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motore a razzo Da Wikipedia, l'enciclopedia libera
Il Walter HWK 109-509 era un motore a razzo a propellente liquido costruito dall'azienda tedesca Hellmuth Walter Kommanditgesellschaft (HWK) di Hellmuth Walter ed installato sia sul Messerschmitt Me 163 sia a bordo del Bachem Ba 349.
| HWK 109-509 | |
|---|---|
| |
| Descrizione generale | |
| Costruttore | .svg){kind=small} HWK
|
| Tipo | motore a razzo |
| Uscita | |
| Spinta | 17 kN |
| Prestazioni | |
| Propellente | T-Stoff e C-Stoff |
| voci di motori presenti su Wikipedia | |
Prodotto in serie a partire dall'agosto del 1944, fu il primo motore ed unico endoreattore a diventare operativo su un velivolo a razzo, l'Me 163 B-1, nell'autunno del 1944 pur se con limitati risultati.[1]
Dopo la costruzione della prima serie di motori a razzo freddi (in cui la spinta propulsiva era generata dalla sola dissociazione del perossido di idrogeno (H2O2), nel 1941 la Walter iniziò a lavorare ad una versione che prevedeva la combustione dell'ossigeno prodotto dalla dissociazione del perossido con un combustibile da essere impiegato sul Me 163 B-1. Questo motore, internamente noto come RII-209, derivava strettamente dalla precedente versione fredda RII-203 dove il propellente veniva fatto reagire con un catalizzatore (una soluzione di permanganati chiamato Z-Stoff). Fu poi ulteriormente sviluppato in una versione definitiva, RII-211 cui venne data dall'RLM la nomenclatura 109-509.[2]
Il motore Walter HWK 109-509 utilizzava una combinazione ipergolica di due sostanze, ossidante e combustibile, rispettivamente chiamate T-Stoff e C-Stoff.
L'ossidante era costituito da una miscela di perossido di idrogeno (80% in peso) ed acqua (20%). Relativamente stabile, una volta in contatto con un catalizzatore il perossido si decomponeva in una miscela ad alta temperatura (500 °C) di vapore d'acqua ed ossigeno. Per migliorarne le caratteristiche di stoccaggio, venivano aggiunti alcuni additivi quali acido fosforico, fosfato di sodio e 8-idrossichinolina. I tecnici della Walter notarono che a concentrazioni superiori all'85%, il perossido d'idrogeno a contatto con il catalizzatore tendeva a detonare piuttosto che a dissociarsi. Fu quindi preferita una concentrazione minore che garantiva una migliore controllabilità della reazione a scapito di temperature più basse.[3]
Il combustibile era una miscela di alcol metilico (57% in peso, anche noto come M-Stoff), idrato di idrazina (30%, B-Stoff) e acqua (13%) additivata del catalizzatore cuprocianuro di potassio (K3Cu(CN)4) necessario alla decomposizione del T-Stoff. Questo catalizzatore veniva aggiunto direttamente nel serbatoio del C-Stoff mescolandolo al combustibile con un getto di aria compressa.[3]
La decomposizione del perossido di idrogeno una volta in contatto con il catalizzatore contenuto nel C-Stoff in camera di combustione provocava l'innalzamento della temperatura e la conseguente accensione automatica del combustibile. Il rapporto stechiometrico teorico tra C-Stoff e T-Stoff era di 0,36:1, ma, per garantire una combustione più affidabile, si preferiva una miscela più ricca di T-Stoff, arrivando in camera di combustione a rapporti vicini a 0,29-0,32:1.[3]
Nella versione fredda (RII-203), erano utilizzati due propellenti liquidi, pompati nella camera di spinta (il T-Stoff e il catalizzatore Z-Stoff). L'introduzione di un combustibile da bruciare in camera di combustione avrebbe comportato l'impiego di un terzo serbatoio e un ulteriore sistema di pompaggio con conseguente aumento di complessità del sistema. I tecnici della Walter, invece, riuscirono ad unire in una sola miscela il catalizzatore necessario ad accelerare la decomposizione violentemente esotermica del T-Stoff ed il combustibile che avrebbe reagito spontaneamente con l'ossigeno dissociato risultante dalla decomposizione del perossido.
L'immissione in camera di combustione del propellente era assicurata da una turbopompa a vapore mossa da un generatore di gas dedicato alimentato dal T-Stoff ed un catalizzatore. La turbina della turbopompa muoveva l'albero comune alle pompe del T-Stoff e del C-Stoff. Il pilota, agendo su una manetta, comandava il sistema di regolazione pneumatico, permettendo la calibrazione della portata in camera di combustione del propellente e, di conseguenza, la spinta.[4] Le pompe del propellente erano a doppio stadio, con un primo stadio di bassa pressione che, ruotando a bassa velocità, garantiva la necessaria prevalenza al secondo stadio di alta pressione che pompava il propellente in camera di combustione.
La camera di combustione, specialmente quando erano richieste basse spinte, soffriva di problemi nell'atomizzazione e distribuzione del propellente. Per migliorare la stabilità della fiamma ai vari regimi di funzionamento fu quindi introdotto un precombustore.[2]
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