b'\n_START_ARTICLE_\nRazzo a propellente solido\n_START_SECTION_\nConcetti di base\n_START_PARAGRAPH_\nUn razzo a combustibile solido \xc3\xa8 costituito da un involucro, un ugello, una carica di propellente e un sistema di accensione. Il propellente \xc3\xa8 in forma di granuli._NEWLINE_I granuli si comportano assieme come una massa solida, e bruciano in modo prevedibile producendo gas di scarico. Le dimensioni dell\'ugello sono calcolate in modo tale per mantenere una data pressione e produrre spinta dai gas di scarico._NEWLINE_Una volta acceso, un propulsore semplice a combustibile solido non pu\xc3\xb2 essere spento, poich\xc3\xa9 contiene tutti gli elementi necessari per la combustione all\'interno della camera di combustione. Tuttavia, i progetti pi\xc3\xb9 moderni possono essere spenti e riaccesi, oltre a permettere la modifica della spinta prodotta tramite il controllo della geometria dell\'ugello oppure tramite delle bocchette di aerazione. Inoltre alcuni motori a razzo possono bruciare il combustibile in segmenti tramite comandi._NEWLINE_I progetti moderni possono includere un ugello orientabile per la guida, sistemi avionici, hardware per il recupero come paracadute, meccanismi di autodistruzione, propulsori secondari controllabili per l\'assetto.\n_START_SECTION_\nGeometria dei grani\n_START_PARAGRAPH_\nUn razzo a combustibile solido deflagra dalla superficie del propellente esposto nella camera di combustione. La geometria del propellente all\'interno del motore gioca un ruolo importante nelle prestazioni del motore stesso. Man mano che la superficie del propellente brucia, la forma si modifica, cambiando spesso la quantit\xc3\xa0 di superficie di propellente esposta ai gas di combustione. Il flusso di massa  (Kg/s), e quindi la pressione, dei gas di combustione in un certo istante di tempo \xc3\xa8 una funzione della superficie , (m\xc2\xb2) presente in quell\'istante e del tasso di combustione  (m/s):_NEWLINE_Al variare delle configurazioni geometriche varia la curva di spinta, e quindi la possibile applicazione del razzo:\n_START_SECTION_\nInvolucro\n_START_PARAGRAPH_\nL\'involucro pu\xc3\xb2 essere costituito da vari materiali. Per i razzi a combustibile solido dello Space Shuttle viene impiegato l\'acciaio, ma \xc3\xa8 possibile anche utilizzare grafite epitassiale o alluminio._NEWLINE_L\'involucro deve essere progettato per resistere alla pressione e agli stress prodotti dal propulsore. Esso viene progettato alla stregua di un recipiente a pressione._NEWLINE_Per proteggerlo dai gas caldi, altamente corrosivi, viene spesso inserito uno strato interno ablativo, che si consuma proteggendo l\'involucro vero e proprio.\n_START_SECTION_\nUgello\n_START_PARAGRAPH_\nUn ugello convergente-divergente accelera i gas di scarico verso l\'esterno (i gas di scarico vengono immessi in atmosfera a velocit\xc3\xa0 superiore a quella del suono, ecco perch\xc3\xa9 si sceglie una forma convergente-divergente) per produrre spinta. Esso deve essere costituito da materiali che resistano alle elevate temperature dei gas. Spesso si scelgono materiali basati sul carbonio, come grafite amorfa o materiali in carbonio-carbonio rinforzato._NEWLINE_Alcuni progetti includono il controllo direzionale dei gas di scarico, attraverso l\'orientamento dell\'ugello, come avviene nei booster dello Space Shuttle, oppure con l\'impiego di meccanismi di deviazione del getto come nei razzi V2, o infine tramite un sistema di spinta vettoriale tramite iniezione di liquido (Liquid Injection Thrust Vectoring). Quest\'ultima tecnica consiste nell\'iniezione di un liquido nel flusso dei gas di scarico: il liquido diventa vapore e a volte reagisce chimicamente, aggiungendo un flusso di massa su un lato del flusso principale dei gas di scarico, fornendo in questo modo un spinta fuori asse. Ad esempio, i booster a combustibile solido del Titan IIIC possedevano un iniettore di tetraossido di diazoto, contenuto in serbatoi situati sui lati del razzo tra lo stadio centrale e i booster.\n_START_SECTION_\nPrestazioni\n_START_PARAGRAPH_\nIl motore di un razzo a combustibile solido, ben progettato, ha tipicamente un impulso specifico di 265 secondi. In paragone, un propulsore a kerosene/ossigeno liquido ha un impulso di circa 330 secondi e uno ad idrogeno/ossigeno liquidi circa 450 secondi._NEWLINE_I propulsori a combustibile solido possono fornire una spinta elevata a costi relativamente bassi. Per questo motivo sono stati impiegati frequentemente per i primi stadi nei razzi (un classico esempio \xc3\xa8 lo Space Shuttle), mentre gli stadi superiori sono riservati a propulsori con impulso specifico maggiore, come motori che impiegano idrogeno come combustibile. Inoltre, i propulsori a combustibile solido hanno una lunga storia come stadio finale per l\'invio in orbita per satelliti grazie alla loro semplicit\xc3\xa0, affidabilit\xc3\xa0, compattezza e alla ragionevole frazione di massa del propellente._NEWLINE_Poich\xc3\xa9 il propellente solido pu\xc3\xb2 restare all\'interno del razzo per molto tempo e conservare l\'affidabilit\xc3\xa0, questo tipo di razzi \xc3\xa8 molto impiegato in ambito militare.\n_START_SECTION_\nPropellenti a polvere nera\n_START_PARAGRAPH_\nComposta da carbone vegetale (combustibile), nitrato di potassio (ossidante) e zolfo (additivo), la polvere nera \xc3\xa8 uno dei composti pirotecnici pi\xc3\xb9 antichi. Attualmente, la polvere nera viene utilizzata i modelli di razzi a bassa potenza poich\xc3\xa9 \xc3\xa8 facile da produrre ed economica. I grani del propellente sono composti da un mix di polvere finemente pressata, con un tasso di combustione che dipende fortemente dalla composizione esatta e dalle condizioni operative. A causa della sensibilit\xc3\xa0 alla fratturazione (e quindi ad incidenti catastrofici) e per le scarse prestazioni, la polvere nera non viene impiegata in propulsori di razzi con impulso superiore a 40 Ns.\n_START_SECTION_\nPropellenti Zinco-Zolfo\n_START_PARAGRAPH_\nIl propellente \xc3\xa8 composto da zinco e da zolfo in polvere. Non trova alcuna applicazione pratica al di fuori di razzi amatoriali a causa delle basse performance, causate dalla combustione che avviene principalmente fuori dalla camera di combustione e dal tasso di combustione estremamente elevato (attorno circa a 2\xc2\xa0m/s). Si utilizza nei razzi amatoriali per la forte accelerazione e perch\xc3\xa9 lascia dietro di s\xc3\xa9 una spettacolare palla di fuoco.\n_START_SECTION_\nPropellenti "dolci"\n_START_PARAGRAPH_\nI propellenti dolci sono costituiti generalmente da un ossidante (tipicamente nitrato di potassio) e un combustibile zuccheroso (tipicamente destrosio, sorbitolo o saccarosio). Essi sono fusi assieme ed impacchettati in forma di colloide amorfo. Essi generano un impulso medio-basso di circa 130 secondi, quindi sono impiegati principalmente solo per razzi amatoriali.\n_START_SECTION_\nPropellenti a doppia base\n_START_PARAGRAPH_\nI propellenti a doppia base sono composti da due componenti monopropellenti. In genere uno di essi possiede un\'energia superiore (ed \xc3\xa8 maggiormente instabile), mentre l\'altro ha energia inferiore ed \xc3\xa8 stabilizzante. Tipicamente viene impiegata nitrocellulosa dissolta in un gel di nitroglicerina e solidificata tramite additivi. I propellenti a doppia base sono impiegati in applicazioni dove \xc3\xa8 richiesto poco fumo e sono necessarie prestazioni medio-alte (impulso specifico di circa 235 secondi). L\'aggiunta di combustibili metallici (come alluminio) pu\xc3\xb2 aumentare le prestazioni (circa a 250 secondi) attraverso la nucleazione dell\'ossido metallico nello scarico, che rende il fumo opaco. L\'aggiunta di carbone nero limita l\'infierire dei gas di scarico "lontani" sulla reazione terminante in ugello\n_START_SECTION_\nPropellenti compositi\n_START_PARAGRAPH_\nIl concetto generale per i propellenti compositi \xc3\xa8 il seguente: un ossidante e un metallo in polvere sono mescolati assieme e legati con un composto che agisce anche come combustibile. I propellenti composti sono spesso costituiti da nitrato d\'ammonio (chiamati ANCP) o perclorato d\'ammonio (chiamati APCP). Il primo richiede l\'impiego come carburante di magnesio e/o alluminio e fornisce prestazioni medie (impulso: 210 secondi). I propellenti invece composti da perclorato d\'ammonio impiegano come combustibile l\'alluminio e forniscono prestazioni elevate (impulso: 265 secondi). L\'alluminio \xc3\xa8 anche alla base di un combustibile sperimentale, ALICE, composto di nano-polvere di alluminio e acqua, ideale per la produzione in-situ sulla superficie della Luna._NEWLINE_Per le alte prestazioni, discreta semplicit\xc3\xa0 di produzione e costi relativamente contenuti, i propellenti APCP hanno un vasto impiego in razzi aerospaziali, in razzi militari, in razzi amatoriali. I propellenti ANCP, pi\xc3\xb9 economici e meno efficienti, sono impiegati in razzi amatoriali e nei generatori di gas.\n_START_SECTION_\nPropellenti compositi ad alta energia (HEC)\n_START_PARAGRAPH_\nI propellenti HEC sono costituiti da una mescola standard di propellenti compositi (come l\'APCP), con l\'aggiunta di un esplosivo ad alta energia. Quest\'ultimo \xc3\xa8 tipicamente sotto forma di piccoli cristalli di RDX o HMX. Anche se si raggiungono impulsi specifici di circa 275 secondi, l\'impiego di questi esplosivi limita l\'utilizzo di questi propellenti a causa dei pericoli.\n_START_SECTION_\nRazzi amatoriali e hobbistici\n_START_PARAGRAPH_\nI propulsori dei razzi a combustibile solido possono essere acquistati per l\'impiego nella modellistica; sono normalmente costituiti da piccoli cilindri di polvere nera con un ugello e una piccola carica che permette di accendere un secondo stadio (solo a polvere nera), attivare una telecamera, oppure dispiegare un paracadute. La carica pu\xc3\xb2 essere impostata per accendersi quando il propellente \xc3\xa8 esaurito, immediatamente o dopo un certo periodo di tempo._NEWLINE_La progettazione dei motori a combustibile solido \xc3\xa8 particolarmente interessante per gli appassionati di razzi. Il progetto di un razzo richiede l\'applicazione di molti campi della fisica e della chimica, tra cui meccanica del continuo, chimica, scienza dei materiali, dinamica dei fluidi, trasferimento del calore, geometria e macchine. La maggior parte dei razzi amatoriali impiegano un propellente composito, in genere APCP.'