Valutazione sperimentale dell'efficienza di combustione di polveri metalliche in diverse atmosfere ossidanti

The spaceship systems need an engine that provide the thrust required for flight. Nowadays classic configurations use two separated tank, one for fuel and the other one for oxidizer with a weight that reach the 95% of the spaceship. Many studies have been developed about the construction of engine that exploit the resources on the planet where the spaceship is situated. In this case there is a gain in terms of weight, a consequent decreasing of cost and a major possibility of success. This thesis has the porpous to investigate the potential of combustion of metal powders in different oxidizer. We analyze fine powder (40 micron) of magnesium and magnesium hydride, inseminated in flow of air and carbon dioxide ( the most popular gas on Mars and Venus). The porpous of this work is the creation of a sperimental set-up. The testing ground must provide the combustion of the metal powder and then the collection of the combustion products. In a second time the combustion products will be analyzed with clorydric acid for the calculation of the metal powder unburned, an index of the efficiency of the set-up. Moreover will be presented some numerical calculations and theoretical research that compare a rocket and a ramjet system that use the same fuel and oxidant employed in the experimental test, as indicated by Goroshin

Un velivolo spaziale necessita di un sistema propulsivo che realizzi la spinta necessaria al volo. Ad oggi le configurazioni classiche prevedono serbatoi contenenti sia ossidante sia combustibile, con valori di massa che raggiungono il 95% sul totale del veicolo spaziale. Di recente, sono stati effettuati numerosi studi che si occupano di realizzare motori che sfruttino le risorse presenti sui corpi celesti in cui si trova il sistema, in modo tale da avere un guadagno in termini di peso, conseguente diminuzione dei costi e maggior fattibilità di missione. Il presente lavoro di tesi si inserisce in questa indagine con lo scopo di investigare le potenzialità della combustione di polveri metalliche in diverse atmosfere ossidanti. Tra i combustibili si annoverano polveri metalliche molto fini (40 micron) di magnesio e idruro di magnesio disperse in flussi di aria e diossido di carbonio, gas presente in elevata percentuale su pianeti quali Venere e Marte. L'obiettivo è la realizzazione di una linea sperimentale che consenta di ottenere la combustione delle sopracitate polveri, al fine di raccogliere dati utili allo sviluppo di un motore che sfrutti il vantaggio derivante dalle risorse in situ. Inoltre sono stati effettuati calcoli numerici e indagini teoriche per confrontare un sistema a razzo e uno statoreattore che impieghi i combustibili e gli ossidanti utilizzati nelle prove sperimentali, seguendo il procedimento illustrato da Goroshin