Piccola rassegna sulle tipologie di accensione per gli endoreattori termochimici, che utilizzano una camera di combustione per aumentare l’energia del propellente stivato, attraverso delle reazioni di ossido riduzione, e poi farlo espandere in un ugello gasdinamico. L’accensione è necessaria e deve essere controllata in modo preciso, sia per motivi di sicurezza sia per motivi di prestazioni (accensioni simmetriche per motori simmetrici, ad esempio, oppure nel caso di accensioni multiple in vettori multistadio). Le principali tecniche di accensione dei propulsori termochimici (a propellente liquido, solido o ibrido) sono:
- Accensione pirotecnica, per via termica;
- Accensione pirogena, per via termica;
- Accensione ipergolica, per via chimica;
- Accensione catalitica, per via chimica;
- Accensione laser, per via radiante;
- Accensione a scintilla, per via elettrica, a filamento, etc…
I primi due sistemi di accensione sono i più comuni: gli accenditori forniscono un flusso termico ai propellenti ancora a basse temperature e non ancora reattivi chimicamente. I flussi termici degli accenditori pirogeni sono principalmente convettivi, mentre i flussi dei pirotecnici sono sia convettivi, che conduttivi e da irraggiamento. In sostanza questi accenditori sono dei piccoli motori, che generano il flusso termico attraverso il getto dei propri prodotti di combustione. La differenza sostanziale tra le due tipologie è il tipo di carica termica: nei pirotenici la carica è costituita da pastiglie compresse di ossidanti (KClO4, KNO3…) e metalli (Al, B…), mentre nei pirogeni è costituita da un ossidante inorganico tenuto insieme da un legante polimerico. E’ chiaro che, nei pirotecnici, i prodotti di combustione siano formati anche da particolato solido, non solo da gas.
Gli accenditori pirotecnici sono adatti maggiormente a endoreattori a propellente solido, mentre i pirogeni sono maggiormente impiegati per propulsori liquidi. Una rilevante caratteristica dell’accensione per via termica è il fatto che può avvenire una volta soltanto ( a parità di accenditore) : è quindi adatta nei lanciatori ma non nei sistemi di propulsione secondaria.
Il metodo di accensione per via chimica è caratterizzato dai catalitici e dagli ipergolici: delle sostanze reagiscono in modo da innescare il processo autosostenuto di combustione (specie in propulsori a liquido). Gli ipergolici si accendono quando vengono a contatto: è il caso di tetrossido di azoto N2O4 e idrazina N2H4. Nel caso dei catalitici si utilizzano opportuni catalizzatori per decomporre, ad esempio l’idrazina come monopropellente nei sistemi di propulsione secondaria.
Gli accenditori a scintilla sono utilizzati per miscele liquide volatili e reattive, come ad esempio la coppia H2-O2. La scintilla viene fatta scoccare nella zona di ignizione al momento della prima ingnizione dei due reagenti criogenici, tale da produrre la combustione autosostenuta, come negli SSME dello Space Shuttle.
Gli accenditori laser utilizzano un raggio ad alta energia per innescare il processo di combustione, ma si limitano, solitamente, a prove di laboratorio o endoreattori di piccole dimensioni.
[Ricostruzione basata sulle lezioni di Endoreattori - PoliMi]
