Per finire: da quello che ne so io, l'idrazina è il principale combustibile usato su razzi e sonde, in quanto si tratta di miscela ad altissimo contenuto di idrogeno. Non pensiamo quindi che un tale propellente abbia un rendimento come quello della benzina verde. Infatti basta pochissima idrazina per avere un enome spinta.
Compound Chemical Formula Molecular Weight Density Melting Point Boiling Point Liquid Oxygen O2 32.00 1.14 g/ml -218.8oC -183.0oC Liquid Fluorine F2 38.00 1.50 g/ml -219.6oC -188.1oC Hydrogen Peroxide H2O2 34.02 1.44 g/ml -0.4oC 150.2oC Nitrogen Tetroxide N2O4 92.01 1.45 g/ml -9.3oC 21.15oC Nitric Acid HNO3 63.01 1.55 g/ml -41.6oC 83oC Liquid Hydrogen H2 2.016 0.071 g/ml -259.3oC -252.9oC Liquid Methane CH4 16.04 0.423 g/ml -182.5oC -161.6oC Dodecane (Kerosene) C12H26 170.34 0.749 g/ml -9.6oC 216.3oC Ethyl Alcohol C2H5OH 46.07 0.789 g/ml -114.1oC 78.2oC Hydrazine N2H4 32.05 1.004 g/ml 1.4oC 113.5oC Methyl Hydrazine CH3NHNH2 46.07 0.866 g/ml -52.4oC 87.5oC Dimethyl Hydrazine (CH3)2NNH2 60.10 0.791 g/ml -58oC 63.9oC NOTES: Chemically, kerosene is a mixture of hydrocarbons; the chemical composition depends on its source, but it usually consists of about ten different hydrocarbons, each containing from 10 to 16 carbon atoms per molecule; the constituents include n-dodecane, alkyl benzenes, and naphthalene and its derivatives. Nitrogen tetroxide and nitric acid are hypergolic with hydrazine, MMH and UDMH. Oxygen is not hypergolic with any commonly used fuel.
LIQUID ROCKET PROPELLANT PERFORMANCE
Combustion chamber pressure, Pc = 50 atm ...... Nozzle exit pressure, Pe = 1 atm Oxidizer Fuel Hypergolic Mixture Ratio Specific Impulse (s, sea level) Density Impulse (kg-s/l, S.L.) Liquid Oxygen Liquid Hydrogen No 5.00 370 120 Liquid Methane No 2.71 291 228 Ethanol + 25% water No 1.28 261 256 Kerosene No 2.26 281 285 Hydrazine No 0.73 295 312 MMH No 1.14 291 289 UDMH No 1.37 289 278 50-50 No 1.05 291 291 Red-Fuming Nitric Acid (14% NTO) Kerosene No 4.37 249 325 Hydrazine Yes 1.28 264 327 MMH Yes 2.10 261 319 UDMH Yes 2.57 258 311 50-50 Yes 1.98 258 315 Nitrogen Tetroxide Kerosene No 3.50 259 321 Hydrazine Yes 1.05 278 331 MMH Yes 1.71 272 316 UDMH Yes 2.07 269 307 50-50 Yes 1.56 273 316 Hydrogen Peroxide (85% cencentration) Kerosene No 7.78 251 315 Hydrazine Yes 2.12 262 319 Liquid Fluorine Hydrazine Yes 1.82 329 420 NOTES: Specific impulses are theoretical maximum assuming 100% efficiency; actual performance will be less. All mixture ratios are optimum for the operating pressures indicated, unless noted otherwise. LOX/LH2 mixture ratio is a typical practical value; optimum occurs at about 3.3.
Citazione:
HYDRAZINE CASRN: 302-01-2 For other data, click on the Table of Contents Heat of Combustion: -8345 BTU/LB = -4636 CAL/G = -194.1X10+5 J/KG [U.S. Coast Guard, Department of Transportation. CHRIS - Hazardous Chemical Data. Volume II. Washington, D.C.: U.S. Government Printing Office, 1984-5., p. ]
Citazione:
KEROSENE CASRN: 8008-20-6 For other data, click on the Table of Contents Heat of Combustion: -18,540 Btu/lb = -10,300 cal/g = -431.24X10+5 J/kg [U.S. Coast Guard, Department of Transportation. CHRIS - Hazardous Chemical Data. Volume II. Washington, D.C.: U.S. Government Printing Office, 1984-5., p. ]
Heat of combustion, specifici e density impulse ... tutti dello stesso ordine di grandezza..
Se usano l'idrazina non è perchè può dare tantissima energia in più rispetto al kerosene o alla benzina.
I motivi sono altri, oltre al semplice fatto di poter essere usata come monopropellente:
Citazione:
I COMBUSTIBILI
Ai comburenti ora esaminati, possono associarsi numerosi combustibili di cui la chimica organica fornisce d'altra parte una riserva infinita. Se si cercano le alte prestazioni, vale a dire velocità di eiezione le più grandi possibili, una osservazione s'impone: i miscugli gassosi che danno una forte eiezione sono evidentemente quelli il cui volume specifico è molto grande, vale a dire quelli a debole forza molecolare. I composti della chimica organica particolarmente interessanti saranno dunque, in generale, quelli relativamente ricchi di idrogeno, ben s'intende a parità di temperatura di combustione. Effettivamente l'idrogeno puro conduce a consumi specifici molto bassi, ma il suo interesse è discusso in ragione della sua bassa densità e pertanto del volume necessario al suo immagazzinamento a bordo. Altri portatori d'idrogeno anche interessanti sono: l’idrazina pura N2H4, ed un suo derivato, attualmente molto in voga, la dimetilidrazina N2H2 (CH3)2. In pratica, però, si utilizza sopratutto, in associazione con l'ossigeno liquido o l'acqua ossigenata, il Kerosene o altre frazioni della distillazione del petrolio, così come i primi alcoli della serie grassa, anche perchè questi prodotti hanno un costo di produzíone meno elevato, perchè dispongono alla base di grandi installazioni industriali di produzione. L'impiego del Kerosene con l'acido nitrico è anche favorevolmente considerato, purchè si faccia avvenire l'accensione iniziale del razzo con un combustibile ipergolico. Questa soluzione ha evidentemente, in rapporto al miscuglio acqua ossigenata Kerosene, l’inconveniente di necessitare di un piccolo impianto a parte per il prodotto ipergolico, ma, per contro, è particolarmente interessante dal punto di vista sicurezza di funzionamento e manipolazione. Allo stato attuale delle cose, i combustibili che sembrano riunire i migliori compromessi fra i differenti criteri clie sono stati esposti, sono la dimetilidrazina, la trietilamina (pura o in miscuglio), l'alcool furfarilico e il Kerosene.
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