[AR] Re: Injector Material

  • From: roxanna Mason <rocketmaster.ken@xxxxxxxxx>
  • To: arocket@xxxxxxxxxxxxx
  • Date: Tue, 12 Oct 2021 18:22:19 -0700

See attached CAD cross section of our design patterned after the LR-101
design.

Ken

On Tue, Oct 12, 2021 at 1:43 PM Jonathan Adams <jonadams2002@xxxxxxxxx>
wrote:

I'm cautious about using C-145 for this, since I've got components that
screw straight into the injector for oxidiser feed.
I don't really know how well copper (or aluminum, for that matter) would
fare with the thread for the AN flare fitting in the top.
I'm not sure if this is, in fact, the right way to do it but I've seen a
couple amateur engines that do this so I'm cautiously optimistic.
[image: injector_crossSection.PNG]

On Wed, Oct 13, 2021 at 4:18 AM roxanna Mason <rocketmaster.ken@xxxxxxxxx>
wrote:

"With a proper routing of the propellant channels inside the injector "
Caveat, most amatures don't have the resources to optimize precise thin
wall channeling in the confined spaces in small injectors.
Though these days with 3D printing like SLS, that will fade from being an
issue.
But even the pros like Aerojet and Rocketdyne, now synomisis, they never
used aluminum in high flux TCA's.
But aluminum is cheap and easy to machine. It's worth trying it, I did
some of my biprops with hit and miss results but my first injectors were
1020 low carbon steel, also cheap, fresonaly good conductor but not as easy
to machine though easier than OFHC copper. C-145 copper tellurium alloy is
the best compromise and readily available.

Ken



On Tue, Oct 12, 2021 at 1:19 AM Bruno Berger <dmarc-noreply@xxxxxxxxxxxxx>
wrote:

At SPL we mainly used Aluminum for injectors. They always worked well.
With a proper routing of the propellant channels inside the injector the
cooling should be sufficient. Of course if you go to 200 bar chamber
pressure things may look different. Our engines ran at 20-30 bar
(LOX/Kero resp. LOX/ethanol) only, but no film cooling and at the O/F
with the highest ISP...

CuCrZr etc is of course the gold standard but its heavy and not cheap.
We used Schmelmeltall's HOVADUR (https://www.schmelzmetall.com/en/home)
alloy for other stuff like igniters. HOVADUR is used in Ariane's main
engine for example and is also available as a powder for powder bed
fusion (PBF-LB, nowadays expression for SLM). They do print jobs for
customers as well. Machinability of the solid bars is quite good (Plain
copper is a pain in the a...).

Bruno

"At that time [1909] the chief engineer was almost always the chief test
pilot as well. That had the fortunate result of eliminating poor
engineering early in aviation" (Igor Sikorsky)

--
Bruno Berger
IBB.ch GmbH (LLC)
E-Mail:  bruno.berger@xxxxxx
PGP:     https://www.ibb.ch/Bruno.Berger.asc
WWW:     https://www.ibb.ch


Am 11.10.21 um 21:56 schrieb Henry Spencer:
On Tue, 12 Oct 2021, Jonathan Adams wrote:
The engine I'm working on now runs Jet-A and LOX at 350 psi and r =
2.3 (when operating at its limit). For reasons relating to cost I've
so far been looking at 6061-T6 aluminum, but I'm now wondering whether
that's the right choice...  Can aluminum get the job done?

Yes, but.  It's certainly been done; it's seen significant use --
mostly
with slightly cooler-burning propellant combinations, but if I recall
correctly, the LR-101 (Atlas vernier) injector is aluminum.  The
downside: it's unforgiving -- the cooling must be just right -- because
it loses strength so rapidly with even mild heating.  With an
aggressive
oxidizer like LOX, it can even ignite.  Most likely not a good choice
for early experimental work.

Is there a grade of copper that is preferable for something like this?

C145, aka half-hard tellurium copper, seems to be what people like --
properties much the same as pure copper but a lot easier to machine.

Henry



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