Se presenta una técnica que utiliza un grano de combustible sólido con una novedosa estructura helicoidal anidada para mejorar el rendimiento de combustión de un motor cohete híbrido.
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Artículo de método
Mejorar el rendimiento de combustión de un motor de cohete híbrido utilizando un nuevo grano de combustible con una estructura helicoidal anidada
En este artículo
Resumen
Resumen
Se presenta una técnica para mejorar el rendimiento de combustión de un motor cohete híbrido utilizando una nueva estructura de grano de combustible. Esta técnica utiliza las diferentes tasas de regresión de los combustibles a base de acrilonitrilo butadieno y parafina, que aumentan los intercambios de materia y energía mediante zonas de flujo de remolino y recirculación formadas en las ranuras entre las paletas adyacentes. La técnica de fundición centrífuga se utiliza para fundir el combustible a base de parafina en un sustrato de estireno de acrilonitrilo butadieno hecho por impresión tridimensional. Utilizando el oxígeno como oxidante, se llevaron a cabo una serie de pruebas para investigar el rendimiento de combustión del nuevo grano de combustible. En comparación con los granos de combustible a base de parafina, el grano de combustible con una estructura helicoidal anidada, que se puede mantener durante todo el proceso de combustión, mostró una mejora significativa en la tasa de regresión y un gran potencial en la mejora de la eficiencia de combustión.
Introducción
Se requiere urgentemente una técnica para mejorar el rendimiento de combustión de un motor de cohete híbrido. Hasta la fecha, las aplicaciones prácticas de los motores de cohetes híbridos son todavía mucho menores que las de los motores de cohetes sólidos y líquidos1,2. La baja tasa de regresión de los combustibles tradicionales limita la mejora del rendimiento del empuje para el motor de cohete híbrido3,4. Además, su eficiencia de combustión es ligeramente inferior a la de otros cohetes de energía química debido a la combustión de difusión interna
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Protocolo
1. Configuración y procedimientos experimentales
- Preparación del grano de combustible
NOTA: El grano de combustible con estructura novedosa constaba de dos partes, que se muestran en la Figura 4. Como la parte principal del grano novedoso, el combustible a base de parafina representa más del 80% de la masa total. El sustrato ABS se utiliza como combustible adicional. La preparación de este grano de combustible se realizó mediante la combinación de impresión 3D y fundición centrífuga.- Preparación del sustrato
- Abra el software 3D para el dibujo de sustrato ABS.
NOTA: El sustrato ABS, que pretendía proporciona....
- Abra el software 3D para el dibujo de sustrato ABS.
- Preparación del sustrato
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Resultados
La Figura 7 muestra los cambios en la presión de la cámara de combustión y el caudal de masa del oxidante. Para proporcionar el tiempo necesario para la regulación del flujo, el oxidante entra en la cámara de combustión de antemano. Cuando el motor aumenta la presión en la cámara de combustión, el caudal de masa de oxígeno disminuye rápidamente y luego mantiene un cambio relativamente constante. Durante el proceso de combustión, la presión en la cámara de combustión permanece relativamente e.......
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Discusión
La técnica presentada en este artículo es un enfoque novedoso utilizando un grano de combustible con una estructura helicoidal anidada. No hay dificultades para establecer el equipo y las instalaciones necesarias. La estructura helicoidal se puede producir fácilmente mediante la impresión 3D, y la anidación de combustibles a base de parafina se puede llevar a cabo fácilmente mediante la fundición centrífuga. Las impresoras 3D de moldeo por deposición fundida (FDM) no son costosas y el costo de las centrífugas es bajo.
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Grant Nos. 11802315, 11872368 y 11927803) y equipment Pre-Research Foundation of National Defense Key Laboratory (Grant No. 6142701190402).
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Impresora 3D | Raise3D | N2 Plus | 305 &veces; 305 &veces; 605 mm |
| Software de dibujo 3D | Autodesk | Inventor | |
| ABS | Raise3D | ABS negro | 1,75 mm |
| Cámara | Sony | A6000 | |
| Carbono | Aibeisi | ATP-88AT | |
| Máquina centrífuga | Luqiao Langbo Motor Co.Ltd | Personalizado | ≤ 1450 rpm |
| Software de procesamiento de datos | OriginLab | Origin 2020 | |
| EVA | DuPont Company | 360 | binder |
| Controlador de flujo másico | Bronkhost | F-203AV | 0-1500 ln/min |
| Mezclador de fusión | Winzhou Chengyi Jixie Co.Ltd | datos multifunción personalizada | |
| NI | USB-6211 | ||
| Parafina | Sinopec Group Company | 58# | Parafina totalmente refinada, punto de fusión≈ 58 y grados; C |
| Cera de PE | Qatar industria química del petróleo Empresa | Software | |
| Raise3D | ideaMaker | ||
| Bujía | NGK | PFR7S8EG | |
| ácido esteárico | ical Reactivo Empresa | Endurecedor |
Referencias
- Boiron, A. J., Cantwell, B. 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2013).
- Mazzetti, A., Merotto, L., Pinarello, G. Paraffin-based hybrid rocket engines applications: A review and a market perspective. Acta Astronautica. 126, 286-297 (2016).
- K....
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Reimpresiones y permisos
