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I motori ibridi (HRE) combinano un combustibile solido e un ossidante liquido o gassoso, offrendo vantaggi come la sicurezza intrinseca dovuta alla separazione dei componenti e la flessibilità operativa che permette di regolare la spinta e riavviare il motore. Tuttavia, presentano svantaggi quali un tasso di regressione del combustibile limitato, un'efficienza leggermente inferiore rispetto ai propulsori liquidi o solidi puri e una risposta transiente più lenta.
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- Le motori ibridi (HRE) si basano su una configurazione in cui un combustibile solido, come cere o polimeri plastici, brucia in presenza di un ossidante liquido o gassoso, offrendo vantaggi intrinseci di sicurezza rispetto ai propulsori liquidi o solidi grazie all'assenza di miscelazione intima tra i componenti.
- Il meccanismo fondamentale del combustore ibrido è governato da una struttura fiamma diffusiva in cui il trasferimento di calore convettivo dall'ossidante verso la superficie del combustibile causa la pirolisi endotermica e la vaporizzazione del solido, un processo regolato dal flusso massico dell'ossidante.
- Il modello empirico di Marxman descrive la velocità di regressione della superficie del combustibile come fortemente dipendente dalla potenza del flusso massico dell'ossidante, con una correzione per l'effetto "blowing" che tiene conto dell'ostacolo al trasferimento termico causato dall'aggiunta di massa alla parete.
- Le prestazioni e la stabilità della fiamma ibrida sono soggette a diversi regimi operativi, inclusi effetti termici da radiazione (cooking effect), limiti inferiori legati alla degradazione del combustibile e limiti superiori dovuti all'estinzione della fiamma per eccesso di flusso ossidante.
- Sebbene i motori ibridi offrano flessibilità operativa come la possibilità di essere spenti e riavviati tramite valvole, presentano svantaggi significativi quali un tasso di regressione del combustibile generalmente più basso rispetto ai propulsori solidi e una minore efficienza termodinamica.
- Le applicazioni degli HRE spaziano dai razzi sonde a quelli per il trasferimento orbitale e l'augmentation della spinta, sfruttando la versatilità dei materiali e i costi ridotti di produzione pur gestendo le sfide legate alla cinetica di combustione e alla geometria del grano.
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SPACE PROPULSION · 1° anno · 2° semestre · 10 CFU · IIND-01/G
The course provides specialized knowledge in space propulsion systems and related topics. Two tracks are planned in this course: the 6-credit track is dedicated to students belonging to the M.Sc. of Aeronautical Engineering and focuses on high thrust chemical propulsion. the 10-credit track is dedicated to students…