Mejorar el rendimiento de combustión de un motor de cohete híbrido utilizando un nuevo grano de combustible con una estructura helicoidal anidada

Este método puede ayudar a responder a la pregunta de cómo mejorar el rendimiento de combustión de los granos. Las principales ventajas de este protocolo es que los granos de combustible de estructura helicoidal no desaparecerán con el proceso de combustión. Este método también se puede aplicar a la fórmula de grano con diferentes compilaciones de materiales como EBS y PUX.

Comience preparando el estireno acrilonitrilo butadieno, o sustrato abs, utilizando software 3D. Guarde la estructura de sustrato 3D como un archivo STL. A continuación, abra el software de corte 3D e importe la estructura.

Haga clic en Iniciar corte y seleccione el modo de impresión de velocidad de la plantilla principal. Velocidad de doble clic. A continuación, cambie la densidad de relleno al 100% y seleccione la balsa con falda para la edición de la plataforma.

Haga clic en Guardar y cerrar y, a continuación, haga clic en sector. Encienda la impresora 3D e importe el archivo de sector del sustrato ABS. Ajuste la temperatura de la cama calentada y la boquilla a 100 y 240 grados centígrados respectivamente.

Haga clic en Iniciar para imprimir después de la estabilización. Para garantizar una impresión correcta, aplique pegamento sólido a la placa caliente para aumentar la adhesión entre el sustrato ABS y la placa caliente. Para una preparación de combustible a base de parafina preparar materias primas de parafina, cera de polietileno, ácido estetérico, acetato de vinilo de etileno y polvo de carbono.

Configure el combustible a base de parafina de acuerdo con las instrucciones del manuscrito y coloque los materiales configurados en el mezclador de fusión. Luego derrita y revuelva hasta que estén completamente mezclados. Coloque el sustrato ABS en la centrífuga y fíjelo con una tapa.

Enchufe el polvo y encienda el interruptor de la bomba de refrigeración por agua. A continuación, encienda el relé de centrífuga y aumente la velocidad a 1,400 RPM. Abra la válvula en el mezclador de fusión y comience a fundar.

Retire el grano de combustible y recorte la forma. Mida y registre el peso, la longitud y el diámetro interior del grano de combustible completo y grafíelo. Para montar el motor de cohete híbrido, fije la sección de la cámara de combustión en el riel deslizante, cargue el grano de combustible e instale la sección de la cámara de combustión posterior.

Instale la cabeza y la boquilla. A continuación, instale el encendido de la antorcha en la cabeza del motor de cohete híbrido. Instale la bujía y conecte la fuente de alimentación.

Conecte las líneas de suministro de nitrógeno, oxidante, metano de ignición y gas de oxígeno de encendido entre el banco de pruebas y el cilindro de gas. Conecte el ordenador industrial, la tarjeta de adquisición de datos multifunción, el controlador de flujo de masa y la caja de control del banco de pruebas. Encienda el banco de pruebas, el controlador de flujo de masa y el encendedor.

Abra el software FlowDDE y haga clic en Configuración de comunicación. Haga clic en la interfaz de conexión correspondiente y haga clic en Aceptar. Haga clic en Comunicación abierta para establecer la comunicación con el controlador de flujo.

A continuación, abra el programa de medición y control, o MCP. Establezca el canal de entrada y salida de la tarjeta de adquisición de datos multifunción y haga clic en Ejecutar para establecer la comunicación con todo el sistema. Compruebe el estado de ejecución del MCP y establézcalo en modo de control manual.

Compruebe el estado de funcionamiento de la bujía y realice una prueba de válvula. Pruebe la función de grabación de datos. A continuación, abra la interfaz de configuración y establezca la hora de prueba, incluida la hora de apertura y cierre de la válvula, el tiempo de encendido y la duración de la grabación de datos.

Establezca los requisitos de seguridad y despeje al personal del área experimental. Abra la válvula del cilindro y ajuste la presión de salida de la válvula reguladora de acuerdo con las diferentes condiciones de caudal de masa. Abra la interfaz de configuración y establezca el caudal de masa del oxidante.

Encienda la cámara, luego ajuste el MCP al modo de control automático y espere al disparador. Haga clic en Iniciar en el MCP para iniciar el experimento. Después de aproximadamente un minuto, haga clic en detener y apague la cámara.

Cierre el cilindro de gas y abra la válvula en la tubería para aliviar la presión. Apague el banco de pruebas y retire el grano de combustible. Mida y fotografíe el grano de combustible como se ha demostrado anteriormente.

Los cambios en la presión de la cámara de combustión y el caudal de masa del oxidante se muestran aquí. 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 estable. Aquí se presenta una comparación de la frecuencia de oscilación de la presión de la cámara de combustión. El espectro de fluctuación de presión del nuevo grano de combustible contenía tres picos distintos que se asociaron con la baja frecuencia híbrida, el modo Helmholtz, y la media onda acústica en la cámara de combustión.

Las posiciones de los picos de presión del nuevo grano de combustible eran básicamente las mismas que las de los combustibles basados en parafina, lo que indica que la estructura novedosa no es probable que introduzca oscilaciones de combustión adicionales. La tasa de regresión en función del flujo de oxidante se comparó entre los granos de combustible. Al mismo caudal de masa del oxidante, la tasa de regresión del nuevo grano de combustible fue mayor que la del combustible a base de parafina y la brecha se amplió gradualmente a medida que aumentaba el flujo del oxidante.

La velocidad característica se utilizó para comparar la eficiencia de combustión. El nuevo grano de combustible mostraba una velocidad característica más alta que los granos a base de parafina en varias relaciones de oxidante y combustible. Esto corresponde a un aumento promedio de la eficiencia de combustión de aproximadamente 2% Al intentar este protocolo, recuerde que la temperatura de fundición de combustible a base de parafina no puede ser superior a 120 grados celsius.