Grâu (propulsor)
Într-un motor rachetă cu combustibil solid , cerealele constituie propulsorul solid în formă adecvată. Arderea sa progresivă produce gaze la temperatură și presiune ridicate care, extinzându-se în duza de evacuare , produce împingere . În funcție de geometria necesară și de materialul din care este fabricat, bobul poate fi obținut prin turnare , turnare sau extrudare .
Proiecta
Într-un motor cu rachetă cu combustibil lichid, forța poate fi reglată pe o gamă relativ largă de valori, variind cantitatea de combustibil alimentată în camera de ardere . Folosind un propulsor solid, pe de altă parte, tendința de împingere în timpul zborului depinde de presiunea din camera de ardere (la rândul său, o funcție a temperaturii și a proprietăților chimice ale bobului) și de suprafața bobului expus la combustie. [1]
Parametri independenți
Profilul misiunii necesare de la motor, proprietățile propulsorului și integrarea motor-vehicul stabilesc câțiva parametri inițiali (independenți) în jurul cărora, în urma iterațiilor succesive, este posibil să se construiască bobul de propulsor.
Profilul balistic poate fi exprimat în termeni de impuls specific sau tendință de împingere în timp, cu posibile limitări asupra forței instantanee, accelerației sau presiunii dinamice pentru a limita tensiunile structurale care acționează asupra vectorului și / sau asupra sarcinii utile .
Formularea combustibilului solid este, în general, dictată de cerințele privind impulsul specific, durata și viteza de avansare a frontului de ardere, densitatea combustibilului, precum și robustețea acestuia la solicitări termice și mecanice în timpul arderii.
Parametrii dependenți
Odată stabiliți parametrii independenți, cantitățile geometrice referitoare la duză, dimensiunile învelișului care conține bobul, presiunile de funcționare în camera de ardere și geometria bobului trebuie definite în consecință.
Caracteristicile geometrice ale bobului
Alți parametri fiind egali, acționând asupra geometriei bobului, este posibil să se modifice cantitatea de suprafață a propulsorului care participă la combustie, precum și regresia temporală a acesteia. Având în vedere o carcasă cilindrică și un bob de „țigară”, în care doar un capăt este expus la combustie, vom avea o tendință constantă pentru tracțiune până la epuizarea combustibilului, deoarece zona expusă nu variază în timp. Pentru un bob cilindric interior gol, suprafața expusă va crește în timp, la fel ca și forța prevăzută. Dacă, pe de altă parte, suprafața cilindrului expusă la ardere este cea externă, în timp suprafața expusă și, în consecință, împingerea va scădea. Într-o secțiune stelară există o tendință regresivă a tracțiunii datorită uzurii penei interne, care este însă compensată de creșterea progresivă a suprafeței totale. În cazul bobului cu o secțiune de stea, este deci posibil să se prevaleze una sau alta acționând pe parametri precum numărul de puncte al stelei, rotunjirea punctelor sau canelurilor.
Prin combinarea diferitelor geometrii în același bob de propulsor, este apoi posibil să se definească un profil de împingere care include o fază inițială de împingere crescută și apoi una cu o forță mai mică, dar performanță constantă (susținere) tipică pentru amplificatoarele de lansare. "Finocilul" ( aripă în cilindru ), de exemplu, oferă o configurație tridimensională în care sunt realizate radial cavități care dau naștere la "aripioare" de combustibil solid în aval de o zonă omogenă 2-D (țigară sau cilindru gol). Când sunt aprinse, cavitățile oferă o suprafață mare pe care poate avea loc arderea, dar odată ce aripioarele sunt epuizate, zona expusă (și forța produsă) scade.
Tipuri de propulsori
Formularea chimică a propulsorului poate fi împărțită în două categorii principale: propulsor în care combustibilul și oxidantul sunt conținute în aceeași moleculă (propulsori omogeni) sau propulsor în care oxidantul și combustibilul sunt legați într-un amestec eterogen (compuși de propulsori ).
Propulsorul omogen, de obicei nitroceluloză dizolvată în nitroglicerină, cu adaos de aditivi stabilizatori, este utilizat în cea mai mare parte în aplicații militare. [2]
Combustibilii compuși , pe de altă parte, constau dintr-un amestec de oxidant ( perclorat de amoniu sau azotat de amoniu ) și combustibil (pulberi de aluminiu sau magneziu ) fixați prin vulcanizare într-o bază de cauciuc ( HTPB ). Combustibilii compuși includ, de asemenea, pe cei obținuți prin reticularea combustibililor omogeni în lanțurile polimerice pentru a obține un liant „activ” (XLDB), cum ar fi, de exemplu, amestecarea nitroglicerinei cu polietilen glicol și reticularea ulterioară cu un izocianat , în care sunt încorporate nitroaminele, cum ar fi HMX și RDX . [2]
Impulsul specific al rachetelor cu combustibil solid variază între 160 de secunde obținut prin amestecarea azotatului de amoniu într-o matrice polimerică combustibilă până la peste 270 de secunde pentru un compozit activ legat de perclorat de amoniu , pulberi HMX și aluminiu. [2]
Notă
- ^ (RO) Proiectarea cerealelor cu propulsor solid și balistica internă (PDF) pe ntrs.nasa.gov, NASA , martie 1972. Accesat la 27 septembrie 2017.
- ^ A b c (EN) Combustion of Solid Propellants (PDF), pe web.stanford.edu, ONERA. Accesat la 6 octombrie 2017 .
Elemente conexe
linkuri externe
- (EN) Proiectarea cerealelor cu propulsor solid și balistica internă (PDF) pe ntrs.nasa.gov, NASA , martie 1972. Accesat la 27 septembrie 2017.
