Analysis of quasi-hybrid solid rocket booster concepts for advanced earth-to-orbit vehicles

A study was conducted to assess the feasibility of quasi-hybrid solid rocket boosters for advanced Earth-to-orbit vehicles. Thermochemical calculations were conducted to determine the effect of liquid hydrogen addition, solids composition change plus liquid hydrogen addition, and the addition of an aluminum/liquid hydrogen slurry on the theoretical performance of a PBAN solid propellant rocket. The space shuttle solid rocket booster was used as a reference point. All three quasi-hybrid systems theoretically offer higher specific impulse when compared with the space shuttle solid rocket boosters. However, based on operational and safety considerations, the quasi-hybrid rocket is not a practical choice for near-term Earth-to-orbit booster applications. Safety and technology issues pertinent to quasi-hybrid rocket systems are discussed

Erosion of vacuum-arc TiN coatings in plasma of stationary magnetron-type discharges

Studies were made into erosion of titanium nitride coatings deposited onto stainless steel substrates in two different ways of vacuum-arc technology: with and without feeding high-voltage negative pulses on the substrate. A possible physical mechanism is offered and discussed to explain the different character of erosion behavior.Досліджено ерозію покриттів з нітриду титану, осаджених на підкладки з неіржавіючої сталі двома різними методами вакуумно-дугової технології: з подачею і без подачі високовольтних імпульсів негативної полярності на підкладку. Пропонується і обговорюється фізичний механізм для пояснення різного характеру ерозійної поведінки.Исследована эрозия покрытий из нитрида титана, осажденных на подложки из нержавеющей стали двумя различными методами вакуумно-дуговой технологии: с подачей и без подачи высоковольтных импульсов отрицательной полярности на подложку. Предлагается и обсуждается физический механизм для объяснения различного характера эрозионного поведения

Tests of tungsten limiter with controlled hydrogen puffing in the torsatron Uragan-3M

Working model of plasma facing W-limiter with controlled hydrogen recycling has been created. The limiter was installed in the Uragan-3M torsatron and was tested under the edge plasma conditions.Створена робоча модель зверненого у плазму W-лімітеру з контрольованим реціклінгом водню. Лімітер встановлено у торсатрон Ураган-3М і випробувано в умовах крайової плазми.Создана рабочая модель обращенного в плазму W-лимитера с контролируемым рециклингом водорода. Лимитер установлен в торсатрон Ураган-3М и испытан в условиях краевой плазмы

The effect of nitrogen pressure during vacuum-arc TiN coatings deposition on the erosoin resistance in plasma of magnetron type discharges

The erosion process was investigated of TiN coatings which were made with the vacuum-arc sputtering of Ti at the different nitrogen pressures (10⁻⁴…5•10⁻³ Torr). The erosion rates were measured by the weighting on analytical balance before and after treatment by plasmas of magnetron type, axial symmetrical discharges in nitrogen atmosphere, at the temperatures of 500…1100ºС. It was shown that an erosion rate of TiN coatings deposited at low pressures (~10⁻⁴ Torr) is essentially (up to 1.5 times) lower than that for coatings produced at the more high pressures (5•10⁻³ Torr). For samples produced in the regime with high voltage pulses supply on substrate the erosion is lower than for coatings deposited in the regime without pulses supply. Taking into account the results of X-ray diffraction measurements, the physical mechanisms are suggested to explain such character of erosion behavior.Исследован процесс эрозии TiN-покрытий, полученных вакуумно-дуговым распылением титана при различных давлениях азота (10⁻⁴…5•10⁻³ Торр). Скорости эрозии измерялись методом взвешивания на аналитических весах до и после плазменной обработки в атмосфере азота при температурах 500…1100ºС. Обнаружено, что скорость эрозии TiN-покрытий, осажденных при низких давлениях (~1•10⁻⁴ Торр), существенно (до полутора раз) ниже, чем для покрытий, нанесенных при более высоких давлениях азота (5•10⁻³ Торр). Для образцов, полученных в режиме с подачей импульсов на подложку, эрозия в среднем несколько ниже, чем у покрытий, осажденных в безимпульсном режиме. С учетом результатов исследований покрытий методом рентгеновской дифракции предложены и обсуждаются возможные физические механизмы для объяснения такого характера поведения эрозии.Досліджено процес ерозії TiN-покриттів, отриманих вакуумно-дуговим розпилюванням титану при різному тиску азоту (10⁻⁴…5•10⁻³ Торр). Швидкості ерозії вимірювалися методом зважування на аналітичних вагах до і після плазмової обробки в атмосфері азоту при температурах 500…1100ºС Виявлено, що швидкість ерозії TiN-покриттів, осаджених при нижчому тиску (~1•10⁻⁴ Торр), істотно нижче, ніж для покриттів, нанесених при вищому тиску азоту (5•10⁻³ Торр). Для зразків, отриманих у режимі з подачею імпульсів на підкладку, ерозія в середньому декілька нижча, ніж у покриттів, осаджених у безімпульсному режимі. З урахуванням результатів досліджень покриттів методом рентгенівської дифракції запропоновані і обговорюються можливі фізичні механізми для пояснення такого характеру поведінки ерозії

Couplings of the Rho Meson in a Holographic dual of QCD with Regge Trajectories

The couplings $g_{\rho HH}$ of the $\rho$ meson with any hadron H are calculated in a holographic dual of QCD where the Regge trajectories for mesons are manifest. The resulting couplings grow linearly with the exciting number of H, thus are far from universal. A simple argument has been given for this behavior based on quasi-classical picture of excited hadrons. It seems that in holographic duals with exact Regge trajectories the $g_{\rho HH}$ universality should be violated. The $\rho$-dominance for the electromagnetic form factors of H are also strongly violated, except for the lowest state, the pion. Quite unexpected, the form factor of the pion is completely saturated by the contribution of the $\rho$. The asymptotic behavior of the form factors are also calculated, and are found to be perfectly accordant with the prediction of conformal symmetry and pertubative QCD.Comment: 9 page

Hydrogen permeation through VPD and CVD tungsten films on palladium

Isobars and isotherms were measured for hydrogen permeation through porous tungsten films on palladium, activation energy values were calculated for various Pd-W systems. The analysis of the obtained data and its comparison with the ones for dense tungsten coatings are carried out.Представлено результати дослідження ізобар та ізотерм проникнення водню крізь пористі плівки вольфраму на паладії, визначені величини енергії активації водневої проникності у системах Pd-W. Проведено аналіз одержаних даних і порівняння з даними що до щільних вольфрамових покриттів.Представлены результаты исследований изобар и изотерм проникновения водорода через пористые пленки вольфрама на палладии, определены величины энергии активации водородопроницаемости в различных системах Pd-W. Проведен анализ полученных данных и сравнение с данными для плотных вольфрамовых покрытий

Hydrogen saturation influence on erosion behavior of thin W-films under steady state nitrogen plasma impact

The erosion behavior of W-Pd bimetallic system was examined for both hydrogen saturated and non-saturated states under impact of steady state nitrogen plasma of a mirror Penning discharge. Possible physical mechanism is discussed to explain the essential decrease of erosion rate and damages of such systems (form change, macro-blistering and macro-flaking) caused by hydrogen saturation to high concentration.Досліджувалося ерозійне поводження W-Pd біметалічних систем у насиченому воднем стані і ненасиченому, при впливі стаціонарної азотної плазми відбивного розряду Пеннінга. Обговорюються можливі фізичні механізми, що пояснюють істотне зниження швидкості ерозії й ушкодження таких систем (зміна форми, макро- блістерінг і макро-флекінг), обумовлених насиченням воднем до високих концентрацій.Исследовалось эрозионное поведение W-Pd биметаллических систем в насыщенном водородом состоянии и ненасыщенном, при воздействии стационарной азотной плазмы отражательного разряда Пеннинга. Обсуждаются возможные физические механизмы, объясняющие существенное снижение скорости эрозии и повреждения таких систем (изменение формы, макро-блистеринг и макро-флэкинг), обусловленных насыщением водородом до высоких концентраций

Influence of porosity on erosion behavior and hydrogen permeability of tungsten films

The erosion characteristics of dense and porous W-films deposited on Pd substrates were measured under impact of mirror Penning discharge nitrogen plasma. It is shown that the erosion rate of high porous tungsten films (up to 45% porosity) is similar to that for dense (1 – 3% porosity) tungsten films. At the same time hydrogen permeation through porous tungsten films essentially higher than for dense W coatings and in some cases it approaches to values as for bare Pd. The activation energies of hydrogen permeability measured for two-layer Pd-W systems with high porosity are higher than for dense W-films on Pd (15.44 kJ/mol and 12.8 kJ/mol, accordingly), but these values much lower than the ones for bulk W under gas-driven permeation experiments. The possible reasons of such erosion and permeation behavior are discussed.Зміряні ерозійні характеристики щільних і пористих плівок вольфраму на паладії при дії азотної плазми відбивних розрядів Пеннінга. Показано, що швидкість ерозії високопористих плівок вольфраму (пористість близько 45%) практично не відрізняється від такої для щільних плівок W (пористість 1 – 3%). У теж час проникнення водню крізь високопористі плівки вольфраму багато вище, ніж крізь щільні покриття W і в деяких випадках величини проникності можуть бути близькі до такої для Pd без покриття. Енергії активації водневої проникності зміряні для двошарових систем Pd-W з високою пористістю W вище, ніж для щільних W-плівок на Pd (15,44 кДж/моль і 12,8 кДж/моль, відповідно), але в обох випадках ці величини багато нижче, ніж для масивного W в умовах пронuкновения з молекулярної фази. Обговорюються можливі причини такої поведінки ерозії і водневої проникності.Измерены эрозионные характеристики плотных и пористых пленок вольфрама на палладии при воздействии азотной плазмы отражательных разрядов Пеннинга. Показано, что скорость эрозии высокопористых пленок вольфрама (пористость около 45%) практически не отличается от таковой для плотных W пленок (пористость 1 – 3%). В тоже время проникновение водорода через высокопористые пленки вольфрама много выше, чем через плотные W покрытия и в некоторых случаях величины проницаемости могут быть близки к таковой для Pd без покрытия. Энергии активации водородопроницаемости измереннные для двухслойных Pd-W систем с высокой пористостью W выше, чем для плотных W-пленок на Pd (15,44 кДж/моль и 12,8 кДж/моль, соответственно), но в обоих случаях эти величины много ниже, чем для массивного W в условиях проникновения из молекулярной фазы. Обсуждаются возможные причины такого поведения эрозии и водородопроницаемости

Instabilities and Bifurcations of Nonlinear Impurity Modes

We study the structure and stability of nonlinear impurity modes in the discrete nonlinear Schr{\"o}dinger equation with a single on-site nonlinear impurity emphasizing the effects of interplay between discreteness, nonlinearity and disorder. We show how the interaction of a nonlinear localized mode (a discrete soliton or discrete breather) with a repulsive impurity generates a family of stationary states near the impurity site, as well as examine both theoretical and numerical criteria for the transition between different localized states via a cascade of bifurcations.Comment: 8 pages, 8 figures, Phys. Rev. E in pres

Kinetics of hydrogen permeation through W-Pd bimetallic systems

The experimental investigations had been carried out of the kinetics of hydrogen permeation through W-Pd bimetallic systems. The possible mechanisms had been suggested and analyzed to explain the observed anomalies in the hydrogen permeation behavior of such systems, on the assumption of measured isotherms and isobars of hydrogen permeability, energy state of hydrogen in W-Pd system, and theory of hydrogen diffusion in the systems, which contains large number of closed and interconnecting poresПроведено експериментальні дослідження кінетики проникнення водню через W-Pd біметалічні системи. Запропоновано можливі механізми для пояснення виявлених аномалій у поводженні воднепроникнення таких систем, виходячи з обмірюваних ізотерм і ізобар проникнення водню, енергетичного стану водню в системі W-Pd і теорії дифузії в системах з великою кількістю замкнутих і сполучених пор.Проведены экспериментальные исследования кинетики проникновения водорода через W-Pd биметаллические системы. Предложены возможные механизмы для объяснения обнаруженных аномалий в поведении водородопроницаемости таких систем, исходя из измеренных изотерм и изобар водородопроницаемости, энергетического состояния водорода в системе W-Pd и теории диффузии в системах с большим количеством замкнутых и сообщающихся пор