Od razu mówię że nie będzie tu żadnych składów paliw ani nic podobnego. Po prostu: odrobina teorii z tego zakresu. Odrobina czyli w tym przypadku- całkiem sporo bo temat obszerny jak Atlantyk :)

Na wstepie podział paliw rakietowych.

1. Ciekłe i stałe. Nas interesują tylko stałe bo takie stosujemy w amatorskich SR. Są jeszcze hybrydowe tzn stałe paliwo, ciekły utleniacz ale te nas raczej nie interesują. Na ciekłych paliwach lataja promy kosmiczne :D Konkretnie na wodorze i tlenie. Oczywiście nie mówię o silnikach startowych na paliwo stałe.

2. Jednorodne i niejednorodne. Niejednorodne czyli wszelakie mieszaniny: karmelka, Rcandy itp. Generalnie większość paliw amatorskich. Z jednorodnych mogę przytoczyć nitrocelulozę i kordyt...

Paliwo rakietowe... Jego funkcja jest bardzo prosta: podczas spalania wytworzyć dużo gazów. Gazy te przez dysze zostaja przyspieszone i ukierunkowane w tył i na zasadzie III zasady dynamiki Newtona (Każdej akcji towarzyszy reakcja równa co do wartości i przeciwnie skierowana(po krótce)) Od razu nasuwa to wniosek że im wieksza prędkość nadamy gazom tym lepsze osiągi będzie miał nasz silnik.

Podstawową wartoscia charakteryzującą paliwo rakietowe jest impuls własciwy. Iw jest ilorazem impulsu całkowitego przez masę paliw Iw=Ic/m. Mówiąc po prostu jest to ilość niutonosekund Ns możliwa do otrzymania podczas spalenia 1kg paliwa. Można się tez spotkac z czymś takim jak Isp wyrażanym w sekundach. Jest to troszke inny wskaźnik ale obrazuje nam to samo: Przez ile sekund można utrzymac ciąg 1kg spalając 1kg paliwa. Co zrozumiałe, w poprzednim wzorze mielismy niutony, tu mamy kilgramy wiec wzór łączący oba wzory wyglada nastepująco: Iw=Isp x 9,81 bo 1kg=9,81N

Paliwo... aby silnik pracował prawidłowo musi wewnatrz komory spalanie panowac okreslone cisnienie regulowane zaciskiem, odpowiednim dla każdego paliwa. Teraz wyobrażmy sobie sytuację że ziarno pęka... gorące gazy wciskają sie w szczelinę zapalając powierzchnie. Powoduje to wzrost zacisku, w konsekwencji ciśnienia. Wzrost ciśnienia powoduje wzrost predkosci spalania a to w konsekwencji do wzrostu ciśnienia i tak... Az dojdzie do eksplizji naszego silnika. Właśnie w tym celu do paliw dodaje sie lepiszcza. Nadają one mechaniczną wytrzymałość ziarnu oraz niejednokrotnie reguluja niektóre własciwosci.

Wykładnik ekponentu... Oznacza w jakim stopniu predkość spalania paliwa zmienia sie w funcji cisnienia: R=R₀ + a p ⁿ Im wyzszy jest wykładnik tym nasze paliwo bardziej przyspiesza pod wpływem wzrostu ciśnienia. Paliwa na NH4NO3 czyli azotanie(V) amnu maja zasadniczo bardzo niski wykładik, co innego paliwa na KClO4 czyli nadchloranie potasu. Te wykładik mają całkiem spory i silniki na nich wymagają juz sporego doswiadczenia.

Wymagania stawiane paliwom rakietowym. Dobre amatorskie paliwo rakietowe... Przede wszystkim musi byc bezpieczne czyli niski wykładnik. Dobrze było by aby pracowało przy niskich cisnieniach i spalało sie wzglednie powoli. Duży impuls jak najbardziej mile widziany. Dym podczas spalania ułatwia obserwacje lotu rakiety... Płomień wylotowy i piekny szum podczas spalania podnosi nam widowiskowość startu... Do tego niehigrskopijne i trwałe :) Niestety takiego paliwa nie ma. Kazde ma jakies wady i zalety. Nijednokrotnie paliwa z duzym impulsem mają spory wykładnik i brak dymu, paliwa tanie i proste w przygotowaniu sa higroskopijne a z kolei inne bez tych wad są bardzo drogie. Generalnie DOBRE paliwa rakietowe sa drogie: nadchloran amonu lubi sobie kosztowac i to całkiem sporo, generalnie ponad 100zł/kg :/. Pan PINOT na swojej stronie prezentuje kilka bardzo ciekawych paliwa na NH4NO3 o całkiem dobrych własciwościach i dość tanich ale z kolei bez dymu :/ Co wymusza uzycie smugaczy. Istnieją tez paliwa które w przypadku CATO gasną w powietrzu gdyż po prostu palą się tylko w wysokich ciśnieniach :) ale to już wyższa szkoła jazdy.

Jak zminimalizowac ryzyko wypadku? Rozumiem przez to jak uniknąć CATO. Po pierwsze stosowac odpowiednie ziarna, typ BATES jest bardzo dobrym ziarnem pozwalającym na utrzymanie niemal płaskiego wykresu funkcji Kn_(t) czyli zacisku w czasie. Po drugie uważać na zacisk. Wiekszość paliw HP śmiga na sporych zaciskach zwykle ponad 250 lub wiecej dochodząc do ponad 400. Wymusza to stosowanie na prawde dobrych korpusów. Nie można zmniejszyć zacisku bo spowoduje to nieprawidłową pracą silnika, ciufaniem i kichaniem. Pozostaje nam stosować korpusy z laminatów szklano-zywicznych z izolacją od środka lub z rur PCV, HDPE itp. papierowe korpusy w przypadku takich paliw raczej się nie sprawdzają, wyjatkiem jest SR Struś pana Arkadiusza, jest to chyba jedyny silnik na HP w papierowej obudowie... Jest jeszcze SR Ksardzik ale to jest miniaturowy silnik. Warto pamiętać aby dyszę mocowac słabiej niż zatyczkę, w razie skoku ciśnienia wyrwie nam ją nie niszcząc modelu. Absolutnie NIE STOSOWAĆ korpusów z metalu. Doświadczeni modelarze stosują takie ale zasadniczo tylko do testów statycznych.

Zalecenia do produkcji paliw rakietowych.
Składniki muszą być bardzo dokładnie wysuszone i w takim rozdrobnieniu jak podaje przepis. Zbyt słabe rozdrobnienie powoduje wolnym spalaniem natomiast zbyt wysokie powoduje za duża predkośc spalania dodatkowo podnoszac wykładnik. Mieszanie nalezy przeprowadzić bardzo dokładnie, warto dodac odrobinę wegla drzewnego zmielonego na pyłek. Pomaga on ocenić stopień wymieszania składników oraz przeciwdziała zbrylaniu. Jeżeli nia mamy pożądnego mieszalnika dobre rezultaty daje mieszanie w wiadereczkach po serku z TESCO :D Pakujemy po prostu porcje paliwa do wiadereczka, zamykamy i wstrzasamy przez kilka minut. W przypadku higroskopijnych paliw spożadzamy mały pochłaniacz wilgoci. Potrzebujemy do tego pudełeczko z kliszy fotograficznej i najlepiej P₂O₅ granulowany. Zdając sobie sprawę że jest to dla wiekszości ludzi niedostepne zastapic go możemy: Granulowanym NaOH, NH4NO3, NaNO3, żelem krzemionkowym. Tak więc Pudełeczko dziurwimy szpilką gęsto, dziurka co 5mm około. Wsypujemy daną substancję i zatykamy pudełeczko wieczkiem. Skłądniki paliwa wsypujemy do wiadereczka i wżucamy nasz pochłaniacz wilgoci. NO i mieszamy.

Szybkość spalania mieszaniny jaką jest paliwo zależy między innymi od składu, temperatury, ciśnienia, stopnia rozdrobnienia składników, dokładności wymieszania, szybkosci przepływu gazów wgłąb ziarna itp. Ze względu na szybkość spalania paliwa możemy podzielić na 2 grupy:

Paliwa o szybkości spalania 0,25-0,4 cm/s które sa stosowane do startu wspomaganego, odpalania silników turboodrzutowych czy do rozruchu własciwego paliwa rakietowego w silnikach.

Paliwa o szybkości spalania 0,4cm/s do kilku cm/s stosowane do własciwego napedu rakietowego. Bardzo często oba typy paliw różnią się jedynie dodatkami tzn obecnoscią lub brakiem katalizatora lub stabilizatora spalania które zwykle radykalnie zmieniają szybkość spalania paliwa.

Artykuł bedzie stopniowo uzupełniany o nowe informacje.

Pozdrawiam Jacek R.

Bibliografia:

"Tablice chemiczne" wyd. Adamantan
Strona Pana PINOTa http://pinot.webpark.pl/
"Podstawy pirotechniki" A. Szydłowski wyd. MON
wikipedia art. http://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_rakietowy
"Stałe paliwa rakietowe" Krzysztof Krowicki, Michał Syczewski Wyd. MON