Experimental data and model predictions of aluminium agglomeration in ammonium perchlorate-based composite propellants including plateau-burning formulations

Anand, K.; Roy, Aviral; Mulla, Irfan; Balbudhe, Kishor; Jayaraman, K.; Chakravarthy, Satyanarayanan R.

doi:10.1016/j.proci.2012.07.024

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“…They showed good agreement with limited experimental data available and directly pertinent to that investigation [14]. Recently, Anand et al [15] reported agglomeration statistics of from a large family of propellants, and comparisons with their corresponding modelling.…”

Section: Introductionsupporting

confidence: 65%

“…The present work extends the capability developed in our laboratory [12,13,15] to consideration of nano-sized aluminium particles. This is non-trivial, because the number of nano-aluminium particles for the same mass fraction in the propellant as micro-Al particles is in the region of a few billion, which poses an enormous challenge to the computational resources for casting and burning the propellant of a given sample size.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 77%

“…Briefly, the casting algorithm in [12,13,15] first estimates the number of particles of different materials such as coarse AP, fine AP, and aluminium that need to be cast in a given size of the propellant sample. Then, the particle centres are located at randomly generated coordinates one after the other in such a way that they do not overlap.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…All the above works reported so far on agglomeration modelling [8][9][10][11][12][13]15] are for aluminium particles in the micrometre size range. The present work extends the capability developed in our laboratory [12,13,15] to consideration of nano-sized aluminium particles.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Computer modelling of nano-aluminium agglomeration during the combustion of composite solid propellants

Balbudhe

Roy

Chakravarthy

2015

Proceedings of the Combustion Institute

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Section: Introductionsupporting

confidence: 65%

Section: Introductionmentioning

confidence: 77%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Computer modelling of nano-aluminium agglomeration during the combustion of composite solid propellants

Balbudhe

Roy

Chakravarthy

2015

Proceedings of the Combustion Institute

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“…Estes aglomerados metálicos no compósito são formados devido a deficiências no processo de mistura (maceração), tais como a falta de passivação do alumínio antes do processo de mistura do compósito e a distribuição modal das partículas de PA com prevalência de grandes diâmetros (200, 400 mícron), o que contribui para o surgimento dos aglomerados devido aos vazios entre as partículas de PA durante o processamento. 24,25 Estes aglomerados permitem o aparecimento da característica capacitiva que o propelente, aditivado com partículas metálicas, apresenta. Estes aglomerados com tamanho suficiente para serem considerados placas condutivas podem, através do contato entre várias aglomerações, criar altas capacitâncias no propelente pelo aumento da capacidade de acúmulo de cargas elétricas, confirmando dados obtidos através da teoria de percolação para propelentes sólidos e de ensaios realizados.…”

Section: Resultsunclassified

Acúmulo de cargas elétricas em propelente sólido compósito com matriz de polibutadieno líquido hidroxilado

Manea¹,

Manea²,

Iha³

et al. 2014

Quím. Nova

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. Composite solid propellants prepared with HTPB prepolymer -Hydroxyl Terminated Polybutadiene, AP -Ammonium Perchlorate as oxidizer and aluminum particles as an additive metal, have characteristics of high electrical resistivity. The loading process of the polymer matrix did not obtain homogeneity, resulting in clusters, mainly of metal particles. The effect of clustering in the composite was studied and observed experimentally, and this effect was one of the factors explaining the phenomenon of electrical charging of the composite. This electrical potential, when discharged abruptly, can generate an electric spark with sufficient energy for sustained ignition of a solid rocket motor.Keywords: composite solid propellant; static-charge accumulation; electrostatic discharge. INTRODUÇÃOA propulsão química utilizada em lançadores de satélites, espaçonaves e mísseis é designada como motores aeroespaciais que utilizam a energia das ligações químicas produzida inicialmente pela decomposição térmica das espécies químicas dos propelentes sólidos, líquidos ou híbridos. A configuração do propelente e do oxidante é diversa em cada motor e aplicável de acordo com as necessidades e características da missão a ser desenvolvida pelo engenho. O motor híbrido, normalmente, é uma configuração composta por um combustível sólido instalado numa câmara de combustão na qual é injetado o oxidante que pode estar no estado líquido ou gasoso. A reação de combustão, por ser exotérmica, produz gases quentes que ao expandirem são direcionados para a saída do tubo motor foguete onde está localizado o convergente-divergente do motor, produzindo assim empuxo. Na concepção do motor foguete com propulsão líquida, os propelentes, combustível e oxidante são armazenados separadamente no estado líquido, sendo bombeados para a câmara de combustão do motor onde ocorre a queima. Da mesma forma, essa queima gera gases quentes, e consequentemente, empuxo.Os motores foguetes que utilizam propelentes sólidos do tipo compósito são empregados como base para sistemas de propulsão otimizados, onde o volume de energia acumulado permite usar um engenho de menor porte quando comparado ao híbrido ou líquido. Nesse caso, o controle da velocidade da queima é exercido por meio da medida linear de queima do propelente, a qual é dependente da composição físico-química dos ingredientes do propelente, da geometria do grão e da pressão na câmara de combustão durante a operação do motor. 1 Os propelentes sólidos são composições onde matrizes poliméri-cas são carregadas sob a forma de um material compósito com uma quantidade elevada de partículas sólidas dispersas de forma aleató-ria nessa mesma matriz. No processamento do material, busca-se distribuir essas partículas sólidas, constituídas principalmente por espécies combustíveis e oxidantes, de forma homogênea para que ocorra um processo de combustão regular pela intima proximidade entre as espécies químicas envolvidas. Para obter uma força propulsiva maximizada utiliza-se uma quantidade mínima do polímero, suficiente para...

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A Survey of Nanotechnology for Rocket Propulsion

DeLuca

2020

The ELSI Handbook of Nanotechnology

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Experimental data and model predictions of aluminium agglomeration in ammonium perchlorate-based composite propellants including plateau-burning formulations

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Computer modelling of nano-aluminium agglomeration during the combustion of composite solid propellants

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Acúmulo de cargas elétricas em propelente sólido compósito com matriz de polibutadieno líquido hidroxilado

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