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Simulation of bi-Propellant Reaction Control Thrusters Based on Nitrous Oxide and Hydrocarbons

Fechter, Stefan und Ecker, Tobias und Horchler, Tim (2026) Simulation of bi-Propellant Reaction Control Thrusters Based on Nitrous Oxide and Hydrocarbons. Aerospace, 13 (2), Seiten 1-22. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/aerospace13020131. ISSN 2226-4310.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2226-4310/13/2/131

Kurzfassung

In order to replace highly-toxic hydrazin-driven reaction control systems, a number of non-toxic alternatives are under development. These are usually referred to as ``green propellants''. One candidate is the bi-propellant combination of nitrous oxide and hydrocarbons that combine good storability with a comparatively high specific impulse (I$_\text{SP}$) at a medium to low system complexity level compared to existing hydrazine thrusters. This propellant combination is chosen because of experimentally available results with C$_2$H$_4$-N$_2$O thrusters as validation data. One advantage of this fuel/oxidizer combination is that both gases are self-pressurant and that they can be used as mono-propellants at a lower specific impulse I$_\text{SP}$ with reduced model complexity. This helps the design of the propulsion system on satellites. The focus of this investigation is the detailed numerical simulation of a representative thruster based on the fuel combination ethane and nitrous oxide. The numerical model is set up with a suitable kinetic reaction mechanisms for the simulation of the reactive mixture in the combustion chamber. It is validated against experimental data available in literature.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221500/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:Special Issue ISSN 2226-4310
Titel:Simulation of bi-Propellant Reaction Control Thrusters Based on Nitrous Oxide and Hydrocarbons
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fechter, StefanStefan.Fechter (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5683-4715NICHT SPEZIFIZIERT
Ecker, TobiasTobias.Ecker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7134-1185216502321
Horchler, TimTim.Horchler (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8439-8786NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 Januar 2026
Erschienen in:Aerospace
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:13
DOI:10.3390/aerospace13020131
Seitenbereich:Seiten 1-22
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTMDPINICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:Green Propulsion: Present Solutions and Perspectives for Powering Environmentally Friendly Space Missions (2nd Edition)
ISSN:2226-4310
Status:veröffentlicht
Stichwörter:small thruster, green propellants, N$_2$O + C$_2$H$_4$, nitrous oxide, ethylene
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt | NOVASIM | Numerical Tool Optimization and Verification for the Analysis of Propulsion Systems and Impact of Methane Combustion
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge, GO
Hinterlegt von: Fechter, Stefan
Hinterlegt am:02 Jun 2026 16:18
Letzte Änderung:02 Jun 2026 16:18

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