Indagine sperimentale di combustibili solidi additivati per la propulsione spaziale ibrida

The present thesis work is placed in the field of the hybrid propulsion, object in the last years of numerous studies. Particular attention is set on the utilization of different technical diagnostics for the study of combustion processes. The ballistics performances of paraffine-based fuels reinforced with thermoplastic polymers, for the enhancement of the mechanical properties, and metallic hydrides (energy additives often employed in the hybrid propulsion) will be studied. It has investigated the effect of the introduction of the oxidizer injector in the experimental line with special attention to two different types of injection. To do this, they investigated various formulations with different metal hydrides and different thermoplastic polymers. The information comes from experimental studies conducted is decisive for the characterization of the behavior of such fuels in terms of performance, quality and efficiency of combustion. Therefore, attention was given to the measurement of speed of grain fuel regression using a specifies fiber optic technical that can have a very short response times. Description is given about the experimental apparatus for the characterization of this measuring technique and procedures of manufacture. Finally, it shows the results of several experimental campaigns and conclusions of the activity it carries out, paying attention to possible developments in future acts applicable to the improvement of this technique, recently used in the context of hybrid propulsion.

Il presente lavoro di tesi si colloca nell’ambito della propulsione ibrida, oggetto negli ultimi anni di numerosi studi. In particolare, viene posta attenzione sull’utilizzo di varie tecniche diagnostiche per lo studio dei processi di combustione. Si studieranno le prestazioni balistiche di combustibili paraffinici rinforzati con polimeri termoplastici, per il miglioramento delle prestazioni meccaniche, e idruri metallici (additivi energetici spesso impiegati nella propulsione ibrida). Si è indagato l’effetto dell’introduzione dell’iniettore di ossidante nella linea sperimentale con particolare attenzione a due differenti tipi di iniezione. Per fare ciò, si sono testate diverse formulazioni con differenti idruri metallici e differenti polimeri termoplastici. L’informazione che deriva dallo studio sperimentale condotto è determinante per la caratterizzazione del comportamento di tali combustibili in termini di prestazioni, qualità ed efficienza della combustione. Pertanto, è stata rivolta attenzione alla misura di velocità di regressione del grano di combustibile con l’impiego di una specifica tecnica a fibre ottiche in grado di possedere tempi di risposta molto rapidi. Vengono descritti gli apparati sperimentali impiegati nella caratterizzazione di tale tecnica di misura e le procedure di manifattura. Infine, vengono riportati i risultati delle varie campagne sperimentali e le conclusioni dell’attività svolta, ponendo attenzione ad eventuali sviluppi applicabili in futuro atti al miglioramento di questa tecnica, di recente impiego nell’ambito della propulsione ibrida.