سوخت های ژل

با افزایش تقاضا برای بهبود کارایی و ایمنی سوخت های مورد استفاده در پیشرانه راکت ها و موشک ها در دهه اخیر بنظر میرسد سوخت های “ژل” جواب خوبی به این نیاز باشد.سوخت های “ژل” ویژگی های سوخت های مایع و جامد را با هم دارا میباشد.
در سال1970 آقایان “Glassman” و”Sawyer” به این نتیجه رسیدند که در آینده بیشترین سوخت مورد استفاده ،آنهایی هستند که با عامل ژل کننده ساختارشان تغییر میکند وتوانایی همگن کردن مخلوط فلزی در خود را پیدا میکنند، زیرا فلزاتی مثل آلمینیوم در مایعات پس از مدتی ته نشین میشوند و در جامدات به صورت یکدست پخش نمیشوند.
در دهه 50 در مرکز NACA تحقیقاتی بر روی هیدروکربن ها وفلزات (بیشتر بورو منیزیوم) برای نوعی سوخت خاص مورد استفاده در رمجت ها درجریان بود،هرچند که راندمان کم احتراق بور وناتوانی منیزیم در افزایش برد رمجت ها مانع تحقیقات بیشتر شد.
دردهه60 نیروی هوایی آمریکا از فرمول ژل هیدرازین به همراه آلمینیوم و برلیوم برای راکت های سوخت جامد و محرکه های پیشرفته استفاده کرد در همین زمان نیروی دریایی آمریکا سوخت هیدرازین اسید نیتریک را کشف کرد.
در دهه70 میلادی نیاز نیروی دریایی آمریکا به موشک های برد بلند منجر به توسعه سوخت های هیدروکربن با خلوص بیش از 50 درصد کربن، بورو یا پودر آلمینیوم شد.همچنین تحقیقاتی توسط سازمان دفاع ملی آمریکا درآزمایشگاه ملی برای توسعه پیشرانه های بخصوصی انجام شد.
تلاش اصلی برای توسعه مخلوطی از سوخت های ژل بر اساس مشتقات هیدرازین بود. هرچند در میانه دهه 70 این فعالیت ها به دلیل مشکلاتی در پیشرانه این سوخت ها با وقفه مواجه شد.
در میانه دهه80، تقاضا برای سیستم پیشرانه امن تر و قدرتمند تر به همراه سیستم کنترل بهتر دوباره برنامه سوخت “ژل” برای موشک های تاکتیکال و فضاپیماها را زنده کرد.تحت پروژه FMTI ( Future Missile Technology Integration) که توسط ارتش آمریکت پشتیبانی میشود تلاش اصلی بر روی موشک های تاکتیکال و وسایل کشنده ای هست که میتوانند از سوخت های ژل استفاده کنند.
در سال 1999 شرکت TRW اعلام کرد دو تست آتش موفق از موشک انداز تاو TOW داشته است. در این تست ها،موشک ها به موتوری با سوخت ژل مجهز بودند و بردی دوبرابر را داشتند.
.

همچنین تحقیقاتی توسط ناسا به سرپرستی Palaszewki بر روی سوخت های “ژل” جهت استفاده در ماهواره برها انجام شد.

برای شناخت بیشتر سوخت های “ژل” باید گفت که این سوخت ها با افزودن عامل ژل کننده به مایع پدید می آیند و علاوه بر خاصیت مایع، خاصیت جامدات نیز به خود میگیرند.
از دید مکانیک سیالات ژل یک ماده غیر نیوتونی وابسطه به زمان است. سیال غیر نیوتنی، سیالی است که گرانروی آن با نرخ کرنش وارد بر آن تغییر می‌کند. در نتیجه چنین سیالاتی فاقد گرانروی معین هستند.سوخت های ژل در مرحله ذخیره سازی حالت جامد لاستیکی دارند در حین تزریق به سوی مایع تغییر شکل میدهند و در نهایت مثل یک مایع میسوزند.
سوخت های ژل در مقایسه با سوخت های جامد و مایع ایمنی بیشتری دارند این سوخت ها در حالت ذخیره چنانچه با هوا تماس داشته باشند یک لایه سفت در بالای سوخت تشکیل میشود، تجربه هایی از نشت سوخت جامد در یک موشک در حال پرواز این خاصیت ژل ها را پر اهمیت تر میکند به عبارتی در صورتی که موشک شلیک شده در اثر تنش ها در مخزن سوختش شکافی بوجود بیاید همانند سوخت جامد آتش به قسمت های دیگر نشت نمیکند.
ژل همانند مایعات و برخلاف جامدات در برابر ضربه اصطکاک و تخلیه الکترواستاتیکی مقاوم است و منفجر نمیشود.همانند مایعات ژل ها در هنگام سوختن قابل کنترل هستند درحالی که جامدات پس از آغاز سوختن تا لحظه اتمام سوخت خاموش نمیشوند.
ژل ها همانند جامدات قابلیت ذخیره سازی طولانی مدت را دارند (بیش از 10 سال) و همانند مایعات میتوان در هر حجم هندسی آن را ذخیره و استفاده کرد.
به طور کلی میتوان عنوان کرد سوخت های ژل ویژگی های هردو نوع سوخت جامد و مایع را دارا میباشند
از جمله موانع اصلی پیش روی سوخت های ژل عدم اسپری شدن یکدست در محفظه احتراق است.