A rakétacukor három fő összetevőcsoportra bontható: üzemanyagok, oxidálószerek és adalékanyagok. Az üzemanyag az az anyag, amely elég, és gyorsan táguló gázokat szabadít fel, amelyek a fúvókából kilépve tolóerőt biztosítanak. Az oxidálószer biztosítja az oxigént, amely az égési folyamathoz szükséges. Az adalékanyagok lehetnek katalizátorok, amelyek felgyorsítják vagy hatékonyabbá teszik az égést. Egyes adalékok azonban inkább esztétikai jellegűek, és szikrákat és lángokat adhatnak a felszálláshoz, vagy füstöt, hogy könnyebb legyen követni a rakétát a levegőben.
ÜzemanyagokSzerkesztés
A rakétacukrok üzemanyagaként sokféle cukor használható, többek között glükóz, fruktóz és szacharóz; a szacharóz azonban a leggyakoribb. A szorbit, egy cukoralkohol, amelyet általában édesítőszerként használnak az élelmiszerekben, kevésbé törékeny, lassabb égési sebességű hajtóanyagot eredményez. Ez csökkenti a hajtóanyagszemcsék megrepedésének kockázatát. A kettős kötésű oxigénnel rendelkező cukrok, mint például a fruktóz és a glükóz, hőstabilabbak, és túlhevítéskor hajlamosak karamellizálódni, de alacsonyabb az olvadáspontjuk, ami megkönnyíti az elkészítést. A csak alkoholcsoportot tartalmazó cukrok, mint például a szorbit, sokkal kevésbé hajlamosak erre a bomlásra. Néhány más gyakran használt cukor közé tartozik az eritritol, a xilit, a laktit, a maltit vagy a mannit.
OxidálószerekSzerkesztés
A cukormotorok készítéséhez leggyakrabban használt oxidálószer a kálium-nitrát (KNO3). Más oxidálószerek is használhatók, például nátrium- és kalcium-nitrátok, valamint nátrium- és kálium-nitrát keverékei. A KNO3 beszerezhető a kerti kellékeket forgalmazó boltokban kapható szemcsés “tuskóeltávolító” megvásárlásával. Más, ritkán használt oxidálószerek az ammónium és a kálium-perklorát.
Két fő kérdéssel kell foglalkozni az oxidálószerrel kapcsolatban, ha valaki kálium-nitrátot használ. A legfontosabb kérdés az anyag tisztasága. Ha egy vásárolt anyag nem teljesít kielégítően, szükség lehet a KNO3 átkristályosítására. A második fontos kérdés a hajtóanyag oxidálószer-részével kapcsolatban a részecskeméret. A legtöbb hajtóanyaggyártó a kis szemcseméretű, például 100 mesh (kb. 150 μm) vagy annál kisebb szemcseméretű KNO3 őrleményt részesíti előnyben. Ez egy kávédarálóval elvégezhető. Kődarálóval is lehet finom szemcsés, jól elkevert porrá őrölni.
AdalékanyagokSzerkesztés
A rakétahajtóanyagokhoz gyakran adnak adalékanyagokat, hogy módosítsák égési tulajdonságaikat. Ilyen adalékanyagokkal növelhető vagy csökkenthető a hajtóanyag égési sebessége. Egyeseket a keletkező láng vagy füst színének megváltoztatására használnak. Használhatók magának a hajtóanyagnak egy bizonyos fizikai tulajdonságának módosítására is, mint például lágyítók vagy felületaktív anyagok a készítmény öntésének megkönnyítésére. Sokféle kísérleti adalékanyag létezik; az itt felsoroltak csak a leggyakrabban használtak.
A fémoxidokról megállapították, hogy növelik a cukorhajtóanyagok égési sebességét. Úgy találták, hogy az ilyen adalékok 1-5 százalékos szinteken működnek a legjobban. Leggyakrabban a vas-oxidokat használják. Leggyakrabban a vörös vas-oxidot használják, mivel ez valamivel könnyebben beszerezhető, mint a sárga, barna vagy fekete változatok. A barna vas-oxid nyomás alatt szokatlan égésgyorsító tulajdonságokkal rendelkezik.
A szén faszén, korom, grafit stb. formájában üzemanyagként használható és néha használják is a cukorkészítményekben. Leggyakrabban azonban kis mennyiségű szenet használnak homályosítóként, látható füstcsíkot képezve. A szén hőelnyelőként működik, az égés hőjének egy részét a hajtóanyagban tartja, ahelyett, hogy az gyorsan átkerülne a motor burkolatába.
Ha a cukorkészítményben fémes üzemanyagokat, például alumíniumot vagy magnéziumot használnak, veszélyt jelent, ha az oxidálószerben savak nyomai találhatók. A savas anyagok könnyen reakcióba léphetnek a fémmel, hidrogént és hőt termelve, ami veszélyes kombináció. A gyenge bázisok hozzáadása segít semlegesíteni ezeket a savas anyagokat, nagymértékben csökkentve a veszélyt.
Titán fémpelyhet vagy szivacsot (kb. 20 mesh méretű) gyakran adnak a cukorformulákhoz 5-10%-os mennyiségben, hogy szikrázó lángot és füstöt hozzanak létre a felszálláskor.
Tenzideket használnak a cukorhajtóanyagok olvadási viszkozitásának csökkentésére. Például a propilénglikol segít csökkenteni a szacharóz alapú hajtóanyagok olvadási viszkozitását.
FormulációkSzerkesztés
A tipikus cukorhajtóanyag-formulációt általában 13:7 oxidálószer/üzemanyag arányban (tömegarány) készítik. Ez a formuláció azonban enyhén üzemanyagban gazdag, és akár 10%-kal is változtatható. Sokféle lehetséges formuláció létezik, amelyek lehetővé teszik a repülést az amatőr rakétázásban.