箭引擎觸媒床第1次測試,測試8秒。
這是HTTP-3A計劃中預計要使用於推力方向控制的雙氧水混合式引擎前期測試。
大家是否還記得以前小學的科學實驗,利用雙氧水+豬肝(或者紅蘿蔔)產生氧氣。也就是說,雙氧水是可以拿來作為氧化劑的。最經典的例子就是第二次世界大戰,德國的V2火箭就是使用雙氧水+酒精的液態引擎系統。
雙氧水混合式火箭引擎的運作原理,在於雙氧水通過觸媒反應後可產生高溫的氧氣與水蒸氣。
2 H2O2 -> 2 H2O + O2
隨著雙氧水濃度不同,反應產生的氧氣比例也會不同。而氧氣便能作為混合式引擎的氧化劑。當高溫的氧氣與水蒸氣注入於燃燒室中後,燃料會因為高溫分解成氣態燃料並與氧氣混合產生燃燒反應。最後燃燒反應產生的高溫與高壓氣體從噴嘴排出產生推力。比起HTTP-3A上另一種使用N2O的引擎系統,雙氧水在常溫常壓下為液態,其特性與水相當接近,且密度為1.4,比一般氧化劑更節省儲存空間。這樣的優點使得不管是保存、輸送、流量與推力控制都比N2O要容易的多。
而雙氧水通過觸媒床產生的高溫反應也讓火箭引擎可以有自動點火的效果。同時在將來較大火箭系統時,可利用此特性產生動力來推動渦輪pump。這樣可更有效傳輸液態氧化劑,不需要大型且重量不輕的壓力源與儲存推進劑用的高壓桶系統,達到大量減輕火箭重量的目的。不過當然也是有缺點,由於無法像N2O可以藉由本身的蒸氣壓自己把自己推出去,引擎的系統設計上會比N2O引擎還要複雜。
在進行雙氧水引擎正式的點火測試之前,為了確認引擎觸媒床的反應狀況,就有必要進行獨立的引擎觸媒床測試。只要確認沒問題,後續在觸媒床噴氣的出口處與含有燃料的燃燒室組合那就是混合式引擎囉~
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