Computational study of hybrid propulsion with beeswax as solid propellant (2022)
La tecnología utilizada para la manufactura, diseño y estudio de cohetes ha tenido múltiples avances en los últimos años; todo con el propósito de lograr misiones espaciales más seguras, eficientes y económicas. Uno de los enfoques que han tenido las investigaciones de los últimos años, es la búsqueda de combustibles más seguros, económicos e igual o más eficientes que los comúnmente utilizados. Entre estos se ha descubierto la efectividad de las ceras parafinadas y compuestos similares, como lo es la cera de abejas. Este proyecto individual buscó implementar un modelo computacional cero-dimensional y de orden reducido del sistema de propulsión de un cohete híbrido, utilizando cera de abejas como combustible sólido. Para esto, inicialmente se realizo un estudio sobre el proceso de combustión de la cera de abejas, utilizando tres oxidantes diferentes. Una vez estudiadas las propiedades de combustión y el comportamiento del proceso, se selecciono el óxido nitroso como oxidante para desarrollar una tabla de propiedades de combustión, con la ayuda de la base de datos de CEA. Para el desarrollo de la simulación se modelaron cuatro sistemas: tanque de oxidante, inyector, cámara de combustión y tobera. Una vez cada sistema estaba completo e integrado con el resto, se valido el modelo con datos experimentales de dos cohetes híbridos, obteniendo resultados aceptables para ambos. Habiendo validado el modelo, se estudio el rendimiento de los cohetes al utilizar cera de abejas como combustible. Se encontró el impulso específico en vacío para ambos cohetes y se obtuvieron resultados positivos los cuales confirmar la viabilidad del combustible.