RP-1 (nhiên liệu tên lửa)

RP-1 (hay Rocket Propellant-1 hoặc Refined Petroleum-1) là một loại nhiên liệu tinh chế từ kerosene (gần giống như nhiên liệu phản lực) được sử dụng là nhiên liệu tên lửa. RP-1 cung cấp xung lực đẩy riêng thấp hơn Hydro lỏng (LH2), nhưng nó rẻ hơn, ổn định trong nhiệt độ phòng, và có tính nhạy nổ thấp hơn. RP-1 có mật độ cao hơn nhiều so với Hydro lỏng LH2, khiến cho nó có mật độ năng lượng lớn hơn (mặc dù năng lượng riêng của nó thấp hơn). RP-1 cũng là một chất độc hại và có tính gây ung thư giống như hydrazine, một nhiên liệu khác cũng ở dạng lỏng ở nhiệt độ phòng.

Lịch sử ra đời
trong sứ mệnhApollo 8, mang theo 810.700 lit nhiên liệu RP-1; 1.311.100 lít chất oxy hóa Oxy lỏng]]
RP-1 là loại nhiên liệu được sử dụng trong tầng đẩy phụ trợ của tên lửa Soyuz, tên lửa Zenit, Delta I-III, dòng tên lửa đẩy Atlas, tên lửa Falcon, tên lửa Antares, và tên lửa Tronador. RP-1 cũng là loại nhiên liệu được sử dụng trong tầng đẩy đầu tiên của tên lửa Energia, Titan I, Saturn I và IB, và Saturn V. Cơ quan Tổ chức nghiên cứu không gian Ấn Độ (ISRO) cũng phát triển động cơ sử dụng RP-1 cho các tên lửa trong tương lai của Ấn Độ.

Phát triển
Trong và ngay sau Thế chiến II, rượu (chủ yếu là ethanol, đôi khi là methanol) đã được sử dụng làm nhiên liệu cho các động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng. Đặc tính nhiệt bay hơi cao của nhiên liệu giúp cho bộ phận làm mát tuần hoàn của động cơ không bị nóng chảy, đặc biệt là đối với các loại cồn chỉ chứa vài phần trăm nước. Người ta nhận ra rằng các nhiên liệu gốc hydrocarbon sẽ giúp tăng hiệu suất của động cơ, do có mật độ cao hơn một chút.

Nhiều loại tên lửa sử dụng nhiên liệu là kerosene, nhưng do thời gian đốt nhiên liệu, hiệu suất đốt nhiên liệu và áp suất buồng đốt tăng lên, khối lượng động cơ giảm xuống, dẫn đến nhiệt độ động cơ không thể kiểm soát được. Dầu hỏa thô được sử dụng làm chất làm mát có xu hướng phân ly (hóa học) và trùng hợp hóa. Các sản phẩm phản ứng nhẹ dưới dạng bọt khí gây ra hiện tượng rỗ bọt khí, trong khi các sản phẩm phản ứng nặng hơn ở dạng cặn sáp làm tắc các đường dẫn làm mát của động cơ. Kết quả là làm tăng nhiệt độ trong động cơ, làm đẩy mạnh thêm phản ứng trùng hợp làm tăng tốc độ phân hủy, gây ra vỡ thành động cơ hoặc các lỗi cơ học khác. Giữa những năm 1950, các nhà thiết kế tên lửa đã nhờ đến các kỹ sư hóa học để tạo ra một loại hydrocarbon chịu nhiệt, kết quả là RP-1 ra đời.

Trong những năm 1950, LOX (oxy lỏng) đã trở thành chất oxy hóa được ưu tiên sử dụng với nhiên liệu RP-1 mặc dù các chất oxy hóa khác cũng đã được sử dụng.

Công thức

Điều đầu tiên, các hợp chất chứa sulfur bị loại bỏ ra khỏi nhiên liệu hóa thạch nhờ quá trình Hydrodesulfurization. Ở nhiệt độ cao, lưu huỳnh và các hợp chất chứa lưu huỳnh tấn công kim loại. Ngoài ra ngay cả một lượng nhỏ lưu huỳnh cũng làm tăng phản ứng trùng hợp.

Anken và chất thơm được giữ ở hàm lượng rất thấp. Các hydrocarbon không no này có xu hướng trùng hợp không chỉ ở nhiệt độ cao mà còn trong thời gian dài bảo quản. Do không có các hydrocarbon nhẹ, RP-1 có điểm cháy cao và ít xảy ra cháy nổ nguy hiểm hơn so với xăng, nhiên liệu phản lực và diesel.

RP-1 được sản xuất từ dầu mỏ có nguồn gốc chất lượng cao, điều này làm gia tăng giá thành của RP-1. Các thông số kỹ thuật của RP-1 được ghi lại trong MIL-R-25576, các tính chất hóa-lý của RP-1 được mô tả trong NISTIR 6646.

Nhiên liệu kerosene được sử dụng trong tên lửa Liên Xô rất giống với RP-1 và được định danh là T-1 và RG-1. Mật độ của nó cao hơn 0,82 đến 0,85 g/ml, so với RP-1 là 0,81&nbsp;g/ml. Liên Xô đã tổng hợp được loại kerosene có mật độ cao hơn bằng cách hạ thấp nhiệt độ kerosene. Phiên bản cuối cùng của tên lửa Falcon 9-"Falcon 9 Full Thrust", cũng có khả năng hạ thấp nhiệt độ của nhiên liệu RP-1 xuống −7&nbsp;°C, giúp tăng mật độ của RP-1 lên 2,5–4%.

So sánh với các nhiên liệu khác
{| class="wikitable" style="margin: 0; float: right; clear: right; margin-bottom: 0.5em; margin-left: 1em;"
|-
! colspan="2" | LOX/kerosene
|-
|I at sea level

Công thức nhiên liệu tên lửa của Liên Xô đã được nhắc đến bên trên, ngoài ra, Liên Xô đã từng sử dụng syntin (), một loại nhiên liệu năng lượng cao. Syntin chính là 1-methyl-1,2-dicyclopropyl cyclopropane (). Người Nga, thay vì sử dụng RP-1 trên tên lửa Soyuz-2, họ đã chuyển sang sử dụng "naftil" hoặc "naphthyl".

Người ta cũng nghiên cứu loại nhiên liệu RP-2. Khác biệt chính là nó có hàm lượng sulfur thấp hơn RP-1. Tuy nhiên, nó khá hiếm và đắt đỏ hơn RP-1.

Tham khảo

Liên kết ngoài
NASA page on propellants
Lox/Kerosene propellant
Rocket Propellants