Può essere difficile da credere, ma i propellenti solidi sono stati usati nei razzi almeno dal XIII secolo, a cominciare dai cinesi. Ora, I ricercatori della Purdue University stanno esplorando diverse tecniche brevettate per affrontare due sfide significative con i moderni propellenti solidi:controllare la velocità di combustione e migliorare le prestazioni complessive.

I primi razzi, e alcuni modellini di razzi oggi, polvere da sparo usata. I propellenti solidi possono essere immagazzinati facilmente per lunghi periodi e quindi lanciati con breve preavviso. Sono utilizzati per molte applicazioni militari e utilizzati come booster strap-on per aumentare la capacità di carico utile per un'ampia gamma di applicazioni di lancio.

I ricercatori della Purdue hanno ideato tre tecnologie brevettate per aiutare a controllare i tassi di combustione e anche a migliorare le prestazioni dei moderni propellenti solidi. Stanno esaminando catalizzatori incapsulati, combustibili metallici su misura e acceleratori di velocità di combustione reattivi incorporati, o fili reattivi, per aiutare ad affrontare queste due sfide critiche.

"Abbiamo sviluppato soluzioni creative che potrebbero migliorare drasticamente le prestazioni e controllare meglio la velocità di combustione dei propellenti solidi, " ha detto Steven Figlio, l'Alfred J. McAllister Professore di Ingegneria Meccanica presso il Purdue's College of Engineering. "Adeguare una velocità di combustione a un design specifico del razzo è importante perché garantisce l'efficacia complessiva del razzo".

La prima soluzione Purdue consiste nell'incapsulare catalizzatori su scala nanometrica in ossidanti. I catalizzatori vengono aggiunti ai propellenti solidi per controllare la velocità di combustione, e incapsulandoli la loro efficacia complessiva è migliorata ed è necessario meno catalizzatore, che si tradurrà in prestazioni più elevate.

La seconda tecnologia di Purdue prevede l'ingegneria delle polveri metalliche, come l'alluminio, che sono usati come combustibile in molti propellenti solidi. Il team ha fabbricato combustibili metallici attivati ​​meccanicamente, con conseguente particelle di alluminio su scala micrometrica con strutture su scala nanometrica intraparticellare di un secondo materiale, che migliora l'accensione e la combustione delle polveri metalliche che aumentano la velocità di combustione e potrebbero anche ridurre le cosiddette perdite di flusso bifase alle prestazioni complessive.

La terza soluzione creata a Purdue si concentra su acceleratori di velocità di combustione del materiale reattivo incorporati. I propellenti per razzi solidi bruciano dalla superficie di un propellente esposto nella camera di combustione verso l'esterno. La soluzione Purdue, lamine reattive attivate meccanicamente incorporate nei propellenti, ha dimostrato di aumentare significativamente la velocità di combustione effettiva dei propellenti poiché le lamine incorporate aprono una nuova superficie per la combustione. Ciò potrebbe consentire inizialmente un più propellente nel motore a razzo, portando a una maggiore autonomia e prestazioni significativamente migliorate.