Mô tả Nhiên_liệu_năng_lượng_cao

Nhiên liệu có mật độ năng lượng cao nhất được thấy trong các tổ hợp thuốc phóng thông thường là hydro. Tuy nhiên, hydro ở thể khí có tỷ trọng rất thấp; hydro hóa lỏng có tỷ trọng cao hơn nhưng phức tạp và tốn kém trong bảo quản. Khi kết hợp với các nguyên tố khác, như carbon, hydro có thể được chuyển hóa thành nhiên liệu hydrocarbon dễ cháy. Các nguyên tố khác, như nhôm và beryli có mật độ năng lượng thậm chí cao hơn cacbon, nhưng không thể trộn đều để tạo thành nhiên liệu ổn định dễ cháy.[1]

Trong số các nguyên tố khối lượng nguyên tử thấp, boron có năng lượng liên kết hóa học cao nhất, trọng lượng thấp và phổ biến khiến chúng được lựa chọn làm loại nhiên liệu tiềm năng.[1] Boranes có năng lượng riêng lớn, khoảng 70.000 kJ/kg (30.000 BTU/lb). So với các loại nhiên liệu gốc dầu hỏa thông thường khác, như nhiên liệu JP-4 hoặc RP-1 có năng lượng riêng 42.000 kJ/kg (18.000 BTU/lb).[2] Chúng không phù hợp làm một loại nhiên liệu tự bốc cháy, tuy nhiên, chúng có xu hướng tự bốc cháy khi tiếp xúc với không khí, khiến cho việc xử lý loại nhiên liệu này rất nguy hiểm.[3]

Khi được trộn với nhiên liệu máy bay phản lực thông thường, chúng sẽ tăng thêm hàm lượng năng lượng đồng thời trở nên ổn định hơn. Nói chung, nhiên liệu được bổ sung boron sẽ tăng mật độ năng lượng của JP-4 lên đến 140% cả về trọng lượng và thể tích.[3][4] Tại Mỹ, một dòng các nhiên liệu phản lực HEF đã được nghiên cứu, bao gồm HEF-1 (ethyldiborane), HEF-2 (propylpentaborane), HEF-3 (ethyldecaborane), HEF-4 (methyldecaborane) và HEF-5 (ethylacetylenedecaborane).[4]

Tất cả các loại nhiên liệu zip đều có những nhược điểm. Đầu tiên, nhiên liệu này rất độc hại khi chúng được xả ra môi trường. Đây là một mối quan ngại nhỏ khi bay, nhưng lại là một mối quan ngại lớn đối với tổ phục vụ chuyến bay trên mặt đất. Nhiên liệu đốt cháy sẽ tạo ra chất rắn dính và ăn mòn, trong khi chất rắn boron carbide là chất mài mòn, gây hư hại cho các cánh turbine trong động cơ phản lực, klaf nơi mà khí xả tích tụ và làm giảm hiệu quả của chúng, đôi khi làm hỏng động cơ.[5][6] Cuối cùng, khí xả giống như khói than, cho phép kẻ địch phát hiện máy bay từ xa bằng mắt thường.

Sau rốt, vấn đề đốt cháy nhiên liệu HEF trong toàn bộ động cơ là một vấn đề không thể giải quyết. Việc loại bỏ phần tích tụ rất khó khăn và sự hao mòn mà nó gây ra là điều mà khoa học vật liệu không thể giải quyết. Có thể đốt cháy nó một cách tương đối dễ dàng trong động cơ có chế độ đốt sau, nhưng điều này sẽ chỉ có hiệu quả nếu máy bay sử dụng chế độ đốt sau trong thời gian dài. Kết hợp với chi phí sản xuất nhiên liệu cao và các vấn đề độc hại, giá trị của nhiên liệu zip đã bị suy giảm nghiêm trọng.

Zip dần đánh mất đi vai trò là một loại nhiên liệu đầy hứa hẹn cho máy bay, tuy nhiên nó vẫn được nghiên cứu để sử dụng làm nhiên liệu tên lửa ở quy mô nhỏ. Tuy nhiên những nghiên cứu cho thấy loại nhiên liệu này cũng không phù hợp làm nhiên liệu tên lửa do oxit boron rắn trong các sản phẩm cháy gây cản trở nhiệt động lực học, khiến cho không sản sinh đủ lực đẩy cần thiết.